Como os astrônomos podem determinar a diferença entre "equilíbrio hidrostático" e "apenas é esférico"?

Isso é relevante para a definição de um planeta anão.

Presumo que a resposta será, bem, se pudermos dizer a massa do corpo e adivinhar o material. Não acho isso muito satisfatório porque (1) pode ser impossível e (2) terá um grande erro.

— ThePopMachine
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Não é incomum que seja inferido com base no tamanho (ou potencialmente em massa), em vez de ser medido diretamente por sua adesão a ser esférico.

— Mitch Goshorn

Você não precisa adivinhar o material. Em escala planetária, todos os materiais se comportam mais ou menos como fluidos, e a força dominante é a gravidade. Não há "sólidos" nessa escala. Sólido é um conceito de pequena escala.

— Florin Andrei

@FlorinAndrei: Bem, para um planeta com fronteiras limítrofes, é obviamente uma fronteira entre a autogravitação em uma esfera e não. Deve ser o caso de que importa qual é o material naquele momento.

— ThePopMachine

um corpo planetário não precisa estar em equilíbrio hidrostático para ser considerado geologicamente diferenciado. Corpos quase hidrostáticos podem ser vistos como esferóides como o protoplaneta 4 Vesta

— Declan Konroyd

Parece que ninguém entende do que se trata a questão.

— Rob Jeffries

Respostas:

Acho que você está perguntando: "Se conhecemos a forma de um objeto, podemos determinar se ele está em equilíbrio hidrostático?" Nesse caso, pode-se perguntar se os astrônomos classificam as bolas de basquete ou os rolamentos de esferas como em equilíbrio hidrostático, uma vez que são tão esféricos.

Abaixo de cerca de 100 km de raio, a resposta é geralmente não. Dada a população de objetos aleatoriamente irregulares (como asteróides), alguns deles terão a forma de uma esfera puramente por acidente. A composição também importa - um objeto desse tamanho, feito de gás hidrogênio, assumiria uma forma esférica a partir do equilíbrio hidrostático, mas um objeto feito de rocha talvez não (como Mathilde abaixo). Poderíamos fazer melhores previsões, com conhecimento detalhado dos materiais e do ambiente do objeto, mas isso nem sempre é possível, como você mencionou. Para objetos pequenos, forças intermoleculares e atômicas dominam a gravidade.

Quando você chega a um determinado tamanho de objeto, fica muito mais fácil fazer uma previsão sobre o equilíbrio hidrostático. Isso ainda depende muito do contexto e você ainda tem complicações com a composição do material, temperatura, etc. No entanto, as forças atômicas de ligação têm uma força fixa, mas a gravidade é escalonada como a massa. Dados materiais astrofísicos comuns, podemos ter certeza de que um corpo como Júpiter está em equilíbrio hidrostático.

Você pode fazer algumas estimativas de ordem de magnitude assumindo que a energia da interação atômica deve ser pelo menos tão grande quanto a energia térmica ( Hughes e Cole 1995 ). Se você verificar a equação 5 desse artigo, verá uma expressão explícita para um raio que divide objetos esféricos e não esféricos. Em alguma massa, a energia atômica de ligação fica reduzida pelo potencial gravitacional, e você sempre obtém um objeto esférico.

tl; dr - objetos pequenos não, objetos grandes sim, objetos médios podem exigir modelagem detalhada.

— xzackli
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-10

Para um corpo celeste ser uma esfera em equilíbrio hidrostático, ele precisa ser um fluido. O equilíbrio hidrostático não faz sentido para corpos sólidos.

Então, Terra e Marte não estão em equilíbrio hidrostático. É esférico pela boa razão de ser um corpo maciço, onde sua própria gravidade é suficiente para evitar grandes irregularidades, mas não é suportada por pressão (fluida), mas por incompressibilidade (sólida) e resistência do material.

Por outro lado, Júpiter e o Sol estão em equilíbrio hidrostático, uma vez que a força que os impede de colapsar é na verdade a pressão (fluida).

— Envite
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Acredito que o voto negativo (não de mim) é porque, em grandes quantidades o suficiente e por longos períodos de tempo, até os sólidos agem como fluidos a esse respeito.

— ThePopMachine

Também história térmica. Um corpo que agora é 'sólido' em determinadas escalas de tempo era certamente bastante fluido no momento de sua formação. Após o resfriamento, permaneceu como se formou - esférico.

— AtmosphericPrisonEscape

Terra e Marte estão muito em equilíbrio hidrostático . Por favor, não poste especulações ou opiniões como se fossem fatos, isso não é o Yahoo Answers. Se você não sabe muito sobre um tópico, deixe que alguém que o conheça venha e responda. Eu teria esperado melhor de um usuário com mais de 3000 reputação no site.

— dotancohen

Em escala planetária, todos os materiais se comportam mais ou menos como um fluido, e a força dominante é a gravidade.

— Florin Andrei

De acordo com a definição de um planeta adotado pela União Astronômica Internacional em 2006, planetas e planetas anões são objetos que têm gravidade suficiente para superar sua própria rigidez e assumir o equilíbrio hidrostático. Muitos astrofísicos pensam que Terra e Marte estão em equilíbrio hidrostático ... A diferença entre o que você chama de pressão de fluido e a incompressibilidade [sic] de sólidos não parece ter conseqüências, uma vez que a mesma física se aplica a ambos - tudo isso muda é que a equação de estado para um sólido é muito "mais difícil"; não é incompressível.

— Rob Jeffries