Kann ein großer halbkugelförmiger Planet stabil sein? [Duplikat]

Ich hatte eine Vision von einem Planeten, der doppelt so groß ist wie die Erde, der wie ein Apfel von einer unsichtbaren Kraft in zwei Hälften geschnitten wurde, wobei eine Hälfte von der anderen in die Ewigkeit abdriftete.

Anders als der Planet Erde hatte er keinen geschmolzenen Kern mehr, sondern einen festen, als ob die Oberfläche von gleicher Festigkeit wäre.

Könnten diese halbkugelförmigen Ex-Planeten stabil sein?

Stabil wie in „bleiben sie so, wie sie körperlich sind“ stabil.

Lassen Sie mich Ihre Gedanken zu dieser misslichen Lage wissen.

Ist dieser Planet buchstäblich in zwei Hälften geschnitten? Was ist das Gravitationszentrum dieses neuen Körpers – ist es der Punkt vom alten Planeten? Dreht es sich immer noch um dieselbe Achse? Hat es eine Atmosphäre?
@knowads Ich stelle mir einen Planeten vor, der ein glückliches Leben führt, wenn er eines Tages einfach in zwei Hälften geteilt wird und jede Hälfte davon driftet. Nach meinem Gravitationsverständnis gibt es jetzt zwei Schwerpunkte und jeder dreht sich schneller, da weniger Masse vorhanden ist. Ist das richtig? Es ist sicherlich kein Gasriese, aber es könnte eine kleine Atmosphäre haben.
@ALambentEye Sie ignorieren hier eine ganze Reihe von Physik, hauptsächlich um die Schwerkraft. Es ist nicht die Drehung der Erde, die sie vor dem Zusammenbruch bewahrt, sondern die Masse des Materials, das sich unter ihr im hydrostatischen Gleichgewicht befindet. Wenn man den Planeten sauber in zwei Hälften schneidet, wird das entfernt, und beide Hälften würden sofort in kleinere Kugeln zusammenbrechen. Dies würde nur funktionieren, wenn Sie mit etwas viel Kleinerem beginnen, als wir normalerweise als Planeten betrachten. Die einzigen astronomischen Körper, die in einer nichtsphärischen Form stabil bleiben können, sind Dinge mit einem Durchmesser von weniger als ~50 km.
@MorrisTheCat Ich ignoriere es nicht, ich bin darüber nicht informiert, weshalb ich diese ignoranten Fragen schreibe. Fühlen Sie sich frei, eine Antwort zu schreiben und sie so ausführlich zu erläutern, wie Sie möchten. Ich werde dankbar sein.
@MorrisTheCat "unmittelbarer Zusammenbruch in kleinere Kugeln" scheint etwas zweifelhaft, mit Ausnahme der geologischen Bedeutung von "unmittelbar". Das heißt, ich möchte nicht irgendwo in der Nähe der Schnittkante sein.
Ein einfacher Schnitt wird sie auch nicht trennen. Schneiden Sie die Erde in zwei Hälften, und die beiden Hälften schlagen wieder zusammen. Sie müssen etwas tun, um eine signifikante Relativgeschwindigkeit (zumindest genug Seitengeschwindigkeit, um sie in eine Umlaufbahn umeinander zu bringen) zwischen den beiden Hälften zu erzeugen, und dies sanft genug tun, damit Ihre Hälften nicht durch die Beschleunigung in Stücke gerissen werden.
@GaryWalker Ein guter Fund! Ich nehme an, es beantwortet die Frage nach einem erdgroßen Planeten, aber ich würde es interessant finden, etwas über andere Möglichkeiten zu erfahren.
Was meinst du mit stabil? Wäre die Erde in diesem Fall stabil genug für Leben? Wäre seine Umlaufbahn stabil? Seine Drehung? Muss der Mond auch stabil sein? Fragen Sie ungefähr zwei Tage später, wenn die andere Hälfte noch in der Nähe ist, oder 10.000 Jahre später, wenn sich das System "restabilisiert" hat, weil seine ursprüngliche "Stabilität" durch ein himmlisches Buttermesser gestört wurde? Was meinst du mit "stabil"?
Oh, und nur weil es nach Spaß klingt, hatte die Erde oder der erdähnliche Planet eine ähnliche Mondanordnung, die in Längsrichtung geschnitten wurde? In diesem Fall müsste die Hälfte, die am schnellsten trennt, schließlich die Mondumlaufbahn (Pang!) Oder den Äquator passieren? In diesem Fall macht der Mond etwas ... Interessantes ...
Alle „großen“ Körper verhalten sich effektiv wie Flüssigkeiten, das heißt, sie werden zu 99 % durch die Schwerkraft (und den Impuls) geformt. Sie werden NICHT durch ihre innere statische Struktur geformt wie kleinere Alltagskörper. Die Grenze zwischen diesen Verhaltensweisen ist ein Radius von etwa 200 Meilen, IIRC.
Die kurze Antwort lautet "Es gibt keine anderen Möglichkeiten über dem Kartoffelradius": arxiv.org/pdf/1004.1091.pdf - eine längere Antwort müsste absichtlich konstruierte Objekte enthalten.
@Hoyle'sghost Keine Kommentare wurden von Mods gelöscht; Kommentare, die über die Schnittstelle zum Schließen der Abstimmung abgegeben wurden ("Mögliches Duplikat von [X]"), werden vom System automatisch gelöscht, nachdem die Frage geschlossen wurde.
@ HDE226868 Ich glaube, ich verstehe. Komplexes, nicht ganz transparentes Systemverhalten, ein bisschen wie das Leben damals. ;-)

Antworten (3)

Es hängt von der Größe des Planeten ab. Ein zentrales Anliegen ist, ob sich der Körper im hydrostatischen Gleichgewicht befindet . Ein Objekt im hydrostatischen Gleichgewicht ist ungefähr kugelförmig, obwohl es aufgrund schneller Rotation abgeflacht werden kann. Die Frage ist also, ob die Teilung des Planeten ihn unter die kritische Größe bringt, die für das hydrostatische Gleichgewicht erforderlich ist.

Es stellt sich heraus, dass es dafür keine einfache Formel gibt, aber als Faustregel gilt, dass ein Körper mit Abmessungen von 1500 km oder mehr abgerundet wird und ein Körper mit Abmessungen von 400 km oder weniger nicht (obwohl dies von der Zusammensetzung abhängt !). Dazwischen befindet sich eine Übergangszone. Es scheint wahrscheinlich, dass der Rest des Planeten, wenn er einen Durchmesser von weniger als 400 km hat, stabil sein wird; Wenn nicht, ist es unwahrscheinlich, dass es seine Form behält.

Ich werde auf die Beine gehen und sagen, wenn der Körper schon stabil war, wird er es bleiben; wenn es sich dagegen bereits im hydrostatischen Gleichgewicht befunden hat, wird es wahrscheinlich im hydrostatischen Gleichgewicht bleiben und in eine Kugel gezogen werden. Der Grund dafür ist, dass der genaue Schwellenwert derzeit nicht bekannt ist. Ich habe 400 km als Untergrenze angegeben, aber einige Felskörper können stattdessen bei 600 km kugelförmig werden, während Eiskörper bei 400 km kugelförmig werden. Einige Autoren schlagen sogar niedrigere Schwellenwerte wie 200 km vor . Im Wesentlichen verschieben sich wahrscheinlich nur Objekte in der Übergangsregion (sagen wir 600 km bis 1500 km) aus dem hydrostatischen Gleichgewicht heraus, und das ist ein ziemlich enger Bereich.

Nachdem Sie jetzt angegeben haben, dass der Planet ursprünglich doppelt so groß war wie die Erde, scheint es natürlich klar, dass die Fragmente tatsächlich auch stabile Planeten sein werden, da sie leicht massiv genug sind, um durch hydrostatisches Gleichgewicht gerundet zu werden - und damit , gemäß der Definition der IAU können sie Planeten sein (vorausgesetzt natürlich, sie verlassen ihre jeweiligen Umlaufbahnen). Sie werden sicherlich Objekte von planetarischer Masse sein.

Drehung

Es lohnt sich, über die Drehung der Fragmente vor und nach der Trennung zu sprechen. Anfangs dreht sich der Planet mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit ω Ö um eine Achse. Es hat ein Trägheitsmoment um diese Achse ICH P = 2 5 M R 2 , Wo M Und R sind seine Masse und sein Radius. Dann ist der Drehimpuls

L Ö = ICH P ω Ö = 2 5 M R 2 ω Ö
Der Drehimpuls sollte nach dem Stoß erhalten bleiben. Angenommen, die Teilung erfolgt entlang des Äquators des Planeten (das ist wirklich ein einfacher Fall, aber es bewahrt die axiale Symmetrie). Dann hat jedes Fragment zufällig auch ein Trägheitsmoment ICH F = 2 5 M R 2 , Wo M ist die Masse des Bruchstücks. Aus Symmetriegründen sollten die Fragmente die gleiche Winkelgeschwindigkeit haben ω F und Gesamtdrehimpuls
L F = ICH F ω F + ICH F ω F = 2 ICH F ω F = 4 5 M R 2 ω F
Jedoch, M = M / 2 , So
L F = 2 5 M R 2 ω F
und wir können das so sehen L F = L Ö , ω F = ω Ö ; das heißt, die Drehung ändert sich nicht.

Vielen Dank für Ihre fundierte Antwort! Wie würde der Spin des ursprünglichen Planeten den Spin der Ex-Planeten beeinflussen? Würden sie scheinbar auseinander driften und dann beginnen, sich entlang ihres eigenen Schwerpunkts zu drehen, wobei die Achse parallel zur ursprünglichen Drehung ist? Oder funktioniert das ganz anders?
@ALambentEye Ich habe in einem einfachen Fall bearbeitet. Für verschiedene Arten, die Planeten zu schneiden, erhalten Sie möglicherweise unterschiedliche Ergebnisse, aber es ist unwahrscheinlich, dass sich die Winkelgeschwindigkeiten in jedem Szenario stark ändern würden.
Aus irgendeinem Grund war mir nicht in den Sinn gekommen, dass der Planet entlang des Äquators geteilt werden könnte. Ich dachte eigentlich daran, es von Pol zu Pol zu teilen.
Wenn er nicht groß genug ist, um sich im hydrostatischen Gleichgewicht zu befinden, ist er per Definition kein Planet.
290 km ist die Grenze, die mir bekannt ist, adsabs.harvard.edu/full/1995MNRAS.277...99H

Das wäre sehr schwierig, aber Sie könnten es vielleicht zum Laufen bringen ... wenn Sie nicht zu streng sind.

Probleme:

  1. Basierend auf der IAU-Definition eines Planeten erfüllt Ihr hemisphärischer Planet nicht mehr die Klassifikation eines Planeten, da seine Form nicht mit dem hydrostatischen Gleichgewicht übereinstimmt.
  2. Die meisten Planeten unterliegen der Tendenz zum hydrostatischen Gleichgewicht aufgrund der Tatsache, dass sie entweder geschmolzene Kerne haben, gasförmig sind oder dass die Feststoffe, aus denen sie bestehen, leicht zerfallen.
  3. Planeten würden auf natürliche Weise nicht auf diese Weise entstehen.

Lösungen:

  1. Die IAU muss nicht in Ihrem Sonnensystem existieren, also muss ihre Definition eines Planeten nicht die sein, die Sie verwenden.
  2. Der Planet müsste aus festem Gestein bestehen und sehr steif sein. An der Kante würde es einen sehr steilen Abgrund geben, der nicht den vertikalen Hang hinabstürzen müsste.
  3. Planeten sind normalerweise heiß, wenn sie entstehen, und kühlen dann ab, sodass sie zu einem bestimmten Zeitpunkt einem hydrostatischen Gleichgewicht ausgesetzt gewesen wären. Sie müssten also Ihren Planeten tatsächlich zu einer Kugel formen und sich dann nach dem Abkühlen in zwei Teile teilen, damit dies geschieht.

Andere Folgen.

  1. Wenn ein Kind beschließt, dass es Spaß macht, Dinge vom Abgrund zu werfen, sammelt sich alles, was es wirft, auf der flachen Hälfte der Halbkugel und bildet schließlich einen Haufen in der Mitte, wodurch der Planet nicht mehr ganz halbkugelförmig wird. (Beachten Sie, dass alles, was vom Abgrund fällt, dieses Problem hat und dass das betreffende Kind nicht wirklich notwendig ist.)
  2. Die Schwerkraft auf dem Planeten wäre ungleichmäßig und der Abgrund würde in dieser Hinsicht einer unvorstellbar hohen Bergkette ähneln.

Planeten sind solche, weil sie sich im hydrostatischen Gleichgewicht befinden. Das heißt, wenn man es halbieren würde, würde es unter der Schwerkraft wieder zu einer Kugelform zerfallen.

Die Ausrichtung der Rotationsachse hat damit wenig zu tun.

Kann ein großer halbkugelförmiger Planet stabil sein? [Duplikat]
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