Просто подумай об этом. Планета удерживается гравитацией. Если что-то отменит гравитацию в определенном месте на планете, то это место больше не останется частью планеты.

ОБНОВЛЕНИЕ: я реконструировал ответ с некоторыми объяснениями и формулами в качестве доказательства. У меня теперь он более прочный, пожалуйста, прокомментируйте ниже, если вы хотите обсудить дальше

Для TL;DR: Нет, такую ​​планету создать невозможно.

Скорость вращения

Чтобы центробежная сила вращения планеты уравновешивала силу гравитации (я думаю, что невесомость здесь более правильный термин, но я придерживаюсь первого для простоты объяснения), вы должны находиться на орбите , чтобы планета должны вращаться очень быстро для достижения орбитальной скорости на экваторе. Вот функция для расчета необходимой орбитальной скорости.

$$v_0 \approx \sqrt{\frac{GM}{R}}$$

Уравнение для расчета орбитального периода будет

$$T = \frac{2{\pi}r}{v_0}$$

Поскольку радиус Земли составляет около 6 371 км, а масса — около 5,972 × 10 ²⁴ кг, орбитальная скорость на поверхности экватора Земли будет около 7,9 км/с (17 672 мили в час) с периодом обращения около 1,5 часа (это заставляет вас видеть восход солнца каждые 45 минут).

Центробежная сила и гравитация

Нужную скорость вращения мы теперь выяснили, но могла ли планета образоваться в таких условиях?

Причина того, что большинство планет имеют сферическую форму, заключается в том, что гравитационное ускорение в основном одинаково по всей планете. Это связано с тем, что масса планеты распределена равномерно (в основном).

Используя Землю в качестве примера, вот график Земли в соответствии с Предварительной эталонной моделью Земли.

Однако, если скорость вращения планеты достаточно высока, центробежное ускорение может уменьшить или даже нейтрализовать гравитационное ускорение, что приведет к неравномерному распределению силы.

Уравнение для расчета центробежной силы выглядит следующим образом:

$$F = mr{\omega}^2$$

С внедрением второго закона Netwon

$$F = ma$$

Уравнение результата будет следующим:

$$ma = mr{\omega}^2$$ $$a = r{\omega}^2$$

Поскольку период обращения постоянен, мы можем заключить, что центробежное ускорение будет пропорционально радиусу движения.

$$a \propto r$$

Следовательно, центробежная сила в поверхностной части будет наибольшей и станет слабее по направлению к внутренней части, пока не достигнет нуля в ядре планеты. С другой стороны, поскольку центробежная сила уравновешивает всю силу тяжести на поверхности экватора, результирующая сила будет самой слабой на участке поверхности и постепенно будет усиливаться по направлению к центру и вокруг полюса.

Это показано на изображении ниже.

Неравномерное распределение результирующей силы привело бы к тому, что планета приобрела бы плоскую продолговатую форму. По мере того, как участок поверхности в уравнении становится все дальше и дальше от центра, центробежная сила заставит содержимое выбрасываться в космос, разрушая планету.

Следовательно, невозможно сформировать планету размером с Землю с таким периодом вращения .

Все, что не привязано, очевидно, слетит, но и ветры будут настолько разрушительными, что ничто не будет «привязано» очень долго. Лучший способ выжить — дождаться, пока большая часть атмосферы будет выброшена в космос.

За исключением того, что в этом случае вы также умрете

Как уже было сказано, эффект Кориолиса делает этот мир необитаемым, но давайте посмотрим дальше:

У нас есть мир, в котором экватор движется со своей орбитальной скоростью. Что случается?

Во-первых, по экватору можно ходить не больше, чем по МКС. Ты на орбите, не за что упираться ногами в землю.

Во-вторых, посмотрите на атмосферу. Мы выживаем, потому что над нами находится около 10 000 кг/м^2 воздуха, движущегося вниз со скоростью 9,8 м/с. Однако мы находимся на экваторе, где результирующая нисходящая сила составляет 0,0 м/с. что 10 000 кг становятся неактуальными, вы в вакууме. К сожалению, вам нужно 16 000 Паскалей кислорода, чтобы выжить. Ты покойник.

В-третьих, посмотрите на атмосферу. У нас есть 10 000 кг/м^2 воздуха при нулевом давлении — он вылетит наружу, как если бы вы открыли баллон с воздухом в космосе. У вас на планете есть другой воздух, он уравняет давление — и сразу вылетит в космос. Вся ваша атмосфера очень быстро выходит на орбиту.

В-четвертых, посмотрите на землю. Он в свободном падении, его ничто не держит. Ветры будут бросать все, что угодно, кроме скалы. (То есть, пока атмосфера не исчезнет, ​​вы просто получите поверхность, состоящую из массы несвязанных битов.)

Наконец, давайте посмотрим на планету в целом. Помните, что одной из обязательных характеристик планеты является наличие достаточно сильной гравитации, чтобы втянуть ее в сжатую сферу — поверхность планеты в основном имеет равный суммарный потенциал. (Да, Земля на экваторе больше, чем вокруг полюсов. Остановите вращение Земли, и вы оставите экватор сухим, а полюса — под очень глубоким океаном.)

Однако мы уже определили, что потенциал на экваторе равен нулю. Упс, на планете нигде не может быть гравитации. У вас есть вращающийся диск нулевой толщины, который вообще нельзя назвать планетой.

Вы спрашивали о планетарных напряжениях. Их не будет, хотя полное уничтожение, конечно, произойдет. Вращая планету все быстрее и быстрее, вы на самом деле уменьшаете напряжения, удерживающие планету вместе. Когда вы вращаете планету все быстрее и быстрее, кажется, что воображаемая центробежная сила отбрасывает предметы наружу (но на самом деле они просто движутся быстрее и, таким образом, сопротивляясь силе гравитации, становятся легче). Так что атмосфера улетит в космос вместе с морем. По мере того, как она будет вращаться еще быстрее, внутреннее давление, уравновешенное гравитацией, начнет доминировать, выпячивая планету на экваторе (это уже так), так что ожидайте много вулканов и землетрясений. Поверхность будет продолжать вздуваться и деформироваться, как из-за того, что скорость преодолевает гравитацию, так и из-за того, что магма под ней выталкивается вверх. Корка расколется, тонут в лаве, взбалтываются и, в конце концов, все становится жидкой магмой. Планета будет продолжать расширяться, поскольку она вращается быстрее из-за внутреннего давления.

Капли этой жидкости со временем начнут отрываться от экватора. На самом деле это не из-за напряжения, а из-за того, что воображаемая центробежная сила теперь уравновешивает гравитацию. Или, другими словами, экватор движется так быстро, что вышел на орбиту, и теперь он невесом. Еще немного раскрутите вещи, и планета начнет плавно растворяться в вращающемся скоплении сгустков лавы на более высоких орбитах. Где-то здесь вы начнете сталкиваться с серьезными проблемами в том, КАК вы добавляете вращательную энергию, поскольку это уже не твердая форма, а пузырьковая, кляксовая каша.