Является ли Dyson Sphere стабильной конструкцией?

Нужна ли нам система управления положением Сферы Дайсона, чтобы ее начало всегда совпадало с центром звезды?

Важным принципом в этом вопросе является сферическая симметрия с применением закона Гаусса. Для электрически заряженной сферы заряды накапливаются на поверхности, что приводит к ситуации, когда поле эффективно равно нулю везде внутри этой сферы. Математически сфера Дайсона эквивалентна этому. Конечно, поле внутри сферы Дайсона не было бы нулевым из-за солнца, но вклад самой структуры сферы сферы Дайсона мог бы быть нулевым. Я говорю «может», потому что это предполагает, что материя идеально распределена.

Такая система не является ни стабильной, ни нестабильной. Он просто сбалансирован.

его происхождение

Если соблюдается идеальная симметрия (и окрестность ясна, об этом позже), то положение звезды внутри сферы фактически не имеет значения для ее стабильности. Система была бы столь же устойчива со звездой близко к краю, как и точно в центре сферы Дайсона.

Если бы материя была чем-то меньшим, чем идеально сферическая, она была бы категорически неустойчивой, а не просто уравновешенной. Я полагаю, что это такое же следствие, как и теорема Эрншоу. Любое расположение материи не создаст изначально устойчивую точку в пустом пространстве, где дивергенция поля равна нулю.

Для целей научной фантастики я бы сказал, что ответ «да», потребуется активная стабилизация в той или иной форме. Даже если вы предполагаете идеальную симметрию, есть способы, которыми другие объекты в Солнечной системе могут привести к тому, что сфера и звезда врежутся друг в друга в отсутствие активного контроля. Мне придется разбить это на два случая:

Факторы применяются, даже если солнце находится в начале координат:

• излучение в нашей части галактики не изотропно, поэтому оно подтолкнет сферу к звезде.
• гравитационные волны могут действовать неравномерно, и это может привести к другим режимам нестабильности (следующий список), которые в конечном итоге заставят их столкнуться

Факторы, которые применяются, если солнце немного смещено от начала координат:

• если бы Солнце не было мертвой точкой, приливные силы других астрономических тел разгоняли бы его в сторону
• если бы сфера Дайсона была неоднородной и солнце не было бы в ЦМ, она бы ускорялась, и это было бы неустойчивое ускорение

Однако, если мы предполагаем, что развитая цивилизация построила сферу Дайсона, не должно быть сложной задачей использовать контролируемое отраженное излучение от самого солнца, чтобы удерживать его в центре. Есть и другие, гораздо более серьезные проблемы с физическими свойствами такой структуры.

Вы игнорируете внешние влияния. Что-то настолько простое, как удар астероида о внешнюю сторону сферы, вытолкнет ее из концентрического равновесия и вызовет дрейф в сторону эксцентриситета, что в конечном итоге приведет к контакту между звездой и шаром (или, что более вероятно, к испарению части сферы задолго до того, как контакт). Потребуется активная повторная коррекция/стабилизация.