Луны лун лун

Мой вопрос прост: сколько вложенных лун физически возможно?

Если бы у нашей луны была луна, это была бы вложенность 1.

Я предполагаю, что действительно большая луна может вращаться вокруг газового гиганта и иметь собственную луну. Если бы размеры были правильными, у этой луны тоже могла бы быть луна?

Сколько лун мы можем пройти? Дайте мне знать, если я что-то упустил. Хотелось бы ответов с расчетами, а не случайными догадками! Я спрашиваю о том, что физически возможно, а не о том, что реально правдоподобно из-за сложности формирования такой системы.

Определенно связано (возможно, дубликат): Как вы можете сделать стабильную... . Там пока нет ответов, но я подозреваю, что любой ответ может быть экстраполирован на ответ здесь.
Не тот же вопрос, но ответы в конечном итоге дают схожие результаты: worldbuilding.stackexchange.com/questions/15577/…
Мое последнее предложение отрицает оба этих вопроса. Однако я только что нашел это: astronomy.stackexchange.com/questions/8694/… , что действительно является тем же вопросом, но имеет один ответ, который снова игнорирует последнее предложение и не отвечает на мой вопрос.
Мы не можем помечать дубликаты между сайтами, но я бы сказал, что у лун есть луны? по астрономии был бы довольно сильным кандидатом, если бы это было возможно (особенно с учетом ответов на него).
Еще раз прочитайте последнее предложение.
Думаю, это вопрос по математике/механике/физике.
К сожалению, последнее предложение лишает возможности дать какой-либо осмысленный ответ на этот вопрос, кроме «сколько вам угодно». Если мы проигнорируем то, что реально правдоподобно (то есть: вероятно) для данной системы, тогда каждая частица в моем теле может спонтанно получить достаточно энергии от соседних частиц, чтобы я достиг космической скорости. К сожалению, это так ужасно маловероятно, что я не полечу сегодня в космос (и я взял с собой свой любимый костюм...). Если мы игнорируем то, что вероятно, и исходим из того, что возможно, то вы можете говорить, что хотите!
@JoeBloggs да, я понимаю это задним числом. Я как бы придумал этот вопрос, увидев вызов в мете, не задумываясь, и теперь я не могу его удалить.
Сегодня у нас уже есть что-то подобное. Луна вращается вокруг Земли. Земля вращается вокруг Солнца. Солнце вращается вокруг Галактики (в центре которой находится сверхмассивная черная дыра). Галактики Местной группы вращаются и взаимодействуют друг с другом. Эта последняя часть может быть нестабильной, но я просто хотел привнести в нее какую-то гигантскую перспективу.

Ответы (4)

Сделаем кучу предположений:

  • Самая большая звезда примерно в 3 раза больше Юпитера.
  • Чтобы действительно быть родителем, барицентр родительско-спутниковой системы должен находиться внутри родителя.
  • Все имеет примерно одинаковую плотность
  • Орбитальная стабильность волшебным образом сработает сама собой (это даст нам верхнюю границу)

Назовем удвоенное расстояние между барицентром родительской спутниковой системы и самой дальней точкой этой системы. Д п тогда соответствующий диаметр для подсистемы Д с

Теперь, если масса родителя М п а масса всех субспутников вместе взятых равна М с тогда требование, чтобы барицентр находился внутри родителя, дает:

М с М п ( Д п − 1 2 Д с ) < ( 3 М п 4 π р ) 1 3

Теперь мы знаем, что для каждого родителя ни один из спутников не может пройти в пределах предела вращения родителя (на самом деле предел будет дальше из-за того, что спутниковая система не сплошная, но это даст нам верхнюю границу). назовите диаметр спутниковой системы Д с и диаметр родительской системы Д п . Предел Роша дает:

1 2 Д п > 2,4 ( 3 М п 4 π р ) 1 3 + Д с

Если мы утверждаем, что каждая подсистема пропорциональна родительской системе, мы имеем:

( Д с Д п ) 3 знак равно М с М п + М с

Теперь, если мы пытаемся максимизировать отношение массы спутника к родительской массе, оба этих неравенства должны быть равенствами.

Решение системы дает:

Д п ≈ 2,6 Д с

Это означает, что каждая последующая луна будет весить 17 раз больше предыдущего.

Теперь, чтобы добраться от одноатомной луны до чего-то в 3 раза больше Юпитера, потребуется:

п ⁡ ( 3 1,89813 × 10 27 к грамм 1.6726219 × 10 − 27 к грамм ) п ⁡ ( 17 ) знак равно 42

Таким образом, система может иметь максимум 42 слоя, если мы остановимся на планетах как на первичных телах. Обратите внимание, однако, что это не учитывает орбитальную стабильность, и я не сомневаюсь, что даже система с 10 слоями будет нестабильной в масштабе века.

Больше

Если бы мы росли все больше и больше, мы могли бы в конечном итоге включить черные дыры, и тогда теория относительности испортила бы уравнения. Однако я думаю, что в крайне большом конце расширение Вселенной исказило бы и разорвало бы любые орбиты с радиусом порядка миллиардов световых лет. Итак, если бы мы сказали, что это предел, то вы могли бы 85 слоев, что много, но я бы вряд ли назвал это бесконечным.

Я не уверен, что вы даже сможете добраться до 10, прежде чем он станет неприемлемо хаотичным. Маятники становятся хаотичными, если соединить два из них вместе (что аналогично планете/луне/подлуне)!!
Именно такого ответа я и ждал, молодец, сэр!
@JoeBloggs: Блин, ты не шутишь .
«Таким образом, в системе может быть максимум 35 слоев» — извините, что испортил вам день, но атомы не могут быть разорваны гравитацией и не подчиняются пределу Роша. Также вы можете вообразить набор из 33 атомов, объединенных в одну молекулу (или один атом с атомной массой 33). Кстати говоря, неинертные газы всегда остаются в молекулах. Вы не можете иметь отдельные атомы, блуждающие вокруг. Но что он бродит по космосу, который уже ЧАС 2 плавание вокруг, вероятно, является проблемой (и не только для самого низкого уровня) ...
@JanDvorak Тот факт, что атом может вращаться внутри предела Роша, не сильно меняет ответ. - Потому что у него не может быть луны, если он находится внутри предела Роша.
@JanDvorak Что ж, если вы переключите ограничение Роша на ограничение, говорящее, что «луны» не могут поразить друг друга, то соотношение увеличится с 2,6 (извините, я нашел еще одну ошибку) до 2,3, что увеличивает лимит планет до 50. Так, как Тэмир сказал, это не сильно меняет ответ. Предел по-прежнему должен быть меньше 100, и, как указывает Джо, вероятно, даже не так велик, как 10 для ограничений стабильности.
О, ты не можешь... Ну ладно!
Curious.astro.cornell.edu/our-solar-system/44-our-solar-system/… указывает на интересную концепцию — сферу Хилла — которая может оказать большее влияние на ваши расчеты, чем предположение о местоположении барицентра.
Мне нравится этот ответ, но на самом деле я думаю, что вам нужна более реалистичная луна минимального размера, чем один атом: p
Мне нравится тот факт, что ответ здесь (по крайней мере, на один вопрос) — 42.
@Alfe: Значит ли это, что в следующий четверг прибудут вогоны, чтобы разрушить нашу планету?

Теоретически бесконечно, хотя классификация была бы интересной.

Рассмотрим Луну. Он вращается вокруг нас, Земли. Это вложение 0, верно? Теперь рассмотрим Землю. Что можно сказать о том, что Земля — это не просто спутник Солнца, если не считать произвольной человеческой системы классификации?

Следуя этой логике, вы могли бы иметь теоретически бесконечные луны. Если вы переклассифицируете любое вращающееся тело как луну и начнете с достаточно массивного тела, тогда у вас могут быть целые звездные системы, вращающиеся вокруг него, что дает вам большие числа для вложенности. Подумайте: Солнечная система вращается вокруг другого большего тела, которое, в свою очередь, вращается вокруг еще большего тела. Это дает вложенность 4 (я думаю).

Если вы не готовы к переклассификации, то потенциал гнездования лун невелик. Согласно Wikipedia/Natural Satellite , луна определяется так:

небесное тело, вращающееся вокруг другого тела (планеты, карликовой планеты или малого тела Солнечной системы), которое называется его основным и не является искусственным.

Это ограничение, потому что самый большой объект, вокруг которого может вращаться Луна, — это планета, которая (сравнительно) мала. С каждой орбитальной луной у вас будет меньший объект, и в конце концов вы останетесь ни с чем.

Извините, но вы побудили меня немного изменить свой вопрос и поставить некоторые границы, чтобы остановить ответ «бесконечный»: P
Хорошо, не отредактировано ... Это действительно немного неудачный вопрос, надеюсь, он побудит кого-то задать лучший вопрос.
Хорошая идея с подъемом, а не спуском. Если вы будете следовать маршруту «все меньше и меньше», вы на самом деле на удивление быстро достигнете длины планки.
Не могли бы вы показать математические доказательства того, как возможна бесконечная вложенность?
Не согласен - у звезд есть определения, как и у планет (звезды слились, планеты очистили свои окрестности и т. д.).
@corsiKa: И определения могут меняться (см. Плутон).
Я считаю, что на очень больших расстояниях расширение Вселенной не позволит одному телу вращаться вокруг другого из-за того, что расстояния между ними растут быстрее скорости света. Таким образом, существует верхний предел размера.
@Rick - Есть ли где-нибудь материал, который показывает, что Вселенная расширяется быстрее света? Мне в это довольно трудно поверить.
@JohnOdom - доказательство заключается в предположении, что у вас может быть бесконечно большой объект. Даже если каждый раз уменьшать размер вдвое, бесконечно большой объект обеспечивает бесконечные половинные размеры.
То, что вы можете вообразить орбиты, не означает, что они будут работать . Рик отмечает, что разумный ответ ближе к 60, чем к бесконечности, и это без учета стабильности.
Расширение @ArtOfCode не измеряется скоростью, оно расширяется со скоростью 74,3 плюс-минус 2,1 километра в секунду на мегапарсек (мегапарсек составляет примерно 3 миллиона световых лет), поэтому, взяв нижний предел, две точки должны были бы нести 13 миллиардов световых лет. лет друг от друга, чтобы удаляться друг от друга со скоростью света (своеобразное удручающее последствие этого состоит в том, что мы никогда не сможем достичь какой-либо точки, которая в настоящее время находится дальше от этой, и количество материи в этой сфере сокращается, поэтому теоретическое количество вещей, которые нужно исследовать, постоянно сокращается.)
@Varrick Не стесняйтесь задавать себе дополнительные вопросы, если они повлияли на ваше мышление.
движение галактик навстречу друг другу изображено графически и не является орбитальной формой. это схождение и расхождение.
@ufomorace Хорошо известно. Но это наша текущая вселенная. Нет никаких причин, по которым они не могли бы формировать орбиты в этой другой вселенной.

Есть некоторые проблемы с математической стабильностью, которые могут привести к разумным ограничениям, но я не компетентен для их количественной оценки. В общих чертах нет никакой гарантии долгосрочных стабильных орбит в системе из трех тел (такой как Солнце, Юпитер, Земля, даже если бы там не было Сатурна и остальных). На самом деле, помимо особых случаев (в частности, двух точек Лагранжа), есть доказательство того, что не существует бесконечных стабильных орбит, а есть только хаос. Будьте уверены, что самые лучшие астрономические измерения и компьютерное моделирование показывают, что нынешняя орбита Земли не изменится радикально в ближайшие сто миллионов лет или около того, после чего мы ничего не сможем сказать об этом из-за ошибок в наблюдениях. Поэтому не исключено, что через пятьсот миллионов лет Земля будет застывшей скалой, блуждающей по галактике в межзвездном пространстве.

Если бы вы попытались смоделировать систему Азимова «Сумрачный налет» (4 звезды IIRC и две планеты в сложном танце), вы бы обнаружили, что она нестабильна в масштабе времени, намного более коротком, чем время эволюции терранской жизни. Что-то будет выброшено из системы в межзвездное пространство или столкнется с другим телом, так что эта история крайне маловероятна (для термодинамических уровней невероятности).

Одним из подходов к упрощению математики задачи N тел является теория возмущений: рассматривать систему Земля/Луна как сильно связанную, рассматривать наш центр масс как связанный с Солнцем и возмущаемый Юпитером (самым большим другим возмущающим фактором) в совершенно другом масштабе. Я предполагаю, что не хватит места более чем на пять «уровней», прежде чем хаос станет неизбежным в короткие сроки. Верхний масштаб задается масштабом межзвездного пространства и большим количеством солнц в галактике. Нижний из-за слабости гравитационной силы и того факта, что другие влияния, такие как солнечный ветер и атмосферное сопротивление, становятся доминирующими для крошечных объектов, вращающихся вокруг малых.

Всем, кто обладает более высокими математическими навыками и знаниями, чем я!

Я укажу, что наша Солнечная система на самом деле представляет собой хаотическую систему, которую невозможно точно предсказать. Мы подходим довольно близко, но полностью предсказать невозможно.
@Dan: ничего нельзя предсказать с идеальной точностью; это действительно фундаментальная вещь в физике, что каждая величина имеет некоторую неопределенность. Но Солнечная система во многих смыслах относится к числу физических систем, моделировать которые мы можем наиболее точно.
@leftaroundabout Я понимаю, что ничего нельзя предсказать с идеальной точностью. Однако орбитальная механика — это то, что называется Хаотической системой. Смысл этого в том, что даже крошечное отклонение в начальных условиях приводит к очень разным результатам, а не к слегка отличающимся результатам. Как вы указали, наша способность получать точные начальные условия для таких расчетов ограничена, поэтому мы не можем с большой точностью предсказывать отдаленные во времени будущие орбитальные состояния.
@Dan: показатель Ляпунова солнечной системы меньше 10⁻⁶ лет⁻¹ [ web.mit.edu/wisdom/www/measurements.pdf] . Да, технически это хаотично, но я полагаю, вам будет трудно найти какую -либо систему с меньшим показателем. Так что в каком-то смысле Солнечная система невероятно гармонична. Но это почти наверняка не будет иметь место для системы с большим количеством вложенных спутниковых орбит, как предложено в принятом ответе.

Подобные обсуждения отмечены в комментариях. Я вспоминаю, как ранее обсуждались окололунные орбиты и почему у долгоживущего природного спутника такой орбиты не будет.

Если первичный слой будет однородным , а не комковатым , это улучшит ситуацию.

Наличие нескольких тел в резонансе может стабилизировать все это. Таким образом, искажение, натыкающееся на один спутник, будет исправлено сестрами в масштабе меньшем, чем длительное усреднение случайных внешних воздействий.

Кроме того, не ограничивайте себя большими и маленькими прогрессиями. Сложные звездные системы, например, не имеют стабильных 3-х или 4-х звездных систем, но имеют «иерархические двойные системы». Два тела здесь на общей орбите, два тела там на общей орбите и две пары на общей орбите. Как это считается в вашей системе, без «корневого» объекта, но с четкой иерархией того, что вокруг чего.

Луны лун лун
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v