Ist ein Krematorium ähnlicher Planet im wirklichen Leben möglich?

Ich gehe mit ja und nein. Das Drücken der maximalen Temperatur ist einfach. Das Drücken der Mindesttemperatur ist viel schwieriger.

Ich werde zuerst einige Unstimmigkeiten mit Krematorien feststellen

• Wiki gibt die Höchsttemperatur von +372 Grad Celsius an. Aber die Galerie zeigt auch, dass die Oberfläche aus Lava besteht. Silikatlava ist etwas heißer als 372 Grad Celsius – um etwa 200 Grad.
• Gleiches gilt, wenn die Temperatur am Mittag 372 Grad beträgt, ist es nicht so früh am Morgen. Das Bild zeigt jedoch, dass die Kante zwischen Lava und Nicht-Lava so dünn ist wie die Abschlusslinie.
• Wiki gibt auch eine Rotationsgeschwindigkeit - ich gehe von einer Oberflächengeschwindigkeit am Äquator aus - von 5000 Meilen pro Stunde und eine Rotationsdauer von 52 Stunden an. Schnelle Mathematik sagt uns, dass der Äquator 400 000 km entfernt ist. Das ist zehnmal mehr als auf der Erde. Wenn der Planet eine ähnliche Dichte wie die Erde hat (er wäre wahrscheinlich sogar noch dichter), beträgt die Oberflächengravitation 10 G. Der Grund, warum Häftlinge in den Krematorien nicht entkommen können, ist, dass sie nicht versengt würden, bevor sie die Oberfläche erreichen. Das liegt daran , dass sie nicht in der Lage wären, unter ihrem eigenen Gewicht zu sitzen oder zu stehen , und sie haben wahrscheinlich Schwierigkeiten beim Atmen, selbst wenn sie flach auf dem Boden liegen. Zum Glück ist Ihr Planet in dieser Hinsicht nicht so hart wie Crematoria, er ist nur geringfügig schlimmer als ein Fahrstuhl, der ständig nach oben beschleunigt.

Betrachten wir für unsere erste Schätzung den Erdmond. Space.com erklärt :

Wenn Sonnenlicht auf die Mondoberfläche trifft, kann die Temperatur 253 Grad F (123 C) erreichen. Die "dunkle Seite des Mondes" kann Temperaturen bis zu minus 243 F (minus 153 C) haben.

Beachten Sie drei Dinge:

• Der Temperaturbereich ist die Hälfte dessen, was wir in Krematorien suchen.
• Im Falle des Mondes betrachten wir nicht einmal die Temperaturen an derselben Stelle. Beachten Sie, dass es keiner dieser Orte ist, die niemals Sonnenlicht bekommen - diese werden noch kälter. Der Artikel sagt später:

  Der Lunar Reconnaissance Orbiter hat Temperaturen von minus 396 F (minus 238 C) in Kratern am Südpol und minus 413 F (minus 247 C) in einem Krater am Nordpol gemessen.

• Der Mondtag dauert 28 Erdtage. Auf Krematorien ist es 2.

Die Atmosphäre ist ziemlich gut darin, Wärme umzuverteilen. Dein Planet sollte keine haben. Es tut mir leid zu sagen, Ihr Planet wird kein eigenes Leben haben, nicht einmal an den Polen, es sei denn, jemand kommt in einem Raumschiff an. Geben Sie ihnen besser einen ziemlich guten Grund - und wenn "sengend heiß, gelegentlich" Ihr Hauptverkaufsargument ist, werden die Menschen zuerst die Venus besuchen. Viel näher und viel sengender. Schwefelsäure in der Atmosphäre und ein Druck von 20 Erdatmosphären erschweren die Flucht Ihrer Gefangenen noch mehr.

Was können Sie also tun, um die Bemühungen von Moon zu verbessern, die angegebene Temperaturdifferenz zu erreichen?

Zuerst ein kurzes Gespräch über Schwarzkörperstrahlung, denn das ist Ihre primäre Methode, mit der Ihr Planet Wärme verlieren würde. Eine Sache, die zu beachten ist, ist, dass die Energiemenge, die ein Stück Schwarzkörpermaterial abstrahlt, ausschließlich durch seine Temperatur gegeben ist. Sie können versuchen, die Oberfläche zu vergrößern, aber dann glänzt das Material auf sich selbst und verliert nicht schneller Wärme. Echte Materialien sind auch keine perfekten Schwarzkörper, daher strahlen sie nicht so schnell. Die Energiemenge wird durch das Stephan-Boltzmann-Gesetz angegeben und besagt, dass die Strahlungsmenge proportional zur vierten Potenz der Temperatur über dem absoluten Nullpunkt ist.

Wenn wir nachts einen kleinen Fleck aus thermisch isoliertem Schwarzkörpermaterial auf der Oberfläche Ihres Planeten betrachten, wird seine Temperatur durch die Differentialgleichung bestimmt$dT = c T^4 dt$wo$c$hängt vom jeweiligen Material ab. Wolfram Alpha sagt uns , dass die Temperatur im Laufe der Zeit der umgekehrten Kubikwurzelkurve folgt – das Material kühlt umso langsamer ab, je kühler es ist. Beachten Sie, dass dies davon ausgeht, dass Ihr Planet im Sonnenlicht nicht schmilzt - dies würde noch mehr Energie ausmachen, wenn sich das Material verfestigt.

Lassen Sie uns einen Wert von auswählen$c$, sagen wir 1/3, und sehen, wann bestimmte Temperaturen erreicht werden, wobei t=0 auf die Zeit gesetzt wird, wenn die Temperatur unendlich ist.

-182 C |  89 K | 1.41850209016283×10^-6 T | coldest temperature on Crematoria
-153 C | 120 K | 5.78703703703704×10^-7 T | coldest temperature on Moon
   0 C | 273 K | 4.91487026929606×10^-8 T | melting point of water at standard pressure
 123 C | 396 K | 1.61032836270057×10^-8 T | highest temperature on Moon
 372 C | 645 K | 3.72666930328520×10^-9 T | hottest temperature on Crematoria

Beobachtung: Das Erreichen von unendlicher Temperatur auf 0 Grad Celsius ist zehnmal schneller als das Erreichen der kältesten Temperatur auf dem Mond. Es dauert auch 2,4-mal länger, um -182 ° C zu erreichen, als um -153 ° C zu erreichen.

Dies gibt uns einige Optionen:

Das Material dunkler zu machen, hat keine große Wirkung. Wenn Sie von Regolith zu Vantablack wechseln, erhalten Sie eine Beschleunigung von 10 %. Die Wahl eines Materials mit geringerer Wärmekapazität hilft auch, aber ich kann bei dieser Wahl nicht helfen.

Längere Tage helfen. Leider werden Sie wahrscheinlich nicht allzu glücklich mit einem Tag sein, der so lange wie einen Monat auf der Erde dauert. Der Terminator würde sich immer noch mit einer beträchtlichen Geschwindigkeit bewegen, daher kommt es nicht in Frage, den Äquator zu bewohnen, aber jemand, der versucht, aus einem Gefängnis zu fliehen, hat genügend Zeit, um an Bord seines Raumschiffs zu gehen.

Apropos, vielleicht ist Ihr Planet von den Gezeiten gesperrt? Das könnte einige ziemlich schön extreme Temperaturen ergeben. Es passt jedoch nicht gut zum Teil der Frage "nur Pole sind bewohnbar".

Der Übergang von superheiß zu einfach heiß ist schnell. Von kalt zu noch kälter zu werden dauert ewig. Wenn Sie Ihre Anforderung von -183 ° C etwas lockern, können Sie in wesentlich kürzerer Zeit etwas weniger extrem kalte Temperaturen erreichen. Menschengroße Tageslängen können Sie ganz gut auf Null C bringen. Dies bedeutet auch, dass die Oberfläche, die von der minimalen Temperatur bis zur maximalen Temperatur in Bezug auf eine einzelne Abschlusswiderstandsbreite geht, möglicherweise nicht so abweicht.

Vielleicht ist der Planet tatsächlich nur eine dünne Hülle, die von einer festen Vakuumschicht getragen wird? Weniger Gestein = weniger Wärmekapazität pro Quadratmeter. Solche Dinge kommen nicht natürlich vor, aber es könnte ein riesiges Netzwerk von unterirdischen Siedlungen geben, die 99 % des Untergrunds bedecken. Vergessen Sie jedoch nicht die Klausel "kein einheimisches Leben". Es ist auch schön, wenn die Bauarbeiter auch weg sind, damit sie keine Hitze auf unsere schön eiskalte Nachtseite ablassen. Ein vollständig künstlicher Körper, der wie ein Planet aussieht, ist ebenfalls eine Option und lässt Sie die kritischen Parameter beliebig anpassen (max. Temperatur durch Anpassen der Umlaufbahn, minimale Temperatur durch Anpassen des Planetenmaterials).

Die kurze Antwort wäre nein , und ein kurzer Grund wäre, dass eine Atmosphäre Ihr Feind ist, wenn Sie extreme Temperaturen wollen , aber lassen Sie mich das ein wenig auseinander nehmen.

• Wie wird es tagsüber so heiß? Der Planet muss seinem Primärstern ziemlich nahe sein, oder es muss eine dichte Atmosphäre geben, die Wärme und damit wahrscheinlich einen ernsthaften Treibhauseffekt zurückhält, oder beides.

• Wie wird es nachts so kalt? Der Planet muss ziemlich weit von seinem Hauptstern entfernt sein, oder es muss wenig oder keine Atmosphäre vorhanden sein, die in der Lage ist, Wärme zu speichern, wenn die Sonne untergeht, oder beides.

Wie Sie sehen, gibt es hier Zielkonflikte. Wenn ein Planet keine Atmosphäre hat, ist es nicht so schwierig, solche Temperaturextreme zu erreichen; Merkur zum Beispiel hat

Oberflächentemperaturen, die täglich stärker variieren als auf jedem anderen Planeten im Sonnensystem und von 100 K (–173 ° C; –280 ° F) nachts bis 700 K (427 ° C; 800 ° F) während des Tages reichen äquatoriale Regionen.

Keine Atmosphäre und eine Nachtseite zu haben, garantiert extreme Kälte, einfach weil der Weltraum kalt ist.

Wenn ein Planet eine dichte Atmosphäre hat, ist auch extreme Hitze relativ einfach zu erreichen; Venus, die weiter von der Sonne entfernt ist als Merkur, ist deshalb heißer. Aber eine dichte Atmosphäre verhindert, dass Wärme während der Nacht entweicht, weshalb die Venus rundherum heiß ist.

Wenn Ihr Planet eine dünne Atmosphäre hat, ist es möglich, dass Sie so etwas wie Mars haben: eisige, subantarktische Temperaturen auf der Nachtseite und milde, gemäßigte frühlingshafte Temperaturen auf der Tagseite (am Äquator, mittags, in der Sommer). Wenn Sie das ganze Jahr über Pole mit der gleichen Temperatur haben möchten, könnten Sie davon ausgehen, dass der Planet wenig oder gar nicht geneigt ist, wodurch saisonale Schwankungen beseitigt werden.

In jedem Fall ist die Atmosphäre, wie gesagt, Ihr Feind, wenn Sie extreme Temperaturen wollen. Es würde auch der Idee eines Gefängnis- oder Bestrafungsplaneten entgegenwirken, es sei denn, es handelt sich um eine erdrückende, giftige Atmosphäre wie die der Venus.

Ihr Planet hat eine durchschnittliche Dichte von etwa 2,9 g/cm3, während die Erde 5,5 g/cm3 hat. Dadurch ist der Planet noch weniger dicht als der Mars.

Dies deutet darauf hin, dass der Eisengehalt ziemlich niedrig ist und daher fast kein Eisenkern vorhanden sein kann. Kein Eisenkern bedeutet kein magnetisches Feld, und kein magnetisches Feld bedeutet, dass Gas vom Sternwind abgestreift wird. Darüber hinaus hätten die Gasmoleküle bei solch hohen Temperaturen eine ziemlich hohe Geschwindigkeit, was das Strippen weiter erleichtert. Fehlende Atmosphäre könnte jedoch die extremen Temperaturunterschiede rechtfertigen. Aber Atmosphäre ist notwendig, um das Leben zu unterstützen.

Ein solcher Planet könnte also nicht über ausreichend lange Zeitspannen existieren, um die Entwicklung des Lebens zu unterstützen.