დედამიწის მთვარე დედამიწის სიგანის დაახლოებით 1/4-ია. ეს შეიძლება ჩვეულებრივად ჟღერდეს, სანამ სხვა პლანეტებსა და მათ თანამგზავრებს არ შეადარებთ: იუპიტერისა და სატურნის გიგანტური მთვარეებიც კი მათი პლანეტების დიამეტრის მხოლოდ მცირე ნაწილია. 8 პლანეტას შორის დედამიწას მასპინძელ პლანეტასთან შედარებით ყველაზე დიდი მთვარე ჰყავს.
ამ უპირატესობას 2 დაზუსტება სჭირდება. ჩვენი მთვარე აბსოლუტური ზომით ყველაზე დიდი თანამგზავრი არ არის და თუ ჯუჯა პლანეტებსაც ჩავთვლით, დედამიწა-მთვარე ყველაზე თანაბარი წყვილი არ არის. პლუტონის თანამგზავრი ქარონი პროპორციულად გაცილებით დიდია. ამიტომ საინტერესო კითხვა უბრალოდ „რამხელაა მთვარე?“ კი არ არის, არამედ — „რამხელაა რის შედარებით?“
შეფარდება ამ კითხვას გამოსადეგ შედარებად აქცევს. ის აგრეთვე გვეხმარება ერთმანეთისგან განვასხვაოთ 3 ცნება, რომლებსაც ხშირად ერთმანეთში ურევენ: ფიზიკური ზომა, გრავიტაციული მნიშვნელობა და ცაზე ხილული ზომა. მზის სისტემის ინტერაქტიულ რუკაზე პლანეტების ამჟამინდელი მდებარეობებია ნაჩვენები; ქვემოთ მოცემული შედარებები კი ამ სისტემის სხვა ასპექტს ხსნის — რამდენად განსხვავდება პლანეტებისა და მათი მთვარეების ზომები.
მთვარე დედამიწის სიგანის 1/4-ზე მეტია
მთვარის რადიუსია 1,737.4 კმ. თუ დედამიწის საშუალო რადიუსად დაახლოებით 6,371 კმ-ს ავიღებთ და მთვარის რადიუსს დედამიწისას გავყოფთ, დაახლოებით 0.273-ს მივიღებთ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მთვარე დედამიწის დიამეტრის დაახლოებით 27.3%-ია. რადიუსისა და დიამეტრის შეფარდება ერთნაირია, რადგან ორივე სიდიდის გაორმაგება მათ პროპორციას არ ცვლის.
წარმოიდგინეთ, რომ დედამიწა 30 სმ დიამეტრის ბურთია. ამ მასშტაბზე მთვარის დიამეტრი დაახლოებით 8.2 სმ იქნებოდა — უფრო დიდი ფორთოხლისა, ვიდრე პატარა მძივის. ეს შთამბეჭდავად დიდი თანამგზავრია. თუმცა ასეთი მოდელი ილუსტრაციებში გავრცელებულ შეცდომასაც წარმოაჩენს. დედამიწა-მთვარის საშუალო, 384,400 კმ-იანი მანძილის გათვალისწინებით, ამ 2 ბურთის ცენტრებს შორის დაახლოებით 9.1 მეტრი იქნებოდა. გამოსახულებაზე ისინი შეიძლება თითქმის ეხებოდნენ ერთმანეთს: მათი შეფარდებითი ზომები შენარჩუნებული იყოს, თუმცა ცარიელი სივრცე ძლიერ შეკუმშული.
ამ წყვილის შესაფასებლად დიამეტრი ერთადერთი საზომი არ არის. მთვარის მასა დედამიწის მასის დაახლოებით 1/81-ია, ანუ დაახლოებით 1.2% და არა 27.3%. მოცულობა დიამეტრის კუბის პროპორციულად იზრდება: თუ ობიექტის სიგანე 0.273-ჯერ ნაკლებია, მისი მოცულობა მხოლოდ დაახლოებით 0.020-ჯერ ნაკლები იქნება, თუ ფორმა ერთნაირია. ეს დაახლოებით 2%-ია.
დარჩენილ სხვაობას სიმკვრივე განაპირობებს. მთვარის საშუალო სიმკვრივე დედამიწისაზე ნაკლებია; დედამიწის მასას კი მისი დიდი, რკინით მდიდარი ბირთვი მნიშვნელოვნად ზრდის. ამიტომ მთვარე შეიძლება პლანეტის გვერდით შთამბეჭდავად დიდი ჩანდეს, მაგრამ გრავიტაციული თვალსაზრისით მასთან თანასწორიც კი არ იყოს. დიამეტრისა და მასის ერთმანეთისგან გამიჯვნა აუცილებელია, როცა ვმსჯელობთ, ჰგავს თუ არა დედამიწა და მთვარე ორმაგ პლანეტას.
უფრო დიდი მთვარეები შეიძლება უფრო მცირე თანამგზავრები იყვნენ
იუპიტერის განიმედე მზის სისტემაში ყველაზე დიდი მთვარეა; მისი დიამეტრი დაახლოებით 5,268 კმ-ია. მას მოსდევს სატურნის ტიტანი, რომლის დიამეტრიც დაახლოებით 5,149 კმ-ია. ორივე მათგანი მერკურიზე განიერია და ორივე ჩვენს მთვარეზე, რომლის დიამეტრიც 3,474.8 კმ-ია, გაცილებით განიერია. მიუხედავად ამისა, არც ერთი მათგანი თავის პლანეტას პატარას არ აჩენს.
საშუალო დიამეტრების მიხედვით, განიმედე იუპიტერის სიგანის მხოლოდ დაახლოებით 3.8%-ია. ტიტანი კი სატურნის სიგანის დაახლოებით 4.4%-ია. მაშასადამე, დედამიწის 27.3%-იანი შეფარდება ორივე ამ შეფარდებაზე 6-ჯერ მეტია. ეს არ ნიშნავს, რომ ჩვენი მთვარე 6-ჯერ დიდია; ეს ნიშნავს, რომ მისი შეფარდებითი ზომა საკუთარ პლანეტასთან შედარებით 6-ჯერ მეტია.
ნეპტუნიც გამოსადეგ შედარებას გვთავაზობს. მისი უდიდესი მთვარე, ტრიტონი, ნეპტუნის დიამეტრის დაახლოებით 5.5%-ია. ეს განიმედესა და ტიტანის შეფარდებებზე მეტია, თუმცა დედამიწა-მთვარის შეფარდებაზე გაცილებით ნაკლები. მარსი საპირისპირო უკიდურესობას წარმოადგენს: მისი 2 პატარა, უსწორმასწორო ფორმის მთვარე პლანეტასთან შედარებით უმნიშვნელოა.
ეს შედარებები ხსნის, რატომ ვერ გვპასუხობს მთვარეების დიამეტრის მიხედვით დალაგება კითხვაზე, რომელ პლანეტურ სისტემას ჰყავს ყველაზე გამორჩეული თანამგზავრი. მზის სისტემის მთვარეებს შორის ჩვენი მთვარე ფიზიკური ზომით მე-5 ადგილს იკავებს, მაგრამ 8 პლანეტის თანამგზავრებს შორის მასპინძელ პლანეტასთან შეფარდებით პირველია. თანამგზავრების სრული ჩამონათვალისთვის იხილეთ მზის სისტემის მთვარეების გზამკვლევი; აქ მთავარი განსხვავება აბსოლუტურ რეიტინგსა და შეფარდებას შორისაა.
ნიშნავს ეს, რომ დედამიწა და მთვარე ორმაგი პლანეტაა?
„ორმაგი პლანეტა“ მიმზიდველი აღწერაა, თუმცა მას საყოველთაოდ მიღებული ფორმალური განმარტება არ აქვს. ერთ-ერთი შემოთავაზებული კრიტერიუმი კითხულობს, სად მდებარეობს 2 სხეულის საერთო მასის ცენტრი. ორივე სხეული ამ წერტილის, რომელსაც ბარიცენტრი ეწოდება, გარშემო მოძრაობს; პატარა სხეული სრულად უძრავი, დიდი სხეულის გარშემო არ ბრუნავს.
დედამიწა-მთვარის შემთხვევაში ბარიცენტრი დედამიწის შიგნით მდებარეობს. მისი პოზიციის მიახლოებითი გამოთვლა მასათა შეფარდებით შეიძლება. თუ დედამიწის მასა მთვარის მასაზე დაახლოებით 81-ჯერ მეტია, ბარიცენტრი დედამიწის ცენტრიდან ცენტრებს შორის მანძილის დაახლოებით 1/82-ით არის დაშორებული. 384,400 კმ-იანი საშუალო მანძილის გამოყენებით ეს დაახლოებით 4,700 კმ-ს უდრის. ეს დედამიწის დაახლოებით 6,371 კმ-იან რადიუსზე ნაკლებია, ამიტომ გამარტივებული გამოთვლით ეს წერტილი ზედაპირიდან დაახლოებით 1,700 კმ სიღრმეზე მდებარეობს.
ახლა შევადაროთ პლუტონი და ქარონი. ქარონი პლუტონის სიგანის დაახლოებით ნახევარია და მისი მასის დაახლოებით 1/8-ს შეადგენს. მათი ბარიცენტრი პლუტონის გარეთ მდებარეობს, რის გამოც ისინი ორობითი წყვილის გაცილებით მკაფიო მაგალითია. პლუტონი ჯუჯა პლანეტად კლასიფიცირდება, ამიტომ ეს არ ცვლის დედამიწის გამორჩეულობას 8 პლანეტას შორის.
ბარიცენტრის კრიტერიუმი გამოსადეგია, თუმცა კლასიფიკაციის სრულ წესს არ წარმოადგენს. მის მდებარეობაზე მანძილიც მოქმედებს და მასაც: თუ იმავე 2 სხეულს უფრო შორს დავაშორებთ, ბარიცენტრი თითოეული ცენტრიდან უფრო შორს გადაადგილდება. ამიტომ უფრო დიდი სხეულის გარეთ მდებარე წერტილი თავისთავად არ ნიშნავს, რომ წყვილს საყოველთაოდ აღიარებული „ორმაგი პლანეტის“ სტატუსი აქვს. მთვარის უჩვეულოდ დიდი შეფარდებითი დიამეტრის მიუხედავად, დედამიწა-მთვარე ჩვეულებრივ პლანეტად და მის ბუნებრივ თანამგზავრად მიიჩნევა.
მინიშნება მთვარის წარმოშობაზე
მთვარის დიდი ზომა იმ რამდენიმე მახასიათებელს შორისაა, რომელთა ახსნაც მისმა წარმოშობის თეორიამ უნდა შეძლოს. წამყვანი ახსნა გიგანტური შეჯახების ჰიპოთეზაა: დედამიწის ადრეულ ისტორიაში ძლიერმა შეჯახებამ მასალა ორბიტაზე გაიტყორცნა, შემდეგ კი მთვარე ორბიტაზე მოძრავი ნარჩენებისგან ჩამოყალიბდა. ამ ზოგად სურათს მყარი საფუძველი აქვს, თუმცა შეჯახების ზუსტი გარემოებები და შემდგომი ევოლუცია კვლავ კვლევის საგანია.
მხოლოდ ზომა ამ ამბავს არ ამტკიცებს. მეცნიერები ასევე ითვალისწინებენ სისტემის კუთხურ იმპულსს, მთვარის შედარებით პატარა მეტალურ ბირთვს და დედამიწისა და მთვარის მასალებს შორის ქიმიურ და იზოტოპურ მსგავსებებს. დამაჯერებელმა ახსნამ ეს დაკვირვებები ერთობლივად უნდა გაითვალისწინოს და არა მხოლოდ სიმულაციაში დიდი თანამგზავრი შექმნას.
ეს განსხვავდება გიგანტური პლანეტების დიდი, რეგულარული მთვარეების წარმოშობის ზოგადი სურათისგან: ითვლება, რომ ისინი მზარდი პლანეტების გარშემო არსებული გაზისა და მყარი ნაწილაკების დისკოებში ჩამოყალიბდნენ. წარმოქმნის განსხვავებულმა გარემოებებმა შეიძლება პლანეტასა და მის თანამგზავრებს შორის განსხვავებული შეფარდებები წარმოშვას. არ არსებობს მოთხოვნა, რომ ყველა პლანეტური სისტემა დანარჩენების მასშტაბური ასლი იყოს.
წარმოქმნა და შემდგომი ევოლუცია ერთმანეთისგანაც უნდა განვასხვაოთ. მოქცევითმა ურთიერთქმედებებმა დროთა განმავლობაში დედამიწა-მთვარის სისტემა შეცვალა და მთვარე დედამიწას წელიწადში დაახლოებით 3.8 სმ-ით შორდება. ეს მათ შორის მანძილს ცვლის და არა დიამეტრების შეფარდებას. იგივე ურთიერთქმედებები მათ სინქრონულ ორბიტულ და ბრუნვით კავშირსაც ხსნის. ამის შესახებ იხილეთ სტატია რატომ ვხედავთ მთვარის ყოველთვის ერთსა და იმავე მხარეს.
რატომ ჩანს დიდი თანამგზავრი ცაზე მაინც პატარა
დედამიწასთან შედარებით ზომა და დედამიწაზე მყოფი დამკვირვებლისთვის ხილული ზომა ერთი და იგივე არ არის. ცაზე ხილული ზომა მთვარის დიამეტრისა და თქვენგან მის დაშორებაზეა დამოკიდებული. მისი 3,474.8 კმ-იანი დიამეტრისა და დედამიწა-მთვარის ცენტრებიდან გაზომილი 384,400 კმ-იანი საშუალო მანძილის გამოყენებით, კუთხური დიამეტრი დაახლოებით 0.52 გრადუსია. ეს გამოსადეგი მიახლოებითი შეფასებაა და არა კონკრეტული დაკვირვების ადგილისთვის ზუსტი პროგნოზი.
ამიტომ თანამგზავრი, რომელიც დედამიწის სიგანის 1/4-ზე მეტია, ცის მხოლოდ მცირე ნაწილს იკავებს. სხეულებს შორის სივრცე ორივე სხეულის დიამეტრთან შედარებით უზარმაზარია. მთვარე რომ უფრო შორს ყოფილიყო, უფრო პატარა გამოჩნდებოდა, თუმცა ფიზიკურად არ დაპატარავდებოდა და მთვარისა და დედამიწის ზომების უჩვეულოდ დიდ შეფარდებასაც არ დაკარგავდა.
ეს განსხვავება მთვარის ფოტოების შედარებისას პრაქტიკულ შემოწმებას გვთავაზობს. განსხვავებული ფოკუსური მანძილით, ამოჭრით ან წინა პლანზე საგნების განსხვავებული განლაგებით გადაღებული სურათები ვერ დაადასტურებს, რომ მთვარის ფიზიკური ზომა შეიცვალა. ხილული დიამეტრის აზრიანი შედარებისთვის გამოსახულების მასშტაბი უცვლელი უნდა იყოს. ქალაქის მთვარის საინფორმაციო პანელები ფაზასა და განათებულობასთან ერთად მანძილის, სიმაღლისა და აზიმუტის მონაცემებსაც გვაწვდის, რაც დაკვირვების აღრიცხვისას გამოსადეგ კონტექსტს ქმნის. უცვლელი დატოვეთ კამერის პარამეტრები, ჩაიწერეთ მანძილი და შეძლებთ მთვარის ხილული ზომის ცვლილების შესწავლას ისე, რომ ის არ აგერიოთ ბევრად უფრო ფუნდამენტურ კითხვაში — რამდენად დიდია ჩვენი თანამგზავრი დედამიწასთან შედარებით.