Могут ли две планеты быть так тесно связаны друг с другом, что имеют общую атмосферу?

Могут ли две планеты быть связаны друг с другом приливами на таком небольшом расстоянии друг от друга, что у них общая атмосфера, а материал плавает между ними?

Художественный взгляд на 2 заблокированные приливом планеты

Нет необходимости в том, чтобы они были заблокированы приливом. Вопросы просты: «Могут ли две планеты быть так близко, что имеют общую атмосферу?». Приливный шлюз — это бонус, позволяющий, например, построить небоскреб с одной планеты на другую, если нет мелких либраций.
См. этот ответ worldbuilding.stackexchange.com/questions/1274/… и обсуждение здесь chat.stackexchange.com/transcript/message/18052695#18052695 для получения некоторой соответствующей справочной информации.
В то время как непосредственная близость, чтобы разделить атмосферу, была исключена предыдущими ответами. Это исследование дает небольшое представление о системах двух землеподобных планет, объединенных в пару, а не сливающихся в одно тело. Они заявляют, что такие бинарные планетные системы со временем образуют приливный замок. И типичное расстояние между центрами этих планет составляет всего три радиуса планеты. phys.org/news/2014-12-binary-terrestrial-planets.html
Существует много дискуссий о пределах Роша, но это относится только к таким вещам, как каменистые планеты и газовые планеты, которые могут развалиться на части. Если бы у вас была планета, представляющая собой твердый шар из титана, удерживаемый вместе не гравитацией, а чем-то гораздо более сильным, например, электростатической силой, то предел Роша едва ли применим.
@Envite: Приливный замок и почти круговая орбита предотвратят разрушение твердого тела из-за постоянно меняющихся сил. Для обоих тел, замкнутых приливом на очень тесную круговую орбиту, гидростатическое равновесие возможно, по крайней мере, для некоторых соотношений их масс и значений их плотностей; но я ожидаю, что ваша зацикленность на знакомых картинках пределов Roche помешает вам понять важность этих данных.
@IncnisMrsi Дело не только в приливной блокировке. Гравитация другой планеты будет достаточно высокой на изображенном расстоянии («достаточно близко, чтобы разделить их атмосферы»), чтобы материал на лице каждой планеты, обращенной к другой, был бы почти невесомым. В такой ситуации плотность не имела бы значения, поэтому камни могли почти свободно плавать в общей атмосфере. Не самое подходящее место для планетарной коры.
@BrianGordon Я почти уверен, что от титана также можно отломить куски.
@Envite, если бы планеты не были заблокированы приливом, тогда трение между двумя атмосферами, взаимодействующими с орбитальными скоростями, привело бы к выделению большого количества тепла, что в конечном итоге уменьшило бы орбитальную скорость, вызывая столкновение.

Ответы (6)

Предел Роша, упомянутый в других ответах, не может быть препятствием для этого.

Жесткое приближение

Для двух твердых планет одинаковой массы M и радиуса R , удерживаемых вместе силой тяжести, пределом Роша будет расстояние между их центрами D , при котором любое уменьшение этого расстояния будет означать, что приливная сила на каждой планете больше, чем гравитация удерживает планету вместе.

Из https://en.wikipedia.org/wiki/Roche_limit#Rigid-satellite_calculation :

Если приливная сила равна силе гравитации:

GM/R 2 = GM(2DR - R 2 )/(D 4 - 2D 3 R + R 2 D 2 )

Это упрощает:

R 4 - 2DR 3 + R 2 D 2 - 2D 3 R + D 4 = 0 ,

который имеет решение D = 1,8832R. Разделение поверхностей на 2R меньше: -0,1168R. Предел Роша - это когда окружность каждой планеты находится внутри другой планеты.

Две твердые планеты одинакового размера, поверхности которых разделены каким-либо расстоянием, находятся далеко за пределами предела Роша друг друга.

Приближение жидкости

Для жидких тел из https://en.wikipedia.org/wiki/Roche_limit#Fluid_satellites ,

Расчет сложен, и его результат не может быть представлен в точной алгебраической формуле.

но полученный результат:

Д = 2,44R

Это, опять же, расстояние между их центрами. Когда оба объекта имеют радиус R, расстояние между их поверхностью и поверхностью составляет 0,44R (2800 км для Земли). Даже полностью жидкие Земли могут вращаться вокруг друг друга почти полностью в экзосфере друг друга (около 10 000 км), не пересекая предел Роша друг друга.

Комбинированный

Таким образом, для твердого тела предел Роша в разделении поверхностей составляет -0,1168R (перекрытие).

Для жидких планет предел Роша в разделении поверхностей составляет 0,44R.

Настоящая каменистая планета, такая как Земля, была бы где-то между ними. Для точного ответа потребовалось бы сложное компьютерное моделирование всех составляющих слоев. Лучшее, что я могу здесь сделать, это предположить, что это что-то среднее между двумя (наполовину жесткая, наполовину жидкая): 0,1616R. Чуть более 1000 км для двух земель: примерно на границе термосферы друг друга.

Это было бы прямо на пределе Роша. Я сомневаюсь, что планеты могли бы счастливо существовать на этом пределе, но теоретически они существовали бы.

Другое дело, может ли это когда-либо возникнуть в стабильной конфигурации.

Захват другого объекта (например, Нептуна, захватившего Тритон) на орбите очень редок, и сделать это таким образом, чтобы получить такое незначительное разделение и идеально круглые орбиты, было бы смехотворно маловероятным.

Еще более маловероятно, чтобы они сконденсировались из газа и пыли в такой конфигурации, когда они были бы жидкими, а не твердыми. Тем не менее, они будут расти, срастаться и становиться более жесткими по мере того, как они будут это делать (а затем менее, по мере того как их ядра будут таять), их Пределы Роша будут меняться вверх и вниз вместе с ними.

Это не обязательно невозможно.

Есть больше надежды. При чуть более 0,44 R обе планеты будут искажены (не разорваны, а просто вытянуты) [земля в основном жидкая в этом масштабе]. Это искажение уменьшит 0,44R до меньшего числа. Кроме того, железные ядра более плотные, что будет означать, что искажение меньше ослабляет гравитацию, а также снижает предел Роша.

Нет.

Ответ HDE 226868 объясняет концепцию доли Роша и затрагивает концепцию предела Роша, но все немного сложнее.

Звезды- гиганты — это звезды настолько большие, что их внешние слои очень слабо ощущают гравитацию внутренних. Эти звезды в тесных двойных системах настолько велики, что их звездные атмосферы больше, чем их доли Роша, поэтому они теряют массу по отношению к другой звезде в двойной системе, если она достаточно мала (второй случай на изображении). Обычно звезды не такие большие, поэтому каждая из них находится в своей полости Роша (первый случай), но если обе звезды являются звездами-гигантами, они могут иметь общие звездные атмосферы. Это реальный случай разделения атмосфер, но имейте в виду, что расстояние между ядрами звезд все же очень велико. Просто атмосферы тоже большие.

Доли Роша с переполнением или без него

Гигантские планеты , такие как Юпитер, имеют большую гравитацию в своих атмосферах, чем гигантские звезды. Это потому, что радиус довольно меньше, даже если масса также мала. Так что очень маловероятно, что планета-гигант может иметь общую атмосферу с другой: им нужно быть очень близко, очень близко. Достаточно близко, чтобы у них были большие проблемы с приливами. Такие планеты в основном состоят из газа, поэтому они, скорее всего, будут испытывать серьезные возмущения, вызванные другой планетой, и вообще не могут быть заблокированы приливом.

У каменистых планет , таких как Земля, другая проблема: предел Роша.Пример компании «Рош Лимит»Когда твердое тело, скрепленное собственной гравитацией, например каменистая планета, становится достаточно близко к другому твердому телу такой же или большей массы, оно испытывает приливные эффекты. Приливная блокировка является второстепенной из них. Но, приближаясь все ближе и ближе, приливной эффект заставляет одни части планеты двигаться быстрее, чем другие, вызывая поломку малого тела. Предел Роша зависит от плотности тела. Например, предел Роша для Луны на Земле находится между 9496 км (если бы Луна была абсолютно твердой) и 18261 км (если бы она была идеально деформируемой). Все, что ближе, разорвется на части. А поскольку земная атмосфера представляет собой тонкий слой толщиной всего в 10 000 км (для экзосферы, которую вряд ли можно назвать атмосферой), две планеты, подобные тем, что изображены на вашем изображении, довольно быстро превратились бы в один уникальный шар большего размера.

Обратите внимание, что Роберт Л. Форвард был физиком, специализирующимся на точных науках, и знал, о чем говорил. (Он работал физиком и аэрокосмическим инженером и писал книги на стороне). Кажется вероятным, что он занимался математикой и знал, что миры будут держаться вместе, прежде чем он написал книги, хотя у меня нет никаких фактических доказательств на этот счет.
@TimB Во-вторых, это. Я ожидаю, что его физика будет здоровой. Его биология, не так уж и много. Я вижу мир Роша как две планеты, которые почти заполняют свои доли Роша (и, таким образом, стабильны), атмосфера у них несколько общая. Поскольку миры не круглые, они должны быть заперты приливом.
Стабильность @LorenPechtel не имеет ничего общего с Roche Lobes, но с Roche Limit, что является другой вещью (разработанной одним и тем же человеком). Предел Роша имеет дело с приливной нестабильностью, вызванной разницей в притяжении и скорости движения по орбите из-за разницы в расстоянии до центра.
@Envite Стабильный, поскольку не разваливается из-за выхода за пределы их долей Роша. Я не хотел сказать, что орбита была стабильной или нестабильной.
@LorenPechtel Я никоим образом не имею в виду орбиты. Я имею в виду тела, ломающиеся и разваливающиеся на мелкие кусочки. Вот что происходит, когда тело преодолевает свой предел Роша.
@Envite Но у вас могут быть две планеты, каждая из которых находится в своей собственной доле Роша, но атмосфера находится за пределами долей и, таким образом, является общей.
@LorenPechtel Опять же, пожалуйста, не путайте Roche Lobe и Roche Limit. Для двух каменистых планет, имеющих атмосферу, переполняющую их доли Роша, они будут находиться внутри предела Роша, поэтому они больше не будут планетами, а будут совокупностью астероидов.

Ах, поехали.

Нет. Но да.

О пределе Роша я оставлю Винсенту; в конце концов, это была его идея. Если он напишет ответ, вы узнаете, почему эти планеты не могут быть заблокированы приливами и находиться так близко друг к другу. Это означает, что вы не увидите две планеты, приближающиеся друг к другу очень близко, как показано на этом изображении. Они точно не тронут.

Но атмосферный перенос вполне возможен. Я знаю, это кажется нелогичным, учитывая, что только что было установлено, что эти планеты могут быть так близко друг к другу. Но есть небольшая лазейка, называемая долей Роша , которая может сделать этот сценарий возможным.

Полость Роша (не то же самое, что предел Роша!) — это точка в двойной звездной системе, внутри которой материя связана со звездой гравитацией. Если материя выходит из доли, она может аккрецироваться другой звездой, и наоборот. Массоперенос обычно происходит в форме газа, плазмы или другого звездного материала, включая материал от выбросов корональной массы или других драматических событий. Здесь, однако, будет передаваться атмосфера.

Вся идея, кстати, исследована в Rocheworld Роберта Форварда , который мне удалось узнать после написания остальной части этого ответа.

К вашему сведению, при поиске «доля Роша» в моем браузере статья в Википедии о пределе Роша появилась перед статьей о доле Роша. Остерегайтесь различий между ними.
Картинка в вопросе вверху — фан-арт, изображающий Rocheworld.
Как написано в книге, две планеты заблокированы приливом и вращаются по орбите сразу за пределом Роша. Планеты на самом деле деформированы в форму яйца, а атмосфера заполняет доли Роша и свободно течет между ними.
Если планеты находятся за пределами предела Роша, то насколько велика их атмосфера, чтобы переполнить доли Роша?
Он не обязательно должен быть массивным, потому что гравитационный градиент внутри лепестка означает, что вам нужно меньше энергии для перемещения между планетами, чем от них.

Ответ положительный, и система Плутона-Харона является примером такого расположения. См. эту статью от New Scientist

Две планеты, похожие на Землю, с общей атмосферой исследуются в вымышленном сеттинге трилогии Боба Шоу «Оборванные астронавты ».

Действие сериала «Оборванные астронавты » происходит в другой вселенной (это проскальзывает в нескольких местах — например, я думаю, что один эксперимент брата Толлера Маракина показал, что число пи точно равно 3).

Зависит от того, что подразумевается под «атмосферой». Официально земная атмосфера простирается на одну треть пути до Луны, что необычно дальше, чем следует из представленной иллюстрации. Однако на таком расстоянии воздух определенно не является «пригодным для дыхания» и, вероятно, не тем, что обычно подразумевается под «атмосферой».

Так что, конечно, если бы у вас были две планеты, похожие на Землю, вращающиеся вокруг друг друга на расстоянии, равном орбите Луны, газообмен начинает казаться вероятным. Кроме того, приливы были бы в 8 раз более значительными, чем на Земле, учитывая нашу нынешнюю Луну.

возможно, кто-то еще мог бы говорить о вероятности возникновения такой планетной системы, но если бы она была на месте, я не вижу причин, по которым она была бы нестабильной.

Если, ЕСЛИ у вас есть две точные копии Земли, и они находятся друг от друга на таком же расстоянии, как Земля от Луны, у вас будет сценарий Rocheworld? Тогда почему так много других говорят, что это невозможно?

Если требование к планетам земной группы может быть смягчено, позволяя создавать меньшие миры с более пушистой атмосферой, рассмотрите две планеты размером с Титан на близкой орбите. При радиусе 2500 км минимальное расстояние Роша по поверхности составляет 1100 км. Атмосфера Титана на высоте 600 км находится в мезопаузе чуть выше верхних слоев тумана. Под противодействующей гравитацией компаньона атмосфера будет растягиваться дальше, вероятно, соединяя стратосферы, открывая возможность межпланетного путешествия на воздушном шаре.

Могут ли две планеты быть так тесно связаны друг с другом, что имеют общую атмосферу?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 4v