Come può Ganimede avere una gravità simile alla Terra senza che noi ce ne rendiamo conto?

Non modificare la massa, ma la densità.

(Scienza morbida avanti – tutte le mani si preparano allimpatto!)

Una cosa che probabilmente non dovresti fare è cambiare la massa di Ganimede. Ciò cambierebbe la sua orbita (e la sua influenza sulle altre lune) in modi inevitabili e facilmente osservabili. Dovresti fare qualche elaborato gesto della mano per far sembrare Ganimede la sua massa apparente pur avendo una massa reale molto diversa. / p>

Per avere una soluzione dalla modifica della densità sarà comunque necessario un po di agitazione della mano, ma forse è consentito e in un universo “zucchero filato-fantascienza” … puoi essere il giudice di questo!

Per ottenere una gravità simile alla terra nelle tue caverne, dovremmo: 1) rende il nucleo di Ganimede denso in modo innaturale e il suo mantello innaturalmente leggero e 2) posiziona il tuo grotte molto più vicine al nucleo. Londeggiamento della mano richiesto per far sì che ciò accada è duplice:

In primo luogo, per concentrare effettivamente la massa di Ganimede così tanto in il nucleo, non è possibile utilizzare alcun materiale presente in natura nelluniverso conosciuto. I materiali costituiti da elementi convenzionali sono troppo leggeri e la materia degenerata da elettroni o neutroni non rimarrebbe compressa sotto la gravità terrestre, ma esploderà. Quindi … probabilmente la migliore soluzione soft-sci-fi (senza invocare generatori di gravità artificiale) è che il nucleo di Ganimede contiene materia degenerata che per qualche ragione non può “decomprimersi. (È una questione speciale? È in un campo statico casuale, naturale? Onda della mano!) Allo stesso modo, dovrai fare ondeggiare a mano un materiale per comporre il mantello di Ganimede che è estremamente leggero e in qualche modo sembra ai nostri telescopi come un oceano salato . (Vedi https://en.wikipedia.org/wiki/Ganymede_(moon) #Composition ) Il che ci porta al punto successivo …

Avremo bisogno di eseguire manualmente alcune delle nostre osservazioni sullaspetto fisico di Ganimede e sul suo fattore di momento di inerzia ( https://en.wikipedia.org/wiki/Moment_of_inertia_factor Ad essere onesto, non credo che ci sarà un modo auto-coerente ed elegante per spiegare tutte le osservazioni che ne abbiamo fatto. Ma almeno, cerca di avere una ragione per cui Ganimede ” La superficie è o sembra essere composta da ghiaccio dacqua e roccia silicea, e perché sembra avere un oceano salato nel sottosuolo e un nucleo ricco di ferro.

(Per affrontare la superficie, vorrei offrire questo … il nostro materiale del mantello estremamente leggero è in qualche modo anche abbastanza duro e rigido, e la roccia di silicato della superficie è composta principalmente da strati di polvere / frammenti causati dallimpatto di meteoriti.)

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• Grazie – sembra molto promettente! Buon spunto di riflessione sui materiali esotici e sullaspetto fisico. (Ti ‘ ti voterò non appena avrò abbastanza rappresentante per farlo.)
• Sì, ‘ Ci ho pensato un po di più da quando ho scritto la mia risposta e un buco nero vicino al quale le persone vivono era lunica cosa che sono riuscito a trovare che è anche leggermente praticabile – e anche questo ha abbastanza problemi per metterlo saldamente nel regno della scienza dello zucchero filato)
• Sì, ‘ non avevo dimenticato i buchi neri. Richiederebbero un diverso tipo di oscillazione della mano, tutto qui (perché ‘ t il resto della luna ci cade dentro?).
• @KeithMorrison: sarebbe essere vero per le distanze al di fuori della superficie iniziale del corpo ‘. Se prendiamo un punto allinterno del sole, tuttavia, diciamo da qualche parte a metà del raggio del sole ‘, allora quel punto sentirebbe unattrazione gravitazionale maggiore se tutto il sole ‘ La massa è stata compressa entro la metà del diametro del ‘.
• Ho fatto alcuni rapidi calcoli su questo. Il ” raggio reale ” di Ganimede dovrebbe essere rGanymede = sqrt (massGanymede / massEarth) * rEarth o circa 1000 km (invece di 2634 km), il che ‘ non suona troppo male. Ma la densità dovrebbe quindi essere di circa 35000 kg / m ^ 3, più di qualsiasi materiale normale sulla terra .

Mi dispiace, ma è impossibile.

Ganimede ha il 2,4% della massa terrestre. Quella massa è ciò che genera la gravità.

Se avesse più gravità, distorcerebbe le orbite delle altre lune e noi lo sapremmo. Conosciamo la massa di ogni corpo sostanziale nel sistema solare (e infatti alcuni di loro sono stati rilevati perché stavano distorcendo le orbite di cose che sapevamo e siamo stati in grado di andare a cercare nel posto giusto).

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

Devi trovare un modo per raggiungere i tuoi obiettivi che non coinvolga la gravità come la conosciamo. Ad esempio i piedi artigliati da afferrare il ghiaccio, gli stivali magnetici o anche solo rimbalzare nei tunnel di ghiaccio sono tutti possibili.

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• La massa si combina con raggio a m ake gravity! Se fosse molto più piccolo, potrebbe avere una gravità simile alla Terra. Ecco perché ‘ lidea della ” densità variabile ” è più realizzabile: se esistesse un nucleo molto più denso (cioè a raggio ridotto) e le ” persone ” erano vicino, G sarebbe molto più alto.
• Potrebbe essere impossibile, ma non per il motivo che hai menzionato. Vedi ” e se? piccolo pianeta ”
• @EricDuminil: questo ‘ è per un asteroide con 2 m di diametro. Ganimede è molto più grande di così.
• @ user151841: se sostituisci Ganimede con un pallone da calcio della massa di Ganimede ‘, niente non cambierebbe affatto per Giove o per le altre lune. Lunica cosa che cambierebbe sarebbe la gravità sulla superficie di Ganimede ‘. La stessa cosa accade (cioè niente) se il sole diventa un buco nero .
• @EricDuminil Bene che illumina laltra metà del problema . Se Ganimede avesse le dimensioni di un pallone da calcio, ma avesse la stessa massa, ‘ non avremmo saputo che era lì e avremmo dovuto scoprire il mistero del ” luna mancante ” di Giove. Avremmo concluso che cera una luna molto densa e molto piccola che doveva essere lì, a causa dei suoi effetti gravitazionali sulle orbite. Tuttavia, se ‘ è abbastanza grande da poterlo vedere, sappiamo che ‘ è lì e, vedendolo, possiamo capire la sua orbita e dedurre la sua massa. ‘ non cè davvero modo di aggirarlo. Sappiamo che ‘ è lì in un modo o nellaltro.

Torniamo indietro e scopriamo come conosciamo la massa / gravità su Ganimede. (Leggi più a lungo qui).

Prima di tutto, dobbiamo calcolare il raggio della Terra. Questo è noto da molto tempo con un grado di accuratezza relativamente alto. Quindi dobbiamo misurare quale sia la “forza gravitazionale” della Terra, o massa, utilizzando un oggetto di massa nota. Con questo in mano, possiamo effettivamente calcolare la massa del sole conoscendo la sua distanza dalla Terra (di nuovo, la scienza lo ha dimostrato).

Da qui possiamo misurare la massa di qualsiasi pianeta nel nostro sistema solare con relativa facilità.Con la massa di Giove ora nota, possiamo effettivamente guardare Ganimede e calcolare anche la sua massa.

In qualsiasi momento, se ci fosse un errore (e state tranquilli, non ce nè uno abbastanza grande per ciò che richiedi), influenzerebbe le nostre misurazioni di tutto ciò che è lungo quella catena collegata. Quindi, nel tuo caso, dovremmo aver misurato grossolanamente i movimenti orbitali di Giove o di Ganimede (o probabilmente entrambi per ottenere laumento di massa di cui hai bisogno).

Basti dire, Questo è altamente improbabile.

Alla tua altra domanda, controlla la quantità di radiazioni su Ganimede. A 8 rem al giorno, nel tempo causerà sicuramente il caos nella tua vita simile alla terra.

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• Penso che ‘ ci sia un errore in quel documento che citi .. Puoi solo ottenere la massa del sole come descritto in esso. Per ottenere la massa di un pianeta, è necessario che abbia una luna (il metodo consente di ottenere la massa di un corpo centrale, non quelli che orbitano attorno ad esso). Quindi la massa di Ganimede è stimato – non calcolato. A meno che ‘ non sia determinato da perturbazioni di altre lune ‘ orbite, ma che ‘ non è banale.

Se il ca ves sta ruotando molto rapidamente, gli abitanti sperimenterebbero qualcosa che percepiscono come gravità allinterno della grotta. Uscendo dalla caverna diventerebbero quasi senza peso.

Immagina che allinterno di Ganimede ci sia una sfera che ruota molto più velocemente del pianeta stesso. Perché? Avrai bisogno di una ragione, come alcuni altri abitanti volevano un giro di divertimento, ma si sono annoiati e se ne sono andati, o qualcosa ha colpito Ganimede proprio nel modo giusto. Tra la superficie di Ganimede e la sfera forse cè uno strato di qualcosa di liquido, con pochissimo attrito. Allinterno cè una sfera che ruota rapidamente, o almeno un anello (ciambella). Gli abitanti allinterno crederebbero che ci fosse gravità verso lesterno verso la superficie. Raggiungerli potrebbe richiedere un qualche tipo di disposizione speciale, ma se quella disposizione è a tenuta daria , allora anche la tua aria rimarrà al suo posto.

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• Mi piace lidea del gravitron gigante. Forse una nave massiccia di antica generazione si è schiantata, incastrandomi se stesso in superficie, introducendo contemporaneamente vita e una rotazione estrema.
• @Wazoople O forse Ganimede è la nave, e un po di materiale per gli anelli si è acceso nel tempo …

Forse esiste una forma semiscientifica o magica di generatori di gravità che generano gravità (come in molte opere spaziali come Star Trek e Star Wars). I generatori di gravità vengono utilizzati per fornire gravità artificiale nelle navi spaziali in molte opere spaziali.

E forse qualcuno ha posizionato tali generatori di gravità sotto i pavimenti di caverne sigillate piene daria sotto la superficie di Ganimede. La luce in quelle caverne può anche essere artificiale. Se le caverne sono sigillate e a tenuta daria, laria sarà trattenuta dalle caverne e la gravità artificiale non sarebbe necessaria per trattenere latmosfera, ma potrebbe essere necessaria per fornire gravità per la salute della popolazione umana.

In effetti si ritiene possibile che potrebbero esserci forme di vita negli oceani liquidi sotto le superfici ghiacciate di Ganimede e altre lune nel sistema solare esterno. Quindi quello che stai proponendo è vagamente simile a quella speculazione, tranne che tu proponi piccole caverne piene daria nel ghiaccio invece di un oceano mondiale sotto il ghiaccio.

Leffetto combinato di quei generatori di gravità dovrebbe aumentare la gravità complessiva di Ganimede e farlo sembrare un po più massiccio di quanto non sia in realtà . Ma se quei generatori di gravità si trovano sotto solo una piccola frazione della superficie di Ganimede, leffetto totale può essere molto leggero.

E quando le sonde spaziali vengono messe in orbita attorno a Ganimede, possono rilevare gli effetti di quei generatori di gravità, proprio come i primi satelliti lunari hanno rilevato concentrazioni di massa (masconi) nella luna.

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

E forse lanalisi delle strane letture della gravità può provare che non possono essere il risultato di masconi ganimesi ma devono essere causate dalla gravità generata.

Possono vivere allinterno di una centrifuga in rotazione. Controllando la velocità (e inclinando il pavimento) può generare qualsiasi livello di accelerazione simile alla gravità necessario, da Ganimede alla Terra o superiore. La centrifuga è stata lasciata lì da una civiltà precedente e più avanzata che ha lasciato anche tutti gli altri sistemi di supporto vitale. Lintensa radiazione di Giove è un problema lem per loro?

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• Benvenuto in Worldbuilding! La tua risposta è buona, ma dovresti rimuovere lultima frase. Se hai una domanda per lOP, dovrebbe essere posta in un commento.So che non puoi ancora ‘ commentare e che ‘ è sempre un problema per i nuovi utenti, ma ci sono un sacco di domande che don ‘ non necessita di ulteriori chiarimenti. Per il momento, vai avanti e salta tutte le domande a cui ‘ non puoi rispondere senza ulteriori informazioni finché non ottieni abbastanza reputazione per commentare. Buona fortuna!

Ganimede stesso è pieno di materiali ad alta densità come tungsteno e depositi di uranio che si traducono in una massa complessiva simile alla terra facilmente 50 volte più grande di quanto dovrebbe essere. Elementi artificiali superpesanti oltre qualsiasi cosa mai prodotta in laboratorio.

La superficie di Ganimede è ricoperta da uno spesso strato di polvere di Cavorite , con la conseguenza che la sua densità insolitamente alta viene quasi completamente annullata, quale gravità / effetto di massa filtra attraverso la Cavorite è solo un paio per cento della sua forza naturale.

Allinterno delle grotte, la gravità non è influenzata e gli abitanti sperimentano condizioni normali terrestri.

Se vuoi che la superficie stessa abbia gravità terrestre normale, si potrebbe dire che la Cavorite attenua gli effetti della gravità in modo che cada molto rapidamente, ad esempio: per una questione di metri. Accorciare la lunghezza delle onde gravitazionali a qualcosa che potresti misurare su un metro. Significa che puoi camminare normalmente, ma lancia una palla in aria e non scenderà più.

Addendum:
Dopo essere andato via e aver guardato le densità dei materiali, mi sono reso conto che la densità richiesta affinché Ganimede sia letteralmente 5000 volte più massiccio di quanto sembra sia ben oltre il tungsteno o luranio o persino losmio o lassio.
Per farlo, hai bisogno di un materiale con una densità di 779.634.464.751,96 kg / m ^ 3.

Ho corretto la mia risposta di conseguenza.

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• Ero fuori di 10 nel mio calcolo della densità e pensavo che tu ‘ d ho bisogno di un elemento artificiale superdenso … Un po deluso che tu abbia bisogno solo di tungsteno.
• Dichiarazione di non responsabilità. Non ho idea se un nucleo di tungsteno e uranio i depositi sarebbero sufficienti per produrre una massa simile alla terra! Ma il confronto con il ferro in base al peso molare sarebbe probabilmente un utile confronto.
• Sono appena andato e ho fatto un po di calcoli. è 19600 kg / m ^ 3. Quindi tecnicamente parlando ‘ è da 2 a 3 volte più denso. ‘ avresti bisogno di qualcosa di 5 volte più denso del tungsteno per ottenere una massa simile a quella terrestre con Ganimede. Luranio è meno denso del tungsteno a 18900 kg / m ^ 3. Quindi sì. probabilmente ‘ avresti bisogno di un elemento artificiale superdenso. Buona fortuna a fabbricarne uno che non sia ‘ un elemento radioattivo di durata ridicola.
• Losmio pesa 22590 kg / m ^ 3, ancora non utilizzabile per questo, e Hassium ( il materiale più denso mai realizzato in un laboratorio) è un po più denso a 22610 kg / m ^ 3.
• Penso che tu abbia avuto ragione la prima volta … Per ottenere la stessa accelerazione gravitazionale (in superficie) come Terra (9,81 $ m / s ^ 2 $), ma mantenendo lo stesso raggio, Ganimede (1,5 $ m / s ^ 2 $) deve solo diventare circa 7 volte più pesante ($ a \ propto m $), quindi 7 volte di più denso. La sua densità attuale è di circa 2 $ g / cm ^ 3 $, quindi ci porta a circa 15 $ g / cm ^ 3 $. Che è facilmente ottenibile con la materia normale.

Penso che la tua unica soluzione “realistica” sia la gravità generatore con portata molto limitata. Se lattrazione gravitazionale effettiva di Ganimede fosse più grande di quanto dovrebbe essere, influenzerebbe la sua orbita e lorbita di qualsiasi altra cosa che gli si avvicina, che sarebbe stata rilevata da lontano dagli astronomi.

Una gravità generatore (presumibilmente costruito e poi abbandonato da alcune specie antiche) che raggiungeva solo una brevissima distanza sopra la superficie, in modo che latmosfera del mastio e gli abitanti ben radicati, ma non abbastanza lontani da influenzare le caratteristiche orbitali, dovrebbero riempire il conto. il campo gravitazionale non si comporterebbe in questo modo, ma poiché “stai inventando un generatore di gravità che genera gravità artificiale”, sei completamente libero di fare in modo che la gravità artificiale si comporti in modo non standard.

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• La gravità è generata dalla massa e ha un raggio dazione infinito. Come puoi aggirarlo dal punto di vista scientifico?
• @ L.Dutch Il poster è ipotizzando un generatore artificiale di campo gravitazionale che non t ha bisogno di massa e ha un breve raggio. Non cè bisogno di inventarlo perché si tratta di WorldBuilding e non di Fisica.
• Topologicamente parlando, puoi vedere la gravità come una rientranza nello spazio-tempo (cioè: la vecchia demo del foglio di gomma) Generalmente la distorsione è su unampia area e il rientro è molto superficiale, quindi se lo desideri per avere un campo di gravità a distanza ravvicinata, ‘ devi essenzialmente ” accartocciare ” spaziotempo per farlo. come afferrare una parte del lenzuolo e tirarlo insieme in modo che rimanga libero al centro. Se sapessi come implementarlo effettivamente, ‘ avrei vinto un premio Nobel: P

Alcune risposte sono un po fuorvianti, specialmente quelle che citano larticolo di Scientific American . Puoi ottenere la massa delloggetto primario solo dalla meccanica orbitale semplice. Quindi non puoi “ottenere la massa di Ganimede” semplicemente osservando il raggio e il periodo della sua orbita attorno a Giove (è “un modo abbastanza buono per ottenere la massa di Giove” – ma non è questo il punto Qualsiasi oggetto nel raggio di Ganimede orbiterebbe attorno a Giove nello stesso periodo, indipendentemente dalla sua massa.

Per una sfera di una data dimensione, il campo gravitazionale sulla superficie dipende dalla densità in modo che:

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

Quindi se tu se vuoi la gravità terrestre su un pianeta delle dimensioni di Ganimede, devi ricavarne materiale con una densità di circa $ 15 \ space g / cm ^ 3 $ .

Questo è piuttosto denso – circa tre volte la densità della Terra. Tuttavia, se Ganimede fosse composto principalmente da alcuni elementi molto densi come il tungsteno o luranio (come menzionato da @Ruadhan) funzionerebbe.

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• I ‘ temo che non sarebbe così ‘ t lavoro. Da m Secondo i calcoli, ‘ avresti bisogno di un materiale di almeno 7 fattori su 10 più denso del materiale più denso mai prodotto o trovato per rendere il ganimede pesante come la terra. ma se assumiamo che gli alieni abbiano creato un planetoide artificiale con isotopi super pesanti stabili e lo abbiano rivestito con materiali più normali, ‘ lo farebbe. Il tungsteno e luranio sono piuttosto insignificanti se confrontati con i requisiti.
• Vedi nota sopra: ho commesso un errore la prima volta, ma penso che questo calcolo sia corretto. Un pianeta piccolo e denso può facilmente avere un campo gravitazionale simile alla Terra. Potrebbe essere abbastanza improbabile, ma i metalli normali sono molto densi (come hai detto nella tua prima risposta!)

Magnetizm

Sostituisci la gravità con magnetizm. Gli abitanti delle tue caverne conoscono solo il metallo. Niente legno, niente pellicce, niente plastica. Indossano acciaio, costruiscono in acciaio e il loro cibo è .. complicato. Sotto le grotte cè una potente fonte di magnetismo: unantica astronave o un fenomeno naturale. (spiega perché hanno così tanto ferro per cominciare)

Quindi, tutti gli oggetti metallici vengono spinti verso il basso e, poiché le persone non hanno nientaltro, funziona esattamente come la gravità. A parte il fatto che le persone quasi volano su se sono nude, ma puoi usarlo anche nella tua storia.

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• Mi piace questa idea, il fatto che Ganimede sia pieno di terre rare non è ‘ oltre anche il regno delle possibilità.

Ganimede non è una luna formata naturalmente; è unastronave aliena che ha rapito persone nellera [inserto] che poi hanno sconfitto i loro rapitori e hanno vissuto allinterno dellastronave, che poi è andata alla deriva fino a quando non è stata catturata da Giove. Lastronave ha ovviamente gravità artificiale ed è costruita attorno a un reattore nel nucleo, ma il reattore è in modalità stand-by, fornendo solo alle persone che vivono lì ossigeno, acqua, ecc. Necessari per la loro sopravvivenza. Coltivano gli alieni e le piante terrestri che gli alieni hanno raccolto per lo studio e forse hanno anche alcuni animali domestici, anchessi originariamente raccolti dagli alieni.