Yıldız ve Gezegenler Neden Yuvarlaktır ?

Yıldızlar, gezegenler ve gezegenlerin uyduları yuvarlak şekle sahipken daha küçük gökcisimlerinin, örneğin asteroitlerin, şekilleri düzensiz olabilir. Bir gökcisminin şeklini belirleyen en önemli etken kütleçekimidir. Yoğunluğu ne kadar yüksek olursa olsun, gökcismi yeterince büyükse şekli kütleçekim etkisi nedeniyle zaman içinde küreselleşir. Ancak daha küçük gökcisimlerinin kütleçekimleri bunun için yeterli değildir.
Örneğin çapı yaklaşık 950 kilometre olan Ceres cüce gezegeni küresel bir şekle sahipken, uzunluğu yaklaşık 34 kilometre olan Eros asteroidinin şekli yer fıstığına benzer.
Ancak görece büyük gökcisimleri olan gezegenlerin, kusursuz bir şekilde küresel oldukları söylenemez, yüzeylerinde bazı girintiler ve çıkıntılar görülebilir. Örneğin kütleçekimi Dünya’dan yaklaşık üç kat küçük olan Mars’taki en yüksek dağ Everest’ten üç kat daha yüksektir. Ancak bilim insanları, kütleçekimi Dünya’dan 10 milyar kat daha büyük olan bir nötron yıldızının yüzeyindeki en büyük çıkıntının yüksekliğinin 1 milimetreden daha küçük olacağını tahmin ediyor.

Gökcisimlerinin kendi etraflarındaki dönüşleri de şekillerini etkiler. Örneğin her 24 saatte bir kendi etrafında dönen Dünya’nın Ekvator hizasındaki yarıçapı (6378 km), kutuplardaki yarıçapından (6357 km) daha büyüktür.
Evrende bulunan kütleler yakınlıklarına bağlı olarak birbirlerine bir çekim uygularlar. Bu çekimin sonucunda en nihayetinde öbeklenerek gruplar, kümeler oluştururlar. Bu gruplar ve öbekler de giderek küresel veya çembere ait bir geometri oluşturur. Bu tamamen çekim kuvvetinin ve kürenin kusursuz simetrisinin bir sonucudur.
Kürenin yüzeyinin neresinden bir nokta alırsanız alın, uzaklık yarıçap(r) olacağından her noktaya uygulanan çekim kuvveti de aynıdır.
Dolayısıyla kürenin kusursuz simetrisi, basit bir denge durumu oluşturur. Yasalar sürekli olarak gerçekleşmektedir, kütle çekim hala oradadır. Fakat kuvvetler, simetri sayesinde birbirini harika bir şekilde dengelediği için bir etki gözlenmez. Tıpkı duvarı itmeye çalışmak gibi, etkiye karşılık eşit bir tepki vardır.
Eğer bu denge durumu yoksa, yasa işlemeye devam ettiği sürece yapı küresel olmaya çalışacaktır. Gezegenin üzerindeki bir dağ, kuvvetler dengesini bozarak jeolojik etkilere yol açacaktır. Bunu da duvara fazla kuvvet uygulayıp yıkmak gibi düşünebiliriz.
En nihayetinde, yapının dayanıklılığına bağlı olarak kütle çekim ile bir noktada denge sağlanır. Bu, gezegenlerde pek görmediğimiz bir durum. Hiçbir gezegen kusursuz küre şeklinde değildir. Bunun sebebi, mevcut katı yapıdan ötürü oluşan direnç kuvvetidir. Yani duvarı yıkacak yeterli bir kuvvet uygulanamıyordur (kütle çekim katı maddenin uyguladığı dirençten daha zayıf kalır).

Neden gezegenler kusursuz küre biçiminde değildir?

Dönen her cisim, ekvator bölgesinden dış yönde savrulur. Ucuna top bağlı bir ipi çevirdiğinizde, yeterli hızlarda çevirirseniz dışarıya doğru fırlamaya çalışacaktır. Bu sebeple ekvator yönünde daha büyük yarıçapa sahip bir yapı ortaya çıkar. Biz bu yüzden gök cisimlerinin yarıçaplarını aşağıdaki gibi iki şekilde ifade ederiz, kutup bölgelerden ve ekvator bölgelerden. Çünkü kutuplarda bu etki en az iken, ekvatorda en fazladır. Bunun için “Disk Oluşumu” ile ilgili yazımızı okuyabilirsiniz.
Dünya’nın kutuplardan basık, ekvatordan şişkince olması böylelikle açığa kavuşmaktadır. Bu değerlere baktığımızda ise:
Ekvator yarıçapı : 6378,1 km
Kutup yarıçapı : 6356,8 km
Bu ortalamaya oranlandığında 1.000’de 3’lük bir kusur. Güneş ise neredeyse kusursuz bir küresel yapıya sahiptir. 10 saatte bir dönüşünü tamamlayan Jüpiter’de ise ekvator yarıçapı kutup yarıçapından tam 5000 km fazladır. Bu neredeyse Dünya’nın yarıçapına eşit bir değer.
Bununla birlikte, Ay da Dünya’nın şeklini bozar. Ay’ın Dünya üzerinde oluşturduğu gel-git etkisi, okyanusların yükselmesine neden olur. Sadece okyanuslar değil; karalar da gelgit etkisiyle Dünya’nın orta bölgelerinde çok az bir miktarda yükselir.
Bu etkiler, her gezegen için farklı olabiliyor. NASA’nın Kaliforniya Pasadena’daki Jet İtiş Laboratuvarı’nda çalışan gezegen bilimci Mark Panning, “Mars, Dünya’nın iki katı daha hızlı döner ama Mars’ın kütle çekimi, Dünya’nınkinden daha düşüktür; bu yüzden, yüzeyindeki çıkıntılar daha fazladır” diyor. Neptün’ün ilerisinde yer alan cüce gezegen Haumea o kadar hızlı dönüyor ki; basketbol topundan çok, bir Amerikan futbolu topuna benziyor.
Genel olarak baktığımızda bunlar, büyük bir gezegen için çok ufak kusurlar. Tüm bunlara rağmen, Dünya’ya, hatta Mars’a uzaydan baktığınızda, bunlar mükemmel birer küre gibi görünürler.
Sonuç olarak, gözlemlediğimiz bu küresel yapının sebebi kütle çekim kuvvetinin kusursuz bir simetriye sahip olan kürede denge durumuna gelmesidir.