Oblāts sferoīds — definīcija: Zemes un citu planētu saplacināta forma
Oblāts sferoīds — skaidra definīcija un piemēri: kā rotācija saplacina Zemi un citas planētas, atšķirības no lodes, ietekme un redzami piemēri.
Oblāts sferoīds ir ķermeņa forma, kas pieņemta, ja sfēra tiek viegli saplacināta gar asi, kas savieno polus. Praktiski to var izprast arī tā: diametrs no poliem līdz poliem ir mazāks nekā diametrs no ekvatora līdz ekvatoram. Šādu ģeometrisku formu bieži sauc par elipsoīdiem, ja runa ir par līdzīgu, bet iespējami nedaudz sarežģītāku formu.
Ģeometrija un mērvienības
Oblatiem sferoīdiem ir rotācijas simetrija ap asi, kas savieno polus. To var iegūt, rotējot elipsi ap tās īsāko asi (polu asi). Bieži lietotais parametrs ir saplacinājums f = (a − b) / a, kur a ir ekvatoriālais rādiuss, bet b — polārais rādiuss. Piemēram, Zemes saplacinājums ir aptuveni 1/298 (WGS84 dati dod ~1/298.257), kas nozīmē, ka atšķirība starp ekvatoriālo un polāro rādiusu ir neliela, bet ne niecīga.
Cēloņi un sekas
Galvenais iemesls, kāpēc dabas objekti kļūst oblāti, ir rotācija. Rotējošiem objektiem centrifugālā spēka komponenta ir lielāka pie ekvatora nekā pie poliem, tādēļ materiāls "izstaipās" tuvāk ekvatoram un veido izliekumu. Jo straujāk griežas objekts, jo izteiktāks izlieciens un plakanāks polu apgabals. Tas redzams gan planētām, gan zvaigznēm.
Saplacinājums ietekmē gravitācijas lauku (tas nav vienmērīgi sfēriskā), jūras līmeņa formu un satelītu orbītu aprēķinus. Tāpēc ģeodēzijā un kartogrāfijā izmanto precīzus elipsoīdus un modeļus, lai pareizi aprēķinātu attālumus, augstumus un pozicionēšanu (piem., GPS sistēmās).
Piemēri Saules sistēmā un zvaigznēs
Daudzas planētas, ieskaitot Zemi un Saturnu, ir oblāti sferoīdi. Gāzes giganti (Jupiters, Saturns) parasti ir daudz vairāk saplacināti nekā cietie iežu ķermeņi, jo tiem ir liela masa un ātra rotācija — tas papildus ļauj materiālam vieglāk pārvietoties un veidot pamanāmu ekvatoriālo izciļņu. Piemēram, Zeme atšķiras no ideālas lodes aptuveni vienā daļā no 300, savukārt Saturnam saplacinājums ir ievērojami lielāks.
Zvaigznes arī griežas, un dažas griežas ļoti ātri. Jo straujāk griežas, jo plakanāks ir oblatais sferoīds. Saule pie ekvatora griežas ar lineāro ātrumu apmēram 2 km sekundē, bet ļoti kompakti objekti, piemēram, neitronu zvaigznēm, rotācijas ātrums var sasniegt tūkstošiem km/sekundē; šādos gadījumos formas izmaiņas ir īpaši izteiktas un ietekmē arī zvaigznes vispārējo dinamiku.
Mērīšana un praktiska nozīme
Saplacinājumu un ķermeņa formu nosaka ar ģeodēziskām metodēm — zemes mērījumiem, satelītu novērojumiem, lāzera lādiņu mērījumiem un apzarojumu analīzi. Precīza formas zināšana ir svarīga navigācijai, kartogrāfijai, satelītu orbitu modelēšanai un arī pētījumiem par iekšējo struktūru un rotācijas dinamiku planētām un zvaigznēm.
Kopsavilkumā: oblāts sferoīds ir praktiska un bieži sastopama figurāla forma dabā — tā rodas galvenokārt rotācijas dēļ, un, lai arī daudzi objekti no malas izskatās gandrīz kā lodes, precīzāka mērīšana atklāj mazas, bet nozīmīgas saplacināšanās pazīmes.
Oblate sferoīda diagramma
Izcelšanās izcelsme
1687. gadā Īzaks Ņūtons publicēja Principia. Tajā viņš iekļāva pierādījumu, ka rotējošs pašgravitējošs šķidrs ķermenis, kas atrodas līdzsvarā, ir iegājis apļveida rotācijas elipsoīda (sferoīda) formā. Izlīdzināšanās lielums ir atkarīgs no blīvuma un gravitācijas spēka un centrbēdzes spēka līdzsvara.
Citiem vārdiem sakot, Zeme ir sfēraīds, jo tā rotē. Gāzes milži, piemēram, Jupiters un Saturns, rotācijas rezultātā ir saplacināti vairāk nekā Zeme.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir oblats sferoīds?
A: Oblats sferoīds ir figūra, kas ir kā sfēra, kura ir saspiesta no augšas tā, ka apkārtmērs ap poliem ir mazāks nekā apkārtmērs ap ekvatoru.
J: Kāda ir Zemes un citu planētu forma?
A: Zemes un dažu citu planētu forma ir oblats sferoīds.
J: Kas ir elipsoīdi?
A: Elipsoīdi ir figūras, kas no augšas un apakšas ir saplacinātas.
J: Kāda ir oblatu sferoīdu rotācijas simetrija?
A: Oblatiem sferoīdiem ir rotācijas simetrija ap asi no polārā līdz polārajam.
J: Kāda ir atšķirība starp sfēru un Zemes formu?
A: Atšķirība starp lodes un Zemes formu ir neliela, tikai aptuveni viena daļa no 300.
J: Kas nosaka oblatā sferoīda plakanumu?
A: Oblatas sfēras plakanumu nosaka griešanās ātrums.
J: Kāds ir Saules un dažu neitronu zvaigžņu rotācijas ātrums?
A: Saule rotē ar ātrumu 2 km/sekundē, bet dažu neitronu zvaigžņu rotācijas ātrums ir tūkstošiem km/sek.
Meklēt