Ozeangezeiten auf einem Banks Orbital

Stellen Sie sich ein Banks Orbital vor, eine Raumstation mit einem Durchmesser von drei Millionen Kilometern, die sich einmal pro Tag für 1 g künstliche Schwerkraft dreht und in der Größe zwischen einem Bishop-Ring und einem Niven-Ring liegt: https://www.orionsarm.com/eg-article/4845ef5c4ca7c

Ich versuche herauszufinden, wie die Bedingungen wären, wenn Sie in einer solchen Struktur leben würden. Das heißt, wie die Bedingungen tendenziell aussehen würden, die durch die Physik des Systems erzeugt werden, wenn keine weiteren absichtlichen Änderungen vorgenommen werden.

Die Hauptfaktoren für das Wetter auf einem Planeten sind die ungleichmäßige Sonneneinstrahlung nach Breitengrad und die Coriolis-Kraft. Auf einem Orbital fehlen diese Faktoren bzw. sind viel schwächer.

Die akzeptierte Antwort auf diese Frage weist darauf hin, dass es zwischen einem flachen Boden und steil ansteigenden Seiten zu einer ungleichmäßigen Sonnenerwärmung kommt: Vorherrschende Winde in einem rotierenden Weltraumlebensraum

Und die Antwort auf diese Frage diskutiert die Wirkung von Sonnenfluten: Wetter auf einer Mini-Ringwelt/einem Banks-Orbital

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Sonnenflut anscheinend einen Höhenwind antreiben würde, um sich der scheinbaren Bewegung der Sonne anzupassen.

Ich wundere mich jetzt über die Gezeitenwirkung auf den Ozean. Angenommen, es gibt einen einzigen verbundenen Ozean, der den gesamten Umfang des Orbitals durchläuft. Meine erste Vermutung wäre analog zu einem Planeten, eine Gezeitenwölbung würde in den Richtungen zur Sonne hin und von ihr weg erzeugt, was zwei Fluten pro Tag erzeugt, genau wie auf einem Planeten.

Aber ist das richtig? Dieses Objekt ist viel größer als ein Planet. Würden sechs Stunden ausreichen, damit Wasser einen erheblichen Teil des Umfangs schwappen kann?

Umgekehrt, wenn die Sonnenflut einen stetigen Wind erzeugt, der der scheinbaren Bewegung der Sonne folgt – ich weiß nicht, welcher Mechanismus das erzeugt – aber wenn ja, würde der gleiche Mechanismus auf den Ozean zutreffen und eine stetige Strömung erzeugen? Wenn nein, warum nicht?

Antworten (1)

Würden sechs Stunden ausreichen, damit Wasser einen erheblichen Teil des Umfangs schwappen kann?

Wellen bewegen sich schneller als die einzelnen Teilchen in dem Medium, durch das sich die Welle bewegt. Aus diesem Grund können Sie Menschen hören, wenn sie mit Ihnen sprechen, werden aber nicht von einem Luftstrahl getroffen, der sich mit Schallgeschwindigkeit bewegt.

Hier ist eine schöne Visualisierung der Bewegung von Wasserpartikeln in einer Tiefseewelle:

Teilchenbewegung in einer Welle im tiefen Wasser

Ausschnitt aus einer größeren Animation in diesem Artikel . Obwohl es in dem Artikel um Windwellen geht, sind sie nur eine bestimmte Art von Gravitationswelle , und Gezeiten sind eine andere Art.

In tiefem Wasser ist die Bewegung der Partikel ziemlich vernachlässigbar. Nur wenn Sie flacheres Wasser und Küsten erreichen und die Welle unterbrochen wird, erhalten Sie interessante Effekte ... windgetriebene Wellen werden gebrandet, Gezeiten erzeugen starke Strömungen, Strudel, Bohrungen, alles andere.

Also: 6 Stunden sind in Ordnung. Die Flut wird in dieser Zeit um die Welt rollen, aber das Wasser muss nicht.

In Analogie zu einem Planeten würde eine Gezeitenwölbung in Richtung auf die Sonne und von ihr weg erzeugt werden, was zwei Fluten pro Tag erzeugen würde, genau wie auf einem Planeten.

Bei einem Orbital befindet sich das Wasser auf der Innenseite der Kurve. Das bedeutet, dass Sie keine Gezeitenausbuchtungen bekommen, wie Sie es auf einem Planeten tun würden: Stattdessen bekommen Sie Gezeiten-„Grübchen“, weil Gravitations- und Zentrifugaleffekte Wasser von der Nabe des Orbitals wegdrücken. Ich denke, dies wird sich auf die "Form" der Gezeiten auswirken (die Raten und Änderungen der Anstiegs- und Abfallraten). Es wird im Grunde dasselbe sein wie bei einer planetarischen Flut.

würde der gleiche Mechanismus für den Ozean gelten und eine stetige Strömung erzeugen? Wenn nein, warum nicht?

Coriolis-Effekte können auf der Skala von Menschen in einem Orbital vernachlässigt werden, aber die Platten selbst und die Struktur als Ganzes sind groß. Die Bewegung des Meeres in Rotationsrichtung des Orbitals wird dazu neigen, Partikel nach außen zum Meeresboden zu drücken. Bewegung gegen die Richtung neigt dazu, Partikel nach oben in Richtung der Nabe zu drücken.

Große Strömungen in Umfangsrichtung scheinen daher wahrscheinlich in horizontale Wirbel aufzubrechen ... nicht unbedingt wie riesige, tödliche Strudel des Untergangs , aber dennoch vorhanden, wie der horizontale Cousin eines ozeanischen Wirbels auf einem Planeten. Dies verhindert eine großflächige Strombildung.

Hier gibt es eine größere und komplexere Frage, die sich auf das Problem bezieht, ob große rotierende Lebensräume zwangsläufig riesige rotierende Winde bilden, die alles zerstören, oder ob Sie stationäre Winde im kleineren Maßstab erhalten usw. Die genaue Natur der Coriolis-Effekte kann simuliert werden wenn Sie mit Computational Fluid Dynamics vertraut sind, aber sie sind nicht ganz intuitiv. Meine Vermutung ist wahrscheinlich nicht viel besser als Ihre, und CFD ist schwierig (und die Tools sind teuer). Eines Tages könnte jemand diese Fragen richtig beantworten, aber wahrscheinlich nicht heute!

Danke, das sind eigentlich gute Nachrichten! Ich war enttäuscht von den anderen Antworten, die darauf hindeuteten, dass der konvektive Luftstrom genau falsch herum strömte, warme Luft, die über dem zentralen Ozean aufsteigt, Regen ablässt, wo er nicht benötigt wird, und dann als heiße, trockene Luft über die Ränder hinabsteigt und das Hochland in eine Wüste verwandelt. Aber nach dem, was Sie sagen, klingt es so, als ob ein chaotischerer Luftstrom, der interessantes Wetter macht und zumindest manchmal Regen bringt, wo er benötigt wird, zumindest mit unserem begrenzten Wissen übereinstimmt.
@rwallace Eine Sache, die die meisten Autoren von Werken mit großen rotierenden Lebensräumen nicht berücksichtigen, ist die sorgfältige Gestaltung der Landschaft, um große Windmuster aufzubrechen und sicherzustellen, dass Regen dort fällt, wo Sie ihn fallen lassen möchten. Howard Taylor berücksichtigt dies in seinem Schlock Mercenary-Webcomic mit Eina Afa , der Leitbleche und Swiss-Roll-Wolken hat, wie man sie in einem großen gesponnenen Lebensraum bekommen könnte . Cleveres Zeug, obwohl unklar ist, wie genau es sein könnte.
Ozeangezeiten auf einem Banks Orbital
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