Астрофизика начинающим: как понять Вселенную

Возьмем тот же Сатурн. Эта огромная планета вертится гораздо быстрее Земли. Наши сутки продолжаются двадцать четыре часа – любая точка нашей планеты, например хоть та, в которой вы сейчас сидите или стоите, совершает один полный оборот вокруг земной оси ровно за это время. Если вы находитесь на экваторе Земли, на ее, так сказать, талии, то, вращаясь вместе с Землей, вы за каждый час пролетаете 1000 миль. На первый взгляд это довольно большая скорость. Пассажирский лайнер летит со скоростью около 550 миль в час. Но все это ерунда по сравнению с Сатурном. На моей второй любимой планете сутки, то есть один ее полный оборот, длятся всего десять с половиной часов. А Сатурн ведь гораздо, гораздо больше Земли. И, чтобы успеть совершить за это время полный оборот, экватор Сатурна вращается со скоростью в 22 000 миль в час.

Если бы с такой скоростью вертелась наша планета, ваш школьный день продолжался бы минут двадцать. Правда, и каникулы были бы покороче, а главное, нас и вообще на Земле бы не оказалось.

Посмотрите на Сатурн, мою вторую любимую планету! Сутки на Сатурне длятся всего десять с половиной часов.

Объекты, которые быстро вращаются, имеют свойство сплющиваться. Земля, например, не является идеальной сферой. Наша планета вертится вокруг воображаемой оси, проходящей через точки Северного и Южного полюсов. Расстояние от одного полюса до другого вдоль этой линии короче, чем расстояние между противоположными точками на земном экваторе. Другими словами, Земля немного сплющена у полюсов.

И эта сплюснутость действительно небольшая: разность экваториального и полярного радиусов Земли составляет всего около 26 миль.

Почему Дед Мороз должен проводить отпуск в Эквадоре

Если бы Земля вращалась всего в шестнадцать раз быстрее, то центробежная сила, та же сила, которая толкает вас наружу, когда вы катаетесь на карусели, или удерживает воду в ведре, если вы вертите его вокруг себя на вытянутой руке, сделала бы все тела на экваторе невесомыми. Даже теперь, при нынешней скорости вращения Земли, Дед Мороз весил бы примерно на фунт меньше на экваторе, чем на Северном полюсе, где центробежные силы не действуют. В отпуске все хотят чувствовать себя более стройными, так что, если вы хотите узнать, где Дед Мороз проводит свои летние каникулы, я бы посоветовал искать его именно там.

Чем быстрее объект вертится, тем более сплюснутым становится. Вернемся к нашим гамбургерам. Раз Сатурн вращается со скоростью 22 000 миль в час, получается, что эта планета между полюсами сплюснута на добрых 10 % по сравнению с ее экваториальным диаметром. Такая разность диаметров заметна даже в маленький любительский телескоп. Вот и выходит, что Сатурн мало похож на идеальную сферу, а больше – на бургер, широкий посредине и сплюснутый сверху.

Вселенная любит сферы. Если не считать кристаллов и обломков камней, в космосе очень немногие тела имеют острые кромки. У многих объектов очень странная форма, но список круглых тел практически бесконечен: от мыльных пузырей до галактик и далее.

ФАКТ

Сплющенная сфера называется эллипсоидом вращения. Земля – эллипсоид вращения, и Сатурн тоже.

Физические законы, которые управляют Вселенной, благоприятствуют сферам больше, чем другим формам. Возьмем, к примеру, поверхностное натяжение. Эта сила стягивает вещество на поверхности объекта. Рассмотрим мыльный пузырь. Сам он состоит из мыла и воды. Внутри – воздух в замкнутой ловушке. Поверхностное натяжение жидкости в пузыре сжимает воздух по всем направлениям. В мгновения, когда пузырь формируется, оно замыкает воздух в объеме, для которого площадь поверхности минимальна. Получается пузырь с максимальным возможным давлением, потому что мыльная пленка не растянется больше, чем это необходимо. А форма с наименьшей площадью поверхности для данного объема – это и есть идеальная сфера.