Для целей написания рассказа я хотел бы реалистичную установку, где есть планета с условиями, близкими к земным, с точки зрения гравитации, относительного положения по отношению к солнцу и т. д. Однако я стремлюсь иметь гораздо большую луну с большей массой и, следовательно, гравитацией, достаточной для сохранить атмосферу. Это приводит к вопросам злых суровых приливных сил на планете.
Я планирую решить проблему разрушительных приливных сил, отодвинув Луну подальше. Это кажется преобладающей мудростью и имеет большой смысл. Однако меня беспокоит достаточно большая лунная орбита (что предполагает мое ограниченное понимание таких вещей), и мне нужно будет выяснить (1) насколько большой луна может выглядеть с поверхности планеты (2) каковы будут приливы как и (3) какое время полета между ними может быть.
Я представляю, что Луна будет казаться больше, что время полета будет больше, но разница будет незначительной, и что приливы на планете будут резкими на побережье, а приливы на Луне будут спокойными (правильно?)
Я не ищу земных приливов, они могут быть суровыми до тех пор, пока не сделают бессмысленным проживание на суше.
Я особенно не хочу, чтобы в конечном итоге планета была во много раз больше земной по размеру или гравитации (до 1,1 г было бы хорошо).
Мое понимание некоторых более продвинутых математических терминов в лучшем случае ограничено, поэтому объяснения терминов непрофессионала будут оценены наряду с точными науками.
Оооо, забавный вопрос, или на самом деле, куча вопросов, связанных вместе
До сих пор неясно, каковы именно механизмы атмосферной аккреции и удержания, поскольку у вас есть такие спутники, как Титан (при 1,3E+23 кг это 0,0225 -- Масса Земли -- или примерно в 1,8 раза больше нашей Луны) с плотной атмосферой (146,7 кПа или около 140% земной атмосферы) и более тяжелыми планетами, такими как Меркурий (0,055 а только следы атмосферы) и Марс (0,107 с 0,636 кПа или ~ 1% от земного). Более того, несмотря на то, что Земля и Венера имеют одинаковые размеры (Земля немного больше), атмосфера Венеры примерно в 90 раз плотнее.
Таким образом, очевидно, что масса Луны , расстояние от главной звезды, исходное содержание газа , а также наличие и сила магнитосферы играют роль:
Большая масса означает более высокую скорость убегания , помогая объекту удерживать газы. Как правило, вы хотите, чтобы скорость убегания объекта была по крайней мере в 6 раз больше средней скорости конкретного газа. Например, скорость убегания Земли составляет 11,2 км/с, а средняя молекулярная скорость О2 при 20°С составляет 0,48 км/с, поэтому Земля может удерживать молекулярный кислород миллиарды лет. Марс имеет скорость убегания 5 км/с, поэтому молекулярный водород — средняя скорость при 20°С составляет 1,9 км/с — не может долго сохраняться ни на одной из планет.
Расстояние от главной звезды имеет 2 эффекта. Излучение звезды нагревает газ на поверхности Луны/планеты (увеличивая молекулярную скорость), а звезда испускает звездные ветры, поток заряженных частиц, которые лишают планеты их газа (отсюда Меркурий, ближайший к Солнцу, имеет только следы количество газа)
Первоначальный запас газа в конце стадии планетарного формирования первых ~ 200 миллионов лет существования звездной системы. Это труднее всего учесть, но это может объяснить, почему Венера и Земля такие разные (и океаны на Земле). Например, могло случиться так, что столкновение с созданием Луны рассеяло часть/большую часть первоначальной атмосферы Земли .
Магнитосферы отклоняют поступающие солнечные ветры, в некотором смысле защищая атмосферу от столкновений с высокозаряженными частицами солнечного ветра и молекулярной диссоциации, которой в противном случае подверглись бы самые верхние слои атмосферы. Эти тоже загадочны. Для планет земного размера они кажутся связанными с активностью в расплавленном железном ядре и скоростью вращения, но мы еще не очень хорошо понимаем механику.
Ну, это зависит от того, какую атмосферу вы хотите. Если у вас все в порядке с Титаном (напомним: его масса составляет 1,8 земной луны, ~ 2% Земли), вы можете получить 98% азота и немного метана. Не дышащий, но вы могли бы жить в герметичном подводном снаряжении, если бы оно было достаточно теплым, а не в громоздких космических скафандрах миссий «Аполлон». Поверхностная гравитация была бы похожа на лунную (больше массы, но меньше плотности). На поверхности образовались бы озера бензиноподобных соединений. Приливы были бы похожи на то, что вы видите сейчас, в то время как луна была бы больше в небе планеты из-за ее атмосферы. Конечно, это может быть трудно объяснить с точки зрения формирования и того, как он поддерживается, поскольку вывод Титана на околоземную орбиту сделал бы его в 10 раз теплее и, вероятно, привел бы к полной потере атмосферы примерно через 10 миллионов лет, но есть и более странные вещи. получилось.
Если вам нужна земная атмосфера с водой и всем прочим, стабильная в течение миллиардов лет, вам может понадобиться расплавленное ядро для магнитосферы, достаточно высокая гравитация и т. д., что означает, что вам, вероятно, понадобится что-то около 0,4. или больше, поэтому луна больше Марса. В этот момент это не совсем луна, а двойная планета. Это приходит со своими головными болями. При такой высокой массе два мира быстро оказались бы запертыми в приливе, то есть вращались бы синхронно и всегда показывали друг другу одно и то же лицо. (Ваша «луна» будет видна только с половины планеты, никаких приливов и, возможно, очень долгих дней).
Луны не сходят со своих орбит . Они могут со временем дрейфовать наружу и внутрь, но есть предел тому, насколько далеко они могут дрейфовать. Наша Луна в настоящее время дрейфует наружу на несколько сантиметров в год из-за замедления вращения Земли. Это замедляющее воздействие на Землю передает энергию Луне, отталкивая ее. Когда Земля, наконец, станет привязанной к Луне (примерно через 15 миллиардов лет), Луна перестанет дрейфовать наружу. Кроме того, чем дальше Луна дрейфует, тем меньше сопротивление нашему вращению, что замедляет ее дрейф наружу и делает процесс намного, намного дольше.
Атмосфера Луны Как правило, чем ближе вы находитесь к солнцу, тем более массивной должна быть планета, чтобы сохранить атмосферу из-за того, что солнце сильнее заряжает частицы энергией. В качестве надежной ставки для планеты на расстоянии примерно от Земли я бы сделал Луну хотя бы вполовину такой же массивной, как Земля, чтобы иметь возможность удерживать эти газы и предотвращать массовый побег. В зависимости от плотности Луны это может привести к различным размерам земного шара.
Магнитное поле С магнитным полем лучше всего иметь свободно вращающуюся луну, достаточно массивную и обладающую достаточным внутренним теплом, чтобы генерировать собственное поле. Приливные силы могут действовать, чтобы еще больше нагреть интерьер, чтобы он оставался приятным и поджаренным. Заблокированный приливом мир на близкой орбите также может генерировать приличное магнитное поле, если его орбита не является полностью круговой. Изменения приливной силы могут сжимать и тянуть ядро, нагревая его. Это в сочетании с приличной скоростью вращения должно быть всем, что вам нужно. Другая возможность близкого обращения спутника заключается в том, что он находится внутри магнитного поля родительских планет. Однако для этого магнитное поле родительской планеты, вероятно, должно быть в несколько раз сильнее нашего собственного.
ПриливыЧто касается приливов и отливов, то здесь есть свои плюсы и минусы. Если вы хотите закрыть луну, она, вероятно, будет заблокирована приливами, что не будет означать отсутствие приливов, но будет означать «замороженные» приливы. Приливы и отливы, которые никогда не сдвинутся. Прилив всегда будет обращен к другой луне и с противоположной стороны. Солнце по-прежнему будет вызывать приливы, но они будут лишь примерно на 30% слабее, чем приливы здесь, на Земле. Однако это может резко измениться в зависимости от размера планеты, звезды и орбиты. Если вы хотите, чтобы ваша планета вращалась свободно, как Земля, отодвиньте Луну подальше. Чем массивнее Луна, тем дальше она должна быть, чтобы избежать приливной блокировки. Между тем, когда вы стоите на менее массивной луне, приливы сильнее из-за большего притяжения родительской планеты по сравнению с вашей собственной, более скудной гравитацией.
Во-первых, вам не нужно беспокоиться о том, что луна «оторвется». Такое бывает только в плохих научно-фантастических сериалах.
Луна может быть такой же большой, как планета (в этом случае они становятся сопланетами).
В конце концов, злые суровые приливы разрешаются сами собой - два тела становятся связанными приливом. Процесс этого замыкания, который происходит сегодня, когда Земля медленно теряет скорость вращения, приводит к тому, что два тела медленно раздвигаются, при этом разделение стабилизируется, когда оба тела сцеплены. В этот момент ни на одном из тел нет приливов.
Если предположить, что два тела образовались симметрично, с одинаковыми массами и скоростями вращения, приливы на каждом теле будут одинаковыми. Если меньшее тело все еще вращается (в отличие от нашей Луны), воздействие большего тела на него будет заключаться в создании более сильных приливов, чем на большем теле.
Видимый размер спутника от основного будет полностью зависеть от расстояния, и наоборот.
Вы хотите, чтобы Луна была достаточно большой, чтобы иметь геологическую активность, чтобы создавалось магнитное поле и сохранялась атмосфера. При максимуме в 1,1 г я бы посоветовал уменьшить плотность планеты, поэтому давайте уменьшим ее до Марса, или 3933 кг/м^3. Это 71,3% плотности Земли. Таким образом, радиус планеты может составлять до 1,54 радиуса Земли, как если бы плотность оставалась неизменной, гравитация линейно увеличивалась бы с радиусом. Масса планеты составит 2,62 массы Земли, а вы захотите увеличить массу Луны как минимум до 0,027 массы Земли. Если бы мы сохранили радиус орбиты Луны и плотность прежними, приливный нагрев Луны должен был бы быть в 291 раз сильнее. Таким образом, должно быть достаточно магнетизма, чтобы удерживать хотя бы подобие атмосферы.
Фукидид