Гравитация как скульптор
Любое тело с массой притягивает всё вещество к своему центру масс. Чем больше масса, тем сильнее притяжение. Если тело достаточно массивно, гравитация «сминает» любую неровность: гора высотой несколько сотен километров на Земле просто не может существовать — давление у основания расплавило бы породу. Земля, Луна, другие планеты и большинство крупных спутников — шары именно по этой причине.
Гидростатическое равновесие
Официальное определение планеты (МАС, 2006) требует, чтобы тело достигло гидростатического равновесия: гравитация должна придать ему приблизительно сферическую форму. Это происходит, когда масса превышает определённый порог — примерно 10²¹–10²³ кг в зависимости от состава. Поэтому Плутон — карликовая планета, а не просто «маленькая планета»: он круглый.
Почему планеты не идеальные шары
Вращение немного «расплющивает» планету: центробежная сила отбрасывает экваториальное вещество наружу. У Земли экваториальный радиус 6 378 км, а полярный — 6 357 км. Разница составляет ~21 км — это сплюснутый эллипсоид, а не идеальная сфера. Сатурн вращается намного быстрее и сплюснут заметнее: разница экватор/полюс достигает ~10%.
Маленькие тела — не шары
Астероиды и малые спутники (диаметр менее ~400–500 км) имеют неправильную форму: их масса слишком мала, чтобы гравитация преодолела прочность породы. Поэтому Фобос (спутник Марса) выглядит как картофелина, а крупный астероид Церера — почти идеальный шар и поэтому классифицирован как карликовая планета.
Пример из жизни
Капля воды в невесомости принимает форму шара — поверхностное натяжение минимизирует площадь поверхности при заданном объёме. Шар — это минимально возможная поверхность. Гравитация делает то же самое с планетарным веществом: минимизирует потенциальную энергию, стягивая всё к центру равномерно.
