Könnten zwei Planeten durch Gezeiten so nahe aneinander gebunden sein, dass sie ihre Atmosphäre teilen?

Das in anderen Antworten erwähnte Roche-Limit ist möglicherweise kein Hindernis dafür.

Starre Approximation

Für zwei starre Planeten mit der gleichen Masse M und dem gleichen Radius R , die beide durch die Schwerkraft zusammengehalten werden, wäre die Roche-Grenze der Abstand zwischen ihren Mittelpunkten D , wobei jede Verringerung dieses Abstands bedeuten würde, dass die Gezeitenkraft auf jedem Planeten größer wäre als die Schwerkraft, die den Planeten zusammenhält.

Aus https://en.wikipedia.org/wiki/Roche_limit#Rigid-satellite_calculation :

Wo die Gezeitenkraft gleich der Gravitationskraft ist:

GM/R2 ^{= GM( 2DR} – R2 ⁾ / ( ^D4 – ^2D3R + ^R2D2 )

Dies vereinfacht sich zu:

R ⁴ - 2DR ³ + R ² D ² - 2D ³ R + D ⁴ = 0 ,

was eine Lösung D = 1,8832R hat. Die Trennung der Oberflächen ist 2R kleiner als das: -0,1168R. Die Roche-Grenze ist, wenn der Umfang jedes Planeten innerhalb des anderen Planeten liegt.

Zwei starre Planeten gleicher Größe, deren Oberflächen durch irgendeinen Abstand voneinander getrennt sind, liegen weit außerhalb der Roche-Grenze des jeweils anderen.

Flüssige Approximation

Für Fluidkörper von https://en.wikipedia.org/wiki/Roche_limit#Fluid_satellites ,

Die Berechnung ist komplex und ihr Ergebnis lässt sich nicht in einer exakten algebraischen Formel darstellen

aber das Ergebnis ist:

D = 2,44R

Das ist wiederum der Abstand zwischen ihren Zentren. Wenn beide Objekte den Radius R haben, beträgt ihr Abstand von Oberfläche zu Oberfläche 0,44 R (2.800 km für die Erde). Sogar vollständig flüssige Erden könnten sich gegenseitig fast vollständig innerhalb der Exosphäre des anderen (etwa 10.000 km) umkreisen, ohne die Roche-Grenze des anderen zu überschreiten.

Kombiniert

Für einen starren Körper beträgt die Roche-Grenze bei der Oberflächentrennung also -0,1168R (überlappend).

Für Fluidplaneten beträgt die Roche-Grenze der Oberflächentrennung 0,44 R.

Ein echter Gesteinsplanet wie die Erde wäre irgendwo dazwischen. Eine genaue Antwort würde eine komplexe Computermodellierung aller konstituierenden Schichten erfordern. Das Beste, was ich hier tun kann, ist, auf halbem Weg zwischen den beiden zu raten (halb starr, halb flüssig): 0,1616R. Etwas mehr als 1.000 km für zwei Erden: ungefähr am Rand der Thermosphäre des jeweils anderen.

Das wäre direkt am Roche-Limit. Ich bezweifle, dass Planeten an dieser Grenze sehr glücklich existieren würden, aber theoretisch würden sie existieren.

Ob das jemals in einer stabilen Konfiguration auftreten könnte, ist eine andere Frage.

Das Einfangen eines anderen Objekts (wie Neptun, das Triton einfängt) im Orbit ist sehr selten, und es auf eine Weise zu tun, die zu einer so winzigen Trennung und perfekt kreisförmigen Umlaufbahnen führt, wäre lächerlich unwahrscheinlich.

Noch unwahrscheinlicher scheint es, dass sie in dieser Konfiguration aus Gas und Staub kondensieren, wenn sie flüssig und nicht starr wären. Sie würden jedoch wachsen und anwachsen und starrer werden, während sie dies tun (und dann weniger, wenn ihre Kerne schmelzen), ihre Roche-Grenzen würden sich auf und ab ändern, während sie dies taten.

Es ist nicht unbedingt unmöglich.

Nein.

Die Antwort von HDE 226868 erklärt das Konzept von Roche Lobe und berührt das von Roche Limit, aber die Dinge sind etwas komplizierter.

Riesensterne sind Sterne, die so groß sind, dass ihre äußeren Schichten die Schwerkraft der inneren nur sehr schwach spüren. Diese Sterne sind in engen Doppelsternsystemen so groß, dass ihre Sternatmosphäre größer ist als ihre Roche-Keulen, sodass sie gegenüber dem anderen Stern im Doppelsternsystem an Masse verlieren, wenn dieser klein genug ist (zweiter Fall im Bild). Normalerweise sind Sterne nicht so groß, also befinden sie sich jeweils in einem eigenen Roche-Lappen (erster Fall), aber wenn beide Sterne Riesensterne sind, können sie ihre Sternatmosphären teilen. Dies ist ein echter Fall von Atmosphärenteilung, aber denken Sie daran, dass der Abstand zwischen den Sternkernen immer noch sehr groß ist. Es ist nur so, dass Atmosphären auch groß sind.

Riesenplaneten wie Jupiter haben eine größere Schwerkraft in ihrer Atmosphäre als Riesensterne. Das liegt daran, dass der Radius ziemlich kleiner ist, auch wenn die Masse auch klein ist. Daher ist es sehr unwahrscheinlich, dass ein riesiger Planet die Atmosphäre mit einem anderen teilen kann: Sie müssten sehr nahe sein, wirklich nahe. Nah genug, dass sie große Gezeitenprobleme haben werden. Solche Planeten bestehen hauptsächlich aus Gas, daher werden sie höchstwahrscheinlich ernsthafte Störungen durch den anderen Planeten erfahren und können überhaupt nicht gezeitengesperrt werden.

Gesteinsplaneten wie die Erde haben ein anderes Problem: das von Roche Limit.Wenn ein fester Körper, der durch seine eigene Schwerkraft zusammengehalten wird, wie ein felsiger Planet, nahe genug an einen anderen festen Körper mit der gleichen oder einer größeren Masse herankommt, erfährt er Gezeiteneffekte. Die Gezeitensperre ist die kleinere von ihnen. Aber wenn Sie näher und näher kommen, führt der Gezeiteneffekt dazu, dass sich einige Teile des Planeten schneller bewegen als andere, was zum Bruch des Nebenkörpers führt. Die Roche-Grenze hängt von der Körperdichte ab. Zum Beispiel liegt die Roche-Grenze für den Mond auf der Erde zwischen 9496 km (wenn der Mond perfekt starr wäre) und 18261 km (wenn er perfekt verformbar wäre). Alles, was näher als das ist, wird auseinander reißen. Und da die Erdatmosphäre eine feine Schicht von nur 10000 km ist (für die Exosphäre kann man das kaum als "Atmosphäre" bezeichnen), würden zwei Planeten wie die auf Ihrem Bild ziemlich schnell zu einer einzigen größeren Kugel werden.

Ahh, los geht's.

Nein. Aber ja.

Das mit dem Roche-Limit überlasse ich Vincent; schließlich war es seine Idee. Angenommen, er schreibt eine Antwort, erfahren Sie, warum diese Planeten nicht gezeitenabhängig und so nahe beieinander liegen können. Das bedeutet, dass Sie keine zwei Planeten sehen werden, die sich wirklich nahe kommen, wie dieses Bild zeigt. Sie werden sich sicher nicht berühren.

Aber eine atmosphärische Übertragung ist durchaus möglich. Ich weiß, das scheint nicht intuitiv zu sein, da gerade festgestellt wurde, dass diese Planeten so nahe beieinander liegen können. Aber es gibt ein kleines Schlupfloch namens Roche-Lappen , das dieses Szenario möglich machen kann.

Der Roche-Lappen (nicht dasselbe wie die Roche-Grenze!) ist der Punkt in einem Doppelsternsystem, in dem Materie durch die Schwerkraft an den Stern gebunden ist. Wenn Materie aus dem Lappen austritt, kann sie vom anderen Stern angelagert werden und umgekehrt. Der Massentransfer erfolgt normalerweise in Form von Gas, Plasma oder anderem stellaren Material, einschließlich Material von koronalen Massenauswürfen oder anderen dramatischen Ereignissen. Hier wird jedoch die Atmosphäre übertragen.

Die ganze Idee wird übrigens in Robert Forwards Rocheworld untersucht , was ich herausfinden konnte, nachdem ich den Rest dieser Antwort geschrieben hatte.

Die Antwort ist ja, und das Pluto-Charon-System ist ein Beispiel für eine solche Anordnung. Siehe diesen Artikel von New Scientist

Zwei erdähnliche Planeten, die sich eine Atmosphäre teilen, werden in einer fiktiven Umgebung in der Trilogie The Ragged Astronauts von Bob Shaw erforscht

Hängt davon ab, was mit "Atmosphäre" gemeint ist. Offiziell erstreckt sich die Erdatmosphäre über ein Drittel des Weges zum Mond, was außerordentlich weiter ist, als es die bereitgestellte Illustration impliziert. In dieser Entfernung ist die Luft jedoch sicherlich nicht „atmungsaktiv“ und wahrscheinlich nicht das, was gemeinhin mit „Atmosphäre“ gemeint ist.

Wenn Sie also zwei erdähnliche Planeten hätten, die sich in einer Entfernung umeinander drehen, in der der Mond umkreist, klingt der Gasaustausch wahrscheinlich. Außerdem wäre die Flut angesichts unseres aktuellen Mondes 8-mal bedeutender als auf der Erde.

Vielleicht könnte jemand anderes über die Wahrscheinlichkeit sprechen, dass ein solches Planetensystem auftritt, aber wenn ich es vor Ort sehe, sehe ich keinen Grund, warum es instabil sein sollte.

Wenn die Anforderungen an terrestrische Planeten gelockert werden können, um kleinere Welten mit flauschigeren Atmosphären zu ermöglichen, sollten Sie zwei Planeten in Titangröße in einer engen Umlaufbahn in Betracht ziehen. Mit einem Radius von 2500 km beträgt die minimale Roche-Entfernung der Oberflächen 1100 km. Titans Atmosphäre bei 600 km befindet sich in der Mesopause knapp über den oberen Dunstschichten. Unter der entgegenwirkenden Schwerkraft des Begleiters würde sich die Atmosphäre weiter ausdehnen, wahrscheinlich die Stratosphären verbinden und die Möglichkeit einer Planetenreise mit dem Ballon eröffnen.