Wie groß wären Temperaturunterschiede auf einer Ringwelt mit breiter flacher Innenfläche?

Ich arbeite gerade an einer Idee für eine Ringwelt. Bisher habe ich folgende Dinge ausgearbeitet:

  • Radius von 1 AE
  • Breite des halben Erdumfangs
  • 2000 km hohe Mauern über den Rändern, um die Atmosphäre beizubehalten
  • Bildschirme bewegen sich über die Oberseite der Wände, um jedem Ort im Ring einen 24-Stunden-Zyklus von Tag und Nacht zu geben, ähnlich dem, den wir auf der Erde haben
  • Der Äquator des Rings verläuft genau über der Mitte des ganzen Rings, sodass die Nord- und Südhalbkugel jeweils ein Viertel des Erdumfangs hoch sind
  • Der Äquator ist dort, wo der Stern des Rings den Innenseiten des Rings am nächsten steht
  • Der Stern hat die gleiche Größe wie die Sonne
  • Der Ring umkreist tatsächlich den Stern

Jetzt versuche ich herauszufinden, wie die Form des Rings die Umgebung in verschiedenen Entfernungen vom Äquator beeinflusst. Angesichts der verschiedenen Umweltunterschiede zwischen zahlreichen Orten auf der Erde, obwohl sie ziemlich nahe beieinander liegen, wie groß werden diese Unterschiede auf einer flachen Welt wie oben beschrieben sein? Werden die Umgebungen mit denen auf der Erde vergleichbar sein, werden sie extremer oder vielleicht eher gleich sein?

Der Ring umkreist den Stern nicht. Es dreht sich mit einer beliebigen Geschwindigkeit, mit der Sie der Oberfläche ein Zentrifugalgewicht verleihen möchten.
Ein Ring hat keine Nord- und Südhalbkugel. Es ist schwierig, sich sicher zu fühlen, dass ich verstehe, welche Form Sie beschreiben.
keine Ringwelt, aber ich würde empfehlen, Megastructures 07: Hoopworlds anzuschauen , wie auch andere Serien aus Megastructure-Serien zumindest. @JDługosz nicht notwendig zentrifugal, es kann normale Schwerkraft sein, in einem solchen Maßstab ist es ziemlich fortgeschritten, also könnte eine andere mögliche Lösung erwartet werden. (Ich wollte auch sagen, Uhr)
@MolbOrg nein, die Schwerkraft eines Rings ist darin Null. Der gesamte Rest des Rings zieht sich hoch und hebt den nahen Patch direkt unter Ihren Füßen auf.
@JDługosz stimmt überhaupt nicht. Wäre es so wäre es kein Stabilitätsproblem, was viele mit stationärem Ring zeigen. Ein weiteres Beispiel sind Dipole. Es darf nicht mit elektrostatischem Feld und Kugel verwechselt werden. Sie löschen, im Falle eines Rings, nur an einem Punkt, in der Mitte. Jeder Versatz von der Mitte und es wird driften. Das gilt für den statischen Ring, nicht für den rotierenden Ring. Vielleicht am einfachsten, warum nicht wahr, mit einigen Annahmen, ist: Die Erde ist dieser lokale Fleck, und die Sonne ist der Rest des Rings, selbst wenn die Erde nicht umkreist (keine Zentrifugalkraft), werden wir nicht von der Erde zur Sonne fliegen, wenn die Erde ist auf den Punkt genagelt
Überprüfe deine Mathematik. Sogar Larry Niven hat dies in die Fortsetzung von Ringworld aufgenommen , nachdem er darauf hingewiesen wurde. Ich verstehe nicht, was Sie schreiben, @MolbOrg, in Ihrem vorherigen Kommentar aufgrund der nicht englischen Grammatik. Aber lassen Sie mich darauf hinweisen, dass der Stern keinen Grund hat, im Ring zentriert zu bleiben, unabhängig davon, ob er sich dreht oder nicht. Der Stern spürt keine Nettogravitationskraft vom Ring.
@JDługosz Ja, weißt du Bescheid, hast versucht zu kompensieren. Hier finden Sie ein schönes Bild und eine Erklärung zum Gravitationsfeld der dünnen 2D-Ring-Numerischen Simulation . Dieses interessante, Kugel und Ring enthalten. Dieser Kurzfilm über die Instabilität des Niven-Rings. Bei einem rotierenden Ring, wenn die Masse des Rings kleiner als der Stern ist, sind die Dinge etwas anders, für den Ring selbst, nicht für die Testmasse darin.

Antworten (3)

Bei Ihren angegebenen Abmessungen beträgt der Durchmesser des Sterns etwa das 70-fache der Breite des Rings, sodass die effektive Sonneneinstrahlung für jeden Punkt auf der Innenfläche des Rings identisch ist.

Es gibt keinen astronomischen Grund dafür, dass das Klima von Ort zu Ort auf dem Ring variiert. Das Wetter wird von der Topografie dominiert.

Nivens Ringwelt hatte Heizkörper an der Außenseite des Rings. Diese würden benötigt, um die Ringwelt vor Überhitzung zu bewahren. Als Teil der Topographie hätten Sie also Kühlkörper (wahrscheinlich in Seen oder Ozeanen) im Inneren, um ihm "kalte Stellen" in seiner Umgebung zu geben.

Ich stimme AI Breveleri bezüglich der unveränderlichen Sonneneinstrahlung zu. Topographie wäre eines der wichtigsten Dinge.

Ich würde jedoch auch erwarten, dass sich der Ring aufgrund der Anwesenheit anderer Planeten erheblich biegt. Wenn es einen jupiterähnlichen Planeten in einer jupiterähnlichen Umlaufbahn (~5AE) gäbe, würde ich erwarten, dass sich der Ring von einem Kreis in eine Ellipse mit der großen Halbachse in Richtung Jupiter verformt. Dieser Effekt verursacht auch eine Exzentrizität in der Erdumlaufbahn. ( https://en.wikipedia.org/wiki/Milankovitch_cycles )

Ich kann das Ausmaß dieser Verformung nicht annähernd berechnen, aber ich bin zuversichtlich, dass eine Rasse, die fortgeschritten genug ist, um eine Ringwelt zu bauen, entweder den Jupiter entfernen oder ihn durch die Gravitationseffekte anderer Planeten biegen würde.

Wenn Jupiter eine Verformung verursacht, wären die Teile des Rings entlang der großen Halbachse weiter von der Sonne entfernt und im "Winter", während die der Sonne näheren Teile im "Sommer" wären. Unter der Annahme, dass die Designer davon wüssten, könnten sie die Rotationsgeschwindigkeit des Rings mit der Umlaufzeit des Jupiters abgleichen, um Sommer/Winter mit einer vorbestimmten Rate zu durchlaufen ... wie einem Erdjahr, wenn Sie so wollen .

Die Größe des Unterschieds zwischen Winter und Sommer wäre variabel, abhängig von der Schwerkraft des Jupiters und der Flexibilität des Rings usw., aber ich vermute, der Unterschied in den Jahreszeiten wäre gering. Die Jahreszeiten der Erde sind das Ergebnis eines GROSSEN Unterschieds in der Sonneneinstrahlung zwischen Sommer und Winter, zum Beispiel von 1,8 kWh/m^2/Tag auf 6,0 in Albany, NY. Um dies in einer Ellipse zu erreichen, muss der innere Teil des Rings ~ 1,7-mal näher an der Sonne sein als der am weitesten entfernte Teil. Das scheint viel zu sein.

Der Ringflex ist ein interessanter Punkt.

Der unmittelbare Klimaunterschied ist: Der innere Teil des Rings wird sehr heiß, dauerhaft, da er immer auf den Stern gerichtet ist. Es wird eine Art Technologie benötigt, um die Energie des Sterns zu ernten und ein Schmelzen zu vermeiden.

Unter der Annahme, dass dieses Problem gelöst wird, wird das Klima sehr stabil sein: Die Jahreszeiten auf der Erde sind auf die axiale Neigung zurückzuführen – die Erdrotation steht in einem Winkel zur Umlaufbahnebene. Dies kann in einem Ring nicht passieren.

Nebenbei: Ist Ihr Ring ein Torus ? Angesichts der „flachen Innenfläche“ im Fragentitel und „nördlicher und südlicher Hemisphäre“ im Fragetext ist dies nicht klar.

Und doch werden irgendwie weder die Erde noch der Mond außergewöhnlich heiß und schmelzen, noch Satelliten, Asteroiden oder andere Objekte, auf die die Sonne scheint.
Betrachten Sie die Tagseite des Mondes. Es ist sehr heiß. Stimmt, @mark, was davon übrig ist, schmilzt nicht, aber jedes Material, das die Hitze nicht aushält, ist schon lange weg. Insbesondere wird kein Wasser in den Mineralien eingeschlossen.
Nun, dies weist auf einen Fehler mit dem Abstand von 1 AE hin - da es keine Nacht gibt, wird die Oberfläche effektiv doppelt so stark bestrahlt. Der permanente äquatoriale Mittag wird ziemlich unbewohnbar sein. Eine Ringwelt mit einem Radius näher an der Umlaufbahn des Mars (1,5 AE) wäre besser. Dies setzt voraus, dass die beleuchtete Seite größtenteils von der dunklen Seite isoliert ist.
Nein, es ist wie die Ringwelt von Known Space, nicht wie Planescapes Sigil. Es wird im Titel und in der Frage als flach angegeben.
Wie groß wären Temperaturunterschiede auf einer Ringwelt mit breiter flacher Innenfläche?
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