# Почему планеты круглые: Нил Деграсс Тайсон о физике сфер, сплюснутом Сатурне и форме черных дыр

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=8AwRB_wqjao
Канал: StarTalk
Опубликовано: 19.03.2024

---

Во Вселенной господствует стремление к порядку, и одним из самых наглядных его проявлений является сферическая форма небесных тел. От крошечных мыльных пузырей до гигантских звезд и черных дыр — физические силы «заставляют» материю принимать форму шара. Астрофизик Нил Деграсс Тайсон и его бессменный соведущий Чак Найс разбираются, почему космос не терпит углов и какие исключения превращают идеальные сферы в плоские диски или даже «космические пончики».

## 🧼 Геометрия минимализма: от мыльных пузырей до замерзших голубей
[[JUMP:0:00]]

В основе «округлости» окружающего мира лежат фундаментальные законы физики, стремящиеся к минимизации усилий и сохранению энергии. Как отмечает Нил Деграсс Тайсон, когда мы говорим «круглый» применительно к объектам Вселенной, мы почти всегда имеем в виду трехмерную сферу [0:25]. В природе практически не существует идеально плоских кругов; даже черные дыры — это сферы, а не отверстия в ткани пространства [0:39].

Первым и самым доступным примером действия этих сил является мыльный пузырь. Тонкая пленка мыльного раствора всегда стремится занять как можно меньшую площадь поверхности [1:16]. Математически доказано: для заданного объема материала именно сфера является фигурой с наименьшей площадью поверхности [1:44].

Этот же принцип термодинамики проявляется в животном мире. Тайсон приводит в пример «холодных голубей»:

*   В холодную погоду птицы максимально нахохливаются, стремясь принять форму шара [2:52].
*   Такая форма позволяет им спрятать выступающие части тела и минимизировать потерю тепла [3:05].
*   Чем ближе форма тела к сфере, тем эффективнее сохраняется внутренняя энергия организма.

## 🪨 Гравитация как скульптор: почему астероиды похожи на картошку
[[JUMP:3:31]]

Если на малых масштабах форму диктует поверхностное натяжение, то на космических уровнях в игру вступает гравитация. Небольшие небесные тела, такие как астероиды, редко бывают круглыми. По словам Тайсона, их форма определяется структурной целостностью камня [3:47]. Если астероид мал, его собственная гравитация слишком слаба, чтобы преодолеть сопротивление горной породы, поэтому он может выглядеть как «картофелина из Айдахо» [3:47].

Однако, как только объект набирает критическую массу, ситуация меняется:

1.  Гравитация становится сильнее, чем прочность материалов, из которых состоит тело [4:02].
2.  Все «высокие» места начинают проваливаться в «низкие» под собственным весом.
3.  Гравитация тянет всю материю к центру масс одинаково со всех сторон [4:42].
4.  В результате объект неизбежно принимает форму сферы.

Именно поэтому одним из критериев определения планеты является её способность под действием собственной гравитации принимать гидростатически равновесную (близкую к сферической) форму [4:14]. Плутон и даже его луна Харон удовлетворяют этому правилу, в отличие от большинства мелких астероидов [4:28].

## 🪐 Исключения из правил: сплюснутые планеты и исчезающие кольца
[[JUMP:7:48]]

Не все объекты во Вселенной остаются идеальными сферами. Главным фактором, нарушающим симметрию, является быстрое вращение. Тайсон объясняет, что центробежные силы заставляют вращающиеся объекты «растекаться» у экватора [8:01].

Ярким примером служит Сатурн:

*   Планета совершает полный оборот вокруг своей оси всего за 10 часов [8:01].
*   Из-за огромной скорости вращения Сатурн сплюснут на 10% [8:15].
*   Расстояние от полюса до полюса у него заметно меньше, чем диаметр в районе экватора.

Что касается знаменитых колец Сатурна, то они представляют собой обломки, которые не смогли собраться в единую сферу из-за орбитальной динамики. Однако Тайсон с сожалением отмечает, ссылаясь на современные исследования, что кольца — это временное явление [9:21]. По его словам, 10 миллионов лет назад у Сатурна, вероятно, не было колец, и динозавры, глядя в телескопы, увидели бы «голую» планету [9:21]. В будущем эти частицы либо упадут на планету, либо соберутся в новые луны, как это произошло с Луной Земли [9:08].

## 🌌 Плоские галактики и черные дыры в форме пончика
[[JUMP:10:00]]

Если планеты и звезды стремятся к форме шара, то целые галактики часто выглядят как плоские диски. Нил Деграсс Тайсон объясняет это природой материала: галактики формировались из огромных облаков газа [10:00]. При столкновении газовые частицы «слипаются», теряя вертикальный импульс, но сохраняя вращение, что в итоге приводит к формированию плоской структуры в срединной плоскости [10:13].

Даже черные дыры подчиняются правилам вращения:

*   Неподвижная черная дыра — это идеальная сфера [10:26].
*   При экстремально быстром вращении черная дыра может деформироваться.
*   Согласно математическим моделям, очень быстро вращающаяся черная дыра может принять форму тора (пончика) [10:38].

В завершение дискуссии Тайсон упоминает свое эссе «О том, как быть круглым» (On Being Round) [9:35]. Он иронично замечает, что понимание физики формирования сфер во Вселенной делает аргументы сторонников теории плоской Земли бессмысленными, так как силы природы естественным образом работают против плоских дискообразных структур в таких масштабах [9:48].