Hình dạng của các hành tinh luôn là chủ đề nghiên cứu quan trọng của các nhà thiên văn học và vật lý học, và tất cả đều bắt đầu từ sự hiểu biết về lực hấp dẫn và chuyển động quay. Hình dạng tròn của quả cam thực sự có sự tương đồng đáng kinh ngạc với hình dáng của hầu hết các hành tinh. Làm thế nào mà các hành tinh dẹt như Trái đất và Sao Thổ lại có được hình dạng như vậy?
Hình dạng của một hành tinh có thể được mô tả bằng một "ellipsoid", một dạng hình học ba chiều hoàn toàn đối xứng. Hình elip trên bản thiết kế thu được bằng cách xoay hình elip quanh trục chính của nó, do đó tạo thành hai bán kính bằng nhau. Theo vị trí của trục quay, hình elip có thể được chia thành hai loại: "hình elip lồi" kéo dài xuống dưới và "hình elip lõm" được làm phẳng lên trên. Trái đất là một hình elip lõm điển hình.
“Trái đất không phải là một hình cầu đơn giản mà hơi dẹt do trọng lực và chuyển động quay. Đây đã trở thành mô hình tham khảo mà chúng tôi thường sử dụng trong khảo sát và lập bản đồ.”
Sự kết hợp giữa chuyển động quay của hành tinh và lực hấp dẫn khiến các ngôi sao hình thành nên hình dạng độc đáo của chúng. Khi một hành tinh quay với tốc độ cao, phần xích đạo của nó sẽ phình ra phía ngoài do lực ly tâm, tạo thành hiện tượng gọi là “phình xích đạo”. Bán kính xích đạo của Trái đất là khoảng 6378,137 km, trong khi bán kính cực của nó là 6356,752 km. Sự khác biệt này bắt nguồn từ lực quay.
Khi một hành tinh quay nhanh quanh trục của nó, sự cân bằng giữa trọng lực và xung lượng góc có ảnh hưởng sâu sắc đến hình dạng của hành tinh. Hành tinh quay càng nhanh thì hiệu ứng kéo dài của hình elip càng rõ rệt. Ví dụ, Sao Thổ là hành tinh phẳng nhất mà chúng ta biết.
“Lực do chuyển động quay làm thay đổi hình dạng của hành tinh. Bức ảnh này thực sự giống như một tác phẩm nghệ thuật trong tự nhiên.”
Không chỉ Trái đất mà nhiều hành tinh và mặt trăng khác cũng có hình elip tương tự. Sao Mộc, Sao Thổ và thậm chí cả các mặt trăng băng giá được yêu thích đều có vẻ ngoài độc đáo do sự tương tác giữa chuyển động quay và trọng lực. Những hiện tượng này khiến chúng ta thắc mắc, nhiều thiên thể trong vũ trụ thể hiện sức hấp dẫn của mình bằng cách nào?
Hình dạng elip do các hành tinh hình thành do trọng lực và sự quay không chỉ cho thấy sức hấp dẫn đặc biệt của nó trong quan sát thiên văn mà còn cho chúng ta hiểu biết sâu sắc hơn về vũ trụ vô biên. Vậy, những thiên thể này trong vũ trụ sẽ tiết lộ những bí ẩn gì khác cho chúng ta?