Diferenciace

Proč mají tvar koule pouze planety? A co způsobuje, že těžké kovy klesají do planetárního jádra? Odpovědí na obě tyto otázky je "diferenciace" - prostý důsledek samotného gravitačního zákona.

Když v 17. stol objevil Isaac Newton gravitační zákony, uvědomil si, že musely vždy fungovat stejným způsobem. Protože gravitační síla, jíž hmotné těleso působí, závisí pouze na jeho hmotnosti a vzdálenosti od něj, bude ve všech místech na kouli se středem ležícím v uvažovaném tělese stejná. To je způsobeno tím, že všechna místa na povrchu koule leží ve stejné vzdálenosti od jejího středu.

Toto pravidlo je velmi jednoduše pochopitelné, ale má dalekosáhlé důsledky - vysvětluje, proč mají planety tvar koule a jak došlo k rozvrstvení jejich vnitřního materiálu podle jeho hustoty.

Hmotný střed

Ačkoli každý jednotlivý kus horniny, nebo jiného materiálu nacházejícího se uvnitř planety vyvolává své vlastní gravitační působení, jakmile hovoříme o povrchu nebo planetě jako celku, můžeme všechny tyto jednotlivé příspěvky sečíst a umístit je do jednoho bodu - hmotného středu.

To znamená, že každé těleso na povrchu planety je vystaveno působení víceméně stejně veliké gravitační síly, směřující do středu planety a bude mít tendenci padat (nebo klesat) směrem do tohoto středu, dokud se mu něco nepostaví do cesty, nebo jej něco nezadrží.

Čím větší těleso je, tím těžší je ho udržet proti působení gravitační síly, zvláště pak tehdy, může-li se někam v důsledku gravitačního přitahování někam pohnout. Čím vyšší gravitační síla na těleso působí, tím je tento jev ještě výraznější. Jako příklad lze uvést, že na Měsíci mohou vydržet hluboké, příkré krátery, zatímco na Zemi by se jejich stěny brzy zřítily a byly gravitační silou tak říkajíc "srovnány se zemí".

Na velikosti záleží

Můžeme tedy konstatovat, že čím bude těleso větší a hmotnější, tím bude i pravděpodobnost, že jeho povrch bude mít hladce kulovitý tvar, vyšší. Protože horniny a led, které byly v minulosti základními stavebními kameny planet, musely být, aby vůbec vytvořily takto pravidelné koule, roztaveny a rozmačkány, musela existovat spodní hranice velikosti opravdu kulovitých těles. Když byla tělesa menší než tato mezní hodnota, nemohlo dojít při jejich vzniku k rozmělnění jejich hmoty a roztavení jejich nitra.

Gravitace současně ovlivňuje také vnitřní uspořádání planet. Podobně jako na povrchu i zde působí na každou vrstvu gravitační síla směřující do zemského středu, čímž má materiál tendenci klesat k jádru planety. Ačkoli gravitační síla působí stejnou měrou na všechny látky, hustější látky budou mít tendenci klesat skrze své méně husté okolí do té doby, než se vnitřek planety rozdělí do několika vrstev o velmi rozdílných hustotách.

Teplota

Železo a nikl, nejtěžší běžné prvky ve vesmíru, nakonec skončí poblíž středu planety, kde vytvoří husté jádro. Poblíž středu planety rostou teploty vlivem působení tlaku hmoty nacházející se nad ním. Uvnitř větších planet může být tato teplota dostatečně vysoká na to, aby roztavila těžší kovy nacházející se v okolí jádra. Teplo, které směrem k jádru roste, vytváří ohromné konvektivní buňky existující v celém plášti - rozdělení do jednotlivých vrstev tak není nikdy zcela dokončeno.