Может ли существовать планета больше Земли, но с меньшей гравитацией?

Большие планеты не всегда имеют большую массу. Помните, что масса и объем связаны соотношением

Заштрихованная синим область — это разрешенное подмножество пространства параметров с планетами, удовлетворяющими$R>R_{\oplus}$которые имеют поверхностную гравитацию меньше, чем на Земле - свойства, которые вы хотите. Очень немногие планеты земной группы занимают эту область, и немногие из них состоят в основном из силикатов, таких как Земля. Ваша планета, вероятно, имеет значительное количество воды и может быть океаническим миром.

с более слабой гравитацией и достаточно сильным магнитным полем, чтобы люди не нуждались в дополнительной защите от солнечного излучения?

Это сложнее. Согласно теории динамо , магнитное поле определяется уравнением индукции

Хитрость заключается в том, что хотя магнитное поле защищает нас от солнечного ветра, нам также приходится беспокоиться об УФ-излучении. Вот почему озоновый слой является, так сказать, нашим спасением, и поэтому его истощение хлорфторуглеродами имеет такое большое значение. Я упоминаю об этом потому, что планета с определенными характеристиками (т.е. намного больше и все же менее массивна) будет иметь более слабое гравитационное притяжение к своей атмосфере (с силой, зависящей от радиуса и массы).

Более легкие газы легче покидают данную планету, чем тяжелые газы. Вот почему Земля потеряла любую изначальную водородно-гелиевую оболочку, которая у нее могла быть. Сделайте эту планету слишком большой, и вы рискуете потерять озон. Конечно, планета должна быть довольно большой (при сохранении той же массы), но такое может случиться. Более сильное магнитное поле может решить эту проблему, но его вклад может быть не слишком велик.

Сильное магнитное поле связано с тяжелым железным ядром, так что значительно более низкая плотность, чем у Земли, вероятно, исключена.

К счастью, магнитное поле — не единственный способ защититься от радиации. Более густая атмосфера будет блокировать многое, а дополнительный бонус в виде облегчения полета.

У вас также есть возможность принять определенное количество радиации, особенно если вы ограничиваете время, проводимое на улице. Спите под землей, и вы сможете выдержать в два раза больше радиации, когда будете летать.

Низкая гравитация и воздействие солнечного ветра могут помешать планете удерживать атмосферу, но это произойдет в течение миллионов лет. Местная жизнь может не успеть развиться, но это не будет проблемой для посещения людьми или для жизни, завезенной из других мест.

Если вам нужна планета земного типа, я настоятельно рекомендую посмотреть это видео «Проблемы с землянами» , в котором объясняется, каковы границы планеты земного типа. Оно основано на этой бумажной контрольной таблице на странице 19 о том, какой у вас выбор относительно размера и состава планеты . .

Уран имеет силу тяжести 8,69 м/с ² на поверхности, по сравнению с земной 9,81, и, если я правильно помню, он несколько больше, чем Земля. (Я просто случайно увидел ваш вопрос и просмотрел его - технически вы не исключили, что планета является газовым гигантом, хотя, вероятно, это не то, что вы имели в виду.)

Да, это возможно, и я могу привести вам убедительный пример, который существует в реальной жизни, в том числе и в нашей Солнечной системе.

Дамы и господа, познакомьтесь с Ураном. (не каламбур)

Уран примерно в 4 раза шире Земли и в 14 раз тяжелее. Тем не менее, Уран имеет такую ​​же гравитацию, как и Венера, всего лишь 8,87 м/с ² . На Уране гравитация примерно на 10% ниже, чем на Земле.

Причиной этого является плотность.

Взгляните, например, на Сатурн. Он имеет почти треть массы Юпитера (95 земных), и все же его гравитация составляет около 10,44 м/с ² . Это связано с тем, что Сатурн менее плотный, чем вода, и настолько объемный, что гравитация на его поверхности очень мала. Поверхность Сатурна или, по крайней мере, высота над центром Сатурна, где давление примерно равно земной атмосфере, действительно далеко от центра.

Точно так же Уран, несмотря на то, что он в 14 раз больше массы и в 4 раза шире Земли, имеет только$\frac{1}{4}$плотность Земли, (1,27 г/см ² против 5,51 г/см ² . Это означает, что Уран довольно объемный, а его поверхность действительно далека от внутренней части. Несмотря на это, Уран имеет (перекошенное) магнитное поле. Магнитное поле Урана поле, которое сильнее земного.

Итак, ответ: -

Возможно иметь планету, которая больше Земли и слабее с точки зрения гравитации.

Просто немного запоздал с ответом, но если предположить, что вашей основной целью является полет на человеческом крыле, а не размер или гравитация планеты, то более толстая атмосфера может быть подходящим вариантом. Было высказано предположение, что атмосфера на Титане может легко выдержать полет человека.