Interstellar: nicht brechende Wellen auf Miller

Dein Freund hat mit ziemlicher Sicherheit recht. Laut „ The Science of Interstellar “, geschrieben vom Wissenschaftsberater des Films, Kip Thorne , sind die Wellen wahrscheinlich überhaupt keine Wellen, sondern tatsächlich Wasserberge, die von Gezeitenkräften zum Horizont des Schwarzen Lochs gezogen werden.

Der Planet selbst wölbt sich in Richtung Gargantua und die Wellen erreichen an der Oberfläche ihren Höhepunkt, während sich der Planet dreht.

Aber da er Gargantua so nahe ist, ist Millers Planet in meiner Interpretation des Films einer enormen Gezeitengravitation ausgesetzt, so enorm, dass Gargantuas Gezeitenkräfte den Planeten fast auseinanderreißen, fast, aber nicht ganz. Stattdessen verformen sie einfach den Planeten. Verforme es stark. Es wölbt sich stark auf Gargantua zu und von ihm weg.

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Er bietet zwei überzeugende Möglichkeiten für die in den Filmen gezeigten Riesenwellen an; Gezeitenbohrung oder Tsunami

Was könnte die beiden gigantischen, 1,2 Kilometer hohen Wasserwellen hervorbringen, die auf die auf Millers Planeten ruhende Ranger niederprasseln

Die erste Erklärung für die Riesenwellen ist in meiner wissenschaftlichen Interpretation ein Schwappen der Ozeane des Planeten, wenn der Planet unter dem Einfluss der Gezeitengravitation von Gargantua schaukelt. Ein ähnliches Schwappen, „Gezeitenbohrungen“ genannt, passiert auf der Erde an fast flachen Flüssen, die ins Meer münden. Wenn die Meeresflut steigt, kann eine Wasserwand den Fluss hinauf stürzen; normalerweise eine winzige Wand, aber gelegentlich ansehnlich groß.

Obwohl beeindruckend, ist diese Gezeitenbohrung im Vergleich zu den 1,2 Kilometer hohen Wellen auf Millers Planeten sehr klein. Aber die Gezeitengravitation des Mondes, die diese Gezeitenbohrung antreibt, ist winzig – wirklich winzig – verglichen mit der enormen Gezeitengravitation von Gargantua!

Meine zweite Erklärung sind Tsunamis. Während Millers Planet schaukelt, pulverisieren die Gezeitenkräfte von Gargantua seine Kruste vielleicht nicht, aber sie verformen die Kruste einmal pro Stunde zuerst auf die eine und dann auf die andere Weise, und diese Verformungen könnten leicht gigantische Erdbeben (oder „Millerbeben“, sollten wir wohl nennen) hervorrufen Sie). Und diese Müllerbeben könnten Tsunamis auf den Ozeanen des Planeten erzeugen, viel größer als jeder Tsunami, der jemals auf der Erde gesehen wurde,

Warum es keinen Tag / Nacht-Zyklus gibt, wird einfach von Hand weggewunken. In der Nähe des Planeten ist eindeutig genügend Sternmaterial vorhanden, um ihn ständig zu beleuchten.

Da sich der Planet 64.000 Mal langsamer bewegt, kann der Tag/Nacht-Zyklus alternativ tausende Male pro Minute auftreten, so dass das menschliche Auge ihn nicht erkennen kann.

In Kapitel 17 von Kip Thornes Erklärung in The Science of Interstellar stellt er klar, dass Millers Planet angeblich durch Gezeiten mit Gargantua (dem Schwarzen Loch) verbunden ist, was bedeutet, dass seine Rotationsperiode dieselbe ist wie seine Umlaufzeit, so dass eine Seite davon ist immer Gargantua zugewandt, während die andere Seite immer abgewandt ist (insbesondere schreibt Thorne in diesem Kapitel, dass „in meiner wissenschaftlichen Interpretation der Planet immer dieselbe Seite haben muss, die auf Gargantua zeigt“). Die Gezeitenverriegelung ist eine wohlverstandene Idee in der Astrophysik, die durch die Gravitations- Gezeitenkräfte des Hauptkörpers erklärt wird, die kontinuierlich ein Drehmoment auf Gezeitenausbuchtungen ausübenim umlaufenden Körper, der seine Rotationsgeschwindigkeit verringert, bis er blockiert wird; damit erklärt sich zum Beispiel, warum der Mond der Erde immer das gleiche Gesicht zeigt.

Um die Wellen zu erklären, sagt Thorne, dass Millers Planet, obwohl er fast perfekt von den Gezeiten eingeschlossen ist, leicht wie ein Pendel hin und her schaukelt, wobei die Gezeitenkräfte von Gargantua immer als Rückstellkraft wirken, um ihn in die Richtung zurückzuziehen, in der sich der Planet befindet Gezeitenwulst ist direkt in Richtung Gargantua gerichtet. Und angesichts dieses Schaukelns gibt er zwei mögliche Erklärungen für die Riesenwellen:

Was könnte möglicherweise die beiden gigantischen, 1,2 Kilometer hohen Wasserwellen erzeugen, die auf die Ranger niederprasseln, während sie auf Millers Planeten ruht (Abbildung 17.5)? Ich habe eine Weile gesucht, verschiedene Berechnungen mit den Gesetzen der Physik angestellt und zwei mögliche Antworten für meine wissenschaftliche Interpretation des Films gefunden. Beide Antworten erfordern, dass der Planet nicht ganz istan Gargantua gebunden. Stattdessen muss es relativ zu Gargantua um einen kleinen Betrag hin und her schaukeln [Snip Thornes Erklärung, wie Gargantuas Gezeitengravitation die wiederherstellende Kraft liefern würde, um dieses Schaukeln zu erklären] ... Das Ergebnis ist ein einfaches Schaukeln des Planeten, hin und her, wenn die Neigungen klein genug sind, dass der Mantel des Planeten nicht pulverisiert wird. Als ich die Dauer dieses Schaukelns ausrechnete, wie lange es dauert, von links nach rechts und wieder zurück zu schwingen, bekam ich eine freudige Antwort. Ungefähr eine Stunde. Dasselbe wie die beobachtete Zeit zwischen Riesenwellen, eine Zeit, die von Chris gewählt wurde, ohne meine wissenschaftliche Interpretation zu kennen.

Die erste Erklärung für die Riesenwellen ist in meiner wissenschaftlichen Interpretation ein Schwappen der Ozeane des Planeten, wenn der Planet unter dem Einfluss der Gezeitengravitation von Gargantua schaukelt.

Ein ähnliches Schwappen, „Gezeitenbohrungen“ genannt, passiert auf der Erde, an fast flachen Flüssen, die ins Meer münden. Wenn die Meeresflut steigt, kann eine Wasserwand den Fluss hinauf stürzen; normalerweise eine winzige Wand, aber gelegentlich respektabel groß. ... Aber die Gezeitengravitation des Mondes, die diese Gezeitenbohrung antreibt, ist winzig – wirklich winzig – verglichen mit der enormen Gezeitengravitation von Gargantua!

Meine zweite Erklärung sind Tsunamis. Während Millers Planet schaukelt, pulverisieren die Gezeitenkräfte von Gargantua seine Kruste vielleicht nicht, aber sie verformen die Kruste einmal pro Stunde zuerst auf diese und dann auf diese Weise, und diese Verformungen könnten leicht gigantische Erdbeben (oder „Millerbeben“, wie wir sie nennen sollten) hervorrufen Sie). Und diese Miller-Beben könnten Tsunamis auf den Ozeanen des Planeten erzeugen, weitaus größer als jeder Tsunami, der jemals auf der Erde gesehen wurde

Und in diesem Interview erwähnt er, dass die Welle ein Soliton sein soll (kurze Erklärung, was das hier bedeutet ), eine Art isolierter Welle, die auf ihrem Weg eine stabile Form beibehält, oft ohne Turbulenzen oder "Brechen":

Ich verwende dieses Wort in dem Buch nicht, aber die Wellen scheinen Solitonen zu sein, einsame Wellen. Sie brechen nicht und kommen wahrscheinlich aus einer Gegend, in der das Wasser etwas tiefer ist. Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass sie Gezeitenbohrungen ähneln, die bei steigender Flut die langen, sanften Kanäle von Flüssen hinauflaufen können.

Hier sind einige Videos, die echte Solitonen zeigen:

Auch der Astrophysiker Neil DeGrasse Tyson bietet in diesem Interview eine Erklärung für die Riesenwelle, die ihm widerfahren ist :

Anfangs dachte ich: „Okay, sie müssen eine Welle einwerfen … das sieht unentgeltlich aus.“ Mein zweiter Gedanke war: "Nun, wenn es ein Tsunami ist, braucht die Welle tatsächlich Wasser, um die Welle zu sein, und sie würden sehen, wie das Wasser um ihre Knöchel strömt, um diese Welle zu füttern, wenn sie vorbeikommt." So weißt du, wie man läuft. Darin würde ich später herausfinden, dass diese beiden Bedenken unbegründet waren. Der Planet befindet sich tief im Gravitationsschacht eines Schwarzen Lochs, und das Schwarze Loch hätte sicherlich sehr hohe Gezeitenkräfte. Außerdem wird eine „Flutwelle“ falsch benannt – sie ist eigentlich eine im Raum fixierte „Ausbuchtung“ aus Wasser. Die Ausbuchtung ist im Raum immer in der gleichen Konfiguration ausgerichtet, sodass Sie auf dem festen Planeten in diese Ausbuchtung hinein und aus ihr heraus rotieren. Du interpretierst es als eine Welle, die auf dich zukommt und von dir wegkommt, aber was tatsächlich passiert, ist, dass Sie sich von einem Teil des Wassers bei Flut zu einem Teil des Wassers bei Ebbe drehen. Die Tatsache, dass die Wellen etwa jede Stunde kamen, bedeutete, dass sich der Planet einmal alle zwei davon dreht – weil es bei jeder Umdrehung zwei Fluten gibt. Wenn ich sagen würde, dass daran etwas Unrealistisches war, dann war es, wie spitz die Welle war. Eine Flutwelle wäre glatter als das, und sie würden einfach aufsteigen, über die Spitze schweben und wieder nach unten steigen, so wie eine Ente auf und ab schwimmt, wenn eine Welle darunter geht. Hier nehmen sie sich dramatische Freiheiten, um die Welle in etwas Bedrohlicheres zu verwandeln, und ich habe kein Problem damit. Wenn ich sagen würde, dass daran etwas Unrealistisches war, dann war es, wie spitz die Welle war. Eine Flutwelle wäre glatter als das, und sie würden einfach aufsteigen, über die Spitze schweben und wieder nach unten steigen, so wie eine Ente auf und ab schwimmt, wenn eine Welle darunter geht. Hier nehmen sie sich dramatische Freiheiten, um die Welle in etwas Bedrohlicheres zu verwandeln, und ich habe kein Problem damit. Wenn ich sagen würde, dass daran etwas Unrealistisches war, dann war es, wie spitz die Welle war. Eine Flutwelle wäre glatter als das, und sie würden einfach aufsteigen, über die Spitze schweben und wieder nach unten steigen, so wie eine Ente auf und ab schwimmt, wenn eine Welle darunter läuft. Hier nehmen sie sich dramatische Freiheiten, um die Welle in etwas Bedrohlicheres zu verwandeln, und ich habe kein Problem damit.

Tysons Antwort könnte die gleiche sein wie Kip Thornes erste mögliche Erklärung in dem früheren Zitat, aber ich bin mir nicht sicher - vermutlich bleiben Gezeitenbohrungen auf der Erde nicht in einer festen Ausrichtung relativ zur Sonne, während sich die Erde seitdem unter ihnen dreht das würde erfordern, dass sie in den meisten Breitengraden mit über 1000 Kilometern pro Stunde reisen, aber dann ist die Erde nicht annähernd gezeitengebunden an die Sonne, sodass es möglich ist, dass das, was Tyson beschreibt, auch eine Art Gezeitenbohrung ist.

Die Gezeitensperre erklärt auch, warum es auf dem Planeten keinen Tag/Nacht-Zyklus gibt. Die Beleuchtung soll von der Akkretionsscheibe kommen , die Gargantua umgibt (der leuchtende Ring, der um ihn herum zu sehen ist und aufgrund von Gravitationslinsen auf seltsame Weise verzerrt ist, siehe meine Antwort hier für Details zu seinem Aussehen), und ob Millers Planet gezeitengesperrt ist nach Gargantua würde dann bei permanentem Tageslicht immer eine Seite der Akkretionsscheibe zugewandt sein, und bei permanenter Nacht immer eine Seite. (Technisch gesehen sollte es die abgewandte Seite seinvon Gargantua, die der Akkretionsscheibe zugewandt war – Thorne schreibt, dass „da Millers Planet der nächste ist, auf dem irgendetwas stabil leben kann, ohne in Gargantua zu fallen, sollte die gesamte Akkretionsscheibe außerhalb der Umlaufbahn von Millers Planeten liegen“ – aber er stellt auch fest an anderer Stelle, dass sie künstlerische Kompromisse mit einigen der visuellen Elemente des Films eingegangen sind, von denen einer Millers Planeten so viel weiter von Gargantua entfernt darstellte, als es wirklich sein sollte, um zu vermeiden, dass das Publikum Gargantua bis zum Höhepunkt, als Cooper fällt, in extremer Nahaufnahme sehen kann hinein.) Zu Hinweisen auf die Akkretionsscheibe als Lichtquelle sagt Thorne in Kapitel 9, dass Gargantua im Vergleich zu bekannten realen Quasaren, die beobachtet wurden (von denen man annimmt, dass sie eine relativ "anämische" Akkretionsscheibe haben soll seinsupermassive Schwarze Löcher wie Gargantua), da es seit Millionen von Jahren keine neuen großen Körper geschluckt hat, so dass es Licht im sichtbaren Spektrum emittieren würde (die Temperatur hängt mit der Spitzenlichtfrequenz durch das Wiensche Verschiebungsgesetz zusammen ):

Anstatt hundert Millionen Grad wie die Scheibe eines typischen Quasars zu sein, hat die Gargantua-Scheibe nur wenige Tausend Grad wie die Sonnenoberfläche, sodass sie viel Licht, aber wenig bis gar keine Röntgen- oder Gammastrahlen aussendet.

Dann sagt er in Kapitel 19 über Manns Planeten:

Manns Planet kann auf seinen Reisen nach innen und nach außen nicht von einer Sonne begleitet werden, denn in der Nähe von Gargantua würden gewaltige Gezeitenkräfte den Planeten und seine Sonne auseinander reißen und sie in deutlich unterschiedliche Umlaufbahnen schicken. Daher muss er wie Millers Planet von Gargantuas anämischer Akkretionsscheibe geheizt und beleuchtet werden.

Was Dr. Tyson sagt, stimmt einfach absolut nicht mit dem überein, was tatsächlich im Film gezeigt wird. Er nimmt fälschlicherweise an, dass die Wellen Gezeitenberge ähnlich den Gezeitenbergen auf der Erde sind und dass sich Millers Planet alle 1,5 Stunden einmal dreht. Das ist jedoch unmöglich.

1. Wenn sich Millers Planet mit einer solchen Geschwindigkeit drehen würde, dann würden sich unter der Annahme, dass er etwas größer als die Erde ist (1,3 g werden genannt, also nehmen wir einen Äquatorumfang von 45000 km an), die Gezeitenberge "bewegen". " mit einer Geschwindigkeit von Tausenden von km/h in den meisten Breitengraden - das ist einfach nicht das, was wir im Film sehen (zumindest nicht in den meisten Szenen, ich müsste ihn mir noch einmal ansehen, um die Szene zu überprüfen, in der sie die Welle zum ersten Mal sehen .) Aber der nächste Punkt könnte zutreffender sein:

2. Wie Dr. Tyson betont, gibt es immer 2 Gezeitenausbuchtungen – eine entsteht durch die Schwerkraft, die andere auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten, die durch die Zentrifugalkraft entsteht. Es ist daher für einen Beobachter auf dem Planeten unmöglich, die 2 Gezeitenwölbungen gleichzeitig zu beobachten. Aber im Film sehen wir eine Welle am Horizont verschwinden (Cooper kommentiert das sogar), während sich die nächste Welle bereits nähert !

Kip Thornes Erklärung, dass der Planet tatsächlich gezeitenabhängig ist und sich nicht um seine Achse dreht (nur ein bisschen hin und her bewegt), scheint sinnvoll zu sein. Und Dr. Tyson, ungeachtet der Ehrfurcht des Fangirls, das ihn interviewt hat (und nein, ich werde diesen Witz mit dem Wort Wölbungen , der mir gerade in den Sinn gekommen ist, nicht tippen ...), war eher unterhaltsam als richtig, ich Ich habe Angst...