Hoe kan Ganymedes een aardachtige zwaartekracht hebben zonder dat we het ons hebben gerealiseerd?

Verander de massa niet – verander de dichtheid.

(Zachte wetenschap vooruit – alle handen zetten zich schrap voor impact!)

Een ding dat je waarschijnlijk niet zou moeten doen is Ganymedes massa veranderen. Dat zou zijn baan (en zijn invloed op de andere manen) op onvermijdelijke en gemakkelijk waarneembare manieren veranderen. Je “zou wat uitgebreid met de hand moeten zwaaien om ervoor te zorgen dat Ganymede zijn schijnbare massa lijkt te zijn terwijl hij een heel andere werkelijke massa heeft. / p>

Om een oplossing te vinden voor het veranderen van de dichtheid zal nog steeds wat handzwaaien nodig zijn, maar misschien is het toegestaan e in een “suikerspin-scifi” -universum … daar kun je de rechter over zijn!

Om aardachtige zwaartekracht in je grotten te bereiken, zouden we: 1) maak de kern van Ganymedes onnatuurlijk dicht en zijn mantel onnatuurlijk licht, en 2) plaats je grotten veel dichter bij de kern. Het handzwaaien dat nodig is om dit te laten gebeuren is tweeledig:

Ten eerste, om de massa van Ganymedes zo veel te concentreren in de kern, je kon geen natuurlijk voorkomend materiaal gebruiken in het bekende universum. Materialen gemaakt van conventionele elementen zijn te licht, en elektronen- of neutronen-gedegenereerde materie zou niet samengedrukt blijven onder aardse zwaartekracht – het zou exploderen. Dus … waarschijnlijk de beste soft-sci-fi oplossing (zonder kunstmatige zwaartekrachtgeneratoren aan te roepen) is dat de kern van Ganymedes gedegenereerde materie bevat die om de een of andere reden niet kan decomprimeren. (Is het een speciale kwestie? Bevindt het zich in een toevalstreffer, natuurlijk voorkomend statistisch veld? Handgolf!) Evenzo moet je een materiaal met de hand zwaaien om de mantel van Ganymedes samen te stellen die extreem licht is en er op de een of andere manier uitziet als een zoute oceaan . (Zie https://en.wikipedia.org/wiki/Ganymede_(moon) #Composition ) Wat ons bij ons volgende punt brengt …

We zullen enkele van onze waarnemingen van Ganymedes fysieke verschijning en zijn traagheidsmomentfactor ( https://en.wikipedia.org/wiki/Moment_of_inertia_factor moeten overnemen. Om eerlijk te zijn, denk ik niet dat er een op zichzelf consistente en elegante manier zal zijn om alle observaties die we ervan hebben gemaakt weg te redeneren. Maar probeer op zijn minst een reden te hebben waarom Ganymede s oppervlak is of lijkt te bestaan uit waterijs en silicaatgesteente, en waarom het een ondergrondse zoute oceaan en een ijzerrijke kern lijkt te hebben.

(Om het oppervlak aan te pakken, zou ik dit … ons extreem lichte mantelmateriaal is op de een of andere manier ook tamelijk taai en stijf, en het silicaatgesteente van het oppervlak bestaat voornamelijk uit lagen stof / fragmenten van meteoorinslagen.)

Reacties

• Bedankt – dit ziet er veelbelovend uit! Goed stof tot nadenken over de exotische materialen en het uiterlijk. (Ik ‘ zal je een up-stem geven zodra ik genoeg rep om dit te doen.)
• Ja, ik ‘ heb er wat meer over nagedacht sinds ik mijn antwoord schreef en een zwart gat waar de mensen in de buurt wonen was het enige dat ik kon bedenken dat zelfs een beetje levensvatbaar is – en zelfs dat heeft genoeg problemen om het stevig in de rijk van suikerspinwetenschap)
• Ja, ik had geen ‘ t zwarte gaten vergeten. Ze zouden een ander soort handzwaaien nodig hebben, is alles (waarom valt de rest van de maan er niet in?).
• @KeithMorrison: dat zou gelden voor afstanden buiten het oorspronkelijke oppervlak van ‘ s. Als we echter een punt in de zon nemen – zeg ergens op de halve zon ‘ s straal – dan zou dat punt een hogere zwaartekracht voelen als de hele zon ‘ s massa werd samengeperst tot binnen de helft van de diameter van de ‘ s zon.
• Ik heb hier wat snelle berekeningen op gemaakt. De ” reële straal ” van Ganymede zou rGanymede = sqrt (massGanymede / massEarth) * rEarth of ongeveer 1000 km (in plaats van 2634 km), wat niet ‘ t slecht klinkt. Maar de dichtheid zou dan ongeveer 35.000 kg / m ^ 3 moeten zijn, meer dan elk normaal materiaal op aarde .

Het spijt me, maar het is onmogelijk.

Ganymede heeft 2,4% van de massa van de aarde. Die massa is wat zwaartekracht genereert.

Als het meer zwaartekracht had, zou het de banen van de andere manen verstoren en zouden we ervan weten. We kennen de massa van elk substantieel lichaam in het zonnestelsel (en in feite sommige werden gedetecteerd omdat ze de banen van dingen die we wisten, verstoorden en we in staat waren om op de juiste plaats te gaan zoeken).

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

U moet een manier bedenken om uw doelen te bereiken waarbij geen sprake is van zwaartekracht zoals wij die kennen. Bijvoorbeeld klauwvoeten om vast te pakken het ijs, magnetische laarzen of zelfs gewoon rond stuiteren in ijstunnels zijn allemaal mogelijk.

Reacties

• Massa wordt gecombineerd met radius naar m ake zwaartekracht! Als het een stuk kleiner was, zou het een aardachtige zwaartekracht kunnen hebben. Dat ‘ is waarom het ” variabele dichtheid ” idee beter werkbaar is: als er een veel dichtere kern (dwz een kleine straal) en de ” mensen ” waren er dichtbij, G zou veel hoger zijn.
• Het is misschien onmogelijk, maar niet om de reden die u noemt. Zie ” wat als? kleine planeet ”
• @EricDuminil: Dat ‘ is voor een asteroïde met een diameter van 2 meter. Ganymede is veel groter dan dat.
• @ user151841: Als je Ganymede vervangt door een voetbal van Ganymede ‘ s massa, niets zou helemaal veranderen voor Jupiter of de andere manen. Het enige dat zou veranderen is de zwaartekracht op het oppervlak van Ganymede ‘ s. Hetzelfde gebeurt (dwz niets) als de zon een zwart gat wordt .
• @EricDuminil Nou, dat belicht de andere helft van het probleem . Als Ganymedes zo groot was als een voetbal, maar dezelfde massa had, zouden we ‘ niet weten dat het er was, en zouden we het mysterie van de ” ontbrekende maan ” van Jupiter. We zouden hebben geconcludeerd dat er een zeer dichte, zeer kleine maan was die daar moest zijn vanwege de zwaartekrachtseffecten op de banen. Als het echter ‘ groot genoeg is om het te kunnen zien, weten we dat het ‘ is daar, en door het te zien, kunnen we zijn baan begrijpen, en zijn massa afleiden. Er is ‘ echt niet omheen. We weten dat het ‘ er op de een of andere manier is.

Laten we teruggaan en uitzoeken hoe we de massa / zwaartekracht op Ganymede kennen. (Langer lezen hier).

Ten eerste moeten we de straal van de aarde berekenen. Dit is al heel lang met een relatief hoge nauwkeurigheid bekend. Vervolgens moeten we meten wat de zwaartekracht of massa van de aarde is. door een voorwerp met een bekende massa te gebruiken. Met dit in de hand kunnen we feitelijk de massa van de zon berekenen door de afstand tot de aarde te kennen (nogmaals, de wetenschap heeft dit bewezen).

Vanaf hier kunnen we de massa van elke planeet in ons zonnestelsel meten met relatief gemakkelijk.Nu de massa van Jupiter bekend is, kunnen we feitelijk Ganymedes bekijken en ook zijn massa berekenen.

Op elk moment, als er een fout was (en wees gerust, er is er niet één groot genoeg om te bereiken wat u vraagt), zou het onze metingen van alles in die gekoppelde ketting beïnvloeden. Dus in jouw geval, zouden we ofwel de orbitale bewegingen van Jupiter, ofwel die van Ganymedes (of waarschijnlijk beide) moeten hebben verkeerd gemeten (of waarschijnlijk beide om de toename in massa te krijgen die je nodig hebt).

Het volstaat te zeggen, dit is hoogst onwaarschijnlijk.

Verder naar je andere vraag, kijk eens naar de hoeveelheid straling op Ganymedes. Met 8 rem per dag zal het zeker na verloop van tijd grote schade aanrichten aan je aardse leven.

Opmerkingen

• Ik denk dat er ‘ een fout is in dat artikel dat u citeert .. U kunt alleen de massa van de zon krijgen zoals daarin beschreven. Om de massa van een planeet te krijgen, moet deze een maan hebben (de methode stelt je in staat om de massa van een centraal lichaam te krijgen – niet degenen die er omheen draaien). Dus de massa van Ganymedes is geschat – niet berekend. Tenzij het ‘ wordt bepaald door verstoringen van andere manen ‘ banen, maar dat ‘ is nauwelijks triviaal.

Als de ca Ves roteert erg snel, de bewoners zouden iets ervaren dat ze als zwaartekracht waarnemen terwijl ze in de grot waren. Bij het verlaten van de grot zouden ze bijna gewichtloos worden.

Stel je voor dat de binnenkant van Ganymede een bol is die veel sneller roteert dan de planeet zelf. Waarom? Je hebt een reden nodig, zoals sommige andere inwoners een pretritje wilden, maar verveeld raakten en vertrokken, of iets sloeg precies goed tegen Ganymedes aan. Tussen het oppervlak van Ganymedes en de bol zit misschien een laag van iets vloeibaar, met heel weinig wrijving. Daarbinnen is een snel draaiende bol, of op zijn minst een annulus (ring). De bewoners daarbinnen zouden geloven dat er zwaartekracht naar buiten toe was naar de oppervlakte. Om bij hen te komen is misschien een soort speciale regeling nodig, maar als die opstelling luchtdicht is , dan blijft je lucht ook op zijn plaats.

Opmerkingen

• Ik hou van het idee van de gigantische gravitron. Misschien is een of ander enorm schip van de oude generatie neergestort, zichzelf naar de oppervlakte, wat tegelijkertijd leven en een extreme draaiing introduceert.
• @Wazoople Of misschien is Ganymede het schip, en is er in de loop van de tijd wat ringmateriaal opgekomen …

Mogelijk is er een semi-wetenschappelijke of magische vorm van zwaartekrachtgeneratoren die zwaartekracht genereren (zoals in veel ruimteoperas zoals Star Trek en Star Wars). Zwaartekrachtgeneratoren worden in veel ruimte-operas gebruikt om kunstmatige zwaartekracht in ruimteschepen te leveren.

En misschien heeft iemand zulke zwaartekrachtgeneratoren onder de vloeren van afgesloten met lucht gevulde grotten onder het oppervlak van Ganymedes geplaatst. Het licht in die spelonken kan ook kunstmatig zijn. Als de cavernes afgesloten en luchtdicht zijn, wordt de lucht binnengehouden door de cavernes, en is de kunstmatige zwaartekracht niet nodig om de atmosfeer vast te houden, maar kan het nodig zijn om de zwaartekracht te verschaffen voor de gezondheid van de menselijke bevolking.

In feite wordt het mogelijk geacht dat er levensvormen kunnen zijn in vloeibare oceanen onder de met ijs bedekte oppervlakken van Ganymedes en andere manen in het buitenste zonnestelsel. Dus wat je voorstelt lijkt vaag op die speculatie, behalve dat je kleine met lucht gevulde grotten in het ijs in plaats van een wereldwijde oceaan onder het ijs.

Het gecombineerde effect van die zwaartekrachtgeneratoren zou de algehele zwaartekracht van Ganymedes moeten vergroten en het een beetje massiever laten lijken dan het in werkelijkheid is . Maar als die zwaartekrachtgeneratoren zich onder slechts een klein deel van het Ganymedean-oppervlak bevinden, kan het totale effect zeer gering zijn.

En wanneer ruimtesondes in een baan rond Ganymede worden gebracht, kunnen ze de effecten van die zwaartekrachtgeneratoren detecteren, net zoals de eerste maansatellieten massaconcentraties (mascons) in de maan hebben gedetecteerd.

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

En mogelijk kan analyse van de vreemde zwaartekrachtmetingen bewijzen dat ze niet het resultaat kunnen zijn van Ganymedean mascons, maar moeten worden veroorzaakt door gegenereerde zwaartekracht.

Ze kunnen in een draaiende centrifuge leven. Door de snelheid te regelen (en de vloer te kantelen) kan elk niveau van zwaartekracht-achtige versnelling genereren dat nodig is, van Ganymedes tot de aarde of hoger. De centrifuge werd daar achtergelaten door een eerdere, meer geavanceerde beschaving die ook al hun andere levensondersteunende systemen achterliet. Is de intense straling van Jupiter een probleem lem voor hen?

Reacties

• Welkom bij Worldbuilding! Je antwoord is goed, maar je moet de laatste zin verwijderen. Als u een vraag heeft voor het OP, moet u deze in een opmerking stellen.Ik weet dat je ‘ nog geen commentaar kunt geven, en dat ‘ altijd een probleem is voor nieuwe gebruikers, maar er zijn een hoop vragen die heb ‘ geen extra verduidelijking nodig. Voorlopig, ga je gang en sla alle vragen over die je ‘ niet kunt beantwoorden zonder meer informatie, totdat je genoeg reputatie hebt om commentaar te geven. Veel succes!

Ganymede zelf zit vol met materialen met een hoge dichtheid, zoals wolfraam en uraniumafzettingen resulterend in een aardachtige totale massa die gemakkelijk 50 keer zo groot is als het zou moeten zijn. Kunstmatige superzware elementen die verder gaan dan alles wat ooit in een laboratorium is vervaardigd.

De Het oppervlak van Ganymedes is bedekt met een dikke laag Cavorite stof, waardoor de ongewoon hoge dichtheid bijna volledig wordt opgeheven, wat de zwaartekracht / massa-effect dat door filtert de Cavorite is slechts een paar procent van zijn natuurlijke kracht.

Binnen de grotten wordt de zwaartekracht niet beïnvloed en ervaren de bewoners aarde-normale omstandigheden.

Als je wilt dat het oppervlak zelf aarde-normale zwaartekracht, je zou met de hand kunnen zwaaien dat de Cavorite de effecten van de zwaartekracht verzwakt, zodat hij er heel snel af valt, bijvoorbeeld: over een kwestie van meters. De lengte van de zwaartekrachtgolven verkorten tot iets dat je op een meetlat kunt meten. Dit betekent dat je gewoon rond kunt lopen, maar een bal hoog de lucht in gooit en hij niet meer naar beneden komt.

Addendum:
Toen ik weg was gegaan en materiaaldichtheden had opgezocht, realiseerde ik me dat de vereiste dichtheid om Ganymedes letterlijk 5000 keer zo massief te laten zijn als het lijkt, gaat veel verder dan wolfraam of uranium of zelfs Osmium of Hassium.
Je hebt een materiaal nodig met een dichtheid van 779.634.464.751,96 kg / m ^ 3 om het te doen.

Ik heb mijn antwoord dienovereenkomstig gecorrigeerd.

Opmerkingen

• Ik stond 10 uit bij mijn dichtheidsberekening en dacht dat jij ‘ d heb een kunstmatig super-dicht element nodig … Beetje teleurgesteld heb je alleen wolfraam nodig.
• Disclaimer. Ik heb geen idee of een kern van wolfraam en uranium afzettingen zouden voldoende zijn om een aardachtige massa te produceren! Maar het vergelijken van ijzer op basis van molair gewicht zou waarschijnlijk een nuttige vergelijking zijn.
• Ik ging gewoon wat uitzoeken. IJzer is 7850 kg / m ^ 3, terwijl wolfraam is 19.600 kg / m ^ 3. Dus technisch gezien is het ‘ ergens tussen de 2 en 3 keer zo dicht. Je ‘ d hebt iets nodig dat 5 keer dichter is dan wolfraam om met Ganymede een aardachtige massa te bereiken. Uranium is minder compact dan wolfraam met 18900 kg / m ^ 3. Dus ja. u ‘ d heeft waarschijnlijk een kunstmatig super-compact element nodig. Veel succes met het maken van een die niet ‘ een belachelijk kortstondig radioactief element is.
• Osmium is 22590 kg / m ^ 3, nog steeds niet levensvatbaar hiervoor, en Hassium ( het dichtste materiaal dat ooit in een laboratorium is gemaakt) is een beetje dichter bij 22610 kg / m ^ 3.
• Ik denk dat je gelijk had de eerste keer … Om dezelfde zwaartekrachtversnelling (aan de oppervlakte) te krijgen als Aarde (9,81 $ m / s ^ 2 $), maar dezelfde straal behouden, Ganymede (1,5 $ m / s ^ 2 $) hoeft slechts ongeveer 7 keer zwaarder te worden ($ a \ propto m $), dus 7 keer meer dicht. De huidige dichtheid is ongeveer 2 $ g / cm ^ 3 $, dus dat brengt ons op ongeveer 15 $ g / cm ^ 3 $. Dat is gemakkelijk te bereiken met normale materie.

Ik denk dat je enige “realistische” oplossing de zwaartekracht is generator met zeer beperkt bereik. Als de werkelijke aantrekkingskracht van Ganymedes groter was dan zou moeten, zou het zijn baan beïnvloeden, en de baan van al het andere dat er dichtbij kwam, wat door astronomen van verre zou zijn gedetecteerd.

Een zwaartekracht generator (vermoedelijk gebouwd en vervolgens verlaten door een oude soort) die slechts een zeer korte afstand boven het oppervlak bereikte, zodat de atmosfeer en de bewoners stevig geworteld zijn, maar niet ver genoeg om de orbitale kenmerken te beïnvloeden. zwaartekracht zou niet zo werken, maar aangezien je “een zwaartekrachtgenerator uitvindt die kunstmatige zwaartekracht genereert”, ben je volledig vrij om die kunstmatige zwaartekracht op een niet-standaard manier te laten werken.

Opmerkingen

• Zwaartekracht wordt gegenereerd door massa en heeft een oneindig bereik. Hoe kun je dit vanuit wetenschappelijk oogpunt omzeilen?
• @ L.Dutch De poster is een kunstmatige generator van zwaartekracht poneren die niet t heeft massa nodig en heeft een klein bereik. Het is niet nodig om het echt uit te vinden, want dit is WorldBuilding en geen Physics.
• Topologisch gezien kun je de zwaartekracht zien als een inkeping in ruimte-tijd (dat wil zeggen: de oude demo van rubberen platen) Over het algemeen is de vervorming over een groot gebied en is de inkeping erg oppervlakkig, dus als je wilt om een zwaartekrachtveld van dichtbij te hebben, moet je ‘ in wezen ” scrunchen ” ruimtetijd om het te doen. zoals een deel van het laken vastgrijpen en naar elkaar toe trekken zodat het in het midden los hangt. Als ik wist hoe ik dat moest implementeren, had ik ‘ een nobelprijs gewonnen: P

Sommige antwoorden zijn een beetje misleidend – vooral de antwoorden die het artikel Scientific American citeren. Je kunt de massa van het primaire object alleen halen uit eenvoudige orbitale mechanica. Dus je kunt de massa van Ganymedes niet krijgen door simpelweg de straal en de periode van zijn baan rond Jupiter te observeren (het is een redelijk goede manier om de massa van Jupiter te krijgen – maar daar gaat het niet om Elk object in de straal van Ganymede zou in dezelfde periode rond Jupiter draaien – ongeacht zijn massa.

Voor een bol met een bepaalde grootte is het zwaartekrachtveld aan het oppervlak afhankelijk van de dichtheid, zodat:

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

Dus als u Wil je de zwaartekracht van de aarde op een planeet ter grootte van Ganymedes, dan “zou je het moeten maken van materiaal met een dichtheid van ongeveer $ 15 \ ruimte g / cm ^ 3 $ .

Dit is behoorlijk dicht – ongeveer drie keer de dichtheid van de aarde. Als Ganymedes echter voornamelijk is gemaakt van een aantal zeer dichte elementen zoals wolfraam of uranium (zoals vermeld door @Ruadhan), zou het werken.

Reacties

• Ik ‘ ben bang dat het echt niet ‘ t werk. Door m gaandeweg heb je ‘ een materiaal nodig dat ten minste 7 factoren van 10 dichter is dan het dichtste materiaal dat ooit is vervaardigd of gevonden, om ganymedes op afstand zo zwaar als aarde te maken. maar als we aannemen dat buitenaardse wezens een kunstmatige planetoïde hebben gemaakt uit stabiele superzware isotopen en deze hebben bekleed met meer normale materialen, dan zou ‘ het doen. Wolfraam en uranium zijn tamelijk lastig in vergelijking met de vereisten.
• Zie opmerking hierboven – ik heb de eerste keer een fout gemaakt, maar ik denk dat deze berekening correct is. Een kleine, dichte planeet kan gemakkelijk een aardachtig zwaartekrachtveld hebben. Het is misschien vrij onwaarschijnlijk, maar normale metalen hebben een hoge dichtheid (zoals u in uw eerste antwoord zei!)

Magnetizm

Vervang zwaartekracht door magnetizm. Bewoners van je grotten kennen alleen metaal. Geen hout, geen bont, geen plastic. Ze dragen staal, gemaakt van staal, en hun eten is … gecompliceerd. Onder de grotten bevindt zich een krachtige bron van magnetisme – een oud ruimteschip of een natuurlijk fenomeen. (het verklaart waarom ze zo veel ijzer hebben om mee te beginnen)

Dus alle metalen objecten worden naar beneden gedrukt, en aangezien mensen niets anders hebben, werkt het precies zoals de zwaartekracht. Behalve dat mensen bijna vliegen als ze naakt zijn – maar dat kun je ook in je verhaal gebruiken.

Reacties

• Ik hou van dit idee, ganymede vol met zeldzame aarden is niet ‘ t verder ook het rijk van de mogelijkheden.

Ganymede is geen natuurlijk gevormde maan; het is een buitenaards ruimteschip dat mensen in het [insert] tijdperk heeft ontvoerd, die vervolgens hun ontvoerders hebben verslagen en in het ruimteschip hebben geleefd, dat vervolgens ronddreef totdat het werd veroverd door Jupiter. Het ruimteschip heeft natuurlijk kunstmatige zwaartekracht en is gebouwd rond een reactor in de kern, maar de reactor staat in stand-by modus en voorziet de mensen die er wonen alleen van zuurstof, water, etc. die nodig zijn om te overleven. Ze kweken de buitenaardse wezens en aardeplanten die de buitenaardse wezens hebben verzameld voor studie en misschien hebben ze ook enkele huisdieren, ook oorspronkelijk verzameld door de buitenaardse wezens.