Kodėl Saulė, Žemė ir daugelis kitų didžiųjų kosminių kūnų yra beveik apvalūs, o asteroidai dažnai primena netaisyklingus akmens luitus? Ar vien pažvelgus į dangaus kūno formą galima ką nors pasakyti apie jo sandarą ir praeitį?
Apie tai Vilniaus „Laisvės“ gimnazijos mokiniams pasakojo Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto Teorinės fizikos ir astronomijos instituto darbuotoja, Lietuvos fizikų draugijos viceprezidentė dr. Mažena Mackoit-Sinkevičienė.
Rugsėjo 28 d. surengtoje paskaitoje „Idealioji geometrija kosmose“ mokslininkė atskleidė, kaip fizikos ir matematikos dėsniai lemia kosminių kūnų formas. Susitikimą surengė Lietuvos mokslų akademijos skyrius „Mokslininkų rūmai“.
Renginių ciklu „Mokslo žinių diena“ siekiama populiarinti mokslininko profesiją tarp jaunimo, skatinti mokinius domėtis įvairiomis mokslo sritimis ir atrasti jiems įdomias tyrimų kryptis. Birželį toks „Mokslo žinių dienos“ susitikimas vyko Molėtų astronomijos observatorijoje.
Kodėl dideli kosminiai kūnai apvalūs?
Paskaitoje dr. M. Mackoit-Sinkevičienė nagrinėjo kosminių kūnų formas fizikos ir matematikos požiūriu. Saulė, Mėnulis ir Žemė yra beveik sferiniai, o asteroidai, kometų branduoliai ir Marso palydovas Fobas – netaisyklingų formų.
Mažuose kūnuose vyrauja jų medžiagos stiprumas. Cheminiai ryšiai ir kitos elektromagnetinės sąveikos neleidžia silpnai gravitacijai kūno lengvai deformuoti. Tačiau kūnui didėjant gravitacijos poveikis stiprėja.
Kai viršijama tam tikra masė, gravitacija ima įveikti medžiagos stiprumą. Kūnas pamažu pasiekia hidrostatinę pusiausvyrą ir tampa artimas sferai.
Riba, nuo kurios tai įvyksta, vadinama „bulvės spinduliu“ (angl. potato radius). Priklausomai nuo kūno sudėties, ji siekia maždaug 200–300 kilometrų.
Tarptautinės astronomijos sąjungos 2006 m. patvirtintame planetos apibrėžime gebėjimas dėl savo gravitacijos pasiekti hidrostatinę pusiausvyrą yra vienas iš svarbių požymių.
Tačiau vien dydžio neužtenka. Iš daugiau kaip 400 žinomų Saulės sistemos planetų palydovų sferinę formą turi tik apie dvi dešimtys. Tad kosminio kūno forma gali daug pasakyti ir apie jo medžiagos savybes bei raidos istoriją.
Žemė irgi nėra taisyklingas rutulys
Kosminio kūno formą keičia ir sukimasis. Dėl išcentrinio poveikio besisukantys kūnai ties ašigaliais suplokštėja.
Taip nutikę ir Žemei: jos pusiaujo spindulys yra maždaug 21 kilometru didesnis už ašigalinį. Todėl tiksliau mūsų planetą reikėtų įsivaizduoti ne kaip tobulą rutulį, o kaip šiek tiek suplotą kūną.
Šis skirtumas nėra vien teorinė įdomybė. Palydovinės navigacijos sistemos, tarp jų GPS, Žemę vaizduoja kaip suplotą sukimosi elipsoidą.
Dar ryškesnis pavyzdys – sparčiai besisukantis dujinis Saturnas. Jo suplokštėjimas matomas net plika akimi pro teleskopą. Apie šiuolaikinius kosmoso tyrimus Alkas.lt yra rašęs ir pristatydamas VU astrofizikų atliekamus žvaigždžių cheminės sudėties tyrimus.
Keisčiausia – viena iš žvaigždžių
Paskaitos kulminacija tapo žvaigždė KIC 11145123 – apvaliausias kada nors išmatuotas gamtinis objektas. Jos spindulys siekia apie 1,5 mln. kilometrų, tačiau pusiaujo ir ašigalio spinduliai skiriasi tik maždaug trimis kilometrais.
Tokį nepaprastą tikslumą astronomams pavyko nustatyti ne tiesiogiai išmatuojant žvaigždės paviršių, bet astroseismologijos metodais – tiriant žvaigždės viduje sklindančių virpesių dažnius.
Pagrindinė paskaitos mintis paprasta, tačiau iškalbinga: kosminio kūno forma atspindi jo fizinę istoriją. Nukrypimas nuo sferos gali rodyti, kad kūnas yra per mažas hidrostatinei pusiausvyrai pasiekti arba sukasi taip greitai, kad jo pavidalą jau pastebimai keičia sukimasis.
Mokslas – ne vien formulės
Paskaitos metu mokslininkė bendravo su gimnazistais, uždavė jiems klausimų ir kvietė įsitraukti į užduotis. Aktyviausi mokiniai buvo apdovanoti iš anksto paruoštais prizais.
Susitikimas leido mokiniams ne tik išgirsti apie šiuolaikinę fiziką iš šios srities specialistės, bet ir geriau suprasti, kaip fizikos bei matematikos žinios padeda tyrinėti Visatą. Apie Lietuvos astronomų tyrimus Alkas.lt taip pat rašė pristatydamas VU astrofizikų darbą, sudominusį „Forbes“.
Dr. Mažena Mackoit-Sinkevičienė yra kvantinės optikos ir kvantinių technologijų tyrėja, aktyvi mokslo populiarintoja. Ji yra „Women in Science Baltic Fellowship“ laureatė, Lindau Nobelio premijos laureatų susitikimo alumnė, pelniusi Lietuvos mokslų akademijos įvertinimą už mokslinę ir mokslo populiarinimo veiklą.
Parengta pagal Lietuvos mokslų akademijos medžiagą. Medžiagą parengė dr. Mažena Mackoit-Sinkevičienė ir Liliana Feiginaitė.
