Wie können Astronomen den Unterschied zwischen „hydrostatischem Gleichgewicht“ und „zufällig kugelförmig“ bestimmen?

Dies ist relevant für die Definition eines Zwergplaneten.

Ich nehme an, die Antwort wird sein, nun, wenn wir die Masse des Körpers bestimmen und das Material erraten können. Ich finde das nicht sehr zufriedenstellend, weil (1) unmöglich sein kann und (2) einen großen Fehler haben wird.

Es ist nicht ungewöhnlich, dass es auf der Grundlage der Größe (oder möglicherweise der Masse) abgeleitet wird, anstatt direkt daran gemessen zu werden, dass es kugelförmig ist.
Sie müssen das Material nicht erraten. Auf planetarischer Ebene verhalten sich alle Materialien mehr oder weniger wie Flüssigkeiten, und die dominierende Kraft ist die Schwerkraft. Es gibt keine "Festkörper" in dieser Größenordnung. Solid ist ein Konzept im kleinen Maßstab.
@FlorinAndrei: Nun, für einen grenzwertigen Drawf-Planeten liegt er offensichtlich an einer Grenze zwischen Selbstgravitation in eine Kugel und nicht. Es muss so sein, dass es darauf ankommt, was das Material zu diesem Zeitpunkt ist.
Ein Planetenkörper muss sich nicht im hydrostatischen Gleichgewicht befinden, um als geologisch differenziert zu gelten. Nahezu hydrostatische Körper können wie der Protoplanet 4 Vesta als Sphäroide angesehen werden
Niemand scheint zu verstehen, worum es in der Frage geht.

Antworten (2)

Ich denke, Sie fragen: "Wenn wir die Form eines Objekts kennen, können wir dann feststellen, ob es sich im hydrostatischen Gleichgewicht befindet?" Wenn ja, könnte man sich fragen, ob Astronomen Basketbälle oder Kugellager als im hydrostatischen Gleichgewicht befindlich klassifizieren, da sie so kugelförmig sind.

Unterhalb eines Radius von etwa 100 km lautet die Antwort im Allgemeinen nein. Angesichts einer Population von zufällig klumpigen Objekten (wie Asteroiden) werden einige von ihnen rein zufällig der Form einer Kugel nahe kommen. Auch die Zusammensetzung spielt eine Rolle – ein Objekt dieser Größe aus Wasserstoffgas würde aus dem hydrostatischen Gleichgewicht eine Kugelform annehmen, ein Objekt aus Stein jedoch möglicherweise nicht (wie Mathilde unten). Bei detaillierter Kenntnis der Materialien und der Umgebung des Objekts könnten wir bessere Vorhersagen treffen, aber das ist, wie Sie sagten, nicht immer möglich. Bei kleinen Objekten dominieren intermolekulare und atomare Kräfte die Schwerkraft.

Mathilde, von der Wikipedia-Seite über Asteroiden.

Sobald Sie eine bestimmte Objektgröße erreicht haben, wird es viel einfacher, eine Vorhersage über das hydrostatische Gleichgewicht zu treffen. Dies ist immer noch sehr kontextabhängig, und Sie erhalten immer noch Komplikationen durch Materialzusammensetzung, Temperatur usw. Allerdings haben atomare Bindungskräfte eine gewisse feste Stärke, aber die Schwerkraft skaliert wie die Masse. Angesichts gewöhnlicher astrophysikalischer Materialien können wir sehr sicher sein, dass sich ein Körper wie Jupiter im hydrostatischen Gleichgewicht befindet.

Sie können einige Größenordnungen abschätzen, indem Sie annehmen, dass die atomare Wechselwirkungsenergie mindestens so groß sein muss wie die thermische Energie ( Hughes und Cole 1995 ). Wenn Sie sich Gleichung 5 dieses Artikels ansehen, sehen Sie einen expliziten Ausdruck für einen Radius, der sphärische und nicht sphärische Objekte trennt. Bei einer bestimmten Masse wird die bindende Atomenergie vom Gravitationspotential in den Schatten gestellt, und Sie erhalten immer ein kugelförmiges Objekt.

tl; dr - kleine Objekte nein, große Objekte ja, mittlere Objekte erfordern möglicherweise eine detaillierte Modellierung.

Damit ein Himmelskörper im hydrostatischen Gleichgewicht eine Kugel ist, muss er eine Flüssigkeit sein. Das hydrostatische Gleichgewicht ist für feste Körper nicht sinnvoll.

Erde und Mars befinden sich also nicht im hydrostatischen Gleichgewicht. Es ist aus dem guten Grund kugelförmig, dass es sich um einen massiven Körper handelt, bei dem seine eigene Schwerkraft ausreicht, um große Unregelmäßigkeiten zu vermeiden, aber nicht durch (Flüssigkeits-) Druck getragen wird, sondern durch (feste) Inkompressibilität und Materialwiderstand.

Auf der anderen Seite befinden sich Jupiter und die Sonne im hydrostatischen Gleichgewicht, da die Kraft, die ihren Kollaps verhindert, eigentlich (Flüssigkeits-)Druck ist.

Ich glaube, die Ablehnung (nicht von mir) liegt darin, dass bei ausreichend großen Massen und über ausreichend lange Zeitspannen sogar Feststoffe in dieser Hinsicht wie Flüssigkeiten wirken.
Auch thermische Geschichte. Ein Körper, der jetzt über bestimmte Zeiträume „fest“ ist, war zum Zeitpunkt seiner Entstehung sicherlich ziemlich flüssig. Nach dem Abkühlen blieb es so, wie es entstanden war – kugelförmig.
Erde und Mars befinden sich weitgehend im hydrostatischen Gleichgewicht . Bitte posten Sie keine Spekulationen oder Meinungen, als wären sie Tatsachen, dies ist nicht Yahoo Answers. Wenn Sie nicht viel über ein Thema wissen, dann lassen Sie jemand anderen kommen, der sich damit auskennt, und es beantworten. Ich hätte von einem Benutzer mit über 3000 Ruf auf der Website etwas Besseres erwartet.
Auf planetarischer Ebene verhalten sich alle Materialien mehr oder weniger wie eine Flüssigkeit, und die dominierende Kraft ist die Schwerkraft.
Wenn die Schwerkraft die dominierende Kraft wäre, wären alle Objekte Schwarze Löcher. Da dies nicht der Fall ist, bedeutet dies, dass Objekte im Gleichgewicht sind. Es kommt nur vor, dass es für Nichtgaskörper kein hydrostatisches Gleichgewicht gibt.
@dotancohen Vertraue Wikipedia nicht so sehr. Ich kann mich irren, aber das habe ich an der Universität gelernt.
Gemäß der 2006 von der Internationalen Astronomischen Union verabschiedeten Definition eines Planeten sind Planeten und Zwergplaneten Objekte, die über eine ausreichende Schwerkraft verfügen, um ihre eigene Starrheit zu überwinden und ein hydrostatisches Gleichgewicht einzunehmen. Viele Astrophysiker glauben also, dass sich Erde und Mars im hydrostatischen Gleichgewicht befinden ... Der Unterschied zwischen dem, was Sie als Flüssigkeitsdruck bezeichnen, und der Inkompressibilität [sic] von Festkörpern scheint keine Rolle zu spielen, da für beide die gleiche Physik gilt - all das ändert sich ist, dass die Zustandsgleichung für einen Festkörper viel "härter" ist; nicht inkompressibel.
Ich vertraue Wikipedia nicht, obwohl ich darauf verweise. In der Universität haben wir tatsächlich modelliert, ab welchem ​​Punkt sich Gestein angesichts geologischer Zeitskalen als Flüssigkeit zu verhalten beginnt. Es ist tatsächlich nicht so hoch, wie Sie vielleicht erwarten, nur etwa so groß wie ein Berg. Das heißt, ein großer Berg „fließt“ über geologische Zeitskalen. Und das macht Sinn: Das beschreibt eigentlich das, was wir in der Natur sehen. Der Fels ist nicht steif genug, um sein eigenes Gewicht zu tragen. Unter dem Einfluss seiner eigenen Schwerkraft tatsächlich rund zu werden, erfordert ungefähr 10 ^ 18 kg für Stein, glaube ich, was wir uns ausgedacht haben.
Wie können Astronomen den Unterschied zwischen „hydrostatischem Gleichgewicht“ und „zufällig kugelförmig“ bestimmen?
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