Я предположил, основываясь на своих ограниченных знаниях по этому вопросу, что все звездные системы имеют эллипсоидальные орбиты (звезда находится в одной из двух фокусных точек), как и наша собственная.

Вы правы, это один из законов Кеплера, первый. В другом, втором, говорится, что линия, соединяющая звезду и планету, проходит равные площади за одинаковое время, или, выражаясь образно,

Как вы можете видеть на изображении, когда одна из двух планет находится в «медленной» области, другая будет в «более быстрой», а это означает, что кажущееся выравнивание между двумя планетами и звездой не будет длиться долго. слишком долго. Предположим для простоты, что площадь покрыта за один месяц. Одна планета увидит, как другая планета исчезнет на долю этого месяца, а затем снова появится в небе.

Единственный способ избежать этого — иметь идеально круглые орбиты (в конце концов, круг — это просто эллипс с эксцентриситетом = 0), если вы аппроксимируете звезду точкой на небе.

Принимая во внимание видимый размер звезды на небе, если орбита не слишком эксцентрична и планеты вращаются не слишком далеко от звезды, все же возможно, что они постоянно скрыты друг от друга, а звезда постоянно закрывает собой линия просмотра.

В этом случае для выяснения существования другой планеты, вероятно, необходимо иметь возможность выводить спутники за пределы плоскости орбиты, чтобы посмотреть на звездную систему сверху (или снизу).

Также возможно, что релятивистское искривление света вблизи края звезды может сделать планету видимой во время затмений, когда ее видимое положение на небе близко к краю самой звезды.

Хотя я сомневаюсь, что такая система будет стабильной в течение времени, необходимого для развития такой цивилизации.

Круговые орбиты практически невозможны

Согласно Astronomy.SE , существует множество причин, по которым орбиты не являются круглыми. Есть относительность, есть планетарное изгибание под действием гравитации, есть неравное излучение с поверхности планеты (солнечная сторона отражает и излучает больше энергии в космос, создавая результирующую тягу). Затем идут эффекты любых других планет. Наличие Юпитера в значительной степени гарантирует, что никакая другая планета не будет иметь круговую орбиту.

Если бы орбиты не были идеально круглыми, то планеты периодически могли бы видеть друг друга.

Формирование планет на «противоположных» орбитах невозможно

Несмотря на тот факт, что орбиты в любом случае не будут круглыми, если бы две коорбитальные планеты могли образоваться, они сформировались бы как трояны друг друга, а не как противоположности. Троянские планеты существуют на той же орбите, где каждая планета находилась бы в точках Лаграна L4/L5 другой планеты, смещенных на 60 градусов. Я не верю, что какие-либо троянские планеты еще были обнаружены, но существуют компьютерные модели формирования и стабильности троянцев на срок до миллиарда лет (например , Cresswell and Nelson, 2008 ) .

Второе мнение: Да, это возможно

Но король! Вы опубликовали еще один ответ, говоря, что это невозможно. Ну, я утверждаю, что для двухпланетной системы это на самом деле невозможно. Но помните, что я сказал о троянских планетах: они должны находиться на расстоянии 60 градусов друг от друга в точках L4/L5.

Итак, решение: двенадцать планет! Поместите шесть планет на одну орбиту, и пусть каждая из шести будет троянцем двух планет по обе стороны друг от друга. Затем добавьте еще шесть планет большего или меньшего размера на более или менее удаленной орбите. Эта конфигурация «розетки» может быть стабильной с солнцем в центре.

Многие проблемы с круговыми орбитами, о которых я упоминал в предыдущем посте, на самом деле исчезают и в этом случае; вместо того, чтобы просто находиться на орбите вокруг Солнца, двенадцать планет постоянно корректируют орбиты друг друга, чтобы сохранить троянские позиции. Эффекты радиации уравновешиваются тем, что несколько планет находятся в разных ориентациях по отношению к солнцу.

Теперь кажется невероятно маловероятным, что эта установка произойдет естественным образом, поэтому нам придется предположить, что это искусственно созданная солнечная система. Так что в этом случае Прародители уберут все из Солнечной системы, построят двенадцать планет с двумя массами и разместят их вокруг Солнца по идеально круговым орбитам. Эта система должна быть стабильной, по крайней мере, в течение нескольких миллионов лет.

Так что древний астроном на любом из миров увидит десять других миров, но не одиннадцатый, противоположный мир. Что касается открытия последнего мира, то первый человек, создавший гелиоцентрическую модель Солнечной системы, вероятно, имел бы хорошее представление о том, что за солнцем скрыта отсутствующая планета, просто из-за симметрии. Я утверждаю, что сферы Птоломея не имели бы смысла в системе такого рода, поэтому гелиоцентрическая модель, вероятно, была бы принята во времена Древней Греции, если не раньше. Если бы этого не произошло, в 1772 г. была бы опубликована математика точек Лагранжа; так что к тому времени должно быть доказательство того, что должна быть двенадцатая планета, чтобы орбиты были стабильными.

Если вы готовы быть менее строгим, есть конфигурация, которая может маскировать два копланарных спутника друг от друга:

Спутники не находятся на одной орбите. Но они в одной плоскости. Орбиты могут быть сколько угодно эллиптическими, но они сохраняют симметрию: периапсис/апоапсис прямо противоположны с каждой стороны звезды.

Это заставляет два спутника поддерживать одинаковые орбитальные скорости в одно и то же время и не быть замеченными. Планеты тоже могут немного отличаться по массе, но орбиты должны быть точно такого же размера. Я не так много знаю об орбитальной механике, чтобы определить, будут ли две орбиты прецессировать с одинаковой скоростью. Если они это сделают, конфигурация может длиться бесконечно.

Правда, такая система очень маловероятна в природе. Но я думаю, что это очень хороший шанс использовать художественную лицензию.

Вы говорите о Теории Противоземли , впервые предложенной Филолаем (ок. 470 – ок. 385 до н.э.).

Хотя математически это возможно, статистическая вероятность того, что это произойдет естественным образом, настолько мала, что ее разумно описать как невозможную. Обратите также внимание на то, что орбита по своей природе нестабильна, поскольку у вас никогда не может быть идеально сбалансированных гравитационных сил. В конце концов что-то изменится, а потом все развалится.

Нет.

Чтобы иметь возможность «никогда не видеть друг друга» (вроде миров-близнецов Бета и Дельта ), они должны находиться на почти круговой орбите, иначе вы получите эффект либрации, заставляющий одну планету «заглянуть» за звезду. в другой каждый год. Если планета уходит слишком далеко от звезды, она становится видимой (иначе ее нельзя было бы увидеть на фоне бликов звезды).

Но у вас не может быть только двух планет — такая конфигурация слишком нестабильна.

Считается, что это действительно произошло один раз, и с Землей не меньше. У него мог быть спутник - не на другой стороне Солнца или в точке L3, а в более стабильном L4. Спутницу звали Тейя. Это не закончилось хорошо , но мы получили Луну в придачу.

Учитывая, что стабильных конфигураций не существует, вы можете что-то сделать с розеткой Клемперера . Каждая планета видит только четыре других, но противоположные планеты не идентичны.

Чтобы победить нестабильность, вам понадобится какая-то сила, удерживающая планеты друг от друга, но она должна действовать только на планеты и быть сильнее (на таком расстоянии), чем гравитация. В этом случае вам не понадобится розетка, чтобы все было стабильно. Электрический заряд может показаться подходящим кандидатом, но на самом деле это не так .

Чтобы открыть другую планету, жителям любой из них потребуются технологии космических зондов — им нужно что-то, чтобы выйти и оглянуться назад. Математически они могли бы вывести его из орбит других планет.

В отчете Кондона (1968 г.) было приложение, в котором исследовалась возможность существования антихтона на околоземной орбите. Обратите внимание, что «антихтон» — это, по сути, Контр-Земля. Они пришли к выводу, что антихтон не может оставаться полностью скрытым. Солнцем, так как в периодах обращения двух планет — Земли и Противоземли — были бы времена, когда одна из них была бы видна другой.

Это открытие о планетах, разделяющих одну и ту же орбиту, было случайным полным примечанием в их обсуждениях, но было приятно обнаружить, что тема антихтонных планет была исследована.

Копии полного отчета Кондона или его формального названия « Научное исследование неопознанных летающих объектов» можно найти здесь и здесь .

В заключение, могут ли две планеты двигаться по одной и той же орбите и никогда не видеть друг друга? Нет. Будут времена, когда обе планеты будут видны друг другу. .

Если бы две планеты находились в такой конфигурации, они могли бы оставаться стабильными какое-то время, возможно, даже столько, сколько вам потребуется тысяча лет. Но у них нет возможности попасть в эту конфигурацию, поскольку, если бы у них были такие похожие орбиты, то миллиарды лет назад они каким-то образом взаимодействовали бы, что привело бы либо к столкновению, либо к резкому изменению орбиты одного или обоих из них. их.

Является ли это возможным? Да, почему бы и нет. Всегда ли будет солнце на пути? Нет или, по крайней мере, не для Земли или любой другой планеты в нашей системе. Это имеет значение? Нет и вот почему.

Я упростил несколько вещей, я использую законы Кеплера (предполагая эллиптические орбиты и отсутствие помех от других тел), и обхожу некоторые вещи и полностью игнорирую теорию относительности. Относительность в любом случае не будет играть такой большой роли, потому что время отставания от другой планеты составит около 17 минут для света.

Я выполнил расчеты для Земли и предположил, что мы будем в афелии (самом далеком от солнца), когда другая планета будет в перигелии (ближайшем к солнцу), солнце не будет мешать нам видеть друг друга в течение некоторого времени года ( здесь вычисление усложняется из-за вычисления площадей частей эллипсов, но могут быть какие-то итерационные способы его вычисления (это не главное в вопросе, поэтому я не буду).

Где-то в середине весны/середине осени (лучшим днем ​​будет осеннее солнцестояние или два дня после или во время весеннего солнцестояния или за два дня до него, потому что два дня примерно равны разнице во времени между ровно половиной орбиты нашего эллипса в афелии и перигелии). половинки), когда вы посмотрите вверх, вы увидите планету. За исключением того, что вам придется смотреть вверх на день. И планета будет примерно в одном градусе от Солнца. В астрономии один градус часто соответствует протягиванию руки и вытягиванию мизинца. Это примерно то расстояние, на котором вы сможете увидеть планету от Солнца.

Теперь, когда все было основано на Земле, эксцентриситет которой составляет около 0,0167, а из-за нашего расстояния до Солнца расстояние между двумя фокусами нашей орбиты составляет около 5 миллионов километров. Но давайте взглянем на другую планету нашей системы, Венеру.

При эксцентриситете всего 0,0067 и значительно меньшей орбите его фокусы находятся на расстоянии всего около 1,4 миллиона километров друг от друга, что примерно равно диаметру Солнца (важно отметить, что центр Солнца находится в одном из фокусов, поэтому Солнце почти касается центр орбиты Венеры). Это означало бы, что когда Солнце не будет находиться прямо на пути, оно будет так близко, что это не будет иметь большого значения, и путь будет существовать только на короткое время, около 12 часов, если мы сделаем некоторые приближения.

Это означало бы, что будет окно на 12 часов два раза в год, в течение которого у вас будет возможность увидеть другую планету, при условии, что у вас есть какие-то средства, чтобы полностью закрыть светимость Солнца. Опираясь на нашу цивилизацию, мы, вероятно, случайно найдем нашего соседа, исследуя другие места в нашей Солнечной системе, что приводит нас к другому довольно интересному астрономическому явлению, а именно...

Лагранжевы точки. В основном это пять точек, в которых в системе из двух больших тел (например, Солнца и Земли) достаточно маленький объект остается неподвижным или вращается вокруг точки Лагранжа (см. Гало-орбиты). Да, как вы уже догадались, третий находится точно напротив меньшего объекта позади большего (для Солнца и Земли это будет именно ваш сценарий).

Недостатком является большая нестабильность третьей точки и размеры объектов, о некоторых мы знаем, но для Земли это обычно астероиды размером около 1 км и меньше. Я не слышал о планете, формирующейся в лагранжевой точке другой, но опять же, я никогда не исследовал это, но это наверняка означало бы, что одна из них будет гигантом, а другая карликом. И здесь важно отметить, что два тела на самом деле не делили бы одну и ту же орбиту, так что и в этом вопросе она неверна.

В общем, это было бы возможно, и для этого есть три основных параметра: эксцентриситет планет, диаметр звезд и орбитальное расстояние планет до звезды.

Нет

Если орбиты сильно эллиптические, то когда одна планета приближается к Солнцу, она ускоряется, и Солнце не остается между ними.

Что, если орбиты почти круговые?

Все еще нет. Орбиты с двумя телами размером с точку имеют эллиптическую форму. Реальные орбиты вокруг Солнца с двумя или более планетами почти эллиптические, но на самом деле они возмущены гравитацией других планет. Если две планеты находятся на орбите вокруг Солнца, то между планетой и Солнцем существует не только гравитационное притяжение, но и гораздо меньшее гравитационное притяжение между планетами. Со временем это приведет к рассинхронизации двух планет.

А точки Лагранжа?

Есть 5 точек, которые (игнорируя другие возмущения) могут позволить другому телу вращаться вокруг Солнца с тем же периодом, что и Земля. Два близко к Земле. L1 находится между Землей и солнцем, L2 находится напротив солнца. L3 как раз там, где вы хотите, чтобы ваша «контр-земля» была, к сожалению, L3 нестабильна. Чтобы оставаться на уровне L3, требуется «удержание станции». L4 и L5 составляют 60 градусов от оси Земля-Солнце. Они псевдостабильны, если другое тело достаточно мало. Планета размером с Землю не может вращаться на L4.

Что, если бы планета была помещена в нужное место

Поместить тело точно в L3 не получится, потому что есть масса других возмущений, которые будут немного смещать его из L3, а затем земная гравитация будет работать, чтобы отодвигать его все дальше и дальше от L3, пока оно не станет видимым.

Число возможных типов высокостабильных орбит (к сожалению) весьма ограничено. У вас могут быть планеты, вращающиеся вокруг звезды по хорошо разделенным орбитам. У вас есть луны. Вам разрешены круговые орбиты. Интересные орбиты, подобные орбитам спутников Сатурна Януса и Эпиметея, не являются стабильными в течение достаточно долгого времени, чтобы могла развиваться жизнь.

Планеты могут вращаться вокруг друг друга, и каждая из них имеет непрозрачный облачный слой в своей атмосфере; это единственный способ, который я могу придумать, чтобы это стало возможным. (За исключением Большой Красивой Стены в космосе)

Конечно, это возможно

Многие другие ответы пытаются разобраться с системой трех тел.

Но если обе ваши планеты имеют пренебрежимо малую массу, любая «простая» орбита устойчива.

Трудно объяснить, как могла возникнуть такая система, но если у вас есть 1 массивное солнце и 2 карликовые планеты (размером с Луну), вращающиеся вокруг Солнца на расстоянии 10 UA (около круговой орбиты), они могут быть стабильными в течение миллиардов лет. Просто потому, что для каждого из них это чрезвычайно близко к системе двух тел.