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Perché tutti i corpi celesti hanno la forma sferica?

Risponde l’astrofisico Giancarlo Setti

05 dicembre, 09:56

Prima di tutto occorre specificare che NON tutti i corpi celesti hanno forma sferica. Si consideri ad esempio la Via Lattea che manifestamente ha una forma più simile a quella di una focaccia, così come tutte le galassie di tipo spirale. La forma sferica si riferisce principalmente alle stelle, fra le quali il Sole, e ai pianeti e loro satelliti, fra i quali la Terra e la Luna. La forma quasi sferica, e tornerò sul “quasi”, dipende dalla forza di gravità che domina l’equilibrio di questi corpi. Vale ricordare che la forza di gravità è una forza fondamentale tale per cui due corpi di forma e composizione qualsiasi si attraggono reciprocamente con una intensità proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza.

Le stelle hanno origine da grandi nubi di gas interstellare che cominciano a contrarsi soggette alla propria forza di gravità, cioè all’attrazione gravitazionale che ogni porzione di gas esercita sulle altre e viceversa. Siccome non esiste alcuna direzione spaziale privilegiata, la contrazione deve necessariamente dare origine a una configurazione sferica. In altri termini, il sistema tende verso un minimo del suo potenziale gravitazionale, rappresentato appunto dalla configurazione sferica, così come l’acqua scende a valle verso un minimo del suo potenziale gravitazionale terrestre. In quest’ultimo caso l’energia gravitazionale così liberata può essere dispersa nel suolo, oppure può essere catturata e trasformata, ad esempio, per produrre energia elettrica (centrali idroelettriche). Analogamente per le proto-stelle la metà dell’energia gravitazionale liberata va nel riscaldamento del gas, mentre l’altra metà viene irraggiata nello spazio circostante, e la contrazione continua fino a quando la pressione del gas, che si è sempre più riscaldato arriva ad equilibrare la forza di gravità. Ho detto prima di forma “quasi” sferica. In realtà le nubi di gas interstellare, e quindi le stelle che da esse si formano, possiedono un momento angolare e quindi in generale le stelle ruotano attorno a un proprio asse. Mentre ai poli la gravità è equilibrata dalla pressione del gas, all’equatore si aggiunge anche una forza centrifuga con il risultato di un leggero schiacciamento ai poli. Pertanto si dovrebbe per correttezza parlare di un ellissoide di rotazione. Nel caso del Sole il periodo di rotazione è di circa 25 giorni, la gravità è dominante e soltanto in tempi recenti è stato possibile determinare lo schiacciamento ai poli mediante strumenti a bordo di satelliti in grado di correggere per le deformazioni superficiali causate dall’attività magnetica solare: si è trovato uno schiacciamento polare di circa una parte su 100,000, consistente con la forza centrifuga generata dalla rotazione del Sole.

Per i pianeti la situazione è simile a quella sopra descritta per stelle, almeno per ciò che riguarda la forma dettata dall’attrazione gravitazionale e gli effetti della rotazione, ma la formazione e la struttura dei pianeti sono relativamente più complesse di quelle sopra delineate per le stelle. Così l’ipotesi scientificamente più accreditata è che i pianeti si siano formati per aggregazione gravitazionale di corpi molto piccoli (planetesimi) che a loro volto si sono venuti formando per processi chimico-fisici nel corso della contrazione gravitazionale della nube di gas interstellare che ha originato il sistema solare. Così la forza gravitazionale che compatta i singoli pianeti e i loro satelliti in forme quasi sferiche è bilanciata dal gradiente di pressione che dipende dalla composizione e struttura dei singoli corpi. Un esempio tangibile è naturalmente rappresentato dal pianeta roccioso Terra, e dalla Luna suo satellite, che a causa della rotazione su se stesso ha la forma di un ellissoide di rotazione con un rapporto fra raggio polare e raggio equatoriale di 0.996, quindi molto prossima a una sfera.

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