¿Cómo pueden los astrónomos determinar la diferencia entre "equilibrio hidrostático" y "resulta ser esférico"?

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Esto es relevante para la definición de un planeta enano.

Supongo que la respuesta será, bueno, si podemos decir la masa del cuerpo y adivinar el material. No me parece muy satisfactorio porque (1) puede ser imposible y (2) tendrá un gran error.

ThePopMachine
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No es raro que se infiera en función del tamaño (o la masa potencial) en lugar de medirse directamente por su adherencia a ser esférico.
Mitch Goshorn
No necesitas adivinar el material. A escala planetaria, todos los materiales se comportan más o menos como fluidos, y la fuerza dominante es la gravedad. No hay "sólidos" a esa escala. Sólido es un concepto a pequeña escala.
Florin Andrei
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@FlorinAndrei: Bueno, para un planeta drawf límite, obviamente está en un límite entre auto-gravitar en una esfera y no. Debe darse el caso de que importa cuál sea el material en ese punto.
ThePopMachine
un cuerpo planetario no tiene que estar en equilibrio hidrostático para considerarse geológicamente diferenciado. Los cuerpos casi hidrostáticos pueden verse como esferoides como el protoplaneta 4 Vesta
Declan Konroyd
Nadie parece entender de qué se trata la pregunta.
Rob Jeffries

Respuestas:

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Creo que te estás preguntando: "Si conocemos la forma de un objeto, ¿podemos determinar si está en equilibrio hidrostático?" Si es así, uno podría preguntarse si los astrónomos clasifican las pelotas de baloncesto o los rodamientos de bolas como en equilibrio hidrostático, ya que son tan esféricos.

Por debajo de unos 100 km de radio, la respuesta es en general no. Dada cierta población de objetos aleatoriamente grumosos (como asteroides), algunos de ellos estarán cerca de la forma de una esfera por puro accidente. La composición también importa: un objeto de este tamaño hecho de hidrógeno gaseoso asumiría una forma esférica a partir del equilibrio hidrostático, pero un objeto hecho de roca podría no serlo (como Mathilde a continuación). Podríamos hacer mejores predicciones dado el conocimiento detallado de los materiales y el entorno del objeto, pero esto no siempre es posible, como usted mencionó. Para objetos pequeños, las fuerzas intermoleculares y atómicas dominan la gravedad.

Mathilde, de la página de wikipedia sobre asteroides.

Una vez que llega a un cierto tamaño de objeto, se hace mucho más fácil hacer una predicción sobre el equilibrio hidrostático. Esto todavía depende mucho del contexto, y aún se obtienen complicaciones por la composición del material, la temperatura, etc. Sin embargo, las fuerzas de unión atómica tienen una fuerza fija, pero la gravedad se escala como la masa. Dados los materiales astrofísicos ordinarios, podemos estar muy seguros de que un cuerpo como Júpiter está en equilibrio hidrostático.

Puede realizar estimaciones de cierto orden de magnitud suponiendo que la energía de interacción atómica debe ser al menos tan grande como la energía térmica ( Hughes y Cole 1995 ). Si revisa la ecuación 5 de ese documento, verá una expresión explícita para un radio que divide los objetos esféricos y los no esféricos. En alguna masa, la energía atómica de unión se vuelve enana por el potencial gravitacional, y siempre obtienes un objeto esférico.

tl; dr - objetos pequeños no, objetos grandes sí, los objetos medianos pueden requerir modelado detallado.

xzackli
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Para que un cuerpo celeste sea una esfera en equilibrio hidrostático, necesita ser un fluido. El equilibrio hidrostático no tiene sentido para cuerpos sólidos.

Entonces la Tierra y Marte no están en equilibrio hidrostático. Es esférico por la buena razón de ser un cuerpo masivo donde su propia gravedad es suficiente para evitar grandes irregularidades, pero no está respaldado por la presión (fluida), sino por la incompresibilidad (sólida) y la resistencia del material.

Por otro lado, Júpiter y el Sol están en equilibrio hidrostático ya que la fuerza que evita que colapsen es en realidad la presión (fluida).

Envidia
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Creo que el voto negativo (no de mí) se debe a que en masas lo suficientemente grandes y durante períodos de tiempo lo suficientemente largos, incluso los sólidos actúan como fluidos a este respecto.
ThePopMachine
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También historia termal. Un cuerpo que ahora es 'sólido' en ciertas escalas de tiempo seguramente era bastante fluido en el momento de su formación. Después de enfriarse, se mantuvo en su forma: esférica.
AtmosphericPrisonEscape
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La Tierra y Marte están muy en equilibrio hidrostático . No publique especulaciones u opiniones como si fueran hechos, esto no es Yahoo Answers. Si no sabes mucho sobre un tema, entonces deja que alguien que sí lo conozca y lo responda. Hubiera esperado mejor de un usuario con más de 3000 reputación en el sitio.
dotancohen
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A escala planetaria, todos los materiales se comportan más o menos como un fluido, y la fuerza dominante es la gravedad.
Florin Andrei
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De acuerdo con la definición de planeta adoptada por la Unión Astronómica Internacional en 2006, los planetas y los planetas enanos son objetos que tienen suficiente gravedad para superar su propia rigidez y asumir el equilibrio hidrostático. Así que muchos astrofísicos piensan que la Tierra y Marte están en equilibrio hidrostático ... La diferencia entre lo que llaman presión de fluido y la incompresibilidad [sic] de los sólidos no parece tener ninguna consecuencia, ya que la misma Física se aplica a ambos: todo eso cambia es que la ecuación de estado para un sólido es mucho "más difícil"; No incompresible.
Rob Jeffries