Может ли большая полусферическая планета быть стабильной? [дубликат]

У меня было видение планеты в два раза больше Земли, разрезанной пополам, как яблоко, невидимой силой, одна половина отдаляется от другой в вечность.

В отличие от планеты Земля, у нее уже не расплавленное ядро, а твердое, как будто поверхность вся была одинаково твердой.

Могут ли эти бывшие планеты в форме полушарий быть стабильными?

Стабильный, как в «они остаются такими, какими они физически» стабильны.

Дайте мне знать, что вы думаете об этом затруднительном положении.

Эта планета буквально разрезана пополам? Каков гравитационный центр этого нового тела - это точка от старой планеты? Он по-прежнему вращается вокруг той же оси? Есть ли у него атмосфера?
@knowads Я представляю планету, живущую счастливой жизнью, когда однажды она просто разделится пополам, и каждая половина улетит прочь. Согласно моему пониманию гравитации, теперь есть два центра тяжести, и каждый из них вращается быстрее, поскольку масса меньше. Это правильно? Это, конечно, не газовый гигант, но у него может быть небольшая атмосфера.
@ALambentEye, вы игнорируете целую кучу физики, в основном гравитацию. Не вращение Земли удерживает ее от коллапса, а масса вещества под ней, находящаяся в гидростатическом равновесии. Если аккуратно разрезать планету пополам, это исчезнет, ​​и обе половинки тут же распадутся на более мелкие сферы. Это сработает только в том случае, если вы начнете с чего-то гораздо меньшего, чем мы обычно думаем о планете. Единственными астрономическими телами, способными оставаться стабильными в несферической форме, являются объекты менее 50 км в поперечнике.
@MorrisTheCat Я не игнорирую это, я ничего не знаю об этом, поэтому я пишу эти невежественные вопросы. Не стесняйтесь писать ответ и уточняйте его столько, сколько хотите. Я буду благодарен.
@MorrisTheCat «немедленный коллапс на более мелкие сферы» кажется немного сомнительным, за исключением геологических значений «немедленного». Тем не менее, я бы не хотел быть где-то рядом с обрывом.
Простой срез также не разделит их. Разрежьте Землю пополам, и две половинки сойдутся вместе. Вам нужно будет сделать что-то, чтобы придать значительную относительную скорость (по крайней мере, достаточную боковую скорость, чтобы заставить их вращаться вокруг друг друга) между двумя половинками, и сделать это достаточно осторожно, чтобы ваши половинки не были разорваны на куски ускорением.
@GaryWalker Хорошая находка! Я полагаю, это отвечает на вопрос о планете размером с Землю, но мне было бы интересно узнать о других возможностях.
Что вы имеете в виду под стабильной? Будет ли Земля, если это произойдет, достаточно стабильной для жизни? Будет ли его орбита стабильной? Его вращение? Луна тоже должна быть стабильной? Вы спрашиваете о двух днях позже, когда другая половина все еще рядом, или о 10 тысячах лет спустя, когда система «повторно стабилизировалась», потому что ее первоначальная «стабильность» была нарушена небесным ножом для масла? Что вы подразумеваете под "стабильным"?
О, и просто потому, что это звучит забавно, была ли Земля или земноподобная планета с похожей лунной структурой, разрезанной в продольном направлении? В каком случае половина, отделяющая самую быструю, в конечном итоге должна была пройти по лунной орбите (бах!) или по экваториальной плоскости? В таком случае луна делает что-то... интересное....
Все «большие» тела фактически действуют как жидкости, то есть они на 99% формируются под действием гравитации (и импульса). Они НЕ сформированы своей внутренней статической структурой так, как более мелкие повседневные твердые тела. Граница между этими поведениями составляет радиус около 200 миль, IIRC.
Короткий ответ: «других возможностей в радиусе картофеля нет»: arxiv.org/pdf/1004.1091.pdf — более длинный ответ должен включать намеренно построенные объекты.
Также немного связано: worldbuilding.stackexchange.com/questions/56563/…
@Hoyle'sghost Никакие комментарии не были удалены модами; комментарии, сделанные через интерфейс закрытого голосования («Возможный дубликат [X]»), автоматически удаляются системой после закрытия вопроса.
@ HDE226868 Думаю, я понял. Сложное, не совсем прозрачное поведение системы, мало похожее на тогдашнюю жизнь. ;-)

Ответы (3)

Это зависит от размера планеты. Ключевой вопрос заключается в том, находится ли тело в гидростатическом равновесии . Объект в гидростатическом равновесии имеет приблизительно сферическую форму, хотя он может стать сжатым из-за быстрого вращения. Таким образом, вопрос заключается в том, приводит ли разделение планеты к размеру ниже критического, необходимого для гидростатического равновесия.

Оказывается, прямой формулы для этого нет, но, как правило, тело с размерами 1500 км и более будет округляться , а тело с размерами 400 км и менее - нет (хотя это зависит от состава). !). Между ними находится переходная зона. Кажется вероятным, что если остаток планеты будет менее 400 км в поперечнике, он будет стабильным; в противном случае он вряд ли сохранит свою форму.

Я рискну и скажу, что если тело уже было стабильным, оно таким и останется; с другой стороны, если он уже находился в гидростатическом равновесии, он, вероятно, останется в гидростатическом равновесии и будет втянут в сферу. Причина этого в том, что точный порог в настоящее время неизвестен. Я назвал 400 км в качестве нижнего предела, но некоторые каменистые тела могут стать сферическими на расстоянии 600 км, а ледяные тела — на 400 км. Некоторые авторы предлагают еще более низкие пороги, например, 200 км . По сути, только объекты в переходной области (скажем, от 600 км до 1500 км) могут сместиться из гидростатического равновесия за ее пределы, а это довольно узкий диапазон.

Конечно, теперь, когда вы указали, что изначально планета была в два раза больше Земли, кажется очевидным, что осколки действительно также будут стабильными планетами, поскольку они достаточно массивны, чтобы их можно было округлить за счет гидростатического равновесия, и, таким образом, , согласно определению МАС, они могут быть планетами (конечно, при условии, что они очищают свои соответствующие орбиты). Они, безусловно, будут объектами планетарной массы.

Вращение

Стоит рассказать о вращении осколков до и после раскола. Первоначально планета вращается с некоторой угловой скоростью ю о об оси. имеет момент инерции относительно этой оси я п "=" 2 5 М р 2 , где М и р - его масса и радиус. Тогда угловой момент равен

л о "=" я п ю о "=" 2 5 М р 2 ю о
Угловой момент должен сохраняться после столкновения. Скажем, раскол происходит вдоль экватора планеты (на самом деле это простой случай, но он сохраняет осевую симметрию). Тогда каждый фрагмент также имеет момент инерции я ф "=" 2 5 м р 2 , где м - масса фрагмента. По симметрии осколки должны иметь одинаковую угловую скорость ю ф и полный угловой момент
л ф "=" я ф ю ф + я ф ю ф "=" 2 я ф ю ф "=" 4 5 м р 2 ю ф
Однако, м "=" М / 2 , так
л ф "=" 2 5 М р 2 ю ф
и мы можем видеть, что как л ф "=" л о , ю ф "=" ю о ; то есть вращение не меняется.

Спасибо за ваш информированный ответ! Как вращение исходной планеты повлияет на вращение бывших планет? Будет ли казаться, что они расходятся, а затем начинают вращаться вокруг собственного центра тяжести с осью, параллельной первоначальному вращению? Или это работает совсем по другому?
@ALambentEye Я редактировал простой случай. Для разных способов нарезки планет вы можете получить разные результаты, но маловероятно, что угловые скорости сильно изменятся при любом сценарии.
Мне почему-то не приходило в голову, что планета может быть разделена по экватору. На самом деле я думал о том, чтобы разделить его от полюса к полюсу.
Если она недостаточно велика, чтобы находиться в гидростатическом равновесии, то это по определению не планета.
290 км - это предел, с которым я знаком, adsabs.harvard.edu/full/1995MNRAS.277...99H

Это было бы очень сложно сделать, но вы могли бы заставить это работать, может быть... если вы не слишком строги.

Проблемы:

  1. Основываясь на определении планеты IAU, ваша полусферическая планета больше не соответствует классификации планет из-за того, что ее форма не соответствует гидростатическому равновесию.
  2. Большинство планет подвержены тенденции к гидростатическому равновесию из-за того, что они либо имеют расплавленные ядра, либо газообразны, либо из-за того, что составляющие их твердые тела легко разрушаются.
  3. Планеты не могли бы естественным образом формироваться таким образом.

Решения:

  1. МАС не обязательно должен существовать в вашей Солнечной системе, поэтому их определение планеты не обязательно должно совпадать с тем, которое вы используете.
  2. Планета должна была состоять из твердой породы и быть очень жесткой. На краю будет очень крутой обрыв, который не должен спускаться каскадом вниз по вертикальному склону.
  3. Планеты обычно горячие, когда они формируются, а затем остывают, поэтому когда-то они находились в состоянии гидростатического равновесия. Таким образом, вам нужно было бы превратить вашу планету в сферу, а затем разделить ее на две части после охлаждения, чтобы это произошло.

Другие последствия.

  1. Если какой-нибудь ребенок решит, что бросать вещи с обрыва весело, то все, что он бросит, соберется на плоской половине полушария и в конечном итоге сформирует кучу в центре, сделав планету не совсем полусферической. (Обратите внимание, что все, что падает с пропасти, имеет эту проблему, и что этот ребенок на самом деле не нужен)
  2. Гравитация на планете была бы неравномерной, а пропасть в этом отношении была бы похожа на невообразимо высокую гряду гор.

Планеты таковы, потому что они находятся в гидростатическом равновесии. Это означает, что если вы разрежете его пополам, он снова раскрошится под действием силы тяжести и примет сферическую форму.

Ориентация оси вращения не имеет к этому никакого отношения.

Может ли большая полусферическая планета быть стабильной? [дубликат]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v