Jak může Ganymed mít zemskou gravitaci, aniž bychom si to uvědomili?

Neměňte hmotu – měňte hustotu.

(Soft science before – all hands brace for impact!)

Jedna věc, kterou byste asi neměli dělat, je změnit Ganymedovu hmotu. To by nevyhnutelně a snadno pozorovatelným způsobem změnilo jeho oběžnou dráhu (a její vliv na ostatní měsíce). Musíš udělat nějaké komplikované mávání rukou, aby se Ganymede zdál být jeho zdánlivou hmotou a zároveň mít velmi odlišnou skutečnou hmotnost.

Řešení změny hustoty bude i nadále vyžadovat určité mávání rukou, ale možná je to přípustné Ve vesmíru „bavlny-cukrovinky-scifi“ … můžete být soudcem toho!

Abychom ve vašich jeskyních dosáhli zemské gravitace, museli bychom: 1) způsobí, že jádro Ganymede bude nepřirozeně husté a jeho plášť nepřirozeně lehký, a 2) umístíte své jeskyně mnohem blíže k jádru. K tomu, aby se to stalo, je zapotřebí dvojí vlna rukou:

Za prvé, vlastně tolik soustředit Ganymedovu hmotu na jádro, nemohli byste použít žádný přirozeně se vyskytující materiál ve známém vesmíru. Materiály vyrobené z konvenčních prvků jsou příliš lehké a elektronem nebo neutrony zdegenerovaná hmota by nezůstala stlačena zemskou gravitací – explodovala by. Takže … pravděpodobně nejlepším soft-sci-fi řešením (bez vyvolání generátorů umělé gravitace) je to, že jádro Ganymede obsahuje degenerovanou hmotu, která z nějakého důvodu nedokáže dekomprimovat. (Je to zvláštní záležitost? Je to v náhodném, přirozeně se vyskytujícím statisovém poli? Ruční vlna!) Podobně budete muset ručně vlnit materiál pro složení Ganymedova pláště, které je extrémně lehké a nějak vypadá na naše dalekohledy jako slaný oceán . (Viz https://en.wikipedia.org/wiki/Ganymede_(moon) #Composition ) Což nás přivádí k dalšímu bodu …

Některá z našich pozorování fyzického vzhledu Ganymeda a jeho momentu setrvačnosti budeme muset ovlivnit ručně ( https://en.wikipedia.org/wiki/Moment_of_inertia_factor Abych byl upřímný, nemyslím si, že bude existovat sebevědomý a elegantní způsob, jak vysvětlit všechna pozorování, která jsme z toho udělali. Přinejmenším se snažte mít důvod, proč Ganymede. “ Povrch je nebo se zdá, že je tvořen vodním ledem a silikátovou horninou, a proč se zdá, že má podpovrchový slaný oceán a železo bohaté jádro.

(K řešení povrchu bych nabídl toto … náš extrémně lehký plášťový materiál je jaksi také poměrně tvrdý a tuhý a silikátová hornina povrchu jsou většinou vrstvy prachu / úlomků z dopadů meteorů.)

Komentáře

• Díky – vypadá to velmi slibně! Dobré jídlo na zamyšlení nad exotickými materiály a fyzickým vzhledem. (Já ‚ vás podpořím, jakmile budu mít dostatek zástupců.)
• Ano, ‚ přemýšlel jsem o tom trochu víc, protože jsem napsal svou odpověď a černá díra, u které lidé žijí poblíž, byla jediná věc, na kterou jsem mohl přijít, která je dokonce mírně životaschopná – a dokonce i ta má dost problémů, aby ji pevně vložila do říše vědy o cukrových vatách)
• Ano, nezapomněl jsem ‚ černé díry. Vyžadovali by jiný druh ručních vln, to je vše (proč do toho ‚ t nespadá zbytek měsíce?).
• @KeithMorrison: to by platí pro vzdálenosti mimo počáteční povrch těla ‚. Pokud však vezmeme bod uvnitř Slunce – řekněme někde v polovině poloměru Slunce ‚ – pak by tento bod pocítil vyšší gravitační tah, pokud by celé slunce ‚ s hmota byla zhutněna do poloviny slunečního ‚ s průměru.
• Provedl jsem k tomu několik rychlých výpočtů. Skutečný rádius “ “ Ganymede by musel být rGanymede = sqrt (massGanymede / massEarth) * rEarth nebo asi 1000 km (místo 2634 km), což nezní ‚ příliš špatně. Ale hustota by pak musela být asi 35 000 kg / m ^ 3, což je více než jakýkoli běžný materiál na Zemi .

Je mi líto, ale je to nemožné.

Ganymede má 2,4% hmotnosti Země. je to, co generuje gravitaci.

Pokud by to mělo větší gravitaci, narušilo by to oběžné dráhy ostatních měsíců a my bychom o tom věděli. Známe hmotnost každého podstatného tělesa ve sluneční soustavě (a ve skutečnosti některé z nich byly detekovány, protože narušovaly oběžné dráhy věcí, o kterých jsme věděli, a byli jsme schopni se podívat na správné místo).

http://solarviews.com/eng/ganymede.htm

Musíte přijít na způsob, jak dosáhnout vašich cílů, který nezahrnuje gravitaci, jak ji známe. led, magnetické boty nebo dokonce jen poskakování v ledových tunelech jsou možné.

Komentáře

• Hromadné kombinace s poloměrem až m ake gravitace! Pokud by byl mnohem menší, mohl by mít zemskou gravitaci. To je ‚ důvod, proč je “ proměnná hustota “ proveditelnější: kdyby existovaly mnohem hustší (tj. malý poloměr) jádro a “ lidé “ byli blízko, G by bylo mnohem vyšší.
• Může to být nemožné, ale ne z důvodu, který zmiňuješ. Viz “ co když? malá planeta “
• @EricDuminil: To ‚ s pro asteroid o průměru 2 metry. Ganymede je cesta větší než to.
• @ user151841: Pokud nahradíte Ganymede fotbalovým míčem Ganymede ‚ s hmotou, nic pro Jupiter nebo ostatní měsíce by se to vůbec změnilo. Jediná věc, která by se změnila, by byla gravitace na Ganymedově ‚ povrchu. Totéž se stane (tj. Nic), pokud se slunce stane černou dírou .
• @EricDuminil No, která osvětlí druhou polovinu problému . Pokud by Ganymede měl velikost fotbalového míče, ale měl stejnou hmotnost, nevěděli bychom ‚, že by tam byl, a museli bychom přijít na tajemství “ chybějící měsíc “ Jupiteru. Byli bychom dospěli k závěru, že tam musel být velmi hustý, velmi malý měsíc, kvůli jeho gravitačním účinkům na oběžné dráhy. Pokud je však ‚ dostatečně velký na to, abychom jej viděli, známe ho ‚ s a z jeho pohledu můžeme pochopit jeho oběžnou dráhu a odvodit její hmotnost. ‚ to opravdu není možné. Známe to ‚ tak či onak.

Pojďme zpětně sledovat a zjistit, jak známe hmotnost / gravitaci na Ganymedu. (delší čtení zde).

Nejprve musíme vypočítat poloměr Země. O tomto je známo relativně dlouhou dobu přesnost. Poté musíme změřit, co je to „gravitační tah“ Země neboli její hmotnost, použitím předmětu známé hmotnosti. S tímto v ruce můžeme ve skutečnosti vypočítat hmotnost Slunce s vědomím jeho vzdálenosti od Země (opět to dokázala věda).

Odtud můžeme měřit hmotnost jakékoli planety v naší sluneční soustavě pomocí relativní lehkost.S hmotností Jupitera, která je nyní známá, můžeme ve skutečnosti sledovat Ganymeda a vypočítat také jeho hmotnost.

Kdykoli došlo k chybě (a buďte si jistí, že není dostatečně velká na to, abychom toho dosáhli) to, co požadujete), ovlivnilo by to naše měření všeho v tomto propojeném řetězci. Takže ve vašem případě musíme mít hrubé nesprávné měření buď Jupiterových orbitálních pohybů, nebo Ganymedových (nebo pravděpodobně obojího k získání požadované hmotnosti).

Stačí říct, to je vysoce nepravděpodobné.

Pokud jde o vaši další otázku, podívejte se na množství záření na Ganymedu. Při 8 rem denně to rozhodně bude v průběhu času způsobovat katastrofu na vašem pozemském životě.

Komentáře

• Myslím, že ‚ je chyba v citovaném článku. Můžete pouze získejte hmotu slunce, jak je v ní popsáno. Abyste získali hmotu planety, musíte mít měsíc (metoda umožňuje získat hmotu centrálního těla – ne těch, které jej obíhají). Hmotnost Ganymedu je tedy odhad – nevypočítává se. Pokud to není ‚ určeno poruchami jiných měsíců ‚ oběžných drah, ale to ‚ s těžko triviální.

Pokud je ca ves se otáčí velmi rychle, obyvatelé by uvnitř jeskyně zažili něco, co vnímají jako gravitaci. Když vystoupí z jeskyně, stanou se téměř beztížnými.

Představte si, že uvnitř Ganymedu je koule, která rotuje mnohem rychleji než planeta samotná. Proč? Budeš potřebovat důvod, jako by někteří další obyvatelé chtěli zábavnou jízdu, ale nudili se a odešli, nebo něco pláclo do Ganymeda tak akorát. Mezi Ganymedovým povrchem a koulí je možná vrstva něčeho tekutého, s velmi malým tření. Uvnitř je rychle se točící koule, nebo alespoň prstenec (kobliha). Obyvatelé uvnitř by věřili, že směrem k povrchu je gravitace. Dostat se k nim může vyžadovat nějaké zvláštní uspořádání, ale pokud je toto uspořádání vzduchotěsné , pak i váš vzduch zůstane na místě.

Komentáře

• Líbí se mi obří gravitronový nápad. Možná havarovala nějaká mohutná loď staré generace, která zapustila sama na povrch a současně přináší život a extrémní rotaci.
• @Wazoople Nebo možná Ganymede je loď a nějaký prstencový materiál se postupem času zaleskl …

Možná existuje nějaká semi-vědecká nebo magická forma gravitačních generátorů, které generují gravitaci (jako v mnoha vesmírných operách jako Star Trek a Star Wars). Gravitační generátory se používají k zajištění umělé gravitace ve vesmírných lodích v mnoha vesmírných operách.

A možná někdo umístil takové gravitační generátory pod podlahy uzavřených kaváren naplněných vzduchem pod povrch Ganymedu. Světlo v těchto jeskyních může být také umělé. Pokud jsou kaverny utěsněny a vzduchotěsně uzavřeny, budou v nich kaverny udržovány a umělá gravitace nebude potřebná k udržení atmosféry, ale může být nezbytná k zajištění gravitace pro zdraví lidské populace.

Ve skutečnosti je považováno za možné, že pod povrchy Ganymedu a jiných měsíců ve vnější sluneční soustavě mohou existovat formy života v kapalných oceánech. Takže to, co navrhujete, je neurčitě podobné spekulacím, kromě toho, že navrhujete malé vzduchem naplněné jeskyně v ledu namísto celosvětového oceánu pod ledem.

Kombinovaný účinek těchto gravitačních generátorů by měl zvýšit celkovou gravitaci Ganymede a učinit ji trochu masivnější, než ve skutečnosti je . Pokud jsou ale tyto gravitační generátory pod jen nepatrným zlomkem povrchu Ganymedeanu, celkový účinek může být velmi mírný.

A když jsou na oběžnou dráhu kolem Ganymedu umístěny vesmírné sondy, mohou detekovat účinky těchto gravitačních generátorů, stejně jako první lunární satelity detekovaly hromadné koncentrace (maskony) na Měsíci.

https://en.wikipedia.org/wiki/Mass_concentration_(astronomy) 1

A možná analýza zvláštních gravitačních údajů může dokázat, že nemohou být výsledkem Ganymedeanských maskotů, ale musí být způsobeny generovanou gravitací.

Mohou žít uvnitř rotující odstředivky. Ovládáním rychlosti (a nakláněním podlahy) ji může generovat jakoukoli potřebnou úroveň gravitačního zrychlení, od Ganymedu po Zemi nebo vyšší. Odstředivka tam byla ponechána předchozí, pokročilejší civilizací, která také opustila všechny své další systémy podporující život. Je Jupiterovo intenzivní záření problém Lem pro ně?

Komentáře

• Vítejte ve Worldbuildingu! Vaše odpověď je dobrá, ale měli byste odstranit poslední větu. Pokud máte dotaz k OP, měl by být položen v komentáři.Vím, že zatím nemůžete ‚ komentovat, a to ‚ vždy představuje problém pro nové uživatele, ale existuje spousta otázek, které ‚ nepotřebujete žádné další vysvětlení. Prozatím pokračujte a přeskočte všechny otázky, na které ‚ t neodpovíte bez dalších informací, dokud nezískáte dostatečnou reputaci pro komentování. Hodně štěstí!

Samotný Ganymede je nabitý materiály s vysokou hustotou, jako je wolfram a usazeniny uranu, jejichž výsledkem je celková hmota podobná Zemi, snadno 50krát tak velká, jak by měla být. Umělé superheavy prvky nad rámec všeho, co se kdy vyrobilo v laboratoři.

Povrch Ganymedu je pokryt silnou vrstvou prachu Cavorite , což má za následek, že jeho neobvykle vysoká hustota je téměř úplně zrušena, jaká gravitace / hmotnostní efekt, který filtruje Cavorit je jen pár procent své přirozené síly.

V jeskyních není gravitace ovlivněna a obyvatelé zažívají normální pozemské podmínky.

Pokud chcete, aby měl samotný povrch zemská normální gravitace, můžete vlnovou vlnou, že Cavorite tlumí účinky gravitace tak, že odpadává velmi rychle, např .: během několika metrů. Zkrácení délky gravitačních vln na něco, co byste mohli měřit na dvoře. To znamená, že můžete chodit jako obvykle, ale vyhodit míč vysoko do vzduchu a už nebude znovu sestupovat.

Dodatek:
Když jsem odešel a podíval se na hustotu materiálu, uvědomil jsem si, že požadovaná hustota, aby byl Ganymede doslova 5 000krát tak mohutný, jak se zdá, je daleko za wolframem nebo uranem nebo dokonce i osmiem nebo draslíkem.
K tomu potřebujete materiál s hustotou 779 634 464 751,96 kg / m ^ 3.

Podle toho jsem svou odpověď opravil.

Komentáře

• Byl jsem při výpočtu hustoty venku o 10 a myslel jsem si, že ‚ d potřebujete umělý superhustý prvek … trochu zklamaný, potřebujete pouze wolfram.
• odmítnutí odpovědnosti. Netuším, zda jádro wolframu a uranu vklady by byly dostatečné k produkci hmoty podobné Zemi! Ale kontrola vs Železa pomocí molární hmotnosti by pravděpodobně byla užitečným porovnáním.
• Jen jsem šel a udělal nějaké zjišťování. Železo je 7850 kg / m ^ 3, zatímco Tungsten je 19600 kg / m ^ 3. Takže technicky vzato je to ‚ někde mezi 2 až 3krát tak hustými. Abyste dosáhli pozemské hmoty s Ganymedem, potřebujete ‚ něco 5krát hustšího než wolfram. Uran je při 18 900 kg / m ^ 3 méně hustý než wolfram. Takže ano. ‚ d pravděpodobně potřebujete umělý superhustý prvek. Hodně štěstí při výrobě toho, který není ‚ ta směšně krátkotrvající radioaktivní prvek.
• Osmium je 22590 kg / m ^ 3, stále pro to není životaschopné, a draslík ( nejhustší materiál, který byl kdy vyroben v laboratoři) je o něco hustší při 22610 kg / m ^ 3.
• Myslím, že jste měli pravdu poprvé … Chcete-li dosáhnout stejného gravitačního zrychlení (na povrchu) jako Země (9,81 $ m / s ^ 2 $), ale zachovat stejný poloměr, Ganymede (1,5 $ m / s ^ 2 $) musí být jen asi 7krát těžší ($ a \ propto m $), tedy 7krát více hustý. Jeho aktuální hustota je asi 2 $ g / cm ^ 3 $, takže nás to přivede na asi 15 $ g / cm ^ 3 $. Což je u normální hmoty snadno dosažitelné.

Myslím, že vaše jediné „realistické“ řešení je gravitace generátor s velmi omezeným dosahem. Pokud by skutečná gravitační přitažlivost Ganymede byla větší, než by měla být, ovlivnilo by to jeho oběžnou dráhu a oběžnou dráhu čehokoli jiného, co by se k němu dostalo, což by astronomové detekovali z dálky.

Gravitace generátor (pravděpodobně postavený a poté opuštěný některými starověkými druhy), který dosáhl jen velmi krátké vzdálenosti nad povrchem, takže udržovací atmosféra a obyvatelé jsou pevně zakořeněni, ale ne natolik, aby ovlivňovali orbitální charakteristiky, by měl účet naplnit. Přirozeně, skutečný gravitační pole by tak nepůsobilo, ale protože vynalézáte gravitační generátor, který generuje umělou gravitaci, máte úplnou volnost v tom, aby se umělá gravitace chovala nestandardním způsobem.

Komentáře

• Gravitace je generována hmotou a má nekonečný rozsah. Jak to můžete z vědeckého hlediska obejít?
• @ L.Dutch Plakát je předpokládat umělý generátor gravitačního pole, který nemá nepotřebuje hmotu a má krátký dosah. Není třeba to vlastně vymýšlet, protože se jedná o WorldBuilding a ne o fyziku.
• Topologicky lze gravitaci považovat za odsazení v časoprostoru (tj. staré demo z pryže). Zkreslení je obecně v celé oblasti a odsazení je velmi mělké, takže pokud jste chtěli Chcete-li mít blízké gravitační pole, musíte ‚ d v podstatě “ scrunch up “ časoprostor na to. jako uchopení části listu a jeho stáhnutí k sobě tak, že visí uprostřed volně. Pokud jsem věděl, jak to skutečně implementovat, ‚ d jsem získal nobelovu cenu: P

Některé odpovědi jsou trochu zavádějící – zejména ty, které citují článek Scientific American . Hmotu primárního objektu můžete získat pouze z jednoduché orbitální mechaniky. Takže hmotu Ganymede „nedostanete jednoduše z pozorování poloměru a periody jeho oběžné dráhy kolem Jupitera (je to docela dobrý způsob, jak získat Jupiterovu hmotu – ale to není to, o co jde ). Jakýkoli objekt v poloměru Ganymedu by obíhal kolem Jupiteru ve stejném období – bez ohledu na jeho hmotnost.

U koule dané velikosti gravitační pole na povrchu závisí na hustotě, takže:

$$ \ rho = \ frac {3g} {4 \ pi G r} $$

Takže pokud chcete gravitaci Země na planetě o velikosti Ganymeda, musíte ji vyrobit z materiálu o hustotě přibližně $ 15 \ space g / cm ^ 3 $ .

Je to docela husté – asi třikrát větší než hustota Země. Pokud je však Ganymede většinou vyroben z některých velmi hustých prvků, jako je wolfram nebo uran (jak uvádí @Ruadhan), fungovalo by to.

Komentáře

• Obávám se ‚, že by to opravdu nebylo ‚ t práce. Od m Počítáte, ‚ d potřebujete materiál, který je nejméně o 7 faktorů o 10 hustší než ten nejhustší materiál, který byl kdy vyroben nebo nalezen, aby byl ganymed vzdáleně těžký jako Země. ale pokud předpokládáme, že mimozemšťané vytvořili umělý planetoid ze stabilních supertěžkých izotopů a obalili jej normálnějšími materiály, ‚ d to udělalo. Tungsten a uran jsou ve srovnání s požadavky pěkně hravé.
• Viz poznámku výše – poprvé jsem udělal chybu, ale myslím, že tento výpočet je správný. Malá hustá planeta může snadno mít gravitační pole podobné Zemi. Může to být docela nepravděpodobné, ale normální kovy jsou hodně husté (jak jste řekli ve své první odpovědi!)

Magnetizm

Nahraďte gravitaci magnetizmem. Obyvatelé vašich jeskyní vědí jen kov. Žádné dřevo, žádné kožešiny, žádné plasty. Nosí ocel, stavějí z oceli a jejich jídlo je … komplikované. Pod jeskyněmi je silný zdroj magnetismu – starověká kosmická loď nebo přírodní úkaz. (vysvětluje to, proč mají na začátku tolik železa)

Takže všechny kovové předměty jsou tlačeny dolů a protože lidé nemají nic jiného, funguje to přesně jako gravitace. Až na to, že lidé téměř vylétají, pokud jsou nahí – ale můžete to použít i ve svém příběhu.

Komentáře

• Líbí se mi tento nápad, ganymede, který je nabitý vzácnými zeminami, není ‚ nad rámec oblast možností.

Ganymed není přirozeně se formující měsíc; je to mimozemská kosmická loď, která unesla lidi ve věku [vložte], kteří poté porazili své únosce a žili uvnitř vesmírné lodi, která se pak vznášela, dokud ji nezachytil Jupiter. Kosmická loď má samozřejmě umělou gravitaci a je postavena kolem reaktoru v jádru, ale reaktor je v pohotovostním režimu a zásobuje tam žijící lidi pouze kyslíkem, vodou atd., Které jsou potřebné k jejich přežití. Chovají mimozemské a pozemské rostliny, které mimozemšťané shromáždili ke studiu, a možná mají také nějaká domácí zvířata, také původně shromážděná mimozemšťany.