Wie kann ein erdähnlicher Mond diese Winkeldurchmesserbedingungen erfüllen?

HINWEIS: Wenn es etwas zu dieser Frage gibt, das geklärt oder bearbeitet werden muss, zögern Sie bitte nicht, mir dies in den Kommentaren mitzuteilen.


Machen Sie sich bereit, denn Ihnen steht eine ziemliche Fahrt bevor.

Ich habe versucht, verschiedene Fragen nach verschiedenen Kriterien zu stellen, und bin schließlich mit meinem Latein am Ende. In meiner (hoffentlich) letzten Frage zu meinem Sonnensystem gebe ich die absoluten Mindestbeschränkungen an.

In meinem System gibt es:

  • Ein Zentralstern
  • Ein Gasriese, der den Stern umkreist
  • Ein erdähnlicher Mond, der den Gasriesen umkreist
  • Ein Subsatellit, der den erdähnlichen Mond umkreist

Und hier ist, was ich suche:

  • Vom erdähnlichen Mond aus gesehen; der Stern, der Gasriese und der Subsatellit haben Winkeldurchmesser von etwa 0,5 Grad. Der Gasriese mag etwas größer erscheinen. Das bedeutet, dass es zwei Arten von Sonnenfinsternissen gibt: eine, bei der sich der Gasriese vor die Sonne bewegt, und eine, bei der sich der Subsatellit vor die Sonne bewegt. Es wird auch eine Sonnenfinsternis geben, bei der sich der Subsatellit vor den Gasriesen bewegt.
  • Der erdähnliche Mond ist im Wesentlichen ein Erdklon; Erdähnliche Bewohnbarkeit, Oberflächengravitation, Jahreszeiten, atmosphärische Bedingungen, Temperatur, Wettermuster, Gezeitenkräfte usw.
  • Das System muss lange genug stabil gewesen sein, damit sich auf dem erdähnlichen Mond Leben bilden konnte

Hier sind optionale Kriterien, die ich gerne hätte, aber mir ist klar, dass dies möglicherweise nicht möglich ist:

  • Der erdähnliche Mond hat einen Zyklus von Jahreszeiten, der 360 reale Tage dauert. Das bedeutet nicht unbedingt, dass er den Gasriesen in 360 Tagen umkreist, es bedeutet nur, dass Winter, Frühling, Sommer und Herbst im wirklichen Leben etwa 360 Tage dauern. (Erdähnliche Jahreszeiten)
  • Der Subsatellit umkreist den erdähnlichen Mond in etwa 30 realen Tagen.

An diesem Punkt, nachdem ich so viele Fragen gestellt habe , um das alles herauszufinden, ist meine einzige verbleibende Frage diese:

Gibt es Systeme, die alle oben genannten Kriterien erfüllen?

Oder soll ich einfach aufgeben und weinen?


Was ich in einer Antwort suche:

  • Ich suche jemanden, der mir hilft, vernünftige Zahlen für dieses System zu finden. Ich suche nach einer Antwort.
  • Wenn es eine Reihe von Zahlen gibt, die funktionieren, geben Sie diese bitte an und geben Sie mir genügend Details, damit ich ein geeignetes System für meine Welt berechnen oder auswählen kann.
  • Sagen Sie bitte nicht „das geht nicht“, ohne zu erklären, warum es nicht geht. Fügen Sie auch die von Ihnen verwendeten Berechnungen hinzu, die feststellen, dass dies nicht möglich ist.
  • Je detaillierter Sie in Ihrer Antwort angeben, desto besser ist die Antwort

Folgendes kann bei Bedarf geändert werden:

  • Wenn die Gezeitenkräfte eines Gasriesen zu groß sind, können die Masse und die Zusammensetzung des Planeten geändert werden, solange es möglich ist, dass der erdähnliche Mond erdähnlich ist und einen eigenen Subsatelliten hat.
  • Wenn noch etwas angepasst werden muss, geben Sie bitte Details in der Antwort an. Zum Beispiel, wenn der Winkeldurchmesser der Sonne kleiner sein müsste (aufgrund eines größeren Abstands von der Sonne, der für die Umlaufbahnstabilität erforderlich ist), um die meisten Kriterien zu erfüllen.

Einige Berechnungen, die ich gemacht habe, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern

Die kleinste Masse eines Gasriesen beträgt etwa 6 Erdmassen ( ein Mini-Neptun ), und die größtmögliche Masse beträgt 13 Jupitermassen (an diesem Punkt wird er zu einem Braunen Zwerg ).

Betrachtet man die Planeten unseres Sonnensystems, so werden für die Gas- und Eisriesen Dichten zwischen 0,6 und 1,6 g/cm 3 gemessen .

Bei 6 Erdmassen und einer Dichte von 1,6 g/cm 3 (dem kleinstmöglichen Volumen) würde der erdähnliche Mond in einer Entfernung von 4.025.050 km mit einer Umlaufdauer von 379 Tagen umkreisen.

Mit 13 Jupitermassen und einer Dichte von 0,6 g/cm 3 (dem größtmöglichen Volumen) würde der erdähnliche Mond in einer Entfernung von 49.289.755 km mit einer Periode von 620 Tagen umkreisen.

Durch die Erhöhung des Winkeldurchmessers von 0,5 auf 0,6 Grad ändert dies die beiden obigen Szenarien wie folgt:

  • Kleinstes Volumen: Entfernung = 33,57,127 km, Zeitraum = 289 Tage
  • Größtes Volumen: Entfernung = 41.110.541 km, Zeitraum = 472 Tage

Basierend auf diesen Berechnungen kann es notwendig sein, den Winkeldurchmesser des Gasriesen leicht zu vergrößern.

HINWEIS: Die Masse und Dichte ermöglichen es mir, das Volumen zu berechnen, wodurch ich den tatsächlichen Durchmesser berechnen kann. Von dort aus kann ich anhand des Winkeldurchmessers die Entfernung und dann die Umlaufzeit berechnen.


Schließlich ist hier ein Diagramm, das ich in MS Paint erstellt habe:
Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein


Wenn Sie meine vorherigen verwandten Fragen sehen möchten, um mehr Perspektive auf die Angelegenheit zu erhalten (sie enthalten auch die gewünschten Massenzahlen, Orbitalkonfigurationen und mehr), habe ich sie hier in chronologischer Reihenfolge aufgelistet:

  1. Stabilisierender synchronisierter Orbit
  2. Können Planetenkörper eine zweite Rotationsachse haben?
  3. Wie kann ich einen erdähnlichen Mond haben?
  4. Welche Art von Stern funktioniert für mein System?
Sie sollten sich das ansehen, falls Sie es noch nicht getan haben: earthsky.org/space/can-moons-have-their-own-submoons
@MorrisTheCat Mir ist bereits bewusst, dass Submonde möglich sind. Ich suche nach einer tatsächlichen Lösung mit tatsächlichen Zahlen. Der Submond ist nur ein kleiner Teil der Gleichung.
Den erdähnlichen Mond weit genug vom Planeten entfernt zu platzieren, um den gewünschten Winkeldurchmesser zu haben, hat auch die Tendenz, entweder seine Bewohnbarkeit oder die Stabilität seiner Umlaufbahn zu stören.
Mein Punkt war, dass das akademische Papier, um das es in diesem Artikel geht, eine (wenn nicht DIE) maßgebliche Quelle für die eigentliche Lösung ist, nach der Sie fragen.
Der Grund, warum Sie nicht immer Antworten auf Ihre Fragen bekommen, ist, dass sie wirklich schwierig sind . Ich sage nur ;-) Ich denke, Ihre Forderung, dass der Subsatellit in der Lage sein soll, sich zu verdunkeln, ist wahrscheinlich unerreichbar. Das ist ein großer Mond.
@StarfishPrime Meine Fragen wurden beantwortet; Ich habe einfach die falschen gefragt.
@MorrisTheCat Mond-Monde beiseite, der in diesem Link erwähnte mögliche Exomond mit Neptunsechs ist für sich genommen ziemlich faszinierend ...
@StarfishPrime ja, ich sehe nicht, wie sich das auf natürliche Weise bilden könnte.
@StarfishPrime Dann muss ich vielleicht den gewünschten Winkeldurchmesser des Subsatelliten anpassen. Wie auch immer, mein Ziel hier ist es, ein System zu haben, bei dem die scheinbaren Größen nicht zu sehr variieren. (dh die Sonne sollte nicht 5x größer aussehen als der Planet, oder der Subsatellit sollte nicht 5x kleiner aussehen als der Planet)
Eines ist klar: Je näher der bewohnbare Planet und der Submond aneinander liegen, desto einfacher wird der Rest des Problems. Zum Vergleich: Wenn die Erde den Jupiter in der gleichen Entfernung umkreisen würde wie Ganymed (der am weitesten entfernte der Gallileischen Monde bei ~1 mm), würde der Mond einen Bogen von 0,5 Grad zurücklegen, während Jupiter 7,5 Grad zurücklegen würde. Daher würde Ihre Lösung erfordern, dass Ihr erdähnlicher Planet weiter entfernt umkreist, der Satellit größer ist und die Sonne VIEL näher und / oder größer als Jupiter ist. Wie VIEL sich diese Variablen genau ändern müssen, übersteigt jedoch meine mathematischen Talente.
@MorrisTheCat Das Problem ist dann, dass Sie einen binären Mond benötigen und die Orbitalmechanik solche Dinge äußerst unversöhnlich verzeiht und es unwahrscheinlich ist, dass sie auch nur mittelfristig stabil sind.

Antworten (4)

Ich bin mir ziemlich sicher, dass es mit einem Gasriesen nicht geht. Das Problem liegt in der Stabilität der Umlaufbahn des bewohnbaren Mondes.

Die Umlaufbahn eines Objekts um seine Primärbahn ist stabil, solange es sich innerhalb der Hill-Sphäre der Primärbahn (der Region, die von der Schwerkraft der Primärbahn dominiert wird) befindet, während es sich außerhalb der Roche-Grenze befindet (der Entfernung, in der Gezeitenkräfte das Objekt aufbrechen). Für eine langfristige Stabilität sollte die Umlaufbahn nicht mehr als ein Drittel bis die Hälfte des Radius der Hill-Sphäre betragen. Die Formel für die Hill-Sphäre lautet unter der Annahme kreisförmiger Umlaufbahnen:

R H A M 3 M 3

Die erste Einschränkung ist die Anforderung, dass der Mond bewohnbar sein muss, während die Sonne einen Winkeldurchmesser von 0,5 Grad hat. Dies erfordert ziemlich genau, den Planeten in eine erdähnliche Umlaufbahn um einen sonnenähnlichen Stern zu bringen. Die stellare Leuchtkraft nimmt viel schneller zu als der stellare Radius . Wenn sich die bewohnbare Zone eines Sterns nach außen bewegt, nimmt die Winkelgröße des Sterns ab; Umgekehrt erhöht das Verschieben der bewohnbaren Zone nach innen die Winkelgröße des Sterns. Nur Sterne mit ungefähr einer Sonnenmasse haben von der habitablen Zone aus gesehen eine Winkelgröße von 0,5 Grad.

Dies setzt die M Und A Terme der Hill-Kugelgleichung. Nur der M Begriff (die Masse des Planeten) ist einstellbar. Die Masse ist proportional zur Kubik des Planetenradius, der Radius der Hill-Kugel ist proportional zur Kubikwurzel der Masse, wodurch die Hill-Kugel ungefähr linear proportional zum Planetenradius ist.

Für den gegebenen Winkeldurchmesser können wir die Kleinwinkelnäherung an die Tangensfunktion verwenden. Der Winkeldurchmesser des Planeten vom Mond aus gesehen ist somit linear proportional zum Radius und umgekehrt proportional zur Entfernung – aber die Entfernung wird durch die Hill-Sphäre eingeschränkt, sodass der Planetenradius der einzige einstellbare Parameter bleibt.

Zusammengenommen hängt der Winkeldurchmesser des Gasriesen in erster Näherung nur von der Dichte ab. Um einen Winkeldurchmesser von 0,5 Grad zu erhalten, brauchen wir etwas, das etwas dichter ist als Jupiter oder sogar Merkur.

Ich habe eine Tabelle zusammengestellt, um mit Zahlen herumzuspielen, und habe das folgende Ergebnis erhalten (alle Zahlen sind in Metern/Kilogramm/Sekunden):

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

In der Mitte befindet sich ein sehr sonnenähnlicher Stern. Wir haben einen mittelgroßen Braunen Zwerg, der ihn umkreist, 70-mal so schwer wie Jupiter und 12 % größer im Durchmesser, der etwa ein Erdenjahr braucht, um den Stern zu umrunden. Um sie herum befindet sich eine Supererde mit fast der doppelten Masse und 25% größer, was eine erdähnliche Oberflächengravitation in einer 54,5-Tage-Umlaufbahn ergibt. Und darum herum ist ein zu kleiner Mond, ein Drittel des Durchmessers, der in knapp fünf Tagen herumschwirrt.

In Bezug auf die Stabilität sind Jove und Luna beide stabil. Terra ist grenzwertig, wenn es andere große Körper im Sternensystem gibt; Wenn Sie die Stabilität erhöhen müssen, bringen Sie es in eine rückläufige Umlaufbahn.

In Bezug auf die Bewohnbarkeit liegt Jove genau in der Mitte der Goldilocks-Zone. Die Umlaufbahn von Terra gibt ihr etwa sieben Mal so viel Variation in der Sonnenentfernung wie die Exzentrizität der Erde derzeit, aber die Erde hat in der Vergangenheit mehr Variationen erfahren (und wird in Zukunft mehr erfahren). Dies gibt dem Wetter einen bestimmten 54-Tage-Zyklus, aber eine geeignete Neigung der Umlaufbahn (entsprechend der axialen Neigung der Erde) kann Ihnen immer noch unterschiedliche Jahreszeiten geben.

Da die Winkeldurchmesser von Luna und Jove etwas größer sind als die von Sol, können sie beide Finsternisse erzeugen. Die schnellere Bewegung von Luna im Vergleich zu der des Mondes bedeutet, dass Finsternisse viel kürzer sind und die Totalität nie länger als eine Minute dauert. Umgekehrt bedeutet die langsamere Orbitalgeschwindigkeit von Terra, dass eine Jupiterfinsternis von Sol eine Totalität von bis zu 15 Minuten haben kann.

Terra wird wahrscheinlich nicht gezeitenabhängig an Jove gebunden sein. Normalerweise wäre ein Mond in der Situation von Terra gezeitenabhängig, aber das Terra-Luna-System hat eine weitaus größere Rotationsträgheit als jeder Mond.

Ich habe mich über die Gezeitensperre des Mondes gewundert ... es schien mir eine überraschende Situation für einen gezeitengesperrten Mond zu sein, wenn sein eigener Mond ihn immer noch umkreist, konnte aber keine nützlichen Informationen zu diesem Thema finden. Hast du welche oder bist du dir nur ziemlich sicher, dass sie sich noch gut drehen wird?
Keine harten Zahlen, nur die Feststellung, dass die Formeln "Time to Lock" in Wikipedia "Trägheitsmoment" im Zähler haben und das Trägheitsmoment eines Planet-Mond-Systems enorm ist .
Ich hatte echte Probleme, nützliche Zahlen aus den Sperrformeln herauszubekommen (ich fand am Ende 3, und alle waren anderer Meinung), also habe ich die Übung mehr oder weniger abgebrochen. Aber ja, ich vermute, Sie haben die richtige Vorstellung davon.
@Mark Gibt es eine Möglichkeit, die Umlaufzeit von Luna auf etwa 7 Tage zu verlängern, damit ich dies als historischen Grund für eine 7-Tage-Woche verwenden kann?
@overlord-ReinstateMonica, Nicht ohne entweder a) die 0,5-Grad-Winkeldurchmesser aufzugeben, b) die Stabilität des Systems weiter zu beeinträchtigen oder c) "Tag" neu zu definieren. Wie die Antwort von MA Golding feststellt, beträgt die maximale stabile Umlaufzeit eines Mondes etwa 1/9 der Periode des Mutterkörpers. Mit der 54-Tage-Umlaufbahn von Terra stoße ich bereits an diese Grenze. Was Sie tun könnten, wäre, Luna in eine Umlaufbahn von 165.000 km direkt am Rand der sicher stabilen Region zu bringen und dann Terra auf einen 21-Erdstunden-Tag zu drehen. Dadurch wird Luna alle 7 Terraner-Tage einmal umkreisen.
@Mark Wie wirkt sich die Rotationsperiode eines Körpers auf die Stabilität eines Satelliten aus? In meiner Geschichte ist Luna ein kürzlich eingefangener Submond, aber er ist alt genug, dass die Menschen keine historischen Aufzeichnungen über seine Nichtexistenz haben. Wie schnell neigen Satelliten dazu, gezeitenabhängig zu werden?
@overlord-ReinstateMonica, Gezeitensperre variiert stark je nach den Umständen; Die Formel im Wikipedia-Artikel hat eine sechste Potenz, eine fünfte Potenz und zwei Koeffizienten, die für keinen anderen Körper als den Mond bekannt sind. Wenn man die Zahlen für Terra und Luna in die „grobe Schätzung“-Formel einsetzt, ergibt sich eine Zeitskala von ungefähr einer Million Jahren.

TL;DR: vielleicht . Die Umlaufbahnstabilität ist ziemlich grenzwertig, und es müssen einige ziemlich unwahrscheinliche Umstände eintreten, um etwas zu produzieren, das so aussieht, als würde es Ihren Anforderungen entsprechen. Gezeiteneffekte und Orbitalresonanzen werden die folgenden Zahlen durcheinander bringen, daher sind sie nur ungefähr


Beginnen wir mit einem Stern von der Größe der Sonne, der die Umlaufbahn des Planeten auf 1 AE setzt. Wir wollen einen wirklich großen Planeten (weil verschiedene orbitale Dinge tendenziell stabiler sind, wenn das übergeordnete Objekt wesentlich massiver ist als sein Satellit), und dafür verwenden wir einen Braunen Zwerg . Ein kurzer Blick auf die Wikipedia- Liste der Braunen Zwerge zeigt, dass es viele gibt, die wesentlich massiver als Jupiter sind, aber nicht wirklich viel größer. Das ist gut, weil wir dadurch die Größe der Hügelkugel um unseren Planeten maximieren und den Umlaufradius des Mondes um ihn herum minimieren können.

Die Hill-Sphäre eines Körpers in der Region, in der seine eigene Gravitationsanziehung die seiner primären in Bezug auf seine eigenen Satelliten mehr oder weniger dominiert. Es ist eine Annäherung (weil das Drei-Körper-Problem Ziemlich schwer zu lösen ist) und wird für Kreisbahnen als definiert

R H R M 3 M 3
Wo R ist der Radius der Umlaufbahn, M ist die Masse des Planeten und M ist die Masse des Primärteils.

Wenn der Braune Zwerg COROT-15b ähnlich ist , hat er ~63,3 Jupitermassen und 1,12 Jupiterradien. Das bedeutet, dass Ihr Mond, um die Winkeldurchmesserbeschränkung des Planeten zu erfüllen, etwa 18,4 Millionen Kilometer von seinem Muttermond entfernt umkreisen wird. Der Braune Zwerg hat einen Hügelradius von 40,7 Millionen Kilometern, was gut ist ... Umlaufbahnen, die mehr als etwa die Hälfte des Hügelradius vom Elternteil entfernt sind, neigen dazu, instabil zu sein.

Wenn Ihr Mond die Größe der Erde hat, dann hat er angesichts der Masse und Entfernung zum Braunen Zwerg nur einen Hügelradius von 467828 km. Nimmt man die Hälfte davon als maximale sichere Umlaufbahn, müsste der Mondmond einen Radius von ~1021 km haben, um die Winkeldurchmesserbeschränkung zu erfüllen.


Ihr Mond wird eine Umlaufzeit von etwas weniger als 64 Erdentagen haben. Das könnte ganz richtig sein, denn Bahnresonanzen scheinen eine Sache zu sein und Ihr Mond kommt der Sonne ziemlich nahe. Ich werde diese ganze Antwort nicht überarbeiten, um eine 6: 1-Resonanz bereitzustellen, aber Sie sollten vielleicht darüber nachdenken. Die Umlaufzeit des Mondmonds würde etwas mehr als 13 Tage betragen, und noch einmal: Dies passt nicht in eine ordentliche Umlaufbahnresonanz und würde sich daher wahrscheinlich ändern. Hoffentlich zerstören diese Störungen die Hierarchie des Systems nicht vollständig, aber sie werden wahrscheinlich die schön identischen Winkeldurchmesser ruinieren.

Die Entfernung zum Stern wird um fast ein Viertel einer AE pro Zyklus variieren ... das ist eine ziemlich große Veränderung und wird seltsame saisonale Effekte haben. Dies bedeutet auch, dass der Winkeldurchmesser der Sonne zwischen 0,48 Grad und 0,61 Grad variiert, wodurch sich die Natur der Mondfinsternisse ganz von den Sonnenfinsternissen unseres eigenen Mondes unterscheidet.

Ihr Mond wird wahrscheinlich durch die Gezeiten mit seinem Elternteil verbunden sein, was insofern ein Problem darstellt, als dies bedeutet, dass es einen 32-tägigen Zeitraum gibt, in dem der Stern von einer ganzen Hemisphäre des Mondes aus nicht sichtbar sein wird. Ich sage wahrscheinlich , weil die Anwesenheit seines eigenen ziemlich großen, ziemlich nahen Mondes in dieser Hinsicht seltsame Auswirkungen haben wird. Ich bin mir überhaupt nicht sicher, was hier passieren wird, was wahrscheinlich bedeutet, dass die Situation ziemlich instabil ist.

Die ihrem Elternteil zugewandte Hemisphäre hat immer ein helles Objekt am Himmel, das so groß und so hell wie unser eigener Mond sein kann (und angesichts der niedrigen Albedo des Mondes vielleicht sogar deutlich heller ist), und manchmal hat es einen eigenen Mond darin der Himmel auch, also werden die Nächte auf der Innenseite zwar lang, aber nicht dunkel sein.

Das äußere Gesicht (relativ zum braunen Zwerg) wird abwechselnd von der Sonne erwärmt und dann in der langen dunklen Nacht abgekühlt und ist möglicherweise nicht sehr bewohnbar, außer für ziemlich spezialisierte Organismen, aber das innere Gesicht wird durch die Hitze erwärmt von sein Elternteil, das ziemlich warm sein könnte ... vielleicht bis zu 1000 K oder mehr. Ich denke, Sie können seine genaue Temperatur mit der Hand bewegen, aber die Entwicklung der Braunen Zwerge könnte dies ausschließen. Ich werde den Beitrag der Wärmestrahlung des Braunen Zwergs zur Wärme Ihres Mondes nicht ausrechnen, aber Sie sollten es wahrscheinlich tun (zumindest, damit Sie die Temperatur des Zwergs richtig einstellen können). Aufgrund seiner Größe und Nähe könnte es zusätzliche Probleme damit geben, dass der Zwerg viel Wärme von seinem Mutterstern aufnimmt .

Wirklich, Sie möchten wahrscheinlich, dass der Braune Zwerg weiter von seinem Elternteil entfernt ist, um kühl zu bleiben, aber dann muss das Elternteil groß sein, um die Anforderungen an den Winkeldurchmesser zu erfüllen, und so weiter und so fort. Es ist entfernt möglich, dass die Arbeitssysteme, die alle Winkeldurchmesserbeschränkungen erfüllen und stabile Umlaufbahnen und eine geeignete bewohnbare Zone haben, tatsächlich einen Roten Riesen als Primär haben, aber das Ganze scheint mir viel zu schwer, um es überhaupt in Betracht zu ziehen funktioniert an dieser Stelle.


HINWEIS: Die Verwendung eines Gasriesen wie Jupiter anstelle eines Braunen Zwergs funktioniert aufgrund des Hill-Sphere-Problems einfach nicht. Ich habe damit gespielt, und der Hügelradius ist viel zu niedrig für die Art von Mondumlaufradien, die Sie benötigen, und Ihr Mond wird in eine Sonnenumlaufbahn fliegen.

Ich stelle fest, dass astronomische Körper mit Durchmessern und Abständen angefordert werden, die ihnen Winkeldurchmesser von etwa 0,5 Grad geben. Ein Objekt hat einen Winkeldurchmesser von etwa 0,5 Grad, wenn es sich in einer Entfernung von etwa dem 114,59165-fachen seines Durchmessers befindet.

Das erste, was Overlord – Reinstate Monica erkennen sollte, ist:

Die Länge der saisonalen Zyklen auf dem erdgroßen Mond hängt von der Umlaufzeit des Planeten um den Stern ab, nicht von der Umlaufzeit des erdgroßen Mondes um den Planeten.

Overlord - Reinstate Monica schrieb:

Der erdähnliche Mond hat einen Zyklus von Jahreszeiten, der 360 reale Tage dauert. Das bedeutet nicht unbedingt, dass er den Gasriesen in 360 Tagen umkreist, es bedeutet nur, dass Winter, Frühling, Sommer und Herbst im wirklichen Leben etwa 360 Tage dauern. (Erdähnliche Jahreszeiten)

Der Subsatellit umkreist den erdähnlichen Mond in etwa 30 realen Tagen.

Im wirklichen Leben wird ein riesiger Planet Gezeitenkräfte auf alle seine regulären Satelliten ausüben - aber nicht auf eingefangene Asteroiden in entfernten Umlaufbahnen -, die die Umlaufbahnen der Satelliten so anpassen würden, dass die regulären Satelliten, einschließlich hypothetischer riesiger erdähnlicher Satelliten, fast kreisförmige Umlaufbahnen haben werden Äquatorebene des Riesenplaneten. Die Gezeitenkräfte werden auch die Rotation aller Satelliten sperren, so dass ihre Rotationsperioden oder "Tage" dieselbe Länge haben wie ihre Umlaufperioden um den Riesenplaneten oder "Monate". Somit wird eine Hälfte jedes Satelliten ständig dem Riesenplaneten zugewandt sein und die andere Hälfte jedes Satelliten wird ständig von dem Riesenplaneten abgewandt sein.

Und der Riesenplanet wird dies nach astronomischen Maßstäben sehr schnell tun, in einigen zehn Millionen Erdjahren. Da Jahreszeiten durch die axiale Neigung eines astronomischen Körpers relativ zu seiner Umlaufbahn um seinen Stern verursacht werden und da der erdähnliche Mond dieselbe axiale Neigung wie der Riesenplanet haben muss, wird der Zyklus der Jahreszeiten auf der erdähnlichen Welt dieselbe haben Länge wie die Umlaufzeit des Riesenplaneten um seinen Stern, nicht die Umlaufzeit der Erde wie Mond um den Riesenplaneten.

Eine Umlaufzeit von 360 "echten Tagen", vermutlich Erdtagen, des Riesenplaneten um seinen Stern und innerhalb der bewohnbaren Zone dieses Sterns ist durchaus möglich.

Das kürzeste bekannte Jahr eines Exoplaneten in der habitablen Zone seines Sterns beträgt 4,05 Erdtage, für TRAPPIST-1d, während die Erde in der habitablen Zone der Sonne liegt und ein Jahr 365,25 Erdtage lang hat, und Planeten in den äußeren Grenzen von Die bewohnbaren Zonen einiger Sterne sollten sogar Jahre länger haben als die Erde.

Unser Sonnensystem hat viele Beispiele für natürliche Satelliten von Planeten, Zwergplaneten, Asteroiden usw. Es gibt jedoch keine Beispiele für irgendwelche bekannten natürlichen Subsatelliten, die natürliche Satelliten in unserem Sonnensystem umkreisen. Es gibt keine bekannten natürlichen Satelliten oder Exomonde in anderen Sonnensystemen, obwohl es einige Kandidaten gibt. Wenn Astronomen nicht sicher sind, ob sie schon Exomonde entdeckt haben, könnten sie sicherlich keine Subsatelliten in anderen Sonnensystemen entdeckt haben.

Und ich glaube, dass es Berechnungen der Orbitalstabilität von Subsatelliten gibt, die darauf hindeuten, dass natürliche Subsatelliten sehr selten wären und es daher wahrscheinlich eine sehr begrenzte Menge stabiler Umlaufbahnen geben würde, die ein Subsatellit haben könnte, um einen bestimmten spezifischen Satelliten zu umkreisen. Daher wäre es wahrscheinlich sehr unwahrscheinlich, dass ein natürlicher Subsatellit eine stabile Umlaufbahn in Ihrem fiktiven Sternensystem hat, wo Sie ihn haben möchten.

Unter der Annahme, dass es tatsächlich viele Subsatelliten in anderen Sternensystemen gibt und dass unser Sonnensystem selten keine hat, können wir einige Annahmen über die Umlaufbahnen Ihres Planeten, Ihres erdähnlichen Mondes und Ihres Subsatelliten treffen .

Dieser Artikel:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1

Enthält die Aussage:

Es wurde gezeigt, dass die längstmögliche Tageslänge eines Satelliten, die mit der Hill-Stabilität kompatibel ist, etwa P p / 9 beträgt, wobei P p die Umlaufzeit des Planeten um den Stern ist (Kipping, 2009a).

Wenn also Ihr Planet seinen Stern mit einer Periode von 360 Tagen umkreist, müsste Ihr erdähnlicher Mond den Planeten mit einer Umlaufperiode umkreisen, die gleich oder weniger als einem Neuntel oder 0,11111 des Jahres des Planeten ist, oder 40 Tage oder weniger.

Nehmen Sie für den Moment an, dass die Umlaufzeit des Subsatelliten des erdähnlichen Mondes ein ähnliches Verhältnis zu der des erdähnlichen Mondes zu der des Planeten haben muss, um eine langfristige Stabilität zu haben. In diesem Fall müsste die Umlaufzeit des Subsatelliten um die Erde wie der Mond ein Einundachtzigstel oder weniger der Umlaufzeit des Planeten um den Stern oder 0,0123456 oder weniger betragen. Bei einer Umlaufzeit des Planeten um den Stern von 360 Tagen würde die Umlaufzeit der Erde wie des Mondes um den Planeten 40 Tage oder weniger betragen und die Umlaufzeit des Subsatelliten um die Erde 4,444416 Tage oder weniger.

Angenommen, der Nebensatellit hat eine Umlaufzeit der gewünschten Länge von 30 Tagen. Dann müsste die Umlaufzeit der Erde wie des Mondes um den Planeten mindestens 270 Tage und die Umlaufzeit des Planeten um den Stern mindestens 2.430 Tage betragen.

Angenommen, Sie meinten, dass die Erde wie der Mond den Planeten mit einer Periode von 360 Tagen umkreisen würde und der Subsatellit die Erde wie der Mond mit einer Periode von 30 Tagen umkreisen würde. In diesem Fall hätte die Erde wie der Mond eine Umlaufzeit, die zwölfmal so lang ist wie die Umlaufzeit des Subsatelliten, und das scheint mir ausreichend zu sein. Dann müsste der Planet eine Umlaufzeit haben, die mindestens neunmal so lang ist wie 360 ​​Tage oder mindestens 3.240 Tage.

Ich schlage vor, dass Sie die Idee aufgeben müssen, Ihre Erde wie einen Mond eines riesigen Planeten zu haben und auch einen Subsatelliten zu haben, der sie umkreist. Es gäbe keine Probleme damit, Ihre erdähnliche Welt zu einem Satelliten eines Gasriesenplaneten zu machen, wenn Ihre erdähnliche Welt keinen Subsatelliten hätte, der sie umkreist. Und es gäbe keine Probleme damit, eure erdähnliche Welt mit einem Satelliten zu versehen, der sie umkreist, wenn die erdähnliche Welt nicht selbst ein Satellit eines riesigen Planeten wäre.

Aber natürlich würde eine solche Situation dazu führen, dass nur ein astronomischer Körper in der Lage wäre, den Stern eurer erdähnlichen Welt zu verdunkeln.

Oder würde es?

Wenn Ihre erdähnliche Welt ein erdgroßer Mond eines Riesenplaneten ist, gibt es vielleicht einen oder mehrere andere große Monde, die diesen Riesenplaneten umkreisen. Und vielleicht sind einer oder mehrere der anderen großen Monde manchmal in der Lage, den Stern des Systems zu verdunkeln, wie er von der Erde aus gesehen wird, wie ein Mond.

Oder möglicherweise wäre Ihre erdähnliche Welt ein Planet, der seinen Stern umkreist. Ein solcher Planet könnte überhaupt keinen Mond haben, wie die Venus, einen Mond, wie die Erde, zwei Monde, wie der Mars, oder möglicherweise drei oder mehr Monde. Natürlich müssten die relativen Umlaufbahnen der Monde so sein, dass sie sich nicht gegenseitig destabilisieren.

Der Mond umkreist die Erde in einer durchschnittlichen Entfernung von etwa 384.399 Kilometern. Der Mond hat einen durchschnittlichen Radius von 1.737,4 Kilometern und einen durchschnittlichen Durchmesser von 3.474,8 Kilometern. Bei seinen Umlaufentfernungen hat der Mond einen Winkeldurchmesser von 29 Minuten und 20 Sekunden bis 34 Minuten und 6 Sekunden, ein Bereich, der die geforderten 0,5 Grad umfasst.

Wenn der Mond etwa 192.200 Kilometer entfernt wäre, die Hälfte der Entfernung im wirklichen Leben, könnte er einen Durchmesser von etwa 1.737,4 Kilometer und einen Winkeldurchmesser von etwa 0,5 Grad haben.

Befindet sich der Mond in einer Entfernung von etwa 96.100 Kilometern, einem Viertel der realen Entfernung, könnte er einen Durchmesser von etwa 868,7 Kilometern und einen Winkeldurchmesser von etwa 0,5 Grad haben.

Wenn der Mond etwa 48.050 Kilometer entfernt wäre, ein Achtel der realen Entfernung, könnte er einen Durchmesser von etwa 434,35 Kilometer und einen Winkeldurchmesser von etwa 0,5 Grad haben.

Wenn der Mond in einer Entfernung von etwa 768.798 Kilometern wäre, doppelt so weit wie im wirklichen Leben, könnte er einen Durchmesser von etwa 6.949,6 Kilometern und einen Winkeldurchmesser von etwa 0,5 Grad haben.

Es scheint also vernünftig anzunehmen, dass die Erde zwei oder mehr Monde haben könnte, die sie in stabilen Umlaufbahnen in verschiedenen Abständen umkreisen, die alle einen Winkeldurchmesser von etwa 0,5 Grad haben könnten.

Und es gibt diesen Artikel https://planetplanet.net/2017/05/03/the-ultimate-engineered-solar-system/ 2 im PlanetPlanet-Blog, der eine wissenschaftliche Studie zitiert, die zeigt, dass sieben bis zweiundvierzig Körper gleich sind Masse und mit gleichem Abstand können dieselbe Umlaufbahn mit langer Seeschwalbenstabilität teilen.

Möglicherweise könnte also ein riesiger Planet einen Ring aus erdähnlichen Monden in gleichen Abständen um sich herum haben, oder ein erdgroßer Planet könnte einen Ring aus Monden um sich herum haben.

Die Erde hat einen Durchmesser von etwa 12.742 Kilometern, also sollte sie in einer Entfernung von etwa 1.460.126,8 Kilometern einen Winkeldurchmesser von etwa 0,5 Grad haben.

Wenn also sieben bis zweiundvierzig erdgroße Monde im gleichen Weltraum einen Riesenplaneten umkreisen könnten, würde der Gesamtumfang ihrer gemeinsamen Umlaufbahn etwa 10.220.887 bis 61.325.325 Kilometer betragen, was den Radius ihrer gemeinsamen Umlaufbahn um den Riesenplaneten bei etwa 1.626.706 to ergäbe 9.760.236,6 Kilometer.

Und jeder dieser sieben bis zweiundvierzig erdgroßen Monde, die den Riesenplaneten umkreisen, könnte manchmal den Stern sehen, der von dem einen oder anderen der anderen erdgroßen Monde verfinstert wird, und manchmal auch den Stern, der von dem Riesenplaneten verfinstert wird.

Die Riesenplaneten in unserem Sonnensystem haben durchschnittliche Durchmesser von 49.532 Kilometer (Neptun) bis 142.984 Kilometer (Jupiter). Sie hätten also Winkeldurchmesser von etwa 0,5 Grad bei Entfernungen von etwa 5.675.953,6 bis 16.384.772 Kilometern.

Kombiniert man die beiden Berechnungen, könnte ein Riesenplanet einen Ring aus fünfundzwanzig bis zweiundvierzig erdähnlichen Monden in einer gemeinsamen Umlaufbahn mit einem Radius von 5.809.664,8 bis 9.760.236,6 Kilometern haben. Die beiden erdgroßen Monde, die einander am nächsten stehen, hätten einen Winkeldurchmesser von etwa 0,5 Grad, und wenn der Planet einen Durchmesser zwischen etwa 50.698,8 Kilometern und etwa 85.174,064 Kilometern hätte, hätte er am Himmel von jedem einen Winkeldurchmesser von etwa 0,5 Grad Erde wie Monde.

Ich habe nicht berechnet, wie lange die Umlaufzeiten der Erde wie der Monde in diesen Entfernungen wären.

Und ein erdähnlicher Planet könnte möglicherweise einen Ring aus sieben bis zweiundvierzig Monden mit Abständen von etwa dem 114,59165-fachen ihres Durchmessers haben, so dass sie scheinbar Winkeldurchmesser von etwa 0,5 Grad haben.

Da ein solcher Mondring höchstens ein paar Mal so weit vom Planeten entfernt sein könnte wie der Mond von der Erde, könnte der Planet seinen Stern durch den einen oder anderen Mond mehrmals so oft verfinstern wie die Erde.

Beachten Sie, dass der PlanetPlanet-Artikel mehr oder weniger davon ausgeht, dass ein solcher Ring aus Objekten mit gleichem Abstand und gleicher Masse, die ein größeres Objekt umkreisen, äußerst unwahrscheinlich wäre und wahrscheinlich von einer hochentwickelten Zivilisation konstruiert worden wäre.

Diese Pp/9-Beschränkung ist ein guter Fund ... Ich hatte vermutet, dass etwas in dieser Richtung existiert, war aber nicht wirklich darauf gestoßen. Danke auch für eine langatmigere Antwort als meine üblichen Epen ;-)
@StarfishPrime, Pp / 9 ist dasselbe wie "Orbitalradius kleiner als 1/3 des Hügelradius", nur als Zeit und nicht als Entfernung gemessen.

Das funktioniert zumindest bei Sol nicht.

Sie haben berechnet, dass ein Mega-Jupiter (13 Mj) den richtigen Winkeldurchmesser bei ~49 Mio. km haben würde, was ungefähr 1/3 AE entspricht. Um die Sonne zu verdunkeln (die 1 AE entfernt sein muss, um den richtigen Winkeldurchmesser zu haben), müsste der Mega-Jupiter die Sonne mit einer großen Halbachse von nur 2/3 AE umkreisen, was ihn in die Sonne bringt Umlaufbahn der Venus. Dies bedeutet, dass der erdähnliche Mond (ELM), wenn er sich auf seinem sonnennächsten Pass befindet, während er den Mega-Jupiter umkreist, nur 1/3 AE von der Sonne entfernt wäre, was 1) innerhalb der Umlaufbahn von Merkur und 2 ist ) viel zu nahe an der Sonne, als dass die ELM in der Umlaufbahn um den Planeten bleiben könnte (im Vergleich dazu wäre der L1-Punkt zwischen der Sonne und dem Mega-Jupiter bei 2/3 AE etwa 0,1 AE vom Planeten entfernt).

Der Mini-Neptun (6 Me) schneidet in dieser Hinsicht zumindest besser ab -- Da die ELM ihn nur bei ~0,027 AU umkreist, kann er ohne Probleme bei ~1 AU umkreisen. Allerdings stellt sich dann das Problem, dass der Mini-Neptun gravitativ immer noch nicht an der ELM festhalten kann. Der L1-Punkt zwischen der Sonne und einem Mini-Neptun bei 1 AE ist nur 0,018 AE vom Planeten entfernt, was bedeutet, dass er die ELM immer noch an die Schwerkraft der Sonne verlieren würde.

Ich habe diesen Rechner verwendet , um die Lagrange-Punkt-Abstände zu finden.