Erzeugt mehr Ozean auf einem Erdanalog eine andere Rotationsperiode?

Würde sich ein Exoplanet, der mehr Ozean als die Erde hat, infolgedessen mit einer anderen Geschwindigkeit drehen?

Grundsätzlich nein. Die Drehzahl oder Winkelgeschwindigkeit ändert sich bei Ihrem vorgeschlagenen Beispiel nicht messbar.

Um dies genauer zu erklären, gibt es zwei wichtige Konzepte. Das erste ist das Winkelmomentum ( kurze Erklärung oder länger ) und das zweite Konzept ist das Trägheitsmoment .

Die Grundformel lautet: Winkelgeschwindigkeit (Zeit für 1 volle Umdrehung) = Winkelimpuls dividiert durch Trägheitsmoment. Formeln und Erklärungen befinden sich in den obigen Links, und wenn ich es erklären müsste, würde es wortreich werden, aber Ihre Frage schien allgemeiner zu sein und weniger die mathematischen Berechnungen durchzuführen, daher überspringe ich die Formeln.

Kurz gesagt, wenn wir von einem Planeten sprechen, hat der Zustand der Materie keinen Einfluss auf den Drehimpuls. Der Drehimpuls bleibt erhalten und dieser dividiert durch das Trägheitsmoment bestimmt die Drehzahl. Wenn sich jetzt etwas schnell genug dreht, kann die Winkelrotation die Schwerkraft überwältigen, und wenn dies geschieht, kann der Planet auseinander zu fliegen beginnen, was mit Wasser leichter passiert als mit einer felsigen Oberfläche, die einen gewissen Zusammenhalt hat, aber verrückte superschnelle Rotationen ignoriert. Eine Wasserwelt, eine Tiefseewelt, eine Flachseewelt und eine Felsenwelt gehorchen alle dem Winkelgeschwindigkeitsgesetz und die Zusammensetzung spielt keine Rolle. Der Drehimpuls bleibt erhalten. Das Trägheitsmoment eines Planeten kann sich ändern, ändert sich aber größtenteils nicht viel.

Das Trägheitsmoment der Erde beispielsweise ändert sich, wenn Gletscher wachsen oder schrumpfen oder wenn es ein Erdbeben gibt. Sogar jedes Mal, wenn wir ein hohes Gebäude bauen, erhöht sich das Trägheitsmoment der Erde ein winziges bisschen, ähnlich wie ein Skater, der seine Arme ausstreckt, um langsamer aus einer Spirale herauszukommen.

Wenn es ein Erdbeben gibt , das die Erde zum größten Teil beruhigt, erhöht sich die Rotationsgeschwindigkeit der Erde geringfügig. Der Gesamtdrehimpuls und die Gesamtmasse bleiben gleich, aber Materialverschiebungen verändern das Trägheitsmoment. (Zugegebener Weltraumstaub und Gezeiteneffekte ändern das Trägheitsmoment der Erde, aber ziemlich langsam).

Würde die Wassermenge das Gewicht, die Anziehungskraft und/oder die Gezeitenkräfte beeinflussen und einen Unterschied in der Rotationsperiode des Exoplaneten verursachen?

Diese Frage ist schwieriger zu beantworten, da das Hinzufügen von Wasser die Masse des Planeten und das Ändern der Masse das Trägheitsmoment ändert. Wenn Sie sich jedoch an das Prinzip Ihrer Frage halten, gibt es keinen messbaren Effekt.

Nehmen wir ein etwas einfacheres Beispiel, ohne die Masse des Planeten zu verändern. Eiszeiten. Wenn sich die Erde in einer Eiszeit befindet, gibt es weniger flüssige Ozeane und mehr Eis an den Polen, aber die Gesamtmasse bleibt unverändert. Mehr Masse an den Polen und weniger Masse in den Ozeanen verringert das Trägheitsmoment der Erde, da sich der Großteil des Trägheitsmoments der Erde um den Äquator befindet, sodass sich die Erde während einer Eiszeit etwas schneller und danach etwas langsamer dreht eine Eiszeit. Im Laufe der Zeit hat die Erdkruste die Tendenz, sich an diesen Effekt anzupassen, aber das dauert Zehntausende von Jahren. Teile der Erdkruste erholen sich noch immer von der letzten Eiszeit.

Gravitationskraft ist nicht relevant. Neutronensterne mit enormer Anziehungskraft können sehr schnell rotieren und der Planet mit der schnellsten Rotation in unserem Sonnensystem ist Jupiter und der mit der langsamsten Rotation ist Merkur. Die Winkelgeschwindigkeit hat keine direkte Korrelation zu Masse oder Schwerkraft, obwohl es eine indirekte Korrelation gibt. B. ein Stern, verdichtet sich seine Rotationsgeschwindigkeit, weil der Drehimpuls erhalten bleibt, aber wenn er sich beruhigt, nimmt das Trägheitsmoment ab. Deshalb können sich junge Sterne, Weiße Zwerge und Neutronensterne sehr schnell drehen.

Gezeitenkräfte können einen Rotationswiderstand erzeugen, aber die Wirkung ist langsam und dauert Millionen oder Hunderte von Millionen Jahren. Mit genügend Zeit führen Gezeitenkräfte dazu, dass sich ein Planet oder Mond nicht mehr dreht und von den Gezeiten blockiert wird, aber es gibt keine kurzfristigen Auswirkungen. (Ich werde später ein bisschen mehr dazu sagen).

Ein Planet mit großen Ozeanen würde sich also nicht langsamer drehen als ein Planet ohne Ozeane, da Flüssigkeiten oder Feststoffe die gleiche Winkelgeschwindigkeit haben können, aber im Laufe der Zeit werden Gezeiten einen Planeten mit Ozeanen schneller verlangsamen als einen Planeten ohne Ozeane.

Da die Erde Ozeane hat, verlangsamt die Gravitation des Mondes auf der Gezeitenwölbung der Erde die Erdrotation, aber dies geschieht seit 4 Milliarden Jahren und die Erde dreht sich immer noch alle 24 Stunden - einer der schnelleren Planeten. Wenn die Erde mehr Wasser hätte, würde der Gezeitenzug des Mondes die Erde etwas schneller abbremsen, aber es wäre immer noch sehr allmählich.

Jupiter, der im Grunde ein Gasball ist, ist der am schnellsten rotierende Planet und Merkur, im Grunde ein Felsen, der langsamste, also sind dies zwei Beispiele dafür, dass die Zusammensetzung kein Faktor ist, obwohl die langsame Rotation von Merkur zum großen Teil auf die starken Gezeiten zurückzuführen ist Kräfte, die es von der Sonne erhält.

Nun, ich verstehe die logische Herangehensweise an Ihre Frage, da etwas offensichtlich daran ist, dass Wasser der Rotation widersteht – in dieser Frage angesprochen , aber die Tatsache, dass sich Wasser nicht mit einem Glas dreht, wenn Sie ein Glas drehen, ist ein Beispiel für die Erhaltung des Winkels Momentum, kein Argument dagegen. Auf einem Planeten drehen sich die Ozeane mit dem Planeten und der Drehimpuls ist bereits vorhanden.

Ich hoffe, das war nicht zu lang, aber das ist das Wesentliche. Ich kann versuchen, aufzuräumen oder zu klären, wenn es nötig ist.

Wenn die Masse, der Radius und der Gesamtdrehimpuls des Planeten mit der Erde übereinstimmen, kann ich eine Antwort vorschlagen. (Natürlich, wenn der Drehimpuls unterschiedlich sein darf, könnten Sie jede Rotationsgeschwindigkeit haben ...)

Erstens bleibt die Oberflächengravitation unverändert, da diese nur von der Masse und dem Radius eines Planeten abhängt.

Zweitens, wenn die Masse konstant ist, muss die durchschnittliche Dichte die gleiche sein wie die der Erde. Aber Wasser ist weniger dicht als die durchschnittliche Dichte der Erde, also müsste das Innere des Planeten dichter sein als das der Erde, damit der Durchschnitt ähnlich ist.

Ist die Dichte innen höher als bei der Erde, außen aber geringer, dann ist das Trägheitsmoment , das davon abhängt, wie weit die Masse von der Rotationsachse im Quadrat entfernt ist, geringer. Da der Drehimpuls (als Konstante angenommen) das Produkt aus Trägheitsmoment und Rotationsgeschwindigkeit ist, folgern wir daraus, dass die Rotationsgeschwindigkeit schneller sein müsste.

NB: Einfach eine größere Fläche mit erdähnlichem Ozean zu bedecken, würde kaum einen Unterschied machen. Sie brauchen viel Oberflächenwasser, um etwas zu bewirken.

Ich würde davon ausgehen, dass dies die Dichte ändern würde

Wenn es genau wie die Erde ist, aber eine Menge mehr Ozean hat, ist es wahrnehmbar, dass seine (durchschnittliche) Dichte geringer wäre. Außerdem würde es dieses Wasser geringfügig mehr komprimieren und erhitzen und so etwas wie eine Atmosphäre machen es entgeht nicht. Das Einfangen von immer mehr energiereichen Partikeln in einer dichten Nebelatmosphäre kann die Rotation so leicht verändern, dass es wahrscheinlich nie bemerkt wird.....

Wenn es einen Mond hat, können Gezeiten/Wellen aufgrund der Schwerkraft den Planeten auch geringfügig in einen anderen Rotationszustand bringen. Kaum

Ich habe es falsch gelesen, aber ich behalte es für den Fall, dass es hilft.

Es hängt wirklich davon ab, wie viel mehr Wasser vorhanden ist. Wenn es eine 100%ige Abdeckung wäre, wäre es "aufgeräumter" und der Ozean wäre sicherlich kompakter (gleiche Masse wie die Erde, aber fügen Sie eine RIESIGE Menge Wasser hinzu, um eine Abdeckung des Gebiets von 70% auf 100% zu erreichen). - Gezeiten sind möglicherweise nicht so wild. Ich nehme an, es würde die Rotationsperiode beeinflussen, aber nicht viel.

Beachten Sie, dass es möglicherweise einfacher ist, dies auf dem Physik-Stack-Austausch zu veröffentlichen. Sie erhalten viel früher bessere Antworten. Dies scheint eine gute Frage zu sein, um Stimmen zu erhalten ...