Details, die für den Tageszyklus einer Mondwelt benötigt werden, die einen Gasriesen umkreist

Die Spins aller großen Monde im Sonnensystem sind an ihren Wirtsplaneten gebunden, was bedeutet, dass sie dem Planeten immer das gleiche Gesicht zeigen. Dies wird manchmal als "Tidal Locking" bezeichnet und ist bei großen Monden (selbst in Systemen mit vielen Monden wie Jupiters galiläischen Satelliten) so gut wie unvermeidlich. Es sieht in etwa so aus:

Würde man auf einem solchen Mond stehen, wäre der Gasriese immer an der gleichen Stelle am Himmel. Auf dem Bild hätte der kleine Kerl den Gasriesen direkt über sich.

Die Gezeitensperre impliziert, dass der Tag-Nacht-Zyklus vollständig von der Umlaufbahn des Mondes um den Gasriesen bestimmt wird. Die Sonne durchläuft für jede Umlaufbahn des Mondes um den Planeten einmal einen vollständigen Zyklus von Auf- und Untergang. Es gibt keine dunkle Seite des Mondes: Da er an den Gasriesen (nicht den Stern) gebunden ist, wird der gesamte Planet Sonnenlicht erhalten.

Und wie Sie sich denken konnten, wird es jedes Mal, wenn der Planet den Schatten des Gasriesen passiert, eine kurze Sonnenfinsternis geben. Dies geschieht jeden Tag um 12.00 Uhr für den Typen, der den Riesenplaneten unmittelbar über sich hat, und um Mitternacht für jemanden auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten (der den Gasriesen nie sieht).

Weitere Details zur Bewohnbarkeit riesiger Planetenmonde (mit Fokus auf Pandora): https://planetplanet.net/2014/11/18/real-life-sci-fi-world-6-pandora-from-the-movie-avatar- der-bewohnbare-mond-eines-gasriesigen-planeten/

Weitere Details zur Berechnung der Beleuchtung (anhand eines komplizierten Beispiels – Ihres wäre viel, viel einfacher): https://planetplanet.net/2016/03/23/earth-with-five-suns-in-the-sky- wann-würde-die-nacht-fallen/

Sie können die Gezeitensperre (wie von Sean erklärt) vermeiden, indem Sie eine Spin-Orbit-Resonanz haben, die einen anderen Wert als 1: 1 hat. Genau wie bei Planeten können Sie insbesondere Merkmale und Bedingungen haben, die ein ungerades halbes Vielfaches wie 3:2 begünstigen (wie es bei Merkur der Fall ist).

Der riesige Primärstern wird den Himmel nicht füllen. Der Mindestabstand kann als gesunde Marge über das Roche-Limit hinaus betrachtet werden. Diese Entfernung (und Umlaufzeit) wurde hier schon einmal besprochen .

Für die wahre Größe am Himmel geben Sie den Durchmesser und die Entfernung ein. Sie haben keine Informationen in Ihr Profil eingetragen, daher wissen wir nichts über Ihren aktuellen Bildungsstand – wie man die Sin/Cos/Tan-Funktionen verwendet, wäre eine mathematische Frage, keine Weltbildung.

Stellen Sie sich also eine Situation vor, in der es sich dreimal um seine Achse dreht, während es gleichzeitig zweimal um seine Primärachse kreist. Legen Sie ein paar Münzen auf einen Tisch, markieren Sie einen Punkt auf dem Rand der kleineren und stellen Sie sich das Fenster als Richtung der fernen Sonne vor. Sie müssen es wirklich durchspielen, um die scheinbaren Bewegungen eines Beobachters am markierten Punkt zu verstehen.

In der Zwischenzeit bewegt sich die Primäre auf einer viel längeren Zeitskala um die Sonne.

Fügen Sie nun Libration in die Mischung hinzu. Wir können von einer erheblichen Orbitexzentrizität ausgehen, da dies eine Bedingung dafür ist, 3:2 gegenüber 1:1 zu bevorzugen (und wenn Sie es modellieren, werden Sie verstehen, warum!). Dies führt zu einer schnelleren/langsameren Bewegung der Primärfarbe zusätzlich zum sanften Auf- und Absteigen sowie zum Wachsen/Schrumpfen.

Es wird eine spezielle Breite geben, wo die Primäre aufsteigt und wächst, wobei sie am größten ist, wenn sie direkt darüber liegt. Dem gegenüber ist ein Punkt, an dem die Primärseite am kleinsten direkt darüber liegt.

Das berücksichtigt keine Neigung der Bahnebene des Satelliten!

Ich werde versuchen, die beiden hier bereits gegebenen Antworten auszugleichen, da eine etwas zu sehr auf harter Wissenschaft basiert zu sein scheint, obwohl sie, soweit ich das beurteilen kann, genau zu sein scheint, und der anderen eine detaillierte Beschreibung dessen fehlt, was ein Beobachter ist auf dem Mond tatsächlich sehen würde. (Disclaimer, ich habe hier kaum mehr als Laymans Verständnis von Physik, also basiert die Tatsache, dass ich überhaupt eine Antwort versuche, auf dem Spielraum, der mir durch das in der Frage erwähnte "nicht streng harte Sci-Fi" gewährt wird.)

• Zunächst das, was ich als Ihre einzige klar definierte Mindestanforderung verstehe:

  1. Der Mond ist nicht gezeitenabhängig (basierend auf „Der Gasriese füllt zeitweise den größten Teil des Mondhimmels aus und ist zu anderen Zeiten abwesend“. Ein gezeitenabhängiger Mond würde eine solche Änderung nicht von derselben Stelle auf der Mondoberfläche zeigen, so dass schließt einen gezeitenabhängigen Mond aus)

So wie ich es verstehe, wird die Gezeitensperre schließlich bei allem auftreten, das etwas anderes lange genug umkreist. Ich glaube, das meinte Sean Raymond. Aber nur weil es passieren wird, heißt das nicht, dass es zu dem Zeitpunkt, an dem Ihre Geschichte spielt, bereits passiert sein wird, also würde ich vorschlagen, dass Sie einfach davon ausgehen, dass es noch nicht passiert ist, und weitermachen.

• Diese betrachte ich als "optionale" Anfragen, nicht als strenge Anforderungen:

  1. "so erdähnlich wie möglich"

  2. "In manchen Nächten erschien der Gasriese nachts beleuchtet"

  3. "Die Welt (ich lese dies als "Mond") wird manchmal in Dunkelheit gehüllt, wenn ihr Blick auf ihren Stern durch den Gasriesen blockiert wird."

  4. „Zu anderen Zeiten wird ein bestimmtes Gebiet auf der Welt in Dunkelheit sein, weil es vom Stern abgewandt ist (wie die Erde), obwohl es nicht vom Gasriesen blockiert wird.“

  5. "Die Welt dreht sich um ihre eigene Achse (um die erforderliche Magnetosphäre zu erzeugen)."

  6. "Ein Weg, die Umlaufbahn dieser Welt zu gestalten, der plausibel und auch natürlich vorkommt"

Basierend auf diesen Annahmen ist hier meine Antwort (Tidal Locking wurde bereits angesprochen, daher werde ich diesen Teil hier nicht wiederholen.):

Die Frage impliziert die Notwendigkeit von „Tag“, „Nacht“, „Eklipse“, „Jahr“ und „Planetenphasen“ (Größe, Form, Position, Helligkeit des Gasriesen am Himmel).

Nehmen wir also an, der Planet (nicht der Mond) dreht sich in 360 "Erdtagen" (erdähnlich, aber einfachere Mathematik als 365) um den Stern, also haben wir jetzt die Länge des "Jahres".

Nehmen wir nun an, der Mond dreht sich in 30 „Erdtagen“ um den Planeten (nicht weit entfernt von den 27 Tagen unseres eigenen Mondes, also ist er wieder erdähnlich, aber eine Zahl für einfachere Mathematik) (für alle, die mehr harte Wissenschaft auf dieser Länge von wollen Zeit gibt es Monde in unserem eigenen Sonnensystem, die ihre Planeten oder Zwergplaneten in weniger als 8 Stunden bis zu mehr als 25 Jahren umkreisen, wobei einige in den Bereich von etwa 15 bis 45 Tagen fallen, also halte ich 30 für sehr angemessen). Das ist also jetzt der Zeitrahmen für die "Phasen" des Gasriesen am Himmel.

Und diese Umlaufzeit wird auch einen Teil des „Finsternis“-Musters ausmachen. Der Gasriese wird für ein paar dieser 30 „Erdtage“ zwischen dem Stern und dem Planeten sein, ich wähle 3 „Erdtage“, wiederum aus Gründen der einfachen Mathematik (obwohl genau wie viele tatsächlich von vielen Faktoren abhängen würden, wie z der Durchmesser des Sterns, der Durchmesser des Gasriesen, der Abstand des Gasriesen vom Stern, der Abstand des Mondes vom Gasriesen, die axiale Neigung der Umlaufbahn des Mondes usw.), und er könnte im Laufe des Jahres etwas variieren zu jeder axialen Neigung auf der Umlaufbahn der Monde um den Gasriesen. Die normale Sonnenfinsternis hat also eine Dauer von etwa 3 „Erdtagen“. (Dies basiert auf einem Gasriesen, der am Himmel etwa 36 Grad Winkeldurchmesser einnimmt).

Nun wären die Phasen selbst in einem ähnlichen Zyklus wie der Mond hier auf der Erde und würden sich „monatlich“ statt täglich oder jährlich ändern. Die Sonnenfinsternis wäre wie die „Neumond“-Phase hier auf der Erde, und dann würde sie für die nächsten 13,5 „Erdtage“ auf „voll“ anwachsen, und dann für die 13,5 „Erdtage“ danach wieder bis zur nächsten Sonnenfinsternis abnehmen .

Das kümmert sich um alles außer Tag und Nacht. Alles bisher habe ich in „Earthdays“ gemessen, aber was ist ein „Tag“ auf diesem Mond? Wie lässt sich ein Tag auf diesem Mond mit einem Tag auf der Erde vergleichen? Nun, das hängt ganz von den Erfordernissen der Geschichte ab, aber alle Möglichkeiten fallen in 3 Kategorien: 1. erdähnlicher Tag; 2. längerer Tag als erdähnlich (deutlich mehr als 24 Stunden pro Umdrehung); 3. kürzerer Tag als erdähnlich (deutlich weniger als 24 Stunden pro Umdrehung)

Für einen erdähnlichen Tag würde die 3-Tage-Finsternis mit ziemlicher Sicherheit als ein von einer normalen "Nacht" sehr unterschiedliches Ereignis angesehen, obwohl der genaue Zeitpunkt ihres Beginns und Endes mit anderen Nächten zusammenfallen könnte, so dass es auf dem Planeten für mehr wie dunkel ist 4 Tage statt nur 3 (das Tageslicht verblasst zu einer normalen Nacht, dann beginnt kurz vor der Morgendämmerung die Sonnenfinsternis und verhindert diese Morgendämmerung, dann 3 Tage später, da die Sonnenfinsternis zu Ende gehen soll, bricht die normale Nacht herein, also auch mit dem Ende der Sonnenfinsternis, es ist für den Rest der Nacht immer noch Nacht), also könnte es in diesem Sinne als Verlängerung der Nacht angesehen werden.

Für einen längeren Tag als einen erdähnlichen Tag könnte der normale Nachtzyklus fast so lange oder sogar länger dauern als die Sonnenfinsternis. Die Sonnenfinsternis könnte also einfach eine der normalen Nächte verlängern oder es könnte eine ungewöhnliche Nacht mitten in der Tageszeit sein, abhängig von dem Zeitpunkt und der genauen Länge, die für die tägliche Rotation ausgewählt wurden.

Bei einem kürzeren Tag als der Erde wäre die Sonnenfinsternis viel länger als eine normale Nacht und würde das abdecken, was die Bewohner als Wochen oder Monate betrachten würden, obwohl sie immer noch nicht mehr des tatsächlichen Jahres in Anspruch nehmen würde, sondern nur mehr Tag / Nacht-Zyklen pro Finsternis, mit mehr Tag/Nacht-Zyklen auch zwischen den Finsternissen. Wenn der Tag beispielsweise etwa 4 Stunden Tageslicht und 4 Stunden Nacht hätte, dann würde die Sonnenfinsternis 9 dieser Tag/Nacht-Zyklen dauern, anstatt 3 für einen erdähnlichen Tag, und es gäbe 81 Tag/Nacht-Zyklen zwischen den Sonnenfinsternissen statt 27. Und es würde 40,5 Tage dauern, bis der Planet voll wird, und weitere 40,5, um wieder abzunehmen.

Unter Verwendung meiner obigen Zahlen und einer erdähnlichen Tageslänge würde es 12 Finsternisse pro Jahr geben, 30 Tage pro Finsterniszyklus (Monat), jede Finsternis würde 3 Tage dauern. Stellen Sie wie gewünscht ein.

Alles andere in Bezug auf das Klima und die Bewohnbarkeit des Planeten kann durch Anpassung der Intensität des Sterns und der atmosphärischen Zusammensetzung (Treibhausgase usw.) und so wie erforderlich berücksichtigt werden, um das gewünschte tropische Klima ohne nennenswerte harte wissenschaftliche Anforderungen zu erhalten im Weg sein.

(Denken Sie daran, dass die genauen Zahlen, die ich verwende, teilweise willkürlich sind und teilweise aus mathematischen Gründen und teilweise auf den Informationen aus der Frage basieren und nur dazu dienen, ein Beispiel dafür zu geben, was passieren könnte, also können sie und sollte wahrscheinlich vom OP geändert und angepasst werden, wenn es auf die eigentliche Geschichte angewendet wird)