Beschreibung eines Planeten auf einer kometenähnlichen Umlaufbahn

Ich habe einen Planeten im Sonnensystem der Erde, der sich eher auf der Umlaufbahn eines Kometen befindet als auf den Umlaufbahnen der Planeten, die wir haben. Ich brauche etwas Hilfe, um mir vorzustellen, wie dies funktionieren würde, um einige Anforderungen für die Geschichte zu erfüllen.

Anforderungen in der Reihenfolge ihrer Wichtigkeit

  1. Der Planet muss jahrelang mit bloßem Auge sichtbar sein. Derzeit habe ich es ungefähr 16 Jahre entdeckt, bevor es seinen erdnächsten Punkt erreicht (es ist x-mal weiter als der Mond, so dass es merklich größer als der Mond zu sein scheint, während es in absoluten Zahlen etwa erdgroß ist, ich habe etwas Handwavium für die Gezeiteneffekte, die dies verursachen würde). Es muss nicht mit bloßem Auge als Planet und nicht als Stern sichtbar sein, sondern muss mehrere Jahre vor dem nächstgelegenen Punkt mit bloßem Auge als eigenständiger Planet sichtbar sein.

  2. Der Planet muss gegenüber/über/nicht direkt neben dem Vollmond am Nachthimmel auf der Nordhalbkugel sichtbar sein. Es muss in der Nacht seines nächsten Passes „aufgehen“, aber wie dies aussieht, kann geändert werden. Diese Umlaufbahn sollte hauptsächlich oder vollständig so sein, dass sie nachts und während der Frühlings-/Sommermonate sichtbar ist.

  3. Es muss nahe genug sein, damit Sonden von der NASA (usw.) in einem angemessenen Zeitrahmen gesendet werden können. Dies ist in der heutigen Zeit mit der aktuellen Technologie eingestellt, aber ich spezifiziere "angemessen", weil die Sonden immer wieder versagen und ich möchte, dass die NASA in der Lage ist, mehrere für Bilder zwischen der ersten Entdeckung und der nächsten Zeit zu senden. Ich weiß, dass es Zeit braucht, bis Sonden gebaut und gestartet werden, und noch länger, um Dinge zu erreichen, weil sie oft nicht direkt schießen können.

  4. Auf einer stabilen Umlaufbahn sein, die es ihm erlauben würde, ab und zu in die Nähe der Erde zu kommen (wie oft kann geändert werden), aber vorzugsweise so, dass es keine historische Aufzeichnung darüber gibt. Wie bei den Kometen, die wir nur einmal in einer Generation bekommen, können wir uns die Aufzeichnungen ansehen und erraten, welches spezifische Objekt sie gemeint haben. (Dies kann verworfen werden, wenn es nicht machbar ist, da es wichtiger ist, dass der Planet jahrelang am Nachthimmel sichtbar ist). Bearbeiten Pro Kommentarvorschlag unter diesem Punkt sollte lauten; Er ist in der Vergangenheit zumindest halbwegs regelmäßig aufgetreten, aber wenn die Umlaufbahn es erfordert, muss die scheinbare Größe des Planeten nicht durch die Geschichte hindurch konsistent sein.

  5. Etwas über die Umlaufbahn muss erklären, warum sie nicht früher im offiziellen Sinne entdeckt wurde, so wie wir es zum Beispiel über Neptun wissen. Dieser Planet ist hell genug, um mit dieser Umlaufbahn Licht auf die Erde zu werfen, also sehe ich ihn vorher nicht nur als Stern verwechselt.

Mein Verständnis der Antwort

Ich stelle mir diesen Planeten so vor, dass er im Vergleich zur Ebene der Erdumlaufbahn in einem sehr schrägen Winkel steht und eine sehr elliptische Umlaufbahn hat, so dass er zwar an der engsten Stelle in die Erdumlaufbahn passen würde, sich aber auch weit darüber hinaus erstrecken würde zumindest ein Teil der Umlaufbahn. Ich denke, dass der schräge Winkel es so aussehen lässt, als würde es im Wesentlichen jahrelang auf die Erde zukommen, sich verengen, es verfehlen und es dann viele Jahre später aus der entgegengesetzten Richtung tun. Auf einigen Pässen wäre es am Himmel nicht sichtbar (entweder weil es der Erdumlaufbahn entgegengesetzt ist oder meistens auf der Tagesseite und im Sonnenlicht nicht wahrnehmbar), was dafür verantwortlich ist, dass es von der Geschichte übersehen wurde. Oder auf einer Art Umlaufbahn, was bedeutet, dass es nicht immer den Weg der Erde kreuzt, selbst wenn es in der Nähe der Sonne ist.

Die Frage ; Wie würde die von mir beschriebene Umlaufbahn aussehen? Ist irgendetwas falsch oder widersprüchlich mit diesen Anforderungen, was dies zu einer unvernünftigen Umlaufbahn macht?

Universe Sandbox ist sehr nützlich, um diese Szenarien auszuprobieren.
Wenn Sie möchten, dass es größer als der Mond aussieht, kommt es der Erde NÄHER. Er ist etwa dreimal so groß wie der Mond, also wird er innerhalb von 0,1 AE zur Erde kommen. Ich sehe nicht, wie Sie ein stabiles System haben könnten, in dem dies wiederholt passiert.
Das wird so wie beschrieben nicht funktionieren. Was Sie beschrieben haben, befindet sich in einer nahezu parabolischen Umlaufbahn , die nur wenige Monate in der Nähe der Erde bleiben wird. Wenn Sie darüber sprechen, welche Art von Effekt Sie für die Geschichte wünschen , anstatt über die Orbitalmechanik, die uns mehr Spielraum gibt, um etwas zu finden, das funktioniert.
@Schwern, der Effekt für die Geschichte ist, dass es sich um einen neuen Planeten handelt, der lange genug am Himmel hängt, um sich aufgrund seiner Merkmale einen Namen zu verdienen, und für den größten Teil der Welt zu einem Teil des Hintergrunds geworden ist, weil Wissenschaftler entschieden haben, dass er keine Bedrohung darstellt , und dient dann als auslösendes Ereignis, wenn sich herausstellt, dass es sich um eine Bedrohung handelt.
@RichardHansen muss eine Umlaufbahn konsistent sein, um langfristig stabil zu sein (mindestens 1.000 Jahre)? Ich meine, gibt es andere Arten von stabilen Umlaufbahnen außer irgendeiner Form von Ellipsenbahn?
@Seserous Aber es ist etwas, das der Erde definitiv schon einmal so nahe war? Und es ist so sichtbar wie der Mond? Aber es gibt keine historischen Aufzeichnungen? Und es ist immer noch auf der gleichen Umlaufbahn? Die Orbitalmechanik funktioniert nicht, irgendetwas muss nachgeben.
@JaycieBeveri " während er in absoluten Zahlen etwa erdgroß ist "
@seserous, es muss nicht elliptisch sein, aber es wird sich auf die Erdumlaufbahn auswirken.
GOTO phet.colorado.edu/sims/my-solar-system/my-solar-system_en.html für eine schnelle, schmutzige und einfache Möglichkeit, mit Umlaufbahnen herumzuspielen, wenn Sie etwas nicht so sehr wie Universumssimulation wollen. Sehen Sie sich die Voreinstellungen für Sonne / Planet / Komet an
@RichardHansen ja, das habe ich mir gedacht, wenn man bedenkt, wie stark die Wirkung des Mondes ist und er nur 27% unserer Größe ausmacht. Ich muss diesen Aspekt handwavium, aber damit die Geschichte funktioniert, ist der Planet keine normale Materie, also beeinflusst er andere Körper um ihn herum nicht so, wie es sollte, was das erste Zeichen für die Wissenschaftler ist, dass etwas damit nicht stimmt
@Seresous, wenn Sie seine Wirkung auf andere Dinge mit der Hand bewegen, scheint es, als könnten Sie die gewünschte Umlaufbahn einfach mit der Hand bewegen. Aus physikalischer Sicht spielt es keine Rolle, aus welcher Art von Materie sie besteht. Wenn es gravitativ interagiert, interagiert es gravitativ.

Antworten (1)

Sie können nicht alles haben

Muss mehrere Jahre vor dem nächstgelegenen Punkt mit bloßem Auge als eigenständiger Planet sichtbar sein.

Er scheint merklich größer als der Mond zu sein, während er in absoluten Zahlen etwa erdgroß ist

Auf einer stabilen Umlaufbahn sein, die es ihm erlauben würde, hin und wieder in die Nähe der Erde zu kommen ... aber vorzugsweise so, dass es keine historischen Aufzeichnungen darüber gibt.

Diese stehen im Konflikt.

Wir haben Aufzeichnungen von Kometen, die viel weniger auffällig sind als Ihr vorgeschlagenes Objekt, die 2000 Jahre zurückreichen , von den Chinesen, Griechen, Babyloniern usw. Ein solches Ereignis wie ein zweiter Mond würde aufgezeichnet werden. Wir brauchen eine stark elliptische Umlaufbahn, wo der letzte Durchgang war, bevor wir Aufzeichnungen geschrieben haben, wahrscheinlich vor mehr als 4000 Jahren. Eine solche Umlaufbahn ist "fast parabolisch" , was bedeutet, dass sie fast genug Energie hat, um der Schwerkraft der Sonne zu entkommen.

C/1823 Y1 oder Comet De Bréauté-Pons oder The Great Comet of 1823 werden als Beispiele dienen. Es war viel, viel kleiner als Ihr Objekt und hatte eine Umlaufzeit von etwa 2300 Jahren . Als es auf die Sonne zufiel, beschleunigte es sich. Wenn es die Erde bei 1 AE passiert, würde es etwa 40 km/s machen . Am nächsten kam er der Sonne bis auf 0,5 AE mit einer Geschwindigkeit von fast 50 km/s . Wenn wir von einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von etwa 45 km/s innerhalb der Erdumlaufbahn ausgehen, dann könnte es in etwa 6 oder 7 Millionen Sekunden oder 77 Tagen in und aus der 150.000.000 km langen Erdumlaufbahn sein.

150 , 000 , 000  km × 2 45  km/s × 1  Tag 60  Sekunden × 60  Protokoll × 24  Std. = 77  Tage

Und das war ungefähr das, was gesehen wurde. Es war im Dezember 1823 mit bloßem Auge sichtbar und im April 1824 war es für Astronomen des 19. Jahrhunderts nicht mehr nachweisbar.

" So groß wie die Erde, erscheint aber merklich größer als der Mond "

Völlig machbar, aber nicht lange, und es ist weder vorhersehbar noch stabil noch gut für die Erde.

Wie wir oben gezeigt haben, wird dieses Ding mit sehr hoher Geschwindigkeit aus dem äußeren Sonnensystem herangeschleudert kommen. Es ist möglich, dass es zufällig die Erdumlaufbahn in genau der richtigen Entfernung kreuzt, um größer als der Mond zu erscheinen.

Da es darauf angewiesen ist, dass sich die Erde zufällig am richtigen Ort relativ zur Umlaufbahn des Objekts befindet und sie nicht in Resonanz sind, wäre dies kein regelmäßiges Ereignis in ihren Umlaufbahnen. Es würde nicht lange dauern, da sich sowohl die Erde als auch das Objekt relativ zueinander bewegen.

Der Winkeldurchmesser des Mondes , wie groß er am Himmel ist, beträgt etwa 1800 Bogensekunden oder 0,5°. Winkeldurchmesser in Bogensekunden ist

206265 × tatsächlicher Durchmesser Distanz

Beachten Sie, dass es sich um ein einfaches Verhältnis des tatsächlichen Durchmessers zum Abstand handelt. Wenn wir also wollen, dass etwas Größeres die gleiche Größe behält, muss es um das gleiche Verhältnis weiter entfernt sein. Der Durchmesser der Erde beträgt etwa das 3,7-fache des Durchmessers des Mondes. Damit ein erdgroßes Objekt etwa so groß wie der Mond erscheint, muss es etwa 3,7-mal weiter entfernt sein. Der Mond ist etwa 400.000 km entfernt, also ist unser Objekt etwa 1,5 Millionen km entfernt .

Aber es kann dort nicht lange bleiben. Da er sich mit etwa 45 km/s auf die Sonne zu (oder von ihr weg) bewegt, wird er diese scheinbare Größe nicht lange beibehalten. In einer Stunde wird es ungefähr 160.000 km zurückgelegt haben und an einem Tag hätte es 3,9 Millionen km zurückgelegt.

Das Beste, was wir erreichen könnten, ist, dass es im Laufe von ein paar Nächten bedrohlich wächst und zurückgeht.

Aber das ist auch sehr nah , so dass es beide Umlaufbahnen beeinflussen würde, also ist dies keine stabile Situation. Bei ihrer nächsten Annäherung würden sie herumfahren 1 21  N aufeinander oder etwa die 5-fache Kraft der Erde auf dem Mond . Das wäre schlecht .

Was könnte dazu führen, dass dies funktioniert?

Lassen Sie die historische Stabilität fallen. Machen Sie dies zu einer einmaligen Orbitaländerung.

Ich lasse mich inspirieren 2015 BS 509 . Dies ist ein Asteroid in einer rückläufigen Umlaufbahn (er kreist in die entgegengesetzte Richtung von allem anderen) in der Nähe von Jupiter. Es hat kürzlich Aufmerksamkeit erregt, weil in einem Artikel behauptet wurde, es könnte sich um ein von Jupiter eingefangenes extrasolares Objekt handeln. Scott Manley hat ein großartiges Video, das erklärt, warum dies so wichtig ist, und mit einigen hervorragenden Animationen.

Sie könnten ein erdgroßes Objekt mit niedriger Albedo in einer exzentrischen und sehr stark geneigten Umlaufbahn haben. Da es stark geneigt ist, peitscht es alle paar hundert Jahre durch das Sonnensystem. Da es so weit von der Ebene der restlichen Planeten entfernt ist, interagiert es normalerweise mit wenig auf seiner Reise durch das innere Sonnensystem. Da seine Albedo so niedrig ist und er der Sonne nicht nahe genug kommt, um Gase zu verdampfen und eine wahrnehmbare Spur zu hinterlassen, wird er normalerweise von historischen Astronomen nicht bemerkt.

Moderne Astronomen sehen es diesmal kommen. Aber diesmal ist es anders. Diesmal wird es vor Jupiter etwas zu nah. Diese Interaktion zieht die Bremsen an und peitscht ihn in eine neue, weniger exzentrische und weniger geneigte Umlaufbahn.

Plötzlich schießt ein neuer erdgroßer Planet durch das innere Sonnensystem und kreuzt alle Umlaufbahnen. Wenn Sie ein bisschen spielen, können Sie eine Umlaufbahn finden, die elliptisch und geneigt ist, aber dennoch hin und wieder nahe an der Erde vorbeikommt.

Wie nah es an Jupiter herankommen müsste, damit dies geschieht, überlasse ich jemand anderem. Ich werde anmerken, dass das Einfangen eines Asteroiden und das Einfangen eines erdgroßen Planeten, der wahrscheinlich eine Million Mal massiver ist (und mit einer Million Mal mehr Schwung zu überwinden ist), ziemlich unterschiedliche Angelegenheiten sind.

Danke, dass du das gepostet hast, damit ich es nicht tun muss ;-) Wenn du die Zeit hast, könntest du \text{ blabla} Klammern um den Text in deinen Gleichungen setzen, um die Lesbarkeit zu verbessern.
@cms Das habe ich gerade gemacht. Vielen Dank für die MathJax-Korrekturen. Entschuldigung für die Konflikte. Ich werde beim nächsten Mal daran denken, \text zu verwenden.