Abplattung
Durch die starke Drehbewegung ist der Zwergplanet stark abgeplattet.
Unter Abplattung versteht man die Verformung eines Planeten oder anderen Himmelskörpers durch seine Rotation.
Die geometrische Abplattung eines ellipsoidischen Körpers ist der relative Unterschied der Radien a am Äquator und b an den Polen:
- $ f={\frac {a-b}{a}}=1-{\frac {b}{a}} $
Von Abplattung spricht man auch bei einem unregelmäßigeren Körper, wenn z. B. sein Meridianschnitt keine Ellipse, sondern ein sogenanntes Sphäroid ist. Dies wirkt sich in deutlichen Anomalien des Schwerefeldes aus, die auch Bahnstörungen von Satelliten bzw. Monden bewirken.
Temperaturabhängiger Gasdruck in der Atmosphäre sowie Molekularkräfte in den flüssigen und festen Zonen verursachen, dass Materie Volumen beansprucht.
Gravitation alleine formt nun kugelförmige Körper. Dichteunterschied bewirkt, wenn Strömungen möglich sind, konzentrische Schichtung – das Leichteste (auf der Erde: Luft und Wasser) zuoberst, das Dichteste im Kern im Zentrum der Kugel.
Die Abplattung entsteht durch das Mitspielen der Fliehkraft, die aus einer bestehenden Rotation resultiert. Die Fliehkraft auf ein Massenelement ist proportional zu seiner Masse, dem Quadrat seiner Kreisfrequenz und dem Abstand von der Rotationsachse.
Dreht sich ein Körper schneller (= kürzere Umdrehungsperiode), wird er sich stärker abplatten als ein anderer gleich aufgebauter.
Betrachtet man starre Körper aus – vereinfachend – konstant dichtem Material, steigt sowohl die Gravitationskraft als auch die Zentrifugalkraft (jeweils auf eine Probemasse) linear mit dem Radius des Körpers. Unabhängig vom Radius solcher Körper wird daher die Abplattung nur von der Drehfrequenz bestimmt.
Körper mit unterschiedlicher Dichteschichtung im Inneren verhalten sich an der Oberfläche gleich, platten also gleich stark ab, soferne die durchschnittlichen Dichten der jeweils vollständigen Körper übereinstimmen.
Höhere Durchschnittsdichte bewirkt höhere Schwerkraft an der Oberfläche und damit eine geringere Abplattung, wenn die Drehfrequenz gleich bleibt.
Ein Kern höherer Dichte wird sich daher weniger stark abplatten als der Gesamtkörper mit leichteren höheren Schichten.
Wenn sich ein Körper zusammenzieht, ausdehnt oder dichtemäßig umschichtet, ändert sich im Allgemeinen seine Rotationsfrequenz, da sich dabei das Trägheitsmoment ändert, während der Drehimpuls dabei konstant bleibt. Das ist besonders relevant, wenn sich Sterne oder Galaxien im Durchmesser stark verändern.
Komplexer sind Betrachtungen an gasförmigen Sternen mit Zonen unterschiedlicher Rotationsfrequenz, wie sie auf der Sonne auftreten. Die Abplattung von Gesamtkörper oder auch nur Kern moduliert allerdings auch die Gravitationskraft an seiner Oberfläche. Regionale Dichteunregelmäßigkeiten ebenso.
Bei Jupiter und Saturn ist sie durch die rasche Rotation von etwa 10 Stunden schon im kleinen Fernrohr deutlich sichtbar (1:15 bzw. 1:10). Schon bei der Erde ist der Durchmesser von Pol zu Pol um 42 km geringer als am Äquator (Abplattung 1:298), was aber aus dem Weltraum mit bloßem Auge noch nicht erkennbar ist.
Die Sonne ist wegen ihrer langen Rotationsdauer (knapp 1 Monat) fast kugelförmig.[1] Größere oder sich sehr rasch drehende Sterne (Rote Riesen, Pulsare etc.) sind hingegen stark abgeflacht. Das bisher stärkste bekannte abgeplattete Objekt ist Achernar, der durch seine schnelle Rotation bis an die Grenze des theoretisch Möglichen abgeplattet ist.[2][3]
Bei unserer Galaxie (Milchstraße) hat ein ähnlicher Effekt seit ihrer Entstehung zu einer Linsenform von etwa 1:4 geführt, obwohl ihre Umdrehung etwa 250 Millionen Jahre dauert.
