¿Por qué los cuerpos extraterrestres siempre aparecen como una forma esférica? ¿Por qué no cuadrado o cilíndrico?

No lo son Aquí hay una imagen del asteroide 25143 Itokawa, por ejemplo:

O aquí hay uno de 9969 Braille, visitado por la sonda Deep Space 1 de la NASA (la imagen es obviamente una construcción)

O aquí están 951 Gaspra, 243 Ida y Dactyl de la luna de Ida:

Los cometas pueden tener un aspecto muy extraño. Aquí hay una foto tomada de la sonda Rosetta (nave espacial) del cometa 67P / Churyumov – Gerasimenko.

A veces, los asteroides se separan y las dos piezas flotan juntas por el espacio. Aquí está el asteroide 617 Patroclus, por ejemplo:

Ni siquiera todas las lunas son esféricas. Aquí está Deimos (luna), una de las lunas de Marte:

Pero tienes razón, todos los cuerpos grandes son esféricos. Y como probablemente hayas adivinado, esto se debe a la gravedad. Para ver por qué, supongamos que construiste un edificio muy alto en la Tierra. Tendría que usar materiales fuertes y livianos y cimientos fuertes, o el edificio colapsaría. Cuanto mejor sea la resistencia / peso de los materiales, más alto podrá construir: es por eso que los rascacielos no existieron hasta fines del siglo XIX: no se podrían construir sin el proceso de acero Bessemer. (Esta es también la razón por la cual las primeras culturas en Egipto y México construyeron pirámides: si quieres construir algo alto y tu material de construcción es de piedra, terminarás construyendo una pirámide). En campos gravitacionales más débiles, puede construir más alto con el mismo material. Es por eso que un elevador espacial es más factible en Marte que en la Tierra. Esto también pone un límite superior en el tamaño de las montañas. Descubrir cuál es el límite es complejo: depende de cosas como la fuerza del manto subyacente y también hay factores como la erosión, pero es sorprendente que las montañas más altas de la Tierra se eleven a unos 15,000 pies sobre la corteza que siéntese (el Monte Everest, a 29,000 pies, descansa sobre la meseta tibetana, dándole una base de 15,000 pies). De todos modos, puedes pensar en cualquier derivación de una forma esférica como básicamente una montaña, y la gravedad intenta derribar montañas. Cuando la montaña se vuelve lo suficientemente alta, la gravedad tiene éxito. Entonces los cuerpos lo suficientemente grandes se volverán esféricos. El cuerpo sólido no esférico más grande que conocemos es 4 Vesta, uno de los asteroides más grandes del sistema. Vesta es aproximadamente 1/10 000 del tamaño y la masa de la Tierra, y tiene aproximadamente 1/40 de su gravedad superficial. Como puede ver aquí, Vesta es una especie de elipsoide. Esto está bastante cerca de una esfera, por lo que da una buena idea de que es tan grande como un cuerpo rocoso de rotación lenta puede llegar sin colapsar una esfera.

Hay algunos cuerpos celestes de formas extrañas (especialmente en el cinturón de asteroides), pero no pueden crecer mucho.

Una vez que se ha acumulado suficiente masa en un lugar, los “puntos altos” son arrastrados por la gravedad para llenar los “puntos bajos” hasta que la superficie esté a la misma distancia del centro de gravedad, es decir . una esfera.

Primero (como muchas personas han mencionado) los cuerpos extraterrestres no siempre aparecen en forma esférica. Incluso las lunas pequeñas como Phobos y Deimos (en órbita alrededor de Marte) no son esféricas. Lo que realmente quiere saber es: ¿por qué los grandes cuerpos extraterrestres aparecen en una forma más o menos esférica? Bueno, para esto recurrimos a nuestro viejo amigo: la gravedad.

A la gravedad le gusta que las cosas estén juntas. Es comparativamente débil a las otras fuerzas fundamentales (electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuertes y débiles) pero es lo suficientemente fuerte como para mantener nuestra galaxia unida, atraer la luz al condensar unas pocas masas solares y, en general, es increíblemente fuerte desde nuestro punto humano débil. de vista. La gravedad es un concepto un poco difícil y resbaladizo para nosotros los humanos, porque estamos acostumbrados a un tipo de gravedad y solo un tipo: aceleración exponencial hacia abajo desde el descanso hasta alcanzar unos 9.8 m / so golpear el suelo. En otras palabras: caer.

Pero caer parece un poco raro en otras situaciones. Se podría decir, por ejemplo, que la Tierra está ‘cayendo’ alrededor del sol a más de 100,000 kilómetros cada hora. Pero no se está acelerando. Tampoco ha alcanzado la velocidad terminal: la velocidad terminal en el espacio intergaláctico (es decir: lugares con un solo objeto para influir en el entorno) es c : la velocidad de la luz, un poco menos de 300,000,000 mps. No vamos a acercarnos a eso.

La respuesta a nuestro dilema, como ya habrás adivinado, es el aire. Aquí en la Tierra, las cosas se aceleran debido a la gravedad, pero tienen que empujar el aire fuera del camino, agregando otra variable a la ecuación y jugando con nuestra pequeña teoría de la velocidad de la luz como velocidad terminal en todas partes. Sin embargo, la tierra no tiene aire para apartarse (la atmósfera viaja a la misma velocidad que nosotros, por lo que, en cierto sentido, podemos considerarla parte de la Tierra para simplificar las ecuaciones). En algún momento en el pasado, la tierra voló más allá del sol a la velocidad y distancia correctas, y la gravedad lo hizo girar en órbita , por lo que ahora avanzamos unos 106,000 kph hacia adelante y la misma velocidad ‘hacia abajo’ – hacia el sol . Las dos cosas se equilibran lo suficiente como para seguir girando pero nunca acercarnos durante un período orbital.

Retroceda en la madriguera del conejo … la razón por la cual la gravedad hace que las cosas sean esferas, como ve, es que le gusta tener todas las cosas lo más juntas posible. Es una fuerza atractiva, básicamente. (No, no se ve bien, eso significa que une las cosas). Una esfera es la única forma que tiene todos los puntos en la distancia más cercana posible en general: agregue las distancias desde cada punto en o dentro de una esfera y el masa total de los puntos y obtendrá la relación más baja posible. En otras palabras, tl; dr: los cuerpos extraterrestres grandes tienden a la forma de una esfera porque es la forma más eficiente de almacenar masa, y la gravedad está tratando de almacenar la masa de la manera más eficiente posible.

¡Gracias por leer!