Ледяной покров планеты с горизонтальным тором

Эта внутренняя поверхность получит больше света, чем вы думаете

Свет — забавная штука, особенно когда вы привносите в игру атмосферу. В игру вступает ряд вещей, в том числе атмосферное линзирование и атмосферное преломление . Здесь, на Земле, эти эффекты проявляются во время восхода и захода солнца, когда свет виден до того, как солнце физически окажется над горизонтом.

Для вашей торроидной планеты это означает, что внутренняя поверхность не такая темная, как вы могли бы подумать, и не такая холодная. Определенно холоднее, чем планетарная поверхность, ближайшая к Солнцу, но нигде не полностью темная (возможно, даже во внутренних экваториальных областях, но это будет зависеть от внутреннего и внешнего радиусов и характера вашей атмосферы). Имейте в виду, у вас нет наклона, а значит, всегда будет свет на полюсах... по всей окружности полюсов.

Итак, реальный вопрос в том, чего вы пытаетесь достичь с точки зрения приостановки неверия?

И это важно. В конце концов, у нас нет доказательств реальности тороидальной планеты, поэтому идея описания максимально реалистичной фантастической планеты несколько недальновидна. Но! Объедините это с тем фактом, что астрономы ежегодно удивляются новыми открытиями во Вселенной, которые всего несколько лет назад считались невозможными, и то, что вы действительно ищете, является правдоподобным объяснением.

• Если внутреннее R «маленькое» (что бы это ни было) или атмосфера тонкая, то я предлагаю правдоподобно предположить внутреннюю поверхность до «полюсов» («верх» и «низ» планеты или "полюса" с точки зрения человека, живущего на внешнем экваторе) замерзнут.

• Если внутреннее R «большое» (каким бы оно ни было) и атмосфера достаточно похожа на земную, то я полагаю, что внутренняя экваториальная область может быть довольно теплой. Особенно, если в этом районе есть вулканизм. Не обязательно тепло пустыни Сахары, но тепло высокогорья. В этом случае были бы заморожены только полярные окружности.

• Чем толще атмосфера, тем теплее внутренняя экваториальная область.

Теперь вполне разумный аргумент состоит в том, что независимо от того, насколько сильно атмосферное линзирование и преломление, внутренняя поверхность никогда не может быть теплее, чем полярные окружности. Хорошая точка зрения! Но придержите эту мысль, пока я прохожу следующий раздел.

Прогнозировать климат НАМНОГО сложнее, чем пасти кошек

И @WillK очень прав насчет ветра. Климат сложно предсказать с самого начала, но добавление того, что внутренний экватор делает все это экспоненциально хуже. У вас будут ветры, вращающиеся вместе с вращением планеты (как наши преобладающие западные ветры), но у вас также будет ветер, обволакивающий полюса и вихрь вокруг внутренней экваториальной области.

Добавьте к этому уродливые океанские течения. О, океанские течения...

И в результате, как предполагает @WillK, эффект, который смягчит холод.

Может быть...

Единственная самая большая проблема заключается в том, что, насколько нам известно, не может существовать пригодных для жизни тороидальных планет. Гравитация стянула бы их в сферу. И если вы взмахнете рукой, тогда будет совершенно необоснованное расширение теоремы Шелла , которое предполагает, что любой, кто стоит на внутренней линии экватора, не будет испытывать гравитацию, и гравитация будет только увеличиваться до «нормальной» по мере приближения к одной из полярных окружностей. .. Но это также означает, что все возможные средства прогнозирования климата вылетают из окна.

Заключение

И это проблема крутых миров, которых (насколько нам известно) не существует. Вы ищете рациональный, оправданный ответ на фантастический вопрос. Я люблю это! Но это означает, что вам придется принять мою непродуманную логику как потенциальное решение, потому что, в конце концов, не существует научного способа тривиально доказать то, что должно быть правдой. Только выражая то, что может быть правдой.

Итак, в конце концов, я надеюсь, что вы возьмете эти наблюдения и используете их для создания невероятно фантастической планеты! И не беспокойтесь о том, насколько это может быть научно правдоподобно.

Муза подталкивает меня добавить что-то к этому ответу — и я не усну, пока ее требования не будут выполнены — а мне очень хочется поспать…

Я должен подчеркнуть, почему важно, чтобы вы просто выбрали нужные вам условия и двигались вперед.

Ужасно упрощенная климатическая модель

Начните со сферы. Он не вращается (конечно, не вращается по орбите), и на некотором расстоянии от него есть источник тепла, который не заставляет его гореть, а просто нагревает. Сфера имеет атмосферу. Что делает эта упрощенная модель?

Ближайший к источнику тепла воздух нагревается, создавая зону низкого давления. Он толкает воздух к другой стороне сферы, противоположной источнику тепла, где развивается зона высокого давления. Постоянный «шторм» (бурный ветер, воды еще нет) существует на конечной остановке, где горячий и холодный воздух постоянно конкурируют за одно и то же пространство. Поскольку воздух, ближайший к источнику тепла, будет горячее, чем воздух у земли в той же точке, у вас будет «вращение» воздуха от точки вдоль экватора, ближайшей к источнику тепла, к конечной точке во всех направлениях. У вас будет что-то похожее на задней стороне, где более теплый воздух поднимается и циклически движется к конечной остановке. Если подумать, эти циклы (в этой невероятно упрощенной модели, которая, между прочим, заставляет ангелов плакать) являются основой циклов, которые мы видим здесь, на Земле.

Затем мы начинаем вращать сферу. Это вращение делает много вещей (ни воды, ни «ландшафта», просто наша идеальная сферическая планета- конь — предположим, без наклона ). Это вызывает развитие «преобладающих западных ветров», поскольку вращение планеты заставляет воздух двигаться вместе с ней. Это приводит к тому, что циклы, о которых я упоминал ранее, начинают растягиваться вдоль широтных линий планеты. Поскольку сфера вращается (так сказать, оборот в день), тангенциальная скорость точки на экваторе немного выше, чем тангенциальная скорость точки вблизи полюса. Это приводит к тому, что эти растянутые циклы разрываются вдоль линий широты (теперь эти циклы очень похожи на то, что мы видим на Земле).

Все идет нормально. Наша смехотворно упрощенная модель имеет определенный смысл. ¹ Далее я собираюсь представить три вещи, которые настолько сложны, что попытка описать их эффекты в этом посте, помимо краткого изложения, которое я собираюсь предоставить, ну, в принципе, невозможна. Но потерпите меня, все это важно, когда мы доберемся до вашего вихревого мира.

• Добавьте воды и подумайте о цикле дождя. Куда бы ни попала вода, она поглощает тепло. Испарение охлаждает вещи. Конденсация (вы знаете, «дождь», вызванный охлаждением вещей) еще больше охлаждает вещи. А когда дождь падает на землю, он охлаждает землю. Цикл дождя создает локальные зоны высокого/низкого давления и, следовательно, локальную турбулентность. Но они также создают более плотную атмосферу за счет добавления влаги. Плотная атмосфера — еще одна зона «высокого давления». Цикл дождя мешает всем тем прекрасным циклам, которые мы обсуждали ранее, и действительно все портит. Кстати, помните слово «влага» — оно скоро станет важным.

• Теперь добавьте океанские течения. Никогда не недооценивайте влияние хорошего океанского течения на атмосферу. Воздух буквально толкается от холодных течений к теплым. Если вы думаете: «Черт, теперь я начинаю понимать, откуда берутся ураганы и циклоны», вы начинаете понимать.

• Затем добавьте различия в почве. Воздействие пустынного песка на атмосферу немного отличается от воздействия суглинка или твердой породы многих (большинства) гор. Еще хуже «почвы» (вы знаете, «вещи, сидящие на земле»), известные как «растительность» и «снег». Различия в почве также создают локальные зоны высокого/низкого давления и толкают воздух.

• Наконец, хотя это и не имеет особого отношения к этому обсуждению (но включено для полноты картины), есть геологические особенности вашего мира. Горы, каньоны и долины... Все это создает локальные зоны высокого/пониженного давления у земли.

Да, да, да... но как насчет моего торроида?

Вот в чем проблема: когда со сферой поведение Солнца заключается в том, чтобы нагревать воздух, ближайший к нему, и заставлять этот воздух «циркулировать» к обратной стороне планеты (используя эту первую упрощенную модель для удобства), теперь оно пытается сделать это с гудящей коммунистической огромной дырой посреди планеты. Часть воздуха попадет на обратную сторону планеты, а часть окажется в ловушке в центре планеты .

И это важно, потому что этот воздух не только переносит этот цикл горячего/холодного (низкого/высокого) в это центральное пространство, он также несет влагу. И что эта влага делает?

• Поскольку в центре холоднее, чем на ближайшей к Солнцу поверхности планеты, влага конденсируется... в дождь.

• Поскольку мы имеем дело с теоремой Шелла, воздух во внутренней экваториальной области вращается в неприятном вихре, свободном от гравитации. Типа... От какой "реальности" ты готов отказаться? Вы уже отказались от большой части реальности ради тороидальной планеты. Если мы позволим атмосфере иметь гравитацию, то последствием дождя, возможно, ледяного, вращающегося в этом вихре возле внутреннего экватора... будет растущий ледяной шар.

Но тот лед, начиная с печально известного$T=0,$не просто сидит в центре. Помните, что в центре нет планетарной гравитации. ² Так как он вращается и поддается случайным изменениям в своей форме, весе, плотности и размере (также известная как Теория Хаоса ), он начинает подпрыгивать там. Когда он (или его части) подпрыгивает вблизи полярных окружностей, планетарная гравитация берет верх, и куски оседают на землю.

Каковы последствия?

Это действительно важная часть и причина, по которой вам нужно решить, каковы правила вашей планеты, и следовать им, а не беспокоиться о «науке». Глыбы со временем смыкаются над центральным отверстием как с севера, так и с юга.

• Поскольку некоторые куски все еще находятся в этой центральной области с почти нулевой гравитацией, у вас теперь есть детская погремушка. Самое интересное, что это означает, что при случае кусок может пробить северную или южную оболочку и напугать людей.

• Но растущий вес (хорошо, подумайте о «толщине») северной и южной оболочек также приведет к медленному вторжению льда во внутреннюю экваториальную область.

Результат? Теперь у нас есть сферическая планета с заполненной льдом «дыркой от бублика». Вулканизм может иногда вызывать нестабильность, но этой нестабильности предстоит пройти долгий путь, чтобы добраться до «поверхности» вблизи полярных окружностей.

Другой результат заключается в том, что остальная часть вашей планеты представляет собой пустыню, потому что в конце концов каждая капля влаги найдет свой путь к центральному отверстию, где она сконденсируется, превратится в лед и заполнит невообразимо большую дыру.

Итак... пройдя через всю эту нелогичную логику... можете ли вы понять, почему я выступаю за то, чтобы вы просто выбрали правила своей планеты и двигались вперед?

_{¹  И если вы собираетесь пожаловаться на мою нелепо упрощенную модель или если вы считаете, что она не имеет достаточного смысла... вы можете укусить мой блестящий металл.... . Я знал, что этот мультфильм когда-нибудь пригодится.}

_{²  ОК, "отсутствие гравитации". Помните, «смехотворно упрощенная модель». Пожалуйста, обратитесь к сноске №1.}

Будет ветрено, а ветер может уравновесить жару.

Каково было бы жить на быстро вращающейся планете?

Планета-тор — это быстро вращающаяся планета, потому что в противном случае гравитация сжала бы планету обратно в сферу. При быстром вращении сфера сплющивается в диск, при более быстром вращении диск становится тоньше посередине, а при самом быстром вращении может образоваться тор. Форма обитаемой нейтронной звезды?

Сильные ветры от быстрого вращения в сочетании с океанами вызовут серьезные течения. Сочетание ветра и течения будет перемещать тепло по планете посредством конвекции, при этом нагретый воздух и вода с солнечной стороны нагревают теневую сторону.

Конечно, количество льда на планете действительно зависит от ее температуры, формы, ветра, воды и т. д. Если будет холодно, планета будет полностью покрыта льдом. Если будет жарко, на планете не будет льда и, возможно, не будет воды, если она достаточно горячая. Вышесказанное имело в виду Землю с точки зрения доставленного солнечного тепла, атмосферы и т. д. Кроме пончика.