Af hverju hafa reikistjörnur hringlaga lögun?
Reikistjörnur í sólkerfinu okkar eða í geimnum eru oft þekktar af kúlulaga eða næstum kúlulaga lögun sinni. Kúlulaga lögun þeirra er þó engin tilviljun. Nokkrir eðlisfræðilegir þættir og meginreglur í stjörnufræði og eðlisfræði útskýra hvers vegna reikistjörnur hafa slíka lögun. Í þessari grein verður fjallað um helstu orsakir kúlulaga reikistjarna, þar á meðal þyngdarafl, jafnvægi og aðra þætti sem stuðla að þessum ferlum.
1. Áhrif þyngdaraflsins
Aðalþátturinn sem gerir reikistjörnuna hnöttótta er þyngdaraflið. Þyngdaraflið er aðdráttarkrafturinn milli massa reikistjörnunnar og alls efnisins í henni. Þyngdarafl reikistjörnunnar verkar að massamiðju hennar og dregur allt efni að miðjunni. Þetta veldur því að efnið á yfirborði reikistjörnunnar dreifist jafnt í allar áttir, sem leiðir til lögunar með minnstu hugsanlegu orku: kúlu. Þyngdaraflið gegnir hlutverki í að jafna kraftana þannig að allt laðast að þyngdarmiðjunni, sem leiðir til þess að reikistjarna eða stjarnan stefnir að kúlulaga lögun.
2. Vatnsstöðugleiki
Reikistjarna sem er nógu stór til að þyngdaraflið stjórni lögun hennar mun ná vatnsstöðugleika, sem þýðir að þyngdaraflið sem dregur efni inn á við er jafnað af innri þrýstingi reikistjörnunnar sem ýtir út á við. Í þessu vatnsstöðugleikaástandi er orka lágmörkuð og reikistjarnan helst kúlulaga. Með öðrum orðum, þetta er ástand þar sem innri og ytri kraftar hlutar eru í jafnvægi og koma í veg fyrir verulega aflögun lögun hans.
3. Reikistjarnaaðgreining
Þriðji þátturinn sem stuðlar að kúlulaga lögun reikistjörnu er algjör reikistjarnagreining. Þessi greining á sér stað þegar reikistjarna myndast lög af mismunandi efnum í mismunandi eðlisþyngd vegna þyngdaraflsins. Þéttara efni færist að kjarna reikistjörnunnar, en minna eðlisþyngdarefni hefur tilhneigingu til að setjast að yfirborðinu. Þetta ferli skapar einstakt þrýstihalla sem að lokum styður við heildar kúlulaga lögun reikistjörnunnar.
4. Snúningsáhrif
Þótt þyngdaraflið sé aðalástæða kúlulaga reikistjarnanna, þá gegnir snúningur reikistjarnanna einnig mikilvægu hlutverki. Flestar reikistjörnur eru ekki fullkomnar kúlur heldur verða fyrir smá bungu umhverfis miðbaug sinn vegna áhrifa snúnings sinnar. Snúningur reikistjarnanna veldur miðflóttaafli sem ýtir efni við miðbaug út á við. Fyrir vikið verða reikistjörnurnar örlítið flatar við pólana og enn frekar bungar við miðbaug og mynda þannig aflaga sporbaug. Klassískt dæmi er jörðin, sem hefur jarðlaga lögun — ekki fullkomna kúlu heldur örlítið sporbaug vegna snúnings sinnar.
5. Myndun reikistjarna
Myndun reikistjarna úr hraðsnúningsþokum snemma hefur einnig veruleg áhrif á kúlulaga lögun þeirra. Á fyrstu stigum reikistjarnamyndunar hefur efnið sem safnast fyrir tilhneigingu til að mynda snúningsdisk. Seinna, með þyngdaraflsaukningu og samruna, hafa reikistjörnurnar tilhneigingu til að taka á sig kúlulaga lögun. Þegar reikistjarnan öðlast nægilegan massa byrjar þyngdaraflið að ráða ríkjum og dreifir massanum jafnt í allar áttir, sem leiðir til kúlulaga lögun.
6. Áhrif árekstrar
Á fyrstu árum sólkerfisins voru árekstrar geimsins oft mjög öflugir og tíðir. Þessir árekstrar jukust smám saman massa reikistjarnanna og þyngdarkraftur þeirra jókst. Þar að auki gátu mjög stórir áreksturar einnig brætt yfirborð reikistjörnunnar að hluta eða öllu leyti, sem gerði efninu kleift að flæða og setjast aftur í kúlulaga lögun.
7. Sönnunargögn úr athugunum
Við getum fylgst með kúlulaga lögun reikistjarna á ýmsum kvarða í alheiminum. Frá litlum reikistjörnum eins og dvergreikistjörnum til gasrisa, eru næstum allar kúlulaga, með litlum breytingum á pólunum og miðbaug. Þessi kúlulaga lögun sést ekki aðeins í reikistjörnum heldur einnig í stjörnum, náttúrulegum gervihnöttum og flestum öðrum stórum himintunglum.
8. Reikistjörnur sem eru ekki alveg hnöttóttar
Þótt reikistjörnur séu yfirleitt kúlulaga eru þær aldrei fullkomlega kúlulaga. Þetta er að miklu leyti vegna staðbundinna breytinga á eðlisþyngd, ójafnrar massadreifingar, jarðfræðilegrar virkni og krafna sem myndast við snúning reikistjörnunnar. Hins vegar eru þessir ófullkomleikar almennt litlir miðað við heildarstærðina.
Niðurstaða
Kúlulaga lögun reikistjörnunnar er afleiðing þyngdarkraftsins sem verkar að miðju hlutarins, en er jafnvægður af innri þrýstingi sem myndast af innra umhverfi reikistjörnunnar. Aðrir þættir, svo sem snúningur, aðgreining þyngdarsviðs og áhrif árekstra, gegna einnig mikilvægu hlutverki í mótun þessarar kúlulaga lögun. Kúlulaga lögun reikistjörnunnar endurspeglar viðkvæmt jafnvægi milli innri og ytri krafta og táknar einn af grundvallarþáttum eðlisfræðilögmálanna sem gilda um alheiminn okkar.
Þannig veitir skilningur á því hvers vegna reikistjörnur eru kringlóttar okkur ekki aðeins dýpri innsýn í reikistjörnurnar sjálfar, heldur einnig í stærri lögmál og meginreglur sem stjórna alheiminum okkar.
