Zirkulationsmuster auf einem gezeitenabhängigen Doppelplaneten

Ein gezieltes Hard-Science- Spin-off aus dieser Frage :

Wie würden die Coriolis-Kräfte in einem gezeitenabhängigen Planeten aussehen, der um einen baryzentrischen Punkt rotiert, der sich außerhalb seiner eigenen Sphäre befindet? Wie würden die Zirkulationsmuster aussehen, wie ähnlich oder verschieden könnten sie denen der Erde sein?

Dies muss nicht nur die Richtung der Zentrifugalkraft berücksichtigen, sondern auch die der sich bewegenden Flüssigkeiten (Luft, Wasser, Wettermuster und Mantelkonvektion), wenn sie sich vom Subschwerpunkt weg zum halben Großkreis bewegen und dann wieder konvergieren wenn sie sich dem Antipoden nähern.

HINWEIS:

Das Koordinatensystem bezieht sich auf den Sub-Barycenter-Punkt als einen Pol, und sein Antipode ist der Punkt gegenüber dem Sub-Barycenter; Der Planet hat keine Rotationsachse.

So etwas wie Wind- und Wettermuster, die von Coriolis-Kräften angetrieben werden, werden sich über die Oberfläche des Planeten ausdehnen, bis sie die Halbwertsmarke erreichen, wo sie ihre maximale Größe erreicht haben. Dies ist auch die Mitte eines Großkreises (der kürzeste Abstand zwischen zwei Punkten auf der Oberfläche einer Kugel). Danach werden sie bei ihrer Annäherung an den anderen, gegenüberliegenden Pol, den Antipoden, wieder zusammenlaufen.

Bei der Bearbeitung Ihrer Frage war ich über diesen Satz "siehe den verfügbaren Bereich verteilt" ratlos. Es schien nicht in den Fluss Ihrer Argumentation zu passen. Das ist vielleicht mehr mein Problem als deins. Da ich nicht wusste, welche Änderungen erforderlich waren, beschloss ich, Sie als Autor die notwendigen Änderungen vornehmen zu lassen. Oh ja, und es ist eine gute Frage. Ich sehe den Antworten mit Interesse entgegen.
@a4android die Pole sind Punkte und der Äquator hat maximale Größe. Etwas, das von einem Pol getrieben wird, wird Raum haben, sich auszubreiten, wenn es sich entfernt; nach der Hälfte des Weges wird es wieder zusammengedrängt, wenn es sich dem anderen Pol nähert. (Hier bezieht sich mein Koordinatensystem auf den Sub-Barycenter-Punkt als einen Pol; der Planet hat keine Rotationsachse .)
Jede Hilfe zur Verbesserung der Erklärung wäre dankbar.
Hilft die zusätzliche Bearbeitung? Ich habe festgestellt, dass ich Ihre eigenen Worte aus Ihrem Kommentar verwenden könnte, aber leicht umgeordnet. Eine Frage, Herr. Sind der Sub-Barycenter-Punkt und der Substellar-Punkt gleich? Während die Pole Ihres Koordinatensystems baryzentrisch sind, habe ich mich gefragt, ob ein gezeitengebundener Planet immer noch eine "axiale Neigung" relativ zu seinem Primärstern haben könnte, wo die axialen Pole die beiden am weitesten von seinem Äquator entfernten Punkte sind. Vermutlich könnte dies sogar für einen nicht rotierenden Planeten der Fall sein. Oder habe ich das komplett falsch verstanden?
Hilfe? Ja dank. Nicht elegant organisiert, aber so gut wie die Kommentare, ohne auf den Kommentar angewiesen zu sein. Sind der Sub-Barycenter-Punkt und der Substellar-Punkt gleich? Nein, es gibt keinen substellaren Punkt, da sich die beiden Körper um den Partner drehen, sodass die Sonne auf- und untergeht.
Sicherlich kann die Bahnebene des Doppelplaneten in Bezug auf seine Umlaufbahn um den Stern geneigt sein. Das würde zusätzlich zur täglichen Bewegung eine jährliche Sonnenbewegung erzeugen.
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Diese Frage taucht weniger in Bezug auf Weltenbau als vielmehr in Bezug auf Astronomie auf. Darüber hinaus ist es schlicht unmöglich, die Zirkulationsmuster auf einem Planeten genau vorherzusagen, wenn man bedenkt, dass wir dies für unseren eigenen Heimatplaneten nicht genau tun können. Entfernung zum Mutterstern, Art des Muttersterns, Atmosphärendichte, Schwerkraft des Planeten, Zusammensetzung der Atmosphäre, Schwerkraft des Planeten, Anzahl und Größe der Monde ... die Variablen sind nahezu endlos und wir kennen sie nicht einmal absolutes Vertrauen, welche Wirkung und tiefere Bedeutung jeder von ihnen allein und in Verbindung mit anderen hat.
Ein gezeitengebundener Planet hat immer noch eine Rotation, er dreht sich nur mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Umlaufzeit. Der Mond hat also einen Tag, der 28 Erdentage dauert, und umkreist die Erde in 28 Tagen, also ist ein Gesicht immer zur Erde gerichtet.
Vielleicht verstehe ich das falsch. Beschreiben Sie RocheWorld? Wenn ja, enthalten einige Ausgaben des ersten Buches der Reihe die Diagramme und Gleichungen.
RocheWorld und Pluto sind beides Beispiele, bei denen die Rotationsachse nicht durch den Körper verläuft.
Ich bin mir nicht sicher, ob es überhaupt eine Wirkung hat. Die Mehrheit der Auswirkungen kommt von der Rotationsgeschwindigkeit und der geothermischen Aktivität, die meines Wissens beide nicht durch den Coriolis-Effekt beeinflusst würden. Hitze zwischen Bereichen spielt in jeder Art von Zirkulation eine viel größere Rolle ... Ich weiß, dass Sie an der Dämmerungslinie 1 riesigen Druckbereich und eine Zirkulationsgrenze haben würden.
@Durakken Gezeitensperre ist gegen den Partner, nicht gegen die Sonne. Die beiden Körper drehen sich zusammen, um einen Tag-Nacht-Zyklus zu bilden.
@JDługosz Ich habe nur angenommen, dass Sie Stern gemeint haben, weil ein gezeitengesperrter Planet impliziert, dass es sich um einen Zwillingsplaneten handelt, den Sie im Allgemeinen nicht sehen. Ich sehe jedoch kein so großes Problem für die Zirkulation allein. Wenn es existiert und erdähnlich ist, sollte es keine wirkliche Abweichung haben, außer in geringerem Maße als das, was ich bereits gesagt habe. Die gegenüberliegende Seite wird wahrscheinlich im Allgemeinen kälter und kahler sein, aber ansonsten ist mir nichts Wichtiges bekannt.
«impliziert, dass es sich um einen Zwillingsplaneten handelt» oder einen Doppelplaneten , wie es im Titel heißt.
Diese Frage ist die älteste unbeantwortete und war vor zwei Tagen die einzige im unbeantworteten Tab. Hoffe auf bessere Antworten :)

Antworten (3)

Dies ist keine vollständige Antwort, sondern eine genauere Beschreibung der rotationsinduzierenden Kräfte.

In erster Näherung kann der Drehimpuls einer Luft- (oder Wasser-)Einheit nahe der Planetenoberfläche durch eine aus einem Stück geradfaserigem Holz geschnitzte Krocketkugel visualisiert werden: Die Mittelachse des Baumstamms ist ausgerichtet mit die Rotationsachse des Systems.

Wenn Sie eine Kugel aus der Mitte des Stammes schnitzen und dann färben, zeigt die Maserung Konturlinien, die Punkte auf der Oberfläche darstellen, die gleiche Abstände von der Linie der Rotationsachse haben. Sie können die Ringe auch von der Mitte ausgehend vorsichtig zählen, um sie zu beschriften.

In diesem Fall (normaler Planet) folgen die Linien dem Breitengrad des Planeten. Aufgrund der Symmetrie hat jeder Kreis um eine Position mit konstantem Breitengrad den gleichen Drehimpuls. Dies bewirkt, dass Luft (oder Wasser), die den Breitengrad ändert, abgelenkt wird.

Stellen Sie sich nun vor, eine Kugel aus einer Hälfte eines Baumstamms zu schnitzen, was den Fall darstellt, in dem die Rotationsachse außerhalb der Kugel liegt. Betrachtet man einen Querschnitt durch den Äquator, sieht man die Kugel auch von oben, wenn man sich die Linien dort vorstellt, wo man die Oberfläche kennt.

todo-Abbildung hier

Mit etwas Fantasie kann man sich den entstehenden Ball aus einem anderen Blickwinkel vorstellen: Die Konturlinien sind ganz anders.

Zuerst gehen sie in die entgegengesetzte Richtung. Sie können konzentrische Schleifen um den Antipodenpunkt und um den Epibariezentrumspunkt (Baryepizentrum?) sehen.

Was dies nicht zeigt, ist, dass der Drehimpuls nicht immer parallel zur Kugeloberfläche ist, was ein erheblich anderer Effekt ist.

Betrachten Sie eine Konturlinie in der Nähe des halben Weges und folgen Sie ihr. Im Norden zeigt der Drehimpuls wie gewohnt parallel zum Boden. Genauso ist es im Süden. Aber an der Spinward-Kante zeigt der Spinvektor gerade nach oben aus dem Boden und an der Antispinward-Kante zeigt er in den Boden.

Luft (oder Wasser), die an einen anderen Ort transportiert wird, wird also nicht einfach nach Osten oder Westen abgelenkt, wie auf der Erde, sondern nach oben oder unten ! Im Allgemeinen ist die Ablenkung ein komplexer Vektor, der eine Richtung parallel zur Höhenlinie entlang des Bodens und eine steigende/fallende Komponente kombiniert.

Wir würden gerne die "Todo"-Illustration sehen!
Wie kommt die Illustration voran?

Ich würde denken, dass das Einzige, was wirklich zählt, die orbitale Trennung zwischen den beiden Komponenten der Binärdatei ist. Das wird die Umlaufzeit des Doppelplanetensystems festlegen. Da die Planeten jeweils gezeitengebunden sind, sind ihre Rotationsperioden die gleichen wie ihre Umlaufzeit. Mein Verständnis ist, dass der Coriolis-Antrieb auf die Atmosphäre eines Planeten hauptsächlich von der Spinrate bestimmt wird. Sich schnell drehende Planeten wie Jupiter haben viele konvektive (Hadley-)Zellen zwischen dem Äquator und den Polen und haben daher eine gebänderte Struktur. Langsam rotierende Planeten haben weniger Hadley-Zellen. Sehr langsam drehende Planeten hätten nur einen. Weniger Hadley-Zellen sollten (glaube ich) die Temperatur auf dem ganzen Planeten homogenisieren, da die Pole und der Äquator in engerem thermischen Kontakt stehen würden.

Ich würde die folgende Korrelation erwarten: Entfernte binäre Umlaufbahn -> lange Umlaufzeit -> sich langsam drehende Planeten -> gleichmäßigere Breitentemperaturverteilung über den Planeten

Eine andere zu berücksichtigende Sache ist, dass der Doppelplanet (nehme ich an) einen Stern umkreist, was bedeutet, dass die Länge des Tages jedes Planeten auch gleich seiner Spin-Periode ist. Und die vom Stern abgegebene Energie ist sicherlich viel viel größer als die vom anderen Planeten abgegebene Energie (von Gezeiten würde ich erwarten). Ich denke also, dass der größte Faktor des anderen Planeten einfach darin besteht, die Spinrate zu bestimmen. Auch die Gezeiten müssen bis zu einem gewissen Grad eine Rolle spielen, aber wahrscheinlich auf längeren Zeitskalen, z. B. indem sie die Planeten dazu bringen, sich voneinander wegzubewegen. Und wenn die Planeten selbst relativ nahe um den Stern kreisen, dann würden Gezeiteneffekte zwischen Stern und Planet dies noch komplizierter machen.

Dies wäre eine vollkommen gute Antwort, wenn das OP seine Frage nicht als Hard-Science gekennzeichnet hätte. Dieser Tag ist gnadenlos und ich bin kein Fan davon. Er markierte es jedoch so und gab den Lesern sogar eine faire Warnung. Folglich ist dies eine Antwort von geringer Qualität, da es an Mathematik und Autorität mangelt, um die Antwort zu untermauern. Es tut uns leid.

Verzeihen Sie mir diese etwas schlechte Antwort, aber es ist ein Anfang ...

Unter der Annahme unseres Erdsystems, aber mit einer Mini-Erde (hier Lua genannt) für einen Mond ...

Die Coriolis-Wetterkraft würde stark geschwächt. Wie in dieser Frage erwähnt , würde die Gezeitensperre die Erde und Lua in eine eher eiähnliche Form bringen. Diese relative „Bergausbuchtung“ würde dazu beitragen, die Winde zu dämpfen und das Wetter etwas stabiler zu machen.

Natürlich wäre auch die Wärmeverteilung eine wichtige treibende Kraft. Beschleunigen wir also Lua oder verlangsamen wir die Erde oder beides, wenn diese Gezeitensperre entsteht? Ich werde davon ausgehen, Lua zu beschleunigen und der Einfachheit halber nach Bedarf zu kompensieren. Da dieser Lua jedoch größer ist, wird sein Einfluss auf das Wetter verstärkt. Doch immer auf der gleichen Hälfte des Planeten auftretend, bedeutet dies, dass die Seite, die mit der anderen verbunden ist, kälteren Temperaturen und weniger Wind ausgesetzt sein wird. Dieses Gebiet soll eine eigene Arktis am Äquator werden.

Dieser kalte Punkt wird sich tatsächlich mit der Luft vermischen, die regelmäßig die vollen Tage Sonnenlicht erhält, und Wettermuster erzeugen, die einem Planeten ähneln, der von einem Stern umgeben ist (aber viel ruhiger und kühler). ( Windmuster )

Das Wetter ist jedoch kompliziert und im Normalfall schwer vorherzusagen. Dies ist eher eine Richtlinie für zu berücksichtigende Punkte und eine geschätzte Schätzung des Ergebnisses.

Dies ist keine wissenschaftlich fundierte Antwort. Vielleicht kannst du diese Gedanken zu der verlinkten Frage oder einer anderen „normalen“ Frage zum Thema posten.
@JDługosz Ich werde es zu einem Community-Wiki machen. Ich dachte mir, da seit fast einem Monat keine Antworten mehr da sind, würde vielleicht ein kleiner Schubs helfen?
Zirkulationsmuster auf einem gezeitenabhängigen Doppelplaneten
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