Welt mit Kern veränderlicher Masse, Gravitationswirkung auf Gezeiten?

Ich baue eine Fantasiewelt mit einem planetarischen Kern, der auf vorhersehbare Weise Masse gewinnt und verliert. Ich möchte, dass die Schwerkraft in beiden Richtungen über einen Zeitraum von 2-3 Generationen ihrer Bewohner um 50% zu- und abnimmt. Ob dies unbedingt möglich ist oder nicht, ist nicht sehr wichtig, aber ich würde gerne wissen, welche Auswirkungen ein solches Phänomen auf die Gezeitenkräfte haben würde, wie sie von den Bewohnern des Planeten erfahren werden.

*Bearbeitet für den Fokus

Danke schön.

Der Mond wird nicht in eine engere Umlaufbahn gezogen, nur weil sich die Masse des Planeten ändert. Der aktuelle Impuls und die Geschwindigkeit des Mondes werden immer noch gleich sein und daher wird der Drehimpuls des Mondes nicht mehr ausreichen, um ihn auf derselben Umlaufbahn zu halten. Es wird eine ziemlich präzise Änderung der Schwerkraft erfordern, um den Mond näher zu bringen und ihn in einer stabilen Umlaufbahn zu halten, ohne dass er mit dem Planeten kollidiert.
Willkommen bei Worldbuilding.SE! Bitte nehmen Sie an der Tour teil , sehen Sie sich an, wie man eine gute Frage stellt , und sehen Sie sich die zuvor gestellten Fragen an. Dies ist zwar eine interessante Idee, aber leider zu weit gefasst für dieses Format (und wird wahrscheinlich als solches geschlossen). Es sieht so aus, als würden Sie 8 Fragen stellen; Ich würde empfehlen, dies in eine Reihe von Fragen aufzuteilen und jeweils nur eine Frage zu stellen.
Über welchen Zeitraum geschieht dies? Und ist es immer passiert (dh haben sie sich damit entwickelt)?
Ja, der Planet hat immer so gehandelt.
@AdamHalatek Wie lange dauert der Zyklus? Wie groß und wie dicht ist dieser Planet? Das wirkt sich auf das Roche-Limit aus.
Danke Azuaron. Ich werde die Frage nach Möglichkeit bearbeiten, um sie einzugrenzen.
Das Hinzufügen/Entfernen von Masse ändert das Roche-Limit. Das Hinzufügen / Entfernen von Masse würde die Umlaufbahn des Mondes nicht sofort ändern. Die einzige Möglichkeit, die ich mir vorstellen kann, um einen Mond seine Umlaufbahn ändern zu lassen, besteht darin, zwei Monde in der Umlaufbahn Ihres Primärplaneten in einer Umlaufbahn umeinander zu platzieren. Sie „schlingen“ sich umeinander und werden sichtbar größer und kleiner, während sie umkreisen. Ich kann nur eine Katastrophe für eine Welt mit einer sich ändernden Kerndichte sehen, sorry.
@schwern Ich möchte, dass der Zeitraum insgesamt vielleicht 200 Erdenjahre dauert, in denen eine Generation nicht beide Extreme sieht. Ich kann die Lebensdauer der Bewohner an dieser Stelle jedoch ziemlich frei modifizieren.
Mit zunehmender Masse gewinnt der Planet an Drehmoment? Oder verlangsamt es sich? Oder wird der Kern langsamer, aber die äußeren Schichten fahren mit ihrer ursprünglichen Geschwindigkeit fort?
Soweit wir wissen, sind schwere Masse und träge Masse dasselbe. Wenn der Planet an Masse zunimmt, muss er aufgrund der Impulserhaltung langsamer werden. Durch die Verlangsamung bleibt es nicht länger auf seiner ursprünglichen Umlaufbahn und wandert auf einer stark elliptischen Umlaufbahn, die es näher an seine primäre bringt ... Dann wird es an Masse verlieren und seine Umlaufbahn erneut ändern ... Sehr chaotisch.
@ACAC Danke. Zwei Monde zu haben, die sich dem Planeten zu unterschiedlichen Zeiten nähern, kann die Geschichte tatsächlich interessanter machen.
Selbst wenn ich mit der Hand winke, wo zum Teufel die Masse hingeht , bin ich mir nicht sicher, ob dieser Planet eine stabile Umlaufbahn haben würde. Ich meine nicht den Mond um ihn herum, ich meine ihn um die Sonne herum , da ein leichter Planet weniger Anziehungskraft auf den Mutterstern ausüben würde (denken Sie daran, er basiert auf der Masse beider Objekte!) und wegdriften würde. Wenn es die Masse wiedererlangte, würde es wieder näher treiben.
Muss das dann innerhalb eines Jahres passieren?
@ACAC Das Hinzufügen von Masse ändert die Umlaufbahn des Mondes und bringt ihn näher an den Planeten. Sie haben Recht, dass der Moment erhalten bleibt, aber da die Anziehungskraft der Schwerkraft zunimmt, biegt sich die Umlaufbahn leicht nach innen. Wenn Masse sofort hinzugefügt würde, würde die Umlaufbahn elliptisch werden. Wenn über eine sehr lange Zeit kontinuierlich Masse hinzugefügt wird, wird der Mond langsam nach innen spiralförmig, bis die Masse aufhört zu wachsen.
@Pere Es ist wahr, wenn Sie wissen, dass es in einer perfekten Welt nur 2 Körper gibt und der Planet nur einmal seine Masse ändert, aber in einem Periodensystem wie diesem ist es unmöglich zu wissen, ob das System langfristig stabil wäre.
Ja, wenn es nur 2 Körper gibt und sich die Masse im Vergleich zur Umlaufzeit langsam ändert und die Massenzunahme gleichmäßig (oder zumindest symmetrisch) verteilt ist, ändert sich die Umlaufbahn wahrscheinlich langsam, während sie stabil bleibt, aber wenn es mehr Körper oder Änderungen gibt sind schneller oder periodisch, langfristige Auswirkungen sind schwerer vorherzusagen und es kann zu jedem Ergebnis kommen.

Antworten (1)

Ich will...

1) die Gravitation steigt bis zu dem Punkt, an dem der Mond des Planeten nahe an die Roche-Grenze gezogen wird

2) die Bewohner des Planeten erfahren vielleicht 50-100 % relative Gewichtszunahme

Wie interagieren diese beiden Wünsche? Schauen wir uns etwas Mathematik an.

Da Sie nichts über den Planeten und seinen Mond gesagt haben, gehe ich davon aus, dass sie wie die Erde und der Mond sind. Sie können beliebige Zahlen eingeben.

Wenn Sie eine Erhöhung des Filzgewichts um 50 bis 100 % wünschen, bedeutet dies eine Erhöhung der Masse um 50 bis 100 %. Für die Erde mit 6e24kg sind das 9e24kg bis 1,2e24kg. Sie könnten auch die Oberfläche verkleinern, was physikalisch besser wäre, aber die daraus resultierenden Oberflächenerschütterungen wären für die Bewohner sehr katastrophal.

Die Roche-Grenze zweier Körper hängt von ihrer relativen Dichte ab . p M ist die Dichte des Planeten, p m ist die Dichte des Mondes, und R M ist der Radius des Planeten.

1.26 R M ( p M p m ) 1 3

Die Erhöhung der Masse der Erde ohne Änderung des Radius erhöht ihre Dichte. Dies ist ebenfalls linear, d. h. eine Zunahme der Masse um 50 bis 100 % bedeutet eine Zunahme der Dichte um 50 bis 100 %, was eine Zunahme des Roche-Limits um 50 bis 100 % bedeutet. Der Mond wird zur Roche-Grenze gezogen, aber die Roche-Grenze bewegt sich auch zum Mond hin.

Für das System Erde/Mond liegt die Roche-Grenze bei etwa 10.000 km. Mit seiner Massenzunahme wird das auf 15.000 bis 20.000 km hinausgehen. Der Mond umkreist normalerweise 385.000 km, deiner ist 20.000 km am nächsten, wahrscheinlich 30.000 km am weitesten entfernt. Ihr Planet hat also einen sehr nahen und sehr großen Satelliten, unabhängig davon, wo sich Ihr Planet in seinem Zyklus befindet. Dies bedeutet sehr erhöhte Gezeiteneffekte. Sehr helle Vollmonde. Und wenn er auf derselben Ebene um den Planeten kreist wie der Planet um seinen Stern, dann gibt es sehr lange Sonnenfinsternisse.

Aber wenn sich Leben und Zivilisation auf diesem Planeten entwickeln würden, würde dies alles als normal angesehen werden.

Wie würden die Menschen das Gewicht empfinden, wenn die Anziehungskraft zunimmt, aber der Mond näher kommt?

Es wäre irrelevant. Der Mond ist zu weit entfernt und seine Masse ist zu gering, 1/100 der des Planeten. Wir können rechnen.

g r a v ich t j = G M r 2

G ist die Gravitationskonstante . M ist die Masse des Mondes. r ist seine Entfernung von der Oberfläche des Planeten. Ihr Mond wiegt etwa 7,3e22 kg. Sein Radius von der Erde reicht von etwa 20.000 km bis 30.000 km. Stecken Sie sie ein und wir bekommen 0,012 m / s 2 am nächsten und 0,0054 m / s 2 am weitesten. Im Vergleich zu den 19 m / s 2 und 9.8 m / s 2 des Planeten werden die Bewohner keinen Unterschied in der Schwerkraft bemerken, aber sie werden einen enormen Gezeiteneffekt bemerken.

Das Problem hier ist, dass all dieses Drücken und Ziehen die Umlaufbahn des Mondes destabilisieren wird. Jeder Zyklus erhöht seine Exzentrizität und macht seine Umlaufbahn zunehmend elliptisch. Da es der Roche-Grenze bereits so nahe ist, wird seine Nebenachse schließlich in die Roche-Grenze schneiden und es wird sich auflösen und viele, viele Probleme auf dem Planeten darunter verursachen.

Dieses System ist also instabil. Es besteht kaum eine Chance, dass dieser Planet mit einem Mond entstanden ist oder ihn festgehalten hat. Dieser Mond müsste ein kürzlich (in astronomischer Hinsicht) eingefangener Körper sein.

Es könnte eine gute Geschichte über eine Zivilisation abgeben, die gerade die Gesetze der Schwerkraft und der Planetenbewegung herausgefunden hat. Sie haben vorhergesagt, dass der Mond in X Jahren die Roche-Grenze passieren wird, wo er zerfallen und die Oberfläche des Planeten zerstören wird. Die Aufgabe der Zivilisation, und dies könnte Generationen umfassen, besteht darin, die Katastrophe irgendwie abzuwenden oder zu überleben.

@ Schwern genial! Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, meine Fragen so ausführlich zu beantworten. Alle Ihre Annahmen waren richtig: Ich wollte mehr Dichte. Meine nächste Frage wäre, wie sich die Dinge ändern würden, wenn der Kern an Masse zu verlieren beginnt, bis zu dem Punkt, an dem er 50 % der Masse der Erde ausmacht. Wie würde sich der Mond während eines ganzen Zyklus verhalten?
Es ist nicht unbedingt instabil. Sie hängt davon ab, wie die Periode der Massenfluktuationen mit der Umlaufdauer des Mondes zusammenwirkt. Wenn der Massenschwankungszyklus einfach falsch ist, dann ja, Sie werden bei jedem Zyklus eine zunehmende Exzentrizität bekommen. Es wäre aber auch möglich, die Zyklen so anzuordnen, dass sich die kumulativen Effekte über viele Zyklen aufheben.
@Logan dort ist instabil und instabil. Ein System, das von Natur aus instabil ist, kann zufällig so aussehen, als ob es stabil wäre ... Bis es auch nur ein bisschen geschoben wird.
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