Was könnte der größte geostationäre Mond sein?

Wenn wir einen Planeten mit den gleichen Eigenschaften wie die Erde betrachten (Durchmesser, Masse, Rotationsperiode), was wäre der maximal mögliche Durchmesser eines Mondes auf einer geostationären Umlaufbahn? In Anbetracht der Roche-Grenze und anderer Überlegungen, von denen ich keine Ahnung habe. Dieser Mond würde aus den gleichen Materialien wie unser Mond bestehen.

Kontext:

Tatsache ist, dass vieles dem Zufall geschuldet ist, zum Beispiel ist in unserer Realität, von der Erde aus gesehen, die scheinbare Größe der Sonne und des Mondes ähnlich, und das ist durchaus dem Zufall geschuldet.

In der gleichen Idee könnte eine alternative Erde sehr wohl einen geosynchronen Mond haben, der bei 36'000 km umkreist, dessen scheinbarer Durchmesser der gleiche wäre (oder nicht, daher die Frage nach der oberen Größengrenze) wie unser Mond.

Wenn die Konfiguration stabil ist und Leben trotz der Abwesenheit von Gezeiten erscheint, könnte eine sesshafte Zivilisation* geboren werden, sich entwickeln und sogar großes astronomisches Wissen erreichen, ohne überhaupt zu wissen, dass der zweitleuchtendste Himmelskörper nach der Sonne einfach nicht sichtbar ist. es sei denn, Sie segeln weit genug, um es zu finden.

In gewisser Weise könnte der Mond rein zufällig nach den anderen Planeten des Sonnensystems entdeckt werden.

Hier ist die Idee hinter der Frage.

*Eine Zivilisation, die nicht das Bedürfnis verspürt, ihre Insel oder ihren Kontinent zu verlassen.

Kann ein Mond größer sein als der Planet, um den er kreist, oder würde er dann zum Planeten?
Könnten Sie zurückgehen und Ihre Vorstellung von einem geosynchronen Mond erklären, wie dann eine solche Paarung zustande kommen würde? Was könnte danach noch abgefragt werden?
@RobbieGoodwin Bearbeitet und die Idee dahinter hinzugefügt

Antworten (3)

Einfache Antwort innerhalb der von Ihnen angegebenen Parameter.

Die Rotation der Erde wird von ihrer aktuellen Rate nicht geändert. Es muss 24 Stunden (~ish) bleiben. Der Mond muss geosynchron sein.
Der Mond muss ein Mond sein, kein Ring.

Die Lösung hängt leicht von Ihrer Definition dessen ab, was ein "Mond" ist.

Definition 1: Die flauschige Definition von „Mond“, definiert als ein Objekt, das um ein anderes, größeres Objekt kreist. Am liebsten einen Planeten.
Es muss ein Mond sein . Dh kleiner als die Erde.
Lösung: Stellen Sie eine zweite Erde in genau 53219 km Entfernung (Mitte zu Mitte) auf.
Um sicherzustellen, dass der Mond kleiner als die Erde ist, entfernen Sie ein Atom von ihm.
Gesundheitscheck: Ja, beide Planeten liegen außerhalb der gegenseitigen Roche-Grenze.

Definition 2: Die strengere Definition von "Mond", die einen Doppelplaneten wie oben ausschließt, erfordert, dass sich das Baryzentrum des Systems innerhalb des Körpers des größeren Objekts befindet.
In diesem Fall würde es auftreten, wenn sich das Baryzentrum an der Erdoberfläche befindet.
Erde r = 6371 km
Lösung 2: Mondumlaufbahn R = 44484 km
Mondmasse = 0,168 Erde
Vernunftprüfung: Ja, der Mond befindet sich weit außerhalb der Roche-Grenze für die Erde.

Dadurch liegt das Baryzentrum direkt an der Oberfläche (ok, etwa 650 m über dem Meeresspiegel), der Mond hat eine Umlaufzeit von genau 1 Tag.

Aussehen:
Ihr großer geozentrischer Mond wird einen Durchmesser von 8373 km haben (als direkte Vergrößerung unseres aktuellen Mondes genommen, ohne Rücksicht auf die erhöhte Dichte aufgrund der höheren Eigengravitation, sorry)

Vom nächstgelegenen Punkt auf der Erde darunter wird es als Kreis mit einer Breite von etwa 9,55 Grad angezeigt. 19,1 mal breiter als unser Mond, 366 mal die Oberfläche.

Es wird zu 100% garantiert jede Nacht eine sehr unterhaltsame Mondfinsternis erleben, und die Erde darunter wird jeden Tag eine passende Sonnenfinsternis erleben, zumindest in den Äquatorregionen.

Ich habe also das Interesse verloren, eine bessere Antwort zu geben, zumal Sie und L. IJSpeert alle wichtigen Dinge behandelt haben. Habe +1
Ich vermute also, dass das Modell der binären Planeten beinhalten würde, dass die beiden Körper durch Gezeiten miteinander verbunden sind. Wären sie bewohnbar? Ich würde so denken, da jeder Sonne auf der gesperrten Seite haben würde, wenn sie sich umeinander drehen, aber IDK, wenn es andere Faktoren gibt, die dies vermasseln würden.
In diesem sehr speziellen Szenario hätten beide Erden immer noch einen 24-Stunden-Tag. Die anderen Seiten würden nicht einmal einen Unterschied bemerken! Die nahen Seiten hätten einen spektakulären Blick auf die „Decke“. Und würden tägliche Sonnenfinsternisse erleben, aber wegen des konstant sehr hell reflektierten und abgestrahlten Erdscheins etwas wärmer sein.
@PcMan Würde der Erdschein in der Nacht wirklich mehr als den Verlust der direkten Sonnenwärme aufgrund der Sonnenfinsternisse während des Tages ausgleichen? Das macht mich auch neugierig, welche Art von verrückten Wettermustern sich auf diesen Planeten entwickeln würden, wenn man bedenkt, wie sehr Wetter und Klima an solare Erwärmungsmuster gebunden sind.

Wie von anderen angegeben, hängt Ihre Umlaufbahn tatsächlich auch von der Masse des Mondes ab, da sie in Bezug auf die Erde nicht vernachlässigbar ist. Wie Starfish Prime in seiner Antwort sagte, endet die Roche-Grenze für einen starren Körper bei etwa 9500 km unter der Annahme von Erd- und Mondeigenschaften. Ich wollte noch etwas weiter gehen und den Bahnabstand für einen solchen Körper in einer Erdumlaufbahn berechnen.

Wir können dies aus Keplers drittem Gesetz berechnen und die jetzt bekannten Variablen einsetzen:Formel

Wo der Sterntag 23h56m04s ist, ist G die Gravitationskonstante von Newton und wir verwenden die Masse der Erde und die Dichte des Mondes wie angegeben. Ich habe dies mit einigen der angegebenen beteiligten Größen aufgetragen, siehe Abbildung unten. Der Wert bei R gleich der Roche-Grenze beträgt etwa 9,55 Erdradien oder 60800 km.

[Bearbeiten] Wenn Sie jedoch möchten, dass der Mond in dem Sinne ein Mond bleibt, dass sich der Schwerpunkt der Umlaufbahn (Baryzentrum) immer noch innerhalb der Erde befindet (Antwort von PcMan), erhalten wir eine Untergrenze. Ich habe die Messung des Baryzentrums vom Erdmittelpunkt aufgenommen und vom Schnittpunkt mit 1 (R_earth) finde ich einen maximalen Radius und einen Orbitalabstand bei diesem Radius von:

R_Mond_max = 0,65 R_Erde = 4150 km

ein_Mond = 6,97 R_Erde = 44400 km

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ja. Ein Mond auf einer geosynchronen Umlaufbahn kann die Größe der Erde überschreiten, bevor er Gefahr läuft, die Roche-Grenze zu überschreiten ... Und sobald er dies tut, ist er kein Mond mehr, sondern die Erde wird zum Mond.
@PcMan Ja, das ist mir beim Lesen Ihrer Antwort klar geworden, und ich werde dies auch in die Handlung aufnehmen.
Schönes Diagramm, obwohl es ein bisschen laut ist, wenn dieser große Schlüssel darüber gespritzt wird.
Danke, und fairer Punkt. Ich habe mich bemüht, dass es sich nicht mit den wichtigen Teilen überschneidet, aber es wäre in der Tat noch schöner, es einfach unter der Grafik zu platzieren.

Die Umlaufzeit hängt nicht von der Masse des umlaufenden Objekts ab. Die Umlaufgeschwindigkeit bestimmt die Höhe der Umlaufbahn und ihre Periode.

Die einzige Grenze besteht darin, dass die Masse des Objekts kleiner sein muss als die des Hauptkörpers, damit einer den anderen umkreist und nicht umgekehrt.

Um Ihre Frage zu beantworten, die Obergrenze für die Masse von etwas in einer geostationären Umlaufbahn ist die Masse der Erde.

Ich stimme zu, dass die Umlaufzeit nicht von der Masse abhängt. Dies beantwortet die Frage jedoch nicht, da ich denke, dass viele Größenwachstums-Verbotsfaktoren eine Rolle spielen, bevor gemessen werden muss, welchem ​​Körper das Baryzentrum am nächsten ist.
@qqjkztd: Es ist irrelevant, "welchem ​​Körper das Baryzentrum am nächsten ist". Da die Massen der beiden Körper immer ähnlicher werden, wird jeder von ihnen schließlich durch die Gezeiten mit dem anderen verbunden sein; und an diesem Punkt werden sie am Himmel des jeweils anderen stationär erscheinen. Zum Beispiel ist die Erde am Mondhimmel stationär, weil der Mond durch die Gezeiten mit der Erde verbunden ist.
Die Umlaufzeit hängt von der Summe der Massen der beiden Objekte ab. Wenn die Masse der beiden Objekte sehr unterschiedlich ist, kann die Masse des kleineren Objekts im Allgemeinen ohne großen Genauigkeitsverlust ignoriert werden.
Was könnte der größte geostationäre Mond sein?
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