Beyond Spheres:Exploring Unusual Planetary Shapes

Triff/Shutterstock

Αν ρωτήσετε τους ανθρώπους τι σχήμα έχει ο πλανήτης μας, οι περισσότεροι θα απαντήσουν ότι η Γη είναι στρογγυλή (αν και μερικοί μπορεί να προσπαθήσουν να σας πείσουν ότι είναι στην πραγματικότητα επίπεδη). Πηγαίνοντας μέχρι την αρχαία Ελλάδα, η ανθρωπότητα έχει καταλάβει ότι η Γη είναι στρογγυλή, με τους επιστήμονες να προσδιορίζουν πιο πρόσφατα ότι δεν είναι μια τέλεια σφαίρα. Ωστόσο, είναι δυνατόν οι πλανήτες να είναι κάτι άλλο από μια ατελής σφαίρα; Τι γίνεται με έναν κόσμο που μοιάζει με γιγάντιο ντόνατ; Τα μαθηματικά δείχνουν ότι ένας τέτοιος πλανήτης θα μπορούσε τεχνικά να υπάρχει, αν και οι πιθανότητες να σχηματιστεί φυσικά ένα διαστημικό ντόνατ ή να διαρκέσει για πολύ καιρό είναι ουσιαστικά μηδενικές.

Ένας πλανήτης που παίρνει σχήμα διαφορετικό από σφαιροειδές θα χρειαζόταν τεράστια εξωτερική δύναμη. Ένα παράδειγμα είναι το WASP-12b, ένας γίγαντας αερίου που περιφέρεται τόσο κοντά στο άστρο του που η βαρυτική δύναμη του αστεριού έχει κάνει τον πλανήτη σε σχήμα αυγού. Ωστόσο, ένα σχήμα ντόνατ, ή ένας τόρος όπως είναι γνωστός στα μαθηματικά, θα ήταν πολύ πιο περίπλοκο. Θεωρείται ότι ένας δακτύλιος θα μπορούσε να σχηματιστεί με τη συνένωση συντριμμιών από έναν διαλυμένο πλανήτη, αν και μια τέτοια διάταξη θα ήταν εξαιρετικά ασταθής.

Γιατί οι πλανήτες είναι σφαιρικοί

Οι πλανήτες είναι στρογγυλοί για έναν λόγο:τη βαρύτητα. Με την πάροδο του χρόνου, σωματίδια σκόνης και αερίου συμπυκνώνονται για να σχηματίσουν πλανήτες. Καθώς τα πλανητικά σώματα μεγαλώνουν, η μάζα τους αυξάνεται, κάτι που μεταφράζεται σε ισχυρότερη βαρυτική έλξη. Ενώ οι αστεροειδείς και τα σώματα όπως τα φεγγάρια του Άρη ο Φόβος και ο Δείμος μπορούν να διαμορφωθούν σαν πατάτες, όταν ένα σώμα έχει αρκετή μάζα, η βαρύτητα το κάνει σφαιρικό. Το να έχουμε αρκετή μάζα για να είναι σφαιρικό είναι ένα από τα κριτήρια για τον ορισμό του πλανήτη.

Κατά τη διάρκεια του σχηματισμού, τα πλανητικά σώματα αρχίζουν επίσης να περιστρέφονται. Η Γη περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της μία φορά την ημέρα, δίνοντάς μας τον γνωστό μας κύκλο ημέρας και νύχτας. Αυτή η περιστροφή μεταφράζεται σε ταχύτητα μεγαλύτερη από 1.000 μίλια την ώρα στον ισημερινό και πολύ πιο αργή κοντά στους πόλους. Αυτό κάνει τον πλανήτη να διογκωθεί ελαφρά στον ισημερινό και να ισοπεδωθεί στους πόλους, κάνοντας την επιφάνεια περίπου 13 μίλια πιο μακριά από τον πυρήνα του πλανήτη στον ισημερινό. Η φυγόκεντρος δύναμη από την περιστροφή της Γης και η μικρή αύξηση της απόστασης από το κέντρο της Γης καθιστούν επίσης τη βαρύτητα πολύ ελαφρώς πιο αδύναμη στον ισημερινό.

Λουκουμάδες που περιστρέφονται στο διάστημα

Love Employee/Getty Images

Η περιστροφή και η φυγόκεντρη δύναμη είναι αυτό που θα έκανε δυνατό έναν πλανήτη σε σχήμα ντόνατ. Η βαρύτητα τραβάει προς τα μέσα, έτσι για να παραμείνει ένας τοροειδές ένας τέτοιος πλανήτης θα έπρεπε να περιστρέφεται πολύ γρήγορα. Αντί να περιστρέφεται μία φορά κάθε 24 ώρες, ένας κόσμος ντόνατ θα πρέπει να ολοκληρώσει μια περιστροφή σε διάστημα λίγων ωρών. Ακριβώς όπως στη Γη η φυγόκεντρος δύναμη θα έκανε τη βαρύτητα πιο αδύναμη στον ισημερινό, αν και η διαφορά θα ήταν σημαντική. Η δύναμη που γίνεται αισθητή στον ισημερινό θα ήταν περίπου η μισή από αυτή στους πόλους.

Οι διαφορές στις βαρυτικές δυνάμεις θα οδηγούσαν σε σημαντικά υψηλότερα βουνά, σύννεφα και κύματα ωκεανού στον ισημερινό παρά στους πόλους. Η ταχεία περιστροφή του πλανήτη θα επηρέαζε επίσης την κυκλοφορία του αέρα, όπως βλέπουμε με το φαινόμενο Coriolis στη Γη. Η μεγαλύτερη ταχύτητα περιστροφής θα οδηγούσε σε πιο έντονους ανέμους και υψηλότερες θερμοκρασίες μεταξύ θερμών και ψυχρών περιοχών.

Ωστόσο, ένας πλανήτης σε σχήμα ντόνατ θα ήταν εξαιρετικά ασταθής. Ακόμη και μικρές συσσωρεύσεις μάζας σε διαφορετικά σημεία του κορμού θα τον καθιστούσαν ασταθή. Και η ταχύτητα περιστροφής θα έπρεπε να είναι ακριβώς η σωστή. Η υπερβολικά γρήγορη και φυγόκεντρη δύναμη υπερνικά τη βαρύτητα, προκαλώντας τη διάσπαση του πλανήτη. Πολύ αργός και ο τόρος θα κατέρρεε σε ένα ελλειψοειδές. Έτσι, ενώ ένας πλανήτης σε σχήμα ντόνατ είναι μαθηματικά δυνατός, οι πιθανότητες να σχηματιστεί κανείς φυσικά είναι πρακτικά μηδενικές. Εκτός από μερικές σπάνιες εξαιρέσεις, οι πλανήτες είναι ως επί το πλείστον στρογγυλοί.