Могут ли газовый гигант иметь две луны размером с Землю на двойной орбите вокруг себя

К сожалению, невозможно, чтобы они вращались вокруг друг друга, как вы описываете. Причина в приливных эффектах. Если их орбита начинается с идеального круга, то как только один из них окажется ближе к газовому гиганту, чем другой, планета будет притягивать к этому спутнику немного больше, чем к другому, делая их орбиту эллиптической. Это будет продолжаться с каждым раундом, пока один из них не врежется в другого, в газового гиганта, или не будет запущен из системы.

Однако вы можете добиться большего успеха, чем подковообразные орбиты — у вас может быть одна из лун в точках Лагранжа L4 или L5 по отношению к другой, которые являются стабильными точками на орбите вокруг газового гиганта.

Тогда луны всегда смогут видеть друг друга.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Упс, похоже, что все, что ниже этой строки, ложно. Я неправильно прочитал формулу. Оказывается, луны могут быть одинакового размера. Думаю, исправлю, когда будет время.

Одно предостережение состоит в том, что их массы должны существенно различаться. Масса меньшей луны должна составлять 1/25 массы большей.

Разница между размерами была бы подобна размеру Земли по сравнению с размером планеты Меркурий. Таким образом, ясно, что обе планеты являются планетами, но разница в размерах совершенно очевидна.

Теперь, насколько они будут видны друг от друга? Ради ясности мы назовем большую луну Верикой, а меньшую — Вальдерой, а газового гиганта — Кейзерией.

Я предполагаю самый оптимистичный сценарий. Верика будет вращаться вокруг Кейзерии сразу за Пределом Роша (это максимальное расстояние, на котором луна теоретически может вращаться вокруг планеты, прежде чем ее разорвет на части). Кейзерия размером с Юпитер, Верика размером с Землю, а Вальдера размером с Меркурий. Используя простейшую формулу для предела Роша, я получаю орбитальное расстояние 54770 км.

Наша Луна выглядит совсем маленькой на ночном небе. Он покрывает то, что называют 1/2 градуса, что означает, что вы можете разместить 720 Лун рядом друг с другом на небе идеальной линией, не перекрывая друг друга.

Вы можете сделать это 720 раз, прежде чем вернуться к исходной точке.

А как Кейзерия выглядела бы с Верики? Ответ заключается в том, что он будет покрывать колоссальные 103 градуса. Если вы посмотрите в случайном направлении в ночном небе, вероятность того, что вы будете смотреть в лицо газового гиганта, составляет 1/3!

И, наконец, давно потерянная луна-партнер Верики — какой большой она будет выглядеть на ночном небе? Расстояние между Верикой и Валдерой будет таким же, как расстояние от Верики до Кейзерии, потому что они образуют равносторонний треугольник. Подставив диаметр Вальдеры в ту же формулу, вы получите результирующий видимый размер в 5 градусов.

5 градусов примерно в десять раз больше видимого размера Луны. Вы сможете очень хорошо различать детали на поверхности планеты. Если предположить, что у Вальдеры есть суша и океаны, такие как Земля (и Верика), самые острые глаза смогут увидеть острова шириной до 20 километров!

В небе это выглядело бы примерно так:

Теперь заметьте, что я везде исходил из самых оптимистичных предположений. В этой модели газовый гигант был бы ОГРОМНЫМ, а приливные силы, вероятно, по-прежнему вызывали бы регулярные землетрясения (Verickaquakes?) и делали обе планеты непригодными для жизни. Возможно, на всякий случай лучше сократить видимый размер вдвое. Но, в целом, это самое близкое к двойному набору лун, вращающихся вокруг газового гиганта, если вы хотите подчиняться законам физики.

Если вы хотите игнорировать их, вы можете сделать планеты на самом деле саморегулирующимися космическими кораблями пришельцев или плотными, как пена :-) Но это научно обоснованный ответ, который вы просили.

У вас могут быть две планеты размером с Землю, вращающиеся вокруг большей планеты по одному и тому же пути, но не друг вокруг друга вокруг большей планеты. В конце концов они врежутся друг в друга или разлетятся. Чтобы заставить их вращаться вокруг центральной точки, а затем вокруг планеты, у вас должна быть некоторая нестабильная физика.

Один из способов заставить объекты почти одинакового размера вращаться вокруг их общего барицентра, который вращается вокруг гораздо большего тела, — это разместить меньшие объекты достаточно далеко от родительского тела. Наша собственная система Земля-Луна является хорошим примером; мы так далеко от Солнца, что его приливные эффекты не делают орбиту Луны чрезвычайно нестабильной (хотя на самом деле она технически хаотична, это больше связано с наклоном оси Земли относительно плоскости эклиптики).

Чем ближе два мира друг к другу, тем ближе они могут быть к первичному без проблем с выбросом или столкновением. Если они находятся очень близко, они будут заметно несферическими (см. Rocheworld или The Wooden Space Ships для некоторых хороших иллюстраций), хотя поверхности будут гравитационно ровными (т. е. уровень моря будет повторять яйцевидную форму каждой планеты), и они могут даже быть достаточно близко, чтобы разделить атмосферу («шея» между ними будет разреженным воздухом, но проходимым с эквивалентной технологией середины 20-го века).