Gezegenler neden yuvarlak?

Gezegenler yuvarlaktır, çünkü kütleçekimi maddeyi her yönden cismin merkezine doğru eşit biçimde çeker. Cisim yeterince büyükse bu çekim kayanın ve buzun direncini yener, malzemeyi merkez çevresinde dengeli biçimde toplar ve ortaya küreye çok yakın bir şekil çıkar. Küçük cisimlerin çekimi bu dirence galip gelemez; bu yüzden asteroitler ve küçük uydular patates ya da topaç gibi düzensiz biçimlerde kalır.

Kütleçekimi her yönden çeker

NASA gezegenlerin doğuşunu, uzaydaki malzemenin çarpışıp topaklanmasıyla anlatır: Topak büyüdükçe çekimi artar, çekimi arttıkça çevresinden daha fazla malzeme toplar. NASA'nın benzetmesiyle çekim, bisiklet tekerleğinin telleri gibi merkezden kenarlara doğru her yönde aynı biçimde işler. Böyle bir cisimde yüzeyden fazla yükselen her çıkıntı kendi ağırlığıyla aşağı bastırılır. Sonunda yüzeydeki her nokta merkeze aşağı yukarı aynı uzaklıkta kalır; bu da kürenin tanımıdır.

Hidrostatik denge: çekim ile direnç arasındaki yarış

Gökbilimciler bu durumu hidrostatik denge kavramıyla açıklar. Cismin içinde, çekimin maddeyi içe doğru sıkıştırması ile maddenin basıncından doğan dışa doğru itme birbirini dengeler. Bu dengeye ulaşmış bir cisim, kendi ağırlığı altında adeta bir sıvı gibi biçimlenir ve küreye, dönüyorsa biraz basık bir küreye dönüşür. Bunun için cismin çekiminin, kayanın ya da buzun katılığını yenecek kadar güçlü olması gerekir.

Küçük cisimler neden düzensiz?

Küçük bir cismin kütlesi az, çekimi de zayıftır; malzemenin sağlamlığı şeklini korumasına yeter. Mars'ın büyük uydusu Phobos iyi bir örnek: NASA'ya göre yaklaşık 27 × 22 × 18 km boyutlarındadır, dev bir çarpışmayla neredeyse parçalanmış ve binlerce göktaşı çarpmasının izini taşır. Daha da küçük olan Bennu asteroidi ortalama 490 metre çapında, kendi zayıf çekimiyle bir arada duran gevşek bir moloz yığınıdır. Topaca benzeyen Bennu'nun ekvatorundaki belirgin sırtın, yaklaşık 4,3 saatte bir dönen bu düşük çekimli cisimde ince malzemenin birikmesiyle oluştuğu düşünülüyor.

Yuvarlaklaşmak için ne kadar büyük olmak gerekir?

Tek ve kesin bir sınır yok; eşik cismin bileşimine göre değişiyor. Ölçülen örnekler kabaca birkaç yüz kilometrelik bir geçiş bölgesine işaret ediyor:

• Satürn'ün buzlu uydusu Mimas, 396 km çapıyla denge biçiminde görünen en küçük cisim.
• Neptün'ün uydusu Proteus ise 420 km çapında olmasına karşın kutuya benzeyen düzensiz bir biçime sahip. NASA, biraz daha kütlesi olsaydı küreye dönüşebileceğini belirtiyor.
• Kayalık asteroitler Pallas ve Vesta yaklaşık 520 km büyüklükte oldukları hâlde denge biçimine ulaşmamış.
• Mars ile Jüpiter arasındaki asteroit kuşağının en büyük cismi olan cüce gezegen Ceres, 945 km çapıyla hidrostatik dengede olduğu doğrulanmış en küçük cisim.

Eskiden buzlu cisimlerin dengeye ulaşmak için kayalık cisimlerden daha az kütleye ihtiyaç duyduğu düşünülüyordu. Büyüklük her şeyi de açıklamıyor: Ay (3.474 km) ve Merkür (4.880 km) yuvarlak görünse de bugün tam hidrostatik dengede değil.

Yuvarlaklık, gezegen tanımının parçası

Uluslararası Astronomi Birliği (IAU), 24 Ağustos 2006'da Prag'da kabul ettiği kararla yuvarlaklığı gezegen tanımına yazdı. Buna göre gezegen, Güneş'in çevresinde dolanan, kendi çekiminin katı cisim kuvvetlerini yenip hidrostatik denge biçimini, yani neredeyse yuvarlak bir şekli almasına yetecek kütlesi olan ve yörüngesinin çevresini temizlemiş bir gök cismidir. İlk iki koşulu sağlayıp üçüncüyü sağlayamayan ve bir başka cismin uydusu olmayanlar ise cüce gezegen sayılır. Plüton'un bu kararla nasıl yeniden sınıflandırıldığını 9 gezegen mi 8 gezegen mi? yazımızda anlattık.

Hiçbir gezegen kusursuz küre değil

Dönme işin içine girince küre biraz basıklaşır. NASA'nın açıklamasıyla, dönen bir cisimde dış kenardaki maddenin içtekilere yetişebilmek için daha hızlı hareket etmesi gerekir; bu da ekvatorda dışa doğru bir şişkinlik yaratır. En basık gezegen Satürn'dür: ekvator çevresinde yüzde 10,7 daha kalındır. Onu yüzde 6,9 ile Jüpiter izler. Merkür ile Venüs ise neredeyse kusursuz küredir. Dünya'nın yüzde 0,3'lük ekvator şişkinliğini Dünya tam bir küre değil yazımızda ele aldık.

Verileri göster

Satürn	10.7
Jüpiter	6.9
Uranüs	2.3
Neptün	1.7
Mars	0.6
Dünya	0.3

Kısaca

• Kütleçekimi maddeyi her yönden merkeze doğru eşit çektiği için büyük cisimler küre biçimini alır.
• Çekimin malzemenin katılığını yendiği bu duruma hidrostatik denge denir.
• Phobos ve Bennu gibi küçük cisimlerin çekimi buna yetmez, düzensiz kalırlar.
• Yuvarlaklaşma eşiği birkaç yüz kilometre çap civarındadır ama bileşime göre değişir.
• Dönme gezegenleri ekvatordan şişirir; en basık gezegen Satürn'dür.