Hvordan kan Ganymedes ha en jordlignende tyngdekraft uten at vi har forstått det?

Ikke endre massen – endre tettheten.

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

En ting du sannsynligvis ikke burde gjøre er å endre Ganymedes masse. Det ville endre sin bane (og dens innflytelse på de andre månene) på uunngåelige og lett observerbare måter. Du må gjøre litt forseggjort håndvinking for å få Ganymedes til å være den tilsynelatende massen mens du har en veldig annen faktisk masse. / p>

Å ha en løsning fra å endre tettheten vil fortsatt kreve litt håndsvinking, men kanskje det er tillatt e i et «bomulls-candy-scifi» -univers … du kan være dommer over det!

For å oppnå jordlignende tyngdekraft i hulene dine, må vi: 1) gjør Ganymedes kjerne unaturlig tett og dens kappe unaturlig lett, og 2) plasser din huler mye nærmere kjernen. Den håndbølgen som kreves for å få dette til, er dobbelt:

For det første å faktisk konsentrere Ganymedes masse så mye i kjernen, du kunne ikke bruke noe naturlig forekommende materiale i det kjente universet. Materialer laget av konvensjonelle elementer er for lette, og elektron- eller nøytrondegenerert materie vil ikke forbli komprimert under jordaktig tyngdekraft – det vil eksplodere. Så … sannsynligvis den beste soft-sci-fi-løsningen (uten å påkalle kunstige gravitasjonsgeneratorer) er at Ganymedes kjerne inneholder utartet materie som av en eller annen grunn ikke kan dekomprimere. (Er det en spesiell sak? Er det i et glatt, naturlig forekommende statiskt felt? Håndbølge!) På samme måte må du håndbølge et materiale for å komponere Ganymedes kappe som er ekstremt lett og på en eller annen måte ser ut til teleskopene våre som et salt hav . (Se https://en.wikipedia.org/wiki/Ganymede_(moon) #Composition ) Som bringer oss til vårt neste punkt …

Vi må håndbølge noen av våre observasjoner av Ganymedes fysiske utseende og dets treghetsfaktor ( https://en.wikipedia.org/wiki/Moment_of_inertia_factor For å være ærlig, tror jeg ikke det vil være noen selvkonsistent og elegant måte å forklare alle observasjonene vi har gjort av det. Men i det minste, prøv å ha en grunn til hvorfor Ganymedes overflaten er eller ser ut til å bestå av vannis og silikatbergart, og hvorfor det ser ut til å ha et salt hav under overflaten og en jernrik kjerne.

(For å takle overflaten, vil jeg tilby dette … vårt ekstremt lette kappemateriale er liksom ganske tøft og stivt, og silikatbergarten på overflaten er for det meste støvlag / fragmenter fra meteorpåvirkninger.)

Kommentarer

• Takk – dette ser veldig lovende ut! God ettertanke om eksotiske materialer og fysisk utseende. (Jeg ‘ vil stemme deg så snart jeg har nok rep til å gjøre det.)
• Ja, jeg ‘ Jeg har tenkt på det litt mer siden jeg skrev svaret mitt, og et svart hull som folket bor i nærheten var det eneste jeg kunne finne på som til og med er litt levedyktig – og til og med det har nok problemer til å sette det fast i realm of candy candy science)
• Ja, jeg hadde ikke ‘ ikke glemt sorte hull. De vil kreve en annen slags håndbølging, er alt (hvorfor faller ikke ‘ t resten av månen i den?).
• @KeithMorrison: det ville være sant for avstander utenfor kroppen ‘ s opprinnelige overflate. Hvis vi tar et punkt inne i solen, men – si et sted halvparten av solen ‘ s radius – så vil det punktet føle en høyere tyngdekraft hvis hele solen ‘ s masse ble komprimert til halvparten av solens ‘ s diameter.
• Jeg gjorde noen raske beregninger på dette. » ekte radius » til Ganymedes må være rGanymede = sqrt (massGanymede / massEarth) * rEarth eller omtrent 1000 km (i stedet for 2634 km), som ikke ‘ ikke høres for ille ut. Men tettheten må da være omtrent 35000 kg / m ^ 3, mer enn noe normalt materiale på jorden .

Jeg beklager, men det er umulig.

Ganymedes har 2,4% av jordens masse. Den massen er det som genererer tyngdekraften.

Hvis den hadde mer tyngdekraft, ville den forvride banene til de andre månene, og vi ville vite om den. Vi kjenner massen til alle vesentlige legemer i solsystemet (og faktisk noen av dem ble oppdaget fordi de forvrengte banene til ting vi visste om, og vi var i stand til å se på rett sted).

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

Du må finne på en måte å oppnå målene dine som ikke involverer tyngdekraften slik vi kjenner den. For eksempel klør på føttene for å forstå isen, magnetstøvlene eller til og med bare å sprette rundt i istunneler er alt mulig.

Kommentarer

• Massekombinasjoner med radius til m ake tyngdekraften! Hvis det var mye mindre, kunne det ha en jordlignende tyngdekraft. At ‘ derfor er » variabel tetthet » ideen er mer brukbar: hvis det var en mye tettere (dvs. liten radius) kjerne og » folk » var i nærheten av den, ville G være mye høyere.
• Det kan være umulig, men ikke av grunnen til at du nevner. Se » hva om? liten planet »
• @EricDuminil: At ‘ er for en asteroide med 2m diameter. Ganymedes er langt større enn det.
• @ user151841: Hvis du bytter ut Ganymedes med en fotball med Ganymedes ‘ s masse, er ingenting i det hele tatt ville endre seg for Jupiter eller de andre månene. Det eneste som ville endres ville være tyngdekraften på Ganymedes ‘ overflate. Det samme skjer (dvs. ingenting) hvis solen blir et svart hull .
• @EricDuminil Vel som belyser den andre halvdelen av problemet . Hvis Ganymedes var på størrelse med en fotball, men hadde samme masse, ville vi ikke ‘ ikke visst at den var der, og vi ville ha måttet finne ut mysteriet til » manglende måne » av Jupiter. Vi ville ha konkludert med at det var en veldig tett, veldig liten måne som måtte være der på grunn av dens gravitasjonseffekter på banene. Men hvis den ‘ er stor nok til at vi kan se den, vet vi at den ‘ er der, og fra å se den, kan vi forstå bane, og utlede massen. Det er ‘ ingen vei rundt det. Vi vet at det ‘ er der på en eller annen måte.

La oss spore og finne ut hvordan vi kjenner til massen / tyngdekraften på Ganymedes. (Les lenger her).

For det første må vi beregne jordens radius. Dette har vært kjent med relativt høy nøyaktighet i veldig lang tid. Da må vi måle hva jordens «gravitasjonstrekk», eller masse, er, ved å bruke et objekt av en kjent masse. Med dette i hånden kan vi faktisk beregne solens masse og vite dens avstand til jorden (igjen, vitenskapen har bevist dette).

Herfra kan vi måle massen til enhver planet i vårt solsystem med relativ letthet.Med Jupiters masse nå kjent, kan vi faktisk se Ganymedes og beregne massen også.

Når som helst, hvis det var en feil (og vær trygg, er det ikke en stor nok til å oppnå det du ber om), vil det påvirke målingene våre av alt nede i den koblede kjeden. Så i ditt tilfelle må vi ha enten Jupiters orbitalbevegelser eller Ganymedes (eller sannsynligvis begge for å få den økningen i masse du trenger).

Det er nok å si, dette er høyst usannsynlig.

På det andre spørsmålet ditt, sjekk ut mengden stråling på Ganymedes. Klokka 8 om dagen vil det definitivt ødelegge ditt jordlignende liv over tid.

Kommentarer

• Jeg tror det ‘ en feil i det papiret du siterer .. Du kan bare få solens masse som beskrevet der. For å få massen til en planet må den ha en måne (metoden lar deg få massen til en sentral kropp – ikke de som kretser rundt den). Så massen av Ganymedes er estimert – ikke beregnet. Med mindre det ‘ er bestemt av forstyrrelser fra andre måner ‘, går det i bane, men at ‘ er neppe trivielt.

Hvis ca ves roterer veldig raskt, vil innbyggerne oppleve noe de oppfatter som tyngdekraft mens de er inne i hulen. Når de gikk utenfor hulen, ville de bli nesten vektløse.

Tenk deg innsiden av Ganymedes, det er en sfære som roterer mye raskere enn selve planeten. Hvorfor? Du trenger en grunn, som noen andre innbyggere ønsket en fornøyelsestur, men kjedet deg og gikk, eller noe som smalt i Ganymedes akkurat. Mellom Ganymedes overflate og sfæren er det kanskje et lag med noe flytende, med veldig lite friksjon. Inne i det er en raskt spinnende kule, eller i det minste en ringring (smultring). Innbyggerne der inne ville tro at det var tyngdekraften utover mot overflaten. Å komme til dem kan kreve en slags spesiell ordning, men hvis det arrangementet er lufttett , så vil luften din også holde seg på plass.

Kommentarer

• Jeg liker den gigantiske gravitronideen. Kanskje et massivt, eldgammel generasjons skip krasjet og innebygde seg selv inn i overflaten, samtidig som vi introduserer liv og en ekstrem snurr.
• @Wazoople Eller kanskje Ganymedes er skipet, og noe ringmateriale har glemt over tid …

Muligens er det en halvvitenskapelig eller magisk form av tyngdekraftgeneratorer som genererer tyngdekraft (som i mange romoperaer som Star Trek og Star Wars). Tyngdekraftgeneratorer brukes til å gi kunstig tyngdekraft i romskip i mange romoperaer.

Og kanskje noen plasserte slike tyngdekraftgeneratorer under gulvene i lukkede luftfylte huler under overflaten av Ganymedes. Lyset i disse hulene kan også være kunstig. Hvis hulene er forseglet og lufttett, vil luften holdes inne i hulene, og den kunstige tyngdekraften ville ikke være nødvendig for å beholde atmosfæren, men kan være nødvendig for å gi tyngdekraften for menneskers helse.

Det anses faktisk som mulig at det kan være livsformer i flytende hav under de isdekte overflatene til Ganymedes og andre måner i det ytre solsystemet. Så det du foreslår ligner vagt på den spekulasjonen, bortsett fra at du foreslår små luftfylte huler i isen i stedet for et verdensvidt hav under isen.

Den kombinerte effekten av disse gravitasjonsgeneratorene skulle øke Ganymedes samlede tyngdekraft og få den til å virke litt mer massiv enn den faktisk er . Men hvis disse tyngdekraftgeneratorene er under bare en liten brøkdel av den ganymediske overflaten, kan den totale effekten være veldig liten.

Og når romsonder blir satt i bane rundt Ganymedes, kan de oppdage effekten av disse gravitasjonsgeneratorene, akkurat som de første månesatellittene oppdaget massekonsentrasjoner (maskoner) i månen.

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

Og muligens kan analyser av de merkelige tyngdekraftsavlesningene bevise at de ikke kan være et resultat av Ganymedean-maskoner, men må være forårsaket av generert tyngdekraft.

De kan leve inne i en sentrifuge. Ved å kontrollere hastigheten (og vippe gulvet) kan generere hvilket som helst tyngdeaktig akselerasjon som trengs, fra Ganymedes til Jorden eller høyere. Sentrifugen ble etterlatt av en tidligere, mer avansert sivilisasjon som også etterlot alle deres andre livsstøttende systemer. Er Jupiters intense stråling en sannsynlighet lem for dem?

Kommentarer

• Velkommen til Worldbuilding! Svaret ditt er bra, men du bør fjerne den siste setningen. Hvis du har et spørsmål til OP, bør det stilles i en kommentar.Jeg vet at du kan ‘ ikke kommentere ennå, og at ‘ er alltid et problem for nye brukere, men det er mange spørsmål som trenger ikke ‘ t noen ekstra avklaring. Foreløpig, gå videre og hopp over spørsmål du kan ‘ t svare uten mer info før du får nok rykte til å kommentere. Lykke til!

Selve Ganymedes er fullpakket med materialer med høy tetthet som wolfram og uranavleiringer som resulterer i en jordlignende total masse lett 50 ganger så stor som den burde være. Kunstige supertunge elementer utover noe som noensinne er produsert i et laboratorium.

Overflaten til Ganymedes er dekket av et tykt lag med Cavorite støv, noe som resulterer i at den uvanlig høye tettheten nesten fullstendig blir kansellert, hvilken tyngdekraft / masseffekt som filtrerer gjennom Favoritten er bare et par prosent av dens naturlige styrke.

Innenfor hulene påvirkes ikke tyngdekraften og innbyggerne opplever jordnormale forhold.

Hvis du vil at selve overflaten skal ha jordnormal tyngdekraft, kan du håndbølge at Cavorite demper effekten av tyngdekraften slik at den faller av veldig raskt, f.eks: i løpet av noen meter. Forkort lengden på tyngdekraftsbølgene til noe du kan måle på en yardpinne. Det betyr at du kan gå rundt som normalt, men kaste en ball høyt opp i luften, og den kommer ikke ned igjen.

Tillegg:
Etter å ha gått bort og sett opp materialtetthet, skjønte jeg at den nødvendige tettheten for at Ganymedes skal være bokstavelig talt 5000 ganger så massiv som den ser ut, ligger langt utover wolfram eller uran eller til og med Osmium eller Kalium.
Du trenger et materiale med en tetthet på 779,634,464,751,96 kg / m ^ 3 for å gjøre det.

Jeg har korrigert svaret mitt tilsvarende.

Kommentarer

• Jeg var ute med 10 i tetthetsberegningen min og tenkte at du ‘ d trenger et kunstig supertett element … Litt skuffet at du bare trenger wolfram.
• Ansvarsfraskrivelse. Jeg aner ikke om en kjerne av wolfram og uran avleiringer ville være tilstrekkelig til å produsere en jordlignende masse! Men å sjekke mot jern etter molvekt ville sannsynligvis være en nyttig sammenligning.
• Bare gikk og gjorde noe med å finne. Jern er 7850 kg / m ^ 3, mens Wolfram er 19600 kg / m ^ 3. Så teknisk sett er det ‘ et sted mellom 2 og 3 ganger så tett. Du ‘ trenger noe 5 ganger tettere enn wolfram for å oppnå jordaktig masse med Ganymedes. Uran er mindre tett enn Tungsten ved 18900 kg / m ^ 3. Så ja. du ‘ trenger sannsynligvis et kunstig supertett element. Lykke til med å produsere en som ikke er ‘ ta latterlig kortvarig radioaktivt element.
• Osmium er 22590 kg / m ^ 3, fremdeles ikke levedyktig for dette, og H Kalium ( det tetteste materialet som noensinne er laget i et laboratorium) er litt tettere ved 22610 kg / m ^ 3.
• Jeg tror du hadde rett første gang … Å få samme tyngdeakselerasjon (på overflaten) som Jorden (9,81 $ m / s ^ 2 $), men hold samme radius, Ganymedes (1,5 $ m / s ^ 2 $) trenger bare å bli omtrent 7 ganger tyngre ($ a \ propto m $), derfor 7 ganger mer tett. Dens nåværende tetthet er omtrent 2 $ g / cm ^ 3 $, så det tar oss til omtrent 15 $ g / cm ^ 3 $. Som lett kan oppnås med normal materie.

Jeg tror din eneste «realistiske» løsning er en tyngdekraft generator med svært begrenset rekkevidde. Hvis Ganymedes faktiske tyngdekraftsattraksjon var større enn den burde være, ville det påvirke bane og bane til alt annet som kom i nærheten av det, som ville blitt oppdaget langt unna av astronomer.

En tyngdekraft generator (antagelig bygget og deretter forlatt av noen eldgamle arter) som bare nådde en veldig kort avstand over overflaten, slik at atmosfæren og innbyggerne holder seg godt forankret, men ikke langt nok til å påvirke baneegenskapene, bør fylle regningen. Naturligvis, en reell gravitasjonsfelt ville ikke fungere slik, men siden du oppfinner en tyngdekraftsgenerator som genererer kunstig tyngdekraft, står du helt fritt til å få den kunstige tyngdekraften til å oppføre seg på en ikke-standard måte.

Kommentarer

• Tyngdekraften genereres av masse og har et uendelig utvalg. Hvordan kan du omgå dette fra et vitenskapelig synspunkt?
• @ L.Dutch Plakaten er posisjonerer en kunstig generator av gravitasjonsfelt som ikke trenger ikke masse og har kort rekkevidde. Ingen grunn til å faktisk finne på det siden dette er WorldBuilding og ikke Physics.
• Topologisk sett kan du se tyngdekraften som en fordypning i romtid (dvs. den gamle demoen av gummiark) Generelt er forvrengningen over et bredt område og fordypningen er veldig grunne, så hvis du ville for å ha et tyngdekraftfelt som du nærmer deg, må du ‘ i det vesentlige » skrape opp » romtid for å gjøre det. som å gripe tak i en del av arket og trekke det sammen slik at det henger løs i midten. Hvis jeg visste hvordan jeg faktisk skulle implementere det, hadde jeg ‘ vunnet en nobelpris: P

Noen svar er litt misvisende – spesielt de som siterer Scientific American artikkelen. Du kan bare få massen av det primære objektet fra enkel banemekanikk. Så du kan ikke få Ganymedes masse bare ved å observere radiusen og perioden av bane rundt Jupiter (det er en ganske god måte å få Jupiters masse – men det er ikke poenget Ethvert objekt i Ganymedes radius vil bane Jupiter i samme periode – uavhengig av dens masse.

For en sfære av gitt størrelse er gravitasjonsfeltet på overflaten avhengig av tettheten slik at:

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

Så hvis du Hvis du vil ha jordgravitasjon på en planet på størrelse med Ganymedes, trenger du å lage den av materiale med en tetthet på ca. $ 15 \ space g / cm ^ 3 $ .

Dette er ganske tett – omtrent tre ganger jordens tetthet. Hvis Ganymedes for det meste er laget av noen veldig tette elementer som Tungsten eller Uranium (som nevnt av @Ruadhan), ville det fungere.

Kommentarer

• Jeg ‘ er redd det virkelig ikke ville ‘ t arbeid. Av m Hvis du regner med, trenger du ‘ et materiale som er minst 7 faktorer på 10 tettere enn det tetteste materialet som noen gang er produsert eller funnet for å gjøre ganymedes eksternt så tung som jorden. men hvis vi antar at romvesener skapte en kunstig planetoid av stabile supertunge isotoper og belagt den i mer normale materialer, at ‘ d gjorde det. Wolfram og uran er ganske svakt sammenlignet med kravene.
• Se merknad ovenfor – Jeg gjorde en feil første gang, men jeg tror denne beregningen er riktig. En liten, tett planet kan lett ha et jordlignende gravitasjonsfelt. Det kan være ganske lite sannsynlig, men vanlige metaller er veldig tette (som du sa i ditt første svar!)

Magnetizm

Erstatt tyngdekraften med magnetizm. Befolkningen i hulene dine kjenner bare metall. Ingen tre, ingen pelsverk, ingen plast. De bruker stål, bygger av stål, og maten er .. komplisert. Under hulene er det en kraftig kilde til magnetisme – eldgammel romskip eller naturfenomen. (det forklarer hvorfor de har så mye jern til å begynne med)

Så, alle metallgjenstander blir presset ned, og siden folk ikke har noe annet, fungerer det akkurat som tyngdekraften. Bortsett fra at folk nesten flyr opp hvis de er naken – men du kan også bruke det i historien din.

Kommentarer

• Jeg liker denne ideen, ganymed er fullpakket med sjeldne jordarter, er ikke ‘ t utover mulighetenes rike heller.

Ganymedes er ikke en naturlig dannet måne; det er et fremmed romskip som bortførte mennesker i [insert] -alderen som deretter beseiret fangerne sine og bodde inne i romskipet, som deretter drev til det ble fanget av Jupiter. Romskipet har selvfølgelig kunstig tyngdekraft og er bygget rundt en reaktor i kjernen, men reaktoren er i beredskapsmodus, og forsyner bare menneskene som bor der med oksygen, vann osv. Som trengs for å overleve. De dyrker fremmede og jordplanter som romvesenene samlet for studium, og har kanskje også noen husdyr, også opprinnelig samlet av romvesenene.