En cualquier formación que implique gravedad, hay que entender un par de cosas. El primero es que la gravedad tira hacia el centro del sistema. El segundo es que tira en todas las direcciones por igual. Entonces, comencemos con estos dos conceptos.
En realidad, probémoslos primero, y luego los usaremos para explorar las formas de formación. Lo bueno es que a pesar de que podríamos usar muchas matemáticas para hacer esto, no lo necesitamos. Entonces usaremos observaciones para probar estos conceptos muy rápidamente. Podemos probar estos conceptos parándonos en la Tierra. Todos somos empujados hacia el centro y, siempre que estemos a la misma altura, nuestro peso no cambia cuando vamos a un lugar diferente en la Tierra. Esto muestra que la gravedad tira hacia el centro por igual. Ahora que hemos demostrado estas dos propiedades de la gravedad, podemos explorar la forma de la gravedad.
Ahora, lo primero a considerar es que algunas formas son mucho más estables que otras. Comencemos con un cuadrado. Tiene 4 lados de igual longitud. Si aplicamos fuerza en esta forma, podemos ver que desde ciertas direcciones es muy fuerte. Imagine, por ejemplo, un cuadrado sobre una mesa. Si aplica fuerza directamente hacia el centro desde el centro de cualquier lado, el cuadrado es muy fuerte. Sin embargo, si aplicamos la misma fuerza a una esquina hacia el centro, el cuadrado se derrumba. ¿Por qué? Porque no hay arriostramiento entre el centro y el otro lado. ¿Qué pasa si quitamos uno de los lados y formamos un triángulo? Ahora el triángulo tiene soporte en todas las direcciones de presión porque no permite el cambio. Un triángulo ya tiene las únicas dimensiones que puede tener. Mientras que un cuadrado se puede desplazar de muchas maneras sin cambiar las dimensiones de un lado; simplemente no puedes hacer eso con un triángulo.
¿Qué sucede si cambiamos estos objetos a tridimensionales? Bueno, el cubo primero parece ser mucho más estable hasta que te das cuenta de que en realidad puedes girar lados opuestos. De nuevo, no cambia las dimensiones de los lados, solo los ángulos. Nuevamente vemos que cuando tenemos un tetraedro, una forma tridimensional hecha de cuatro triángulos, no podemos torcer ni comprimir la forma. Entonces, si bien los cubos pueden estar fuera en lo que respecta a la gravedad, los tetraedros parecen ser la mejor alternativa a las esferas.
Entonces, ¿qué impide que se forme un tetraedro en lugar de una esfera? Antes de contestar eso, consideremos el comportamiento del agua bajo el efecto de la gravedad. Si llena cualquier recipiente en un suelo plano, el agua forma una superficie plana que es paralela al suelo. La gravedad tira hacia abajo igualmente. (Nota rápida … técnicamente no es paralela porque la superficie de la tierra es curva. Sin embargo, usando el mismo principio que se usa en matemáticas de nivel superior, podemos ver que a través de pequeños segmentos de un círculo no hay una diferencia perceptible entre una línea recta y el curva. Así que mientras no estemos usando un lago como contenedor, estamos bien para este experimento.) Si el fondo de este contenedor estuviera unido al suelo, pero los lados pudieran levantarse, lo veríamos tan pronto como el los lados se han ido, el agua fluiría en todas direcciones. Esto se debe a que el agua intenta llenar el nuevo recipiente, el suelo. Los líquidos y gases se comportan de la misma manera tanto en gravedad como fuera de él. La única forma de hacer que el agua permanezca en forma de tetraedro es usar un recipiente para contenerlo. Dicho de otra manera, la única forma de formar un tetraedro líquido o gaseoso es tener una fuerza externa trabajando sobre él. Lo mismo se aplica a todas las formas que no sean esferas. Incluso aquí en la Tierra, donde tenemos montañas y cañones, podemos ver que estos son el resultado de fuerzas externas. La Tierra es un equilibrio dinámico entre las fuerzas de erosión y la actividad tectónica que produce el paisaje que tenemos. Si la erosión gana, entonces el suelo tiende a ser aplanado. Donde la tectónica gana, tenemos montañas.
Si bien hay muchos procesos adicionales a considerar para lo que sucedería con un gas en el vacío del espacio, lo más importante a considerar es la necesidad de una fuerza externa para formar bordes. Si la forma no puede formarse por sí sola como un gas, la forma no puede formarse en densidades más altas. En realidad, esto se demuestra mejor con los glaciares. Son duros … duros como una roca. Los grandes lagos fueron excavados por ellos. Sin embargo, fluyen. Los videos de lapso de tiempo de los glaciares que fluyen vuelven a ilustrar el movimiento de la materia para llenar su contenedor. Cuando no hay un contenedor en el que fluir, la materia recurre a las reglas de la gravedad. Tire hacia el centro e igualmente desde todas las direcciones. Esta es la razón por la cual las estrellas, los planetas y las lunas se forman en esferas.
Una cosa interesante a considerar es que necesitas suficiente masa en un sistema para formar una esfera. Cuando la masa baja demasiado, otros factores comienzan a tomar el control. Considera el cinturón de asteroides. Las colisiones, la forma de la materia a medida que se enfría y los efectos de la expansión y contracción térmica superan con creces la fuerza de la gravedad al determinar la forma.
Una demostración de iceberg bastante dramática.
