Может ли планета со многими лунами каждую ночь видеть новую луну?

Это невозможно, потому что спутники на разных орбитах обязательно будут иметь разные периоды. Все они будут двигаться по небу с разной скоростью, поэтому время от времени будут догонять друг друга.

Иметь несколько спутников на одной орбите сложно — такие механизмы нестабильны в геологическом масштабе времени и слишком маловероятны, чтобы произойти естественным путем.

Однако случаются вещи менее интуитивные и странные, чем вы предполагаете. Орбитальный резонанс и подковообразные орбиты — это вещь. Длинная последовательность подковообразных орбит может быть близка к тому, что вы хотите.

Да

Это не сработает с любого места на поверхности планеты, и вы можете мельком увидеть другие луны, но, по крайней мере, на экваторе и в тропиках это должно быть возможно.

Луна, которую я использовал для этого, меньше, чем наша нынешняя Луна, ее масса составляет 5000 метрических тонн. Она приближается намного ближе, чем наша нынешняя Луна, поэтому должна быть примерно такой же визуально заметной.

Предполагая систему координат Earth-Centered-Earth-Fixed, эта орбита должна работать для вас:

a = 154 600 км +/- 0,1% (большая полуось)
b = 80 000 км (малая полуось)
С фазами 2n/7 * pi для v.

Апоптоз составляет 286 892 км, что немного дальше, чем наша нынешняя Луна. Перицентр составляет 22 308 км, что соответствует высоте 15 937 км. Это выше МКС, выше космических челноков, но ниже спутников GPS и геостационарных спутников.

Вы сможете увидеть как минимум 5 лун в течение дня, образующих кольцо с востока вверх до полуденного солнца и вниз на запад. Они начнут исчезать ближе к вечеру на западе, последний раз заходя сразу после захода солнца, когда в какой-то момент ночи эта ночная луна восходит с востока. Луна будет быстро следовать с востока на запад, а затем сядет на западе. Несколько других лун начнут восходить незадолго до восхода солнца, а затем восход произойдет на востоке. Эти луны восхода и заката будут намного тусклее, чем основная луна ночью.

Это было бы стабильным в течение сотен, возможно, тысяч лет, но не миллионов.

Причина для +/-0,1% заключается в том, что я не учел заранее, необходимое для того, чтобы апоптоз был направлен к солнцу, поэтому самое близкое сближение всегда происходит ночью, когда планета движется вокруг солнца (я просто использовал координаты ECEF, потому что они проще) - где-то между 153000 и 156000 будет вашим золотым пятном, но я подозреваю, что вам не нужно это с такой точностью.

(отредактировано - фактически запустите уравнения)

Вам понадобится:

• маленькие, очень слабые луны, которые невозможно увидеть в дневное время. На что мы рассчитываем, так это на то, что эти маленькие тусклые луны, как правило, теряются в утреннем/вечернем сиянии в фазе полумесяца.
• Какое-то регулярное орбитальное возмущение, которое продвигает линию апсид лун, прецессирует с тем же периодом, что и планета, так что большая полуось указывает на Солнце.
• Какой-то сверхтехнологический или сверхъестественный механизм для размещения этих лун и поддержания их синхронизации; Я не думаю, что эта установка будет стабильной в исторических масштабах времени, не говоря уже об астрономических.
• Это не сработает для всей планеты. Вы получите наилучшие результаты для места наблюдения непосредственно под перицентром.

График GeoGebra: 7 Лун на 7-дневной эллиптической орбите

На изображении выше у нас есть 7 лун на одной орбите, смоделированной в GeoGebra. Я использовал массу Земли и радиус Земли. Орбита с большой полуосью 154 473 км и эксцентриситетом тени менее 0,752 дает орбиту с периодом 168 часов, где каждая луна проводит 6,5 дней на стороне, обращенной к Солнцу, и 12 часов на ночной стороне. На этой орбите спутники разделены 24 часами.

Также показан горизонт для выбранного наблюдателя, находящегося на экваторе прямо под перицентром, который становится красным, когда наблюдатель находится на солнечной стороне, и зеленым, когда наблюдатель находится на ночной стороне.

Схема вида неба с места наблюдателя - ссылка на анимацию

Для этого наблюдателя на закате он имеет прямую видимость до трех лун; Луна Текущей Ночи будет находиться прямо над головой, а следующие две луны будут находиться на орбите.

Сначала будет казаться, что Текущая Луна дрейфует на запад, но начнет двигаться на восток, поскольку следующие две луны в ходе вращения проскользнут ниже западного горизонта.

Когда наступит Полночь, луна Текущей Ночи будет единственной видимой, и она снова окажется на меридиане.

По мере продвижения ночи луна Текущей Ночи будет пересекать меридиан, а затем снова дрейфует на запад, чтобы оказаться над головой на восходе солнца, и в этот момент будет прямая видимость трех предыдущих лун в вращении.

С приближением полудня все луны на дневном небе,

Я не знаю механизма, который позволил бы этому происходить естественным образом, и ваши стандартные некеплеровские возмущения, вероятно, вытащат эти луны из их идеальных положений в короткие сроки, и тогда это орбитальный Громовой Купол.

Ну, во-первых, это зависит от точки зрения. Это только с одной стороны планеты или со всех точек? Если это только одна сторона, у нас и у лун эллиптическая орбита, тогда да. Представьте себе 7 лун, каждая из которых имеет очень эллиптическую орбиту и обращается вокруг планеты один раз в неделю. На стороне эллипса, наиболее удаленной от планеты, они движутся медленно. Затем, приближаясь к планете, они ускоряются и, достигнув другой стороны, пролетают за одну ночь. Они могут даже находиться на одной орбите. Я не думаю, что это было бы возможно с точки зрения, хотя.

Я не верю, что это возможно. Предполагая 24-часовой орбитальный период для планеты и 7-дневный период для Лун.

За одну ночь наблюдатель сможет увидеть примерно половину полушария, поэтому в среднем должна быть видна половина лун.

Предположим, что период обращения Луны в точности равен орбитальному вращению планеты. В таком случае Луна всегда будет вращаться точно над одним и тем же местом на планете днем ​​и ночью. Его всегда можно было бы увидеть на одной стороне планеты, никогда не увидеть на другой стороне планеты, и в одном и том же месте и «день», и «ночь». Теперь немного замедлите или ускорьте период обращения только планеты, а не луны. Луна будет медленно исчезать из поля зрения и оставаться вне поля зрения до тех пор, пока орбитальное вращение планеты снова не «сравняется» с периодом обращения Луны.

Теперь поместите семь лун, равномерно расположенных вокруг планеты, на одной и той же орбите так, чтобы, когда одна исчезает и «заходит», другая «поднималась» на другой стороне неба. Это не было бы «каждую ночь другая луна», но это была бы «только одна луна в небе в любую конкретную ночь», никогда две луны не появлялись бы в одном и том же небе в течение одной ночи и всегда циклически повторяли бы одну и ту же последовательность лун. .

То есть это может быть одна и та же луна днем ​​и ночью, скажем, в течение недели, затем другая луна в течение следующей недели, и так далее, поскольку каждая луна «ползет» по небу по очереди.

Поочередно

Поместите все луны на полярную орбиту, чтобы орбита луны не находилась на той же оси, что и вращение планеты. Как и многие спутники на полярной орбите, каждая луна будет покрывать разные «долготы» на каждой орбите. Семь лун на семи полярных орбитах, ни одна луна не видна одновременно с другой луной.

Мааайбе

Для этого потребовалось бы, чтобы все семь лун находились на одной орбите, что, вероятно, не является стабильной конфигурацией и должно быть создано искусственно — вероятность того, что это произойдет естественным путем, практически нулевая. Давайте предположим, ради аргумента, что какая-то продвинутая инопланетная раса сделала это в очень недалеком прошлом, говоря геологическим языком, и, возможно, добавила какие-то механизмы для стабилизации орбит.

Что вам нужно, так это чтобы луны находились на орбите, длина которой ровно в 7 раз превышает период вращения планеты — назовем ее септогеосинхронной орбитой. За ночь одна луна более или менее переместится от одного горизонта к другому, а следующей ночью следующая луна сделает то же самое. Днем все луны будут скрыты за планетой. Это означает, что конфигурация работает только на одной стороне планеты — на другой они увидят на небе несколько лун.

Что-то, что сделало бы это намного проще, если бы в вашей неделе было всего 6 дней. Тогда у вас может быть всего три луны на одной орбите, которая в три раза длиннее вращения вашей планеты. Если бы все спутники вращались в спин-орбитальном резонансе 2:1, они попеременно поворачивались бы одной и другой стороной к вашей планете, создавая впечатление шести разных лун. Такая конфигурация вполне могла бы — хотя и крайне маловероятно — произойти случайно и даже быть стабильной в течение нескольких сотен тысяч лет.

Мой ответ на этот вопрос:

https://worldbuilding.stackexchange.com/questions/169999/what-kind-of-lunar-orbit-would-cause-a-total-solar-eclipse-to-happen-once-a-day/170047#170047[ 1]

Может помочь:

Другая возможность состоит в том, что у планеты есть множество спутников почти одинакового размера, которые расположены на равном расстоянии друг от друга по кольцу вокруг планеты. Все спутники находятся на одной и той же орбите, на равном расстоянии друг от друга.

В блоге PlanetPlanet есть запись:

https://planetplanet.net/2017/05/03/the-ultimate-engineered-solar-system/[2]

Он ссылается на научную статью, показывающую, что несколько объектов одинаковой массы и одинакового расстояния могут иметь одну и ту же орбиту и быть стабильными.

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2010CeMDA.107..487S/abstract[3]

По их расчетам, на одной орбите могут находиться от семи до сорока двух объектов.

Таким образом, ваша планета может иметь от семи до сорока двух равных лун, расположенных на равном расстоянии друг от друга вдоль одной орбиты.

Конечно, кажется крайне невероятным, что такая система могла образоваться естественным путем, поэтому, возможно, развитая цивилизация собрала эти луны и разместила их на орбите вокруг планеты.

Как жители планеты отличят одну луну от другой, если у них одинаковые массы и, следовательно, диаметры?

Если радиус спутников меньше нескольких сотен километров, они могут иметь неправильную форму, и, возможно, каждая луна имеет свою неправильную форму. У них должны быть очень низкие орбиты, чтобы их формы были хорошо видны с поверхности.

Если спутники больше нескольких сотен километров в радиусе, они, вероятно, будут иметь примерно сферическую форму и будут выглядеть круглыми для глаза. Но у них может быть мария, как на земной луне, и, таким образом, разные узоры света и тьмы на каждой луне.

И, возможно, гипотетическая цивилизация, которая гипотетически создала эту лунную систему, любезно покрыла каждую луну материалами разного цвета.

И, возможно, гипотетическая цивилизация могла построить гигантские проблесковые маяки на каждой луне, причем маяки каждой луны мигали другим цветом или другим узором.

если есть от 7 до 42 лун, равномерно расположенных по окружности в 360 градусов вокруг планеты, средний угол между лунами будет примерно от 8,57 градуса для 42 лун до 51,42 градуса для 7 лун.

Таким образом, если дуга от 8,57 до 51,42 градуса вдоль орбиты лун видна в небе над местом на планете, более одной луны должно быть над горизонтом в любой момент времени. На море или на равнине видимое небо должно покрывать 180 градусов, поэтому в любой момент времени должно быть видно от 3 или 4 лун, если всего лун 7, до 21 луны, если всего лун 42.

Возможно, история могла бы происходить в глубокой долине или городском каньоне с ограниченным обзором неба.

Если сделать луны как можно меньше, то они будут дальше друг от друга вдоль их общей орбиты и уменьшат проблему одновременного наблюдения более одной луны.

Если спутники очень маленькие, они должны будут иметь очень низкие орбиты, и поэтому они не будут видны из полного полушария планеты в любой момент времени.

Фобос, внутренний спутник Марса, расположен так низко, что его невозможно увидеть сразу со всего полушария Марса.

Поскольку он находится близко к поверхности и находится на экваториальной орбите, его нельзя увидеть над горизонтом с широты более 70,4 °.

https://en.wikipedia.org/wiki/Фобос_(луна)#Orbital_characteristics[4]

Таким образом, Фобос виден из круга шириной 140,8 градуса вместо 180 градусов на поверхности Марса.

Замечу, что такая низкая луна, вероятно, имела бы период обращения намного меньше суток планеты.

И возможно, что атмосфера планеты толще, чем у Земли (но не слишком плотная для людей или уроженцев планеты с аналогичными требованиями. См. Обитаемые планеты для человека Стивен Х. Доул, 1964 https://www.rand .org/content/dam/rand/pubs/commercial_books/2007/RAND_CB179-1.pdf[5]) .

Возможно, вам придется увеличить общую плотность атмосферы и/или количество различных газов и атмосферной пыли, и/или загрязнение воздуха, чтобы он рассеивал намного больше света, но при этом оставался пригодным для дыхания для людей или туземцев с аналогичными требованиями. .

Если атомосфера рассеивает достаточно света, луны могут быть не видны днем, а может быть, даже видны только часть ночи. Возможно, даже ночью атмосферная дымка скрывает луны у горизонта, и они должны быть высоко в небе около зенита, чтобы быть видимыми. Ну и конечно ночью Зенит может включать в себя тень планеты.

Так что, возможно, область ночного неба, где дымка достаточно тонкая, чтобы увидеть луны, имеет ширину менее 51 градуса, а на расстоянии 51,42 градуса друг от друга всего 7 лун. Так что в зоне видимости вокруг зенита никогда не будет одновременно двух лун. И, возможно, луны вращаются на таком расстоянии, что тень планеты заполняет большую часть этой области вокруг зенита около полуночи, так что луна будет видна гораздо меньше, чем все 51 градус или меньше.

Я думаю, что для того, чтобы это сработало, луны должны будут вращаться на ближней, но не точно на геостационарной орбите, чтобы конус ночного неба под углом 51 градус, где их можно увидеть, не проходил над двумя или более лунами в течение ночи. Но орбита лун должна быть достаточно далеко от геосинхронной орбиты, чтобы конус видимости в 51 градус или меньше каждую ночь проходил над другой луной.

Длина орбиты планеты вокруг звезды, возможно, также должна быть скорректирована, чтобы это сработало.

Масса планеты и расстояние лун от планеты будут определять их орбитальные периоды. И вам нужно будет рассчитать продолжительность дня и орбитальный период, что приведет к тому, что каждую ночь в ночном небе будет появляться новая луна в течение примерно недели или около того.