Sferyczność ciał niebieskich

Planetą określamy obiekt, który spełnia kilka istotnych parametrów. Jednym z warunków sine qua non jest sferyczność (kulistość) danego ciała niebieskiego. Dlatego każda planeta „z definicji” jest zbliżona kształtem do kuli (lub elipsoidy). W przypadku takich obiektów, jak księżyce i asteroidy sferyczność nie jest wymagana.

Istnieje wiele drobnych obiektów astronomicznych, których kształt mocno odbiega od kuli. Bywają księżyce lub asteroidy o nieregularnych kształtach (Thebe, Amaltea, Pan, Prometeusz, Ida, etc.) Kształt obiektu zależy od tego, czy zachowuje on tzw. równowagę hydrostatyczną. A to z kolei zależne jest m.in. od rozmiarów oraz gęstości danego ciała. Istnieją uproszczone kryteria, które pomagają we wstępnej ocenie, czy obiekt znajduje się w równowadze hydrostatycznej. Krótko mówiąc: czy jest kulisty.

Zakłada się, że dla obiektów skalistych (np. asteroid albo skalistych księżyców) wymagany promień jest większy od 300 km. Z kolei ciała lodowe (księżyce odległych planet lub obiekty transneptunowe), które cechują się niższą gęstością od skalistych, powinny mieć promień większy od 200 km. Wiadomo, przyjęto tutaj spore uproszczenia i granica ta ma charakter orientacyjny.

Dla przykładu: Mimas, lodowy księżyc Saturna ma promień ok. 198 km, bardzo zbliżony do wartości granicznej. Jest złożony prawdopodobnie z lodu wodnego oraz drobnej ilości materii skalistej. Wykazuje niską gęstość. Uchodzi za obiekt sferyczny. A więc równowaga hydrostatyczna pozostaje w nim zachowana. Inny księżyc, tym razem obiegający Neptuna: Proteusz, mimo że jest nieco większy od Mimasa (r= 210 km), nie osiągnął równowagi hydrostatycznej. Pozostaje niesferyczną bryłą. Jego kształt może przypominać kulę, gdyż księżyc wykazuje parametry zbliżone do „wymaganych”. Mimas jest nieco mniejszy, ale równowagę osiągnął. Oba księżyce są lodowe. Różnica wynika z niższej gęstości Mimasa w porównaniu z Proteuszem (Mimas: 1,1 g/cm^3 ; Proteusz: 1,3 g/cm^3).

Dla planetoid przyjęto promień graniczny ok. 300 km. Mają one zwykle wysoką gęstość (z uwagi na duży udział materii skalistej). Tak więc Pallas, która wykazuje promień r= 245 km pozostaje niekulista. Gdyby składała się głównie z lodu, prawdopodobnie mogłaby być kulą. Podobnie rzecz wygląda z Westą. Westa jest jeszcze większa niż Pallas (r= 265 km), także niesferyczna. Ale już Enceladus, który rozmiarem jest podobny do uprzednio wymienionych (r = 251 km), ale ma budowę lodową, osiągnął równowagę hydrostatyczną. Podobnie Miranda (r = 235 km).

Znamy również tzw. obiekty transneptunowe. Są one bardzo odległe od Ziemi, dlatego ich parametry fizyko – chemiczne znacznie trudniej ustalić. Zebrane dane mogę być obarczone dużym błędem pomiarowym z uwagi na ogromny dystans tych ciał.

Istnieje w literaturze pojęcie obiektów prawdopodobnie będących planetami karłowatymi (jest wymierna szansa na ich kulistość, ale nie mamy, póki co pewności). Dla przykładu: 2002 UX25 o promieniu szacowanym na 332 km. Obiekt duży, ale mocno porowaty. Jest prawdopodobieństwo, że spełnia cechy planety karłowatej, ale nie ma pewności. Podobnie rzecz wygląda z Ixionem. Ciało dużych rozmiarów (r = 308km), ale również nie do końca wiadomo, czy posiada kulisty kształt. Wiele czynników (głównie rozmiar i gęstość) ma wpływ na hydrostatyczną równowagę brył.