Ein Planet, der sich zweimal pro Sekunde dreht; Welche Masse wird benötigt, um es zusammenzuhalten, und wie abgeflacht wäre es?

Ich möchte einen Planeten erschaffen, der eine Frequenz von zwei Umdrehungen pro Sekunde hat, also einen "Planeten ohne Nacht". Der Planet wird aufgrund der Trägheit wie eine abgeflachte Scheibe sein, was dazu führt, dass der Planet ein abgeflachtes Sphäroid ist. Auch die Schwerkraft auf dem Planeten sollte am „Äquator“ ganz anders sein als an den Polen. Die Auswirkungen, die dieser Planet auf die Zivilisation haben würde, wären ziemlich faszinierend.

Meine Frage ist zweiteilig: Erstens möchte ich, dass die Masse des Planeten groß genug ist, um eine Gravitationskraft zu erzeugen, die größer ist als die Tangentialgeschwindigkeit, die durch die Drehung des Planeten erzeugt wird. Zweitens muss ich wissen, wie abgeflacht der Planet mit der Masse und der gegebenen Rotationsgeschwindigkeit wäre. Ein ungefähres Diagramm (wie y = x ^ 2) wäre gut für die Visualisierung. Die Schwerkraft am "Äquator" wäre optimalerweise "niedrig", so dass jemand wahrscheinlich nicht versehentlich vom Planeten springen könnte, aber leichter als der Mond ist (wenn das möglich ist). Die Schwerkraft am Pol wäre optimalerweise größer oder gleich der Schwerkraft der Erde.

Es scheint mir, dass die Masse beeinflussen würde, wie abgeflacht der Planet ist, was sich auf den Abstand vom Zentrum des Planeten auswirkt und somit die Tangentialgeschwindigkeit beeinflusst. Wäre die resultierende Tangentialgeschwindigkeit größer als die resultierende Schwerkraft, müsste die Masse geändert werden. Ich kann nicht herausfinden, wie ich diese Faktoren finden kann, teilweise weil ich nur an eine Trial-and-Error-Methode denken kann und keinen "richtigen" Weg kenne, um sie zu finden, und weil ich es nicht weiß Ich weiß nicht, wie man anhand von Masse und Geschwindigkeit bestimmt, wie abgeflacht der Planet ist.

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„Die Gravitation auf dem Planeten sollte am „Äquator“ auch ganz anders sein als an den Polen“ – das ist eigentlich nicht ganz richtig. Ein schnell rotierendes Objekt wird genau deshalb abgeflacht, weil dies die Netto-Gravitations- und Trägheitskräfte an der Oberfläche ausgleicht. Es würde Variationen aufgrund unterschiedlicher Gesteinsdichte wie auf der Erde geben, aber Sie würden aufgrund der schnellen Rotation keine großen Schwankungen der Oberflächengravitation erwarten.
Sie sollten Ihr Konzept in mehrere Fragen aufteilen, um Ihr Konzept zu konkretisieren. Sie schlagen etwas vor, das nicht real ist, es sei denn, es handelt sich um Magie. Und ich glaube, die Auswirkungen auf die Zivilisation sind in der Tat ziemlich faszinierend: Jeder Mensch wird in dem Moment in den Weltraum geschleudert, in dem er das Freie betritt.
Aber wenn Sie bereit sind, den magischen Weg zu gehen, überprüfen Sie diskworld.
Dies hat viele Ähnlichkeiten mit Mesklin , einem fiktiven Hard-Science-Planeten. "Jeder Mesklin-Tag ist 17,75 Minuten lang".
Da Ihr Planet nicht möglich ist, stellen Sie sich einen Planeten vor, dessen Rotationsachse zur Sonne zeigt, so wie Uranus auf die Seite geneigt ist. Wie das möglich wäre, ist eine andere Frage, aber vielleicht war es in der Vergangenheit eine Kollision mit einem extrasolaren Planetoiden.
Dragon's Egg von Robert L. Forward scheint mir relevant zu sein - ein wissenschaftlicher Roman, der das Leben auf einem Neutronenstern vermutet (und viel Zeit und Mühe auf die einschlägige Physik verwendet).
Oder sehen Sie sich einfach Star Trek - Voyager, Staffel 6, Folge 12, „Blink of An Eye“ an. Es winkt die physikalischen Probleme erfolgreich von Hand weg, indem es den Planeten in ein Tachyon-Feld stellt - unterschiedlicher Zeitrahmen. Die Crew der Voyager interagiert schließlich viel mit dem Planeten, der sich einmal alle 1-2 Sekunden dreht, und sie sehen, wie sie sich vom Rockzeitalter zur Raumfahrt entwickeln.

Antworten (4)

Dein Planet ist ein Pulsar

Aus Wikipedia ist die durch Zentrifugalkraft verursachte Beschleunigung eines rotierenden Objekts

ω × ( ω × r ) .
Da bekannt ist, dass die Richtung sowohl zur Rotationsrichtung als auch zur Rotationsachse tangential ist und die Oberflächengravitation in die entgegengesetzte Richtung wirkt, können wir einfach die Größe verwenden ω 2 r .

Die Erdbeschleunigung auf einer Kugel ist

g = 4 3 π G ρ r .

Auf der Erde beträgt die Rotationswinkelgeschwindigkeit ca 7.29 × 10 − 5 Radianten pro Sekunde, und der Radius beträgt 6371 km, was eine Zentrifugalbeschleunigung von ergibt

( 7.29 × 10 − 5 ) 2 ⋅ 6371000 = 0,034  Frau 2 .
Die Oberflächengravitation beträgt natürlich 9,81 m/s 2 (wie im zweiten Link berechnet), ist also viel bedeutender als die Zentrifugalbeschleunigung.

Lassen Sie uns bestimmen, wie dicht ein kugelförmiger Planet sein muss, damit die Schwerkraft ihn gegen eine bestimmte Zentrifugalbeschleunigung zusammenhält. Wir können die beiden Kräfte gleichsetzen.

ω 2 r = 4 3 π G ρ r .
Wir können die Radien kürzen und Konstanten einsetzen, um zu erhalten
ω 2 = 2.10 × 10 − 10 ρ .

Wenn wir die Rotation deines Planeten einstecken (2 Rotationen bzw 4 π Radianten pro Sekunde) und nach Dichte auflösen, finden wir das

( 4 π ) 2 2.10 × 10 − 10 = ρ = 7.51 × 10 11  kg/m 3 .
Die gute Nachricht ist, dass diese Dichte millionenfach geringer ist als die eines Neutronensterns. Die schlechte Nachricht ist, dass es eine Million Mal dichter ist als die dichtesten Elemente und dichter als Weiße Zwerge und elektronenentartete Materie . Eine weitere schlechte Nachricht ist, dass dies die Mindestdichte ist, die erforderlich ist, um Ihren Planeten zusammenzuhalten, die tatsächliche Dichte müsste in Wirklichkeit höher sein.

Ich bin nicht explizit an weiteren Berechnungen interessiert, aber ich glaube, dass die unglaubliche Dichte den Planeten aufgrund seiner Schwerkraft in einer Kugel halten wird. Was Sie eigentlich beschreiben, ist mehr oder weniger ein Pulsar, das sind Neutronensterne mit Rotationsperioden von nur Millisekunden .

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Ein nützlicherer Ansatz könnte ein Multi-Star-System sein, das in der Natur ziemlich verbreitet ist. Ich glaube, dass es für einen Planeten in einem Mehrsternsystem möglich ist, eine Umlaufbahn zu haben, die ihn zwischen den beiden Sternen führen kann. Ein trinäres System oder sogar ein quaternäres System kann nützlich sein. Sie könnten auch Eismonde einbeziehen, die viel stärker reflektieren als der Erdmond, oder eine lichtstreuende Atmosphäre.

Das scheint Sinn zu machen, um den Planeten die ganze Zeit beleuchtet zu machen. Auch wenn eine schnellere Rotationsgeschwindigkeit bei konstanter Beleuchtung nicht funktioniert, wäre es interessant, dass der Planet aufgrund einer länglichen Form, die durch eine Rotationsgeschwindigkeit erzeugt wird, eine unterschiedliche Gravitation aufweist, die zwar schnell ist, aber im Bereich der Realität liegt. Gibt es eine Gleichung, die verwendet werden kann, um die Form basierend auf den verschiedenen Faktoren genau vorherzusagen?
Stellen Sie sicher, dass Sie nicht zu viele große Planeten in Ihr Sternensystem aufnehmen. Andernfalls werden alle paar Jahre die 3 Sonnen verfinstert, was dazu führt, dass die Bioraptoren entkommen und Ihre Crew töten.
@Aron Oder die Zivilisation, die zusammenbricht und in ein feuersuchendes Frenesi eintritt, weil sie offensichtlich Angst vor der Nacht hat.
In diesem Sinne können Sie sogar einen Planeten in Betracht ziehen, der viel näher am Zentrum seiner Galaxie liegt, sodass der Himmel ständig voller Sterne ist.
Es ist auch unmöglich, orbitale Stabilität zu erreichen, außer durch eine beträchtliche Skalentrennung (3-Körper-Problem, chaotische Instabilität). Sie können einen kleinen Stern haben, der einen großen Stern umkreist (Doppelsternsysteme sind üblich) und einen Planeten, der in der Nähe des kleinen Sterns kreist. Aber so bekommt man keine Nacht.
Erinnert mich an Isaac Asimovs Nightfall-Geschichte en.wikipedia.org/wiki/Nightfall_(Asimov_novelette_and_novel)
@TrevorWiley oder Pitch Black www.imdb.com/title/tt0134847/
Ich stimme zu, besonders wenn, wie @kingledion gezeigt hat, der "Planet" ein Pulsar wäre - zu heiß für das Leben. Tatsächlich könnten Sie mit zwei Sonnen davonkommen, eine auf jeder Seite des Planeten, mit dem Planeten im Mittelpunkt. Es wären 12 Stunden Tageslicht von Stern 1 und weitere 12 Stunden Tageslicht von Stern 2, wenn es wie die Rotationsgeschwindigkeit der Erde ist.

Sie können vielleicht eine planetare Umgebung ohne Nacht erreichen, indem Sie Ihren Planeten gezeitenabhängig an seine Sonne binden, sodass es eine Hemisphäre mit ewigem Tag und eine mit ewiger Nacht gibt. Letzteres wäre zu kalt zum Leben, oder vielleicht nicht ganz so schlimm (denken Sie an den Südpol auf der Erde). Das Problem ist, dass eine wahrscheinliche Folge darin bestehen würde, dass das gesamte Wasser auf der dunklen Seite gefroren wird und dann die gesamte Atmosphäre auf der dunklen Seite kondensiert, sodass es kein Leben und keine Geschichte gibt.

Könnten Wetter und/oder Meeresströmungen genug Wärme von der hellen Seite zur dunklen Seite verteilen, um dies zu verhindern? Wenn Sie eine gute Geschichte schreiben, kann wahrscheinlich eine Aufhebung des Unglaubens erreicht werden. Ich kenne die harte wissenschaftliche Antwort darauf nicht oder ob es eine offene Frage ist.

Das ist eine interessante Idee. Ich gehe davon aus, dass eine dicke Atmosphäre helfen würde.
Dasselbe gilt für eine Menge geothermischer Erwärmung, die von radioaktiveren Elementen als der Erde ausgeht, oder von einer handbewegten Phasenänderung, die im Kern des Planeten vor sich geht.

Ich möchte einen Planeten erschaffen, der eine Frequenz von zwei Umdrehungen pro Sekunde hat, also einen "Planeten ohne Nacht".

Ein Planet ohne Nacht braucht nicht wirklich eine so schnelle Rotation, er braucht nur Licht, das ihn aus mehr als einer Richtung erreicht.

Jemand hat als Beispiel ein binäres System genannt.

Man könnte sich auch einen Planeten vorstellen, der einen größeren Körper (einen Gasriesen?) so umkreist, dass er normalerweise in einer Linie zwischen dem Gasriesen und dem Stern liegt. Der Gasriese könnte viel Licht auf die ansonsten dunkle Seite des Planeten zurückwerfen. Dies würde Ihren Planeten kontinuierlich beleuchten und gleichzeitig eine angemessene Rotationsperiode ermöglichen. Es würde auch einen deutlichen Unterschied zwischen Tageslicht und "nicht so viel Tageslicht" geben, was möglicherweise nützlich ist.

Ein Planet, der einen Gasriesen umkreist, könnte auch zu spektakulären Polarlicht-ähnlichen Displays führen, die zusätzliche Beleuchtung bieten.

Vielleicht an den Lagrange-Punkten L4 oder L5 zwischen einem Gasriesen und dem Stern? Sie sind stabil (im Gegensatz zum L1-Lagrange-Punkt, der ansonsten ideal wäre). 60 Grad von der Umlaufbahn des größeren Körpers entfernt würde es Nacht werden. :/
Ein Planet, der sich zweimal pro Sekunde dreht; Welche Masse wird benötigt, um es zusammenzuhalten, und wie abgeflacht wäre es?
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