Quando osserviamo il Sistema Solare, vediamo oggetti di tutte le dimensioni, da minuscoli granelli di polvere a pianeti giganti e al Sole. Una caratteristica comune di questi oggetti è che gli oggetti grandi sono (più o meno) rotondi e gli oggetti piccoli hanno una forma irregolare. Ma perché?
La risposta alla domanda sul perché gli oggetti di grandi dimensioni sono rotondi si riduce all'influenza della gravità. L'attrazione gravitazionale di un oggetto è sempre diretta verso il centro della sua massa. Più grande è l'oggetto, più è massiccio e maggiore è la sua attrazione gravitazionale.
Per gli oggetti solidi, questa forza si oppone alla forza dell'oggetto stesso. Ad esempio, la forza verso il basso che senti a causa della gravità terrestre non ti attira verso il centro della Terra. Questo perché il terreno ti sta spingendo indietro - una forza troppo grande per permetterti di cadere attraverso di essa.
Tuttavia, il potere della Terra ha i suoi limiti. Immagina un'enorme montagna, come l'Everest, che diventa sempre più grande man mano che le placche del pianeta si scontrano tra loro. Man mano che l'Everest diventa sempre più alto, il suo peso aumenta a tal punto che inizia a cedere. Il peso aggiuntivo spingerà la montagna giù nel mantello terrestre, limitandone l'altezza.
Se la Terra fosse composta interamente da oceani, l'Everest affonderebbe semplicemente fino al centro della Terra (spostando tutta l'acqua che attraversa). Qualsiasi area in cui l'acqua fosse estremamente abbondante affonderebbe verso il basso sotto l'influenza della gravità terrestre. Le aree in cui l'acqua era estremamente scarsa si sarebbero riempite di acqua spremuta da altre parti, rendendo l'immaginario Terra-oceano perfettamente sferico.
Ma il fatto è che la gravità è in realtà sorprendentemente debole. Un oggetto deve essere molto grande prima di poter esercitare un'attrazione gravitazionale sufficientemente forte da superare la forza del materiale di cui è fatto. Pertanto, piccoli oggetti solidi (metri o chilometri di diametro) hanno un'attrazione gravitazionale troppo debole per acquisire una forma sferica.
Quando un oggetto diventa abbastanza grande da permettere alla gravità di vincere – vince la forza del materiale di cui è fatto – tenderà a tirare tutto il materiale dell'oggetto in una forma sferica. Le parti dell'oggetto che sono troppo alte verranno abbassate, spostando il materiale sotto di esse, provocando l'espulsione delle parti troppo basse.
Quando si ottiene la forma sferica, si dice che l'oggetto è in "equilibrio idrostatico". Ma quanto deve essere potente l'oggetto per raggiungere l'equilibrio idrostatico? Dipende da cosa è fatto. Un oggetto costituito solo da acqua liquida può facilmente far fronte a questo compito, poiché, in effetti, non ha forza: le molecole d'acqua si spostano facilmente.
Nel frattempo, un oggetto fatto di ferro puro dovrebbe essere molto più massiccio perché la sua gravità superi la forza interna del ferro. Nel Sistema Solare, il diametro di soglia necessario affinché un oggetto ghiacciato diventi sferico è di almeno 400 km e per oggetti costituiti principalmente da materiale più resistente, questa soglia è ancora maggiore. La luna di Saturno Mimas ha una forma sferica e un diametro di 396 km. Attualmente, è l'oggetto più piccolo a noi noto che può soddisfare questi criteri.
Ma tutto diventa più complicato se si ricorda che tutti gli oggetti hanno la tendenza a ruotare oa muoversi nello spazio. Se un oggetto sta ruotando, le posizioni al suo equatore (il punto a metà strada tra i due poli) subiscono un'attrazione gravitazionale leggermente inferiore rispetto alle posizioni vicino ai poli.
Di conseguenza, la forma perfettamente sferica che ci si aspetterebbe in equilibrio idrostatico si sposta in quello che è noto come "sferoide appiattito" - quando un oggetto è più largo all'equatore che ai poli, in particolare, questo è vero per la nostra Terra. Più velocemente l'oggetto ruota nello spazio, più drammatico è questo effetto. Saturno, che è meno denso dell'acqua, ruota sul proprio asse ogni dieci ore e mezza (rispetto al ciclo più lento di 24 ore della Terra). Di conseguenza, è molto meno sferico della Terra. Il diametro equatoriale di Saturno è di poco più di 120 km e il suo diametro polare è di poco più di 500 km. Questa è una differenza di quasi 108mila km!
Alcune stelle sono ancora più estreme. La stella luminosa Altair è una di queste stranezze. Ruota una volta ogni 9 ore circa. È così veloce che il suo diametro equatoriale è del 25% maggiore della distanza tra i poli!
In poche parole, il motivo per cui i grandi oggetti astronomici sono sferici (o quasi sferici) è perché sono abbastanza massicci da consentire alla loro attrazione gravitazionale di superare la forza del materiale di cui sono fatti.
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