Детали, необходимые для дневного цикла лунного мира, вращающегося вокруг газового гиганта

Вращение всех больших лун в Солнечной системе привязано к своей планете-хозяину, а это означает, что они всегда обращены к планете одним и тем же лицом. Это иногда называют «приливной блокировкой», и это почти неизбежно в случае большой луны (даже в системах с большим количеством лун, таких как галилеевские спутники Юпитера). Это выглядит примерно так:

Если бы вы стояли на такой луне, газовый гигант всегда был бы в одном и том же месте на небе. На изображении у маленького парня прямо над головой газовый гигант.

Приливная блокировка подразумевает, что цикл дня и ночи полностью определяется орбитой Луны вокруг газового гиганта. Солнце пройдет полный цикл восхода и захода один раз за каждый оборот, который Луна делает вокруг планеты. У Луны нет темной стороны: поскольку она привязана к газовому гиганту (а не к звезде), вся планета будет получать солнечный свет.

И, как вы уже догадались, каждый раз, когда планета проходит сквозь тень газового гиганта, будет происходить короткое затмение. Это будет происходить каждый день в полдень для человека, над головой которого находится планета-гигант, и в полночь для человека на противоположной стороне планеты (который никогда не видит газового гиганта).

Подробнее об обитаемости спутников гигантских планет (с акцентом на Пандоре): https://planetplanet.net/2014/11/18/real-life-sci-fi-world-6-pandora-from-the-movie-avatar- обитаемая-луна-газовой-гигантской-планеты/

Подробнее о том, как рассчитать освещенность (на сложном примере — ваш был бы намного проще): https://planetplanet.net/2016/03/23/earth-with-five-suns-in-the-sky- когда-будет-ночь/

Вы можете избежать приливной блокировки (как объяснил Шон), имея спин-орбитальный резонанс со значением, отличным от 1:1. В частности, как и в случае с планетами, у вас могут быть особенности и условия, благоприятствующие нечетному половинному кратному, такому как 3:2 (как в случае с Меркурием).

Гигантский первичный объект не заполнит небо. Минимальное расстояние можно считать разумным запасом после предела Роша. Это расстояние (и период обращения) обсуждалось здесь ранее .

Чтобы получить истинный размер в небе, подставьте диаметр и расстояние. Вы не заполнили никакой информации в своем профиле, поэтому мы ничего не знаем о вашем текущем уровне образования — как использовать функции sin/cos/tan было бы математическим вопросом, а не построением мира.

Итак, представьте ситуацию, когда он трижды вращается вокруг своей оси за то же самое время, когда он дважды вращается вокруг своей основной оси. Положите пару монет на стол, отметьте точку на ободке меньшей монеты и представьте окно как направление далекого солнца. Вам действительно нужно пройти через это, чтобы понять кажущиеся движения наблюдателя в отмеченной точке.

Между тем, первичный объект обращается вокруг Солнца в гораздо более длительном временном масштабе.

Теперь добавьте либрацию в смесь. Мы можем предположить некоторый значительный эксцентриситет орбиты, потому что это условие для предпочтения 3:2 перед 1:1 (и если вы моделируете это, вы поймете почему!). Это вызовет более быстрое/медленное движение первичной обмотки поверх плавного подъема и захода, а также увеличение/уменьшение.

Будет особая широта, где первичный элемент поднимается и растет, будучи самым большим, когда находится прямо над головой. Напротив этого находится точка, где первичный элемент наименьший прямо над головой.

Это без учета наклона плоскости орбиты спутника!

Я попытаюсь сбалансировать два ответа, уже данные здесь, так как один, кажется, слишком основан на точных науках, хотя, насколько я могу судить, кажется точным, а другому не хватает подробного описания того, что наблюдатель на Луне действительно увидели бы. (Отказ от ответственности, у меня здесь немного больше понимания физики, чем у непрофессионала, поэтому тот факт, что я вообще пытаюсь ответить, основан на свободе действий, предоставленной мне «не строго строгой научной фантастикой», упомянутой в вопросе)

• Во-первых, то, что я понимаю, является вашим единственным четко определенным минимальным требованием:

  1. Луна не заблокирована приливом (на основании того, что «газовый гигант иногда заполняет большую часть лунного неба, а иногда отсутствует». Луна, заблокированная приливом, не показала бы такого изменения из того же места на поверхности Луны, так что исключает приливно-запертую луну)

Насколько я понимаю, приливная блокировка, в конце концов, произойдет с чем-то, что вращается вокруг чего-то еще достаточно долго. Думаю, именно это имел в виду Шон Рэймонд. Однако то, что это произойдет, не означает, что это уже произошло в то время, когда происходит ваша история, поэтому я предлагаю вам просто предположить, что этого еще не произошло, и двигаться дальше.

• Это я считаю «необязательными» запросами, а не строгими требованиями:

  1. «настолько земной, насколько это возможно»

  2. "иногда ночью газовый гигант казался освещенным ночью"

  3. «Мир (я читаю это как «луна») иногда погружается во тьму, так как его звезда заблокирована газовым гигантом».

  4. «В других случаях определенная область мира будет находиться во тьме, потому что она обращена в сторону от звезды (как Земля), несмотря на то, что она не заблокирована газовым гигантом».

  5. «мир вращается вокруг своей оси (чтобы создать необходимую магнитосферу)».

  6. «способ создания орбиты этого мира, который правдоподобен и также встречается в природе»

Основываясь на этих предположениях, вот мой ответ (приливная блокировка рассматривалась ранее, поэтому я не буду повторять эту часть здесь):

Вопрос подразумевает необходимость «дня», «ночи», «затмения», «года» и «фазы планеты» (размер, форма, положение, яркость газового гиганта в небе).

Допустим, планета (не луна) обращается вокруг звезды за 360 «земных дней» (по-земному, но проще в математике, чем за 365), так что теперь у нас есть продолжительность «года».

Теперь предположим, что Луна вращается вокруг планеты за 30 «земных дней» (недалеко от 27-ми дней нашей собственной Луны, так что опять-таки это похоже на Землю, но это число для упрощения математики) (для тех, кто хочет получить более точные научные данные об этой длине время, в нашей собственной солнечной системе есть луны, которые вращаются вокруг своих планет или карликовых планет в любом месте от менее чем 8 часов до более чем 25 лет, причем некоторые из них находятся в диапазоне около 15-45 дней, так что я думаю, что 30 очень разумный). Итак, это временные рамки для «фаз» газового гиганта в небе.

И это время оборота также будет составлять часть модели «затмения». Газовый гигант будет находиться между звездой и планетой в течение нескольких из этих 30 «земных дней», я выберу 3 «земных дня», опять же ради простой математики (хотя точное количество на самом деле будет зависеть от многих факторов, таких как диаметр звезды, диаметр газового гиганта, расстояние газового гиганта от звезды, расстояние Луны от газового гиганта, осевой наклон лунной орбиты и т. д.), и он может несколько меняться в течение года из-за к любому осевому наклону на орбите спутника вокруг газового гиганта. Таким образом, обычное затмение имеет продолжительность около 3 «земных дней». (это основано на газовом гиганте, который занимает около 36 градусов углового диаметра в небе).

Теперь сами фазы будут находиться в цикле, подобном луне здесь, на Земле, меняясь «ежемесячно», а не ежедневно или ежегодно. Затмение будет похоже на фазу «новолуния» здесь, на Земле, а затем в течение следующих 13,5 «земных дней» оно станет «полным», а затем в течение 13,5 «земных дней» после этого оно снова уменьшится до следующего затмения. .

Это заботится обо всем, кроме дня и ночи. Все, что я до сих пор измерял в «земных днях», но что такое «день» на этой луне? Как день на этой луне сравнивается с днем ​​на земле? Ну, это полностью зависит от потребностей истории, но все возможности делятся на 3 категории: 1. земной день; 2. более длинный день, чем земной (значительно больше 24 часов за один оборот); 3. более короткий день, чем земной (значительно меньше 24 часов за один оборот)

Для земного дня 3-дневное затмение почти наверняка будет считаться событием, совершенно отличным от обычной «ночи», хотя точное время его начала и окончания может совпадать с другими ночами, так что на планете темнее, чем обычно. 4 дня вместо 3 (дневной свет переходит в обычную ночь, затем незадолго до рассвета начинается затмение, предотвращая этот рассвет, затем через 3 дня, когда затмение подходит к концу, наступает обычная ночь, так что даже с окончанием затмение, ночь до конца ночи), так что в этом смысле его можно считать продолжением ночи.

Для более длинного дня, чем земной день, нормальный ночной цикл может длиться почти так же или даже дольше, чем затмение. Таким образом, затмение может просто продлить одну из обычных ночей, или это может быть необычная ночь посреди дня, в зависимости от времени и точной продолжительности, выбранной для суточного вращения.

Для более короткого дня, чем земной, затмение будет намного длиннее, чем обычная ночь, охватывая то, что жители могут считать неделями или месяцами, хотя оно все равно не займет больше фактического года, просто больше дневных / ночных циклов. за затмение, с большим количеством дневных и ночных циклов между затмениями. Например, если бы в сутках было около 4 часов дневного света и 4 часа ночи, то затмение длилось бы 9 из этих дневных/ночных циклов, а не 3, как в земном дне, и было бы 81 дневной/ночной цикл в между затмениями вместо 27. И планете потребуется 40,5 дней, чтобы наполниться, и еще 40,5 дней, чтобы снова уменьшиться.

Используя приведенные выше цифры и земную продолжительность дня, будет 12 затмений в году, 30 дней в цикле затмения (месяце), каждое затмение будет длиться 3 дня. Отрегулируйте по желанию.

Все остальное, связанное с климатом и обитаемостью планеты, можно учесть, регулируя интенсивность звезды и состав атмосферы (парниковые газы и т. д.) и так, как это необходимо для получения желаемого тропического климата без каких-либо серьезных научных требований. мешать.

(имейте в виду, что точные числа, которые я использую, отчасти произвольны, отчасти для удобства с математикой, а отчасти основаны на информации из вопроса и предназначены только для предоставления примера того, что может произойти, поэтому они могут, и вероятно, следует изменить и скорректировать по желанию ОП применительно к реальной истории)