Jak Ganimedes może mieć grawitację podobną do ziemskiej, skoro nie zdajemy sobie z tego sprawy?

Nie zmieniaj masy – zmień gęstość.

(Łagodna nauka – wszystkie ręce przygotowują się do uderzenia!)

Jedną rzeczą, której prawdopodobnie nie powinieneś robić, jest zmiana masy Ganimedesa. To zmieniłoby jego orbitę (i wpływ na inne księżyce) w nieunikniony i łatwy do zaobserwowania sposób. Musiałbyś wykonać skomplikowane machanie ręką, aby Ganimedes wyglądał na pozorną masę, mając jednocześnie bardzo różną masę rzeczywistą.

Uzyskanie rozwiązania ze zmiany gęstości nadal będzie wymagało trochę machania rękami, ale może jest dozwolone e we wszechświecie „waty cukrowej scifi” … możesz tego ocenić!

Aby osiągnąć ziemską grawitację w twoich jaskiniach, musielibyśmy: 1) sprawi, że rdzeń Ganimedesa będzie nienaturalnie gęsty i jego płaszcz nienaturalnie lekki, i 2) umieść swój jaskinie znacznie bliżej jądra. Wymachiwanie ręczne wymagane do tego jest dwojakie:

Po pierwsze, aby faktycznie skoncentrować masę Ganimedesa tak bardzo rdzeń, nie można było użyć żadnego naturalnie występującego materiału w znanym wszechświecie. Materiały wykonane z konwencjonalnych pierwiastków są zbyt lekkie, a zdegenerowana elektronowo lub neutronowo materia nie pozostałaby ściśnięta pod wpływem ziemskiej grawitacji – wybuchłaby. Więc … prawdopodobnie najlepszym rozwiązaniem soft science-fiction (bez odwoływania się do generatorów sztucznej grawitacji) jest to, że rdzeń Ganimedesa zawiera zdegenerowaną materię, której z jakiegoś powodu nie można zdekompresować. (Czy to szczególna sprawa? Czy jest to przypadek, naturalnie występujące pole statis? Fala ręczna!) Podobnie, będziesz potrzebować materiału, aby skomponować płaszcz Ganimedesa, który jest niezwykle lekki i jakimś cudem wygląda dla naszych teleskopów jak słony ocean. . (Patrz https://en.wikipedia.org/wiki/Ganymede_(moon) #Composition ), co prowadzi nas do następnego punktu …

Będziemy musieli ręcznie przeanalizować niektóre z naszych obserwacji wyglądu fizycznego Ganimedesa i jego momentu bezwładności ( https://en.wikipedia.org/wiki/Moment_of_inertia_factor Szczerze mówiąc, nie sądzę, by istniał jakikolwiek spójny i elegancki sposób na wyjaśnienie wszystkich naszych obserwacji, które na ten temat poczyniliśmy. Ale przynajmniej spróbuj znaleźć powód, dla którego Ganimedes powierzchnia jest lub wydaje się być utworzona z lodu wodnego i skał krzemianowych i dlaczego wydaje się, że ma podpowierzchniowy słony ocean i rdzeń bogaty w żelazo.

(Aby zająć się powierzchnią, zaoferowałbym to … nasz niezwykle lekki materiał na płaszcz jest w jakiś sposób dość twardy i sztywny, a krzemianowa skała na powierzchni składa się głównie z warstw pyłu / fragmentów po uderzeniach meteorytów.)

Komentarze

• Dzięki – wygląda to bardzo obiecująco! Dobry do myślenia o egzotycznych materiałach i wyglądzie fizycznym. (' zagłosuję za tobą, gdy tylko zdobędę wystarczającą liczbę rep.)
• Tak, ' myślałem o tym trochę więcej, odkąd napisałem swoją odpowiedź, a czarna dziura, w pobliżu której mieszkają ludzie, była jedyną rzeczą, jaką mogłem wymyślić, a która jest nawet trochę wykonalna – i nawet ona ma wystarczająco dużo problemów, aby umieścić ją mocno w królestwo nauki o waty cukrowej)
• Tak, nie ' nie zapomniałem o czarnych dziurach. Wymagałyby innego rodzaju machania ręką, to wszystko (dlaczego nie ' t reszta księżyca nie wpadłaby w to?).
• @KeithMorrison: to by być prawdziwe dla odległości poza początkową powierzchnią ciała '. Jeśli jednak weźmiemy jakiś punkt wewnątrz słońca – powiedzmy gdzieś w promieniu ' słońca – wtedy punkt ten odczułby większe przyciąganie grawitacyjne, gdyby całe słońce ' masa została zagęszczona do połowy '

Przykro mi, ale to niemożliwe.

Ganimedes ma 2,4% masy Ziemi. Ta masa jest tym, co generuje grawitację.

Gdyby miała większą grawitację, to zniekształciłaby orbity innych księżyców i wiedzielibyśmy o tym. Znamy masę każdego istotnego ciała w Układzie Słonecznym (i faktycznie niektóre z nich zostały wykryte, ponieważ zniekształcały orbity rzeczy, o których wiedzieliśmy, i mogliśmy szukać we właściwym miejscu).

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

Musisz znaleźć sposób na osiągnięcie swoich celów, który nie wymaga grawitacji, jaką znamy. Na przykład stopy z pazurami, aby chwycić lód, buty magnetyczne, a nawet po prostu podskakiwanie w lodowych tunelach są możliwe.

Komentarze

• Masa łączy się z promieniem do m moja grawitacja! Gdyby był dużo mniejszy, mógłby mieć grawitację podobną do ziemskiej. To ' jest powodem, dla którego ” zmienna gęstość ” jest bardziej wykonalna: gdyby istniała znacznie gęstszy (tj. o małym promieniu) rdzeń i ” ludzie ” byli blisko niego, G byłoby znacznie wyższe.
• Może to być niemożliwe, ale nie z podanego przez Ciebie powodu. Zobacz ” co jeśli? mała planeta ”
• @EricDuminil: To ' jak asteroida o średnicy 2 m. Ganymede jest o wiele większy niż to.
• @ user151841: Jeśli zastąpisz Ganimedesa piłką o masie Ganimedesa ', nic wszystko zmieniłoby się dla Jowisza lub innych księżyców. Jedyną rzeczą, która mogłaby się zmienić, byłaby grawitacja na powierzchni Ganimedesa '. To samo dzieje się (tj. Nic), jeśli słońce stanie się czarną dziurą .
• @EricDuminil Cóż, co wyjaśnia drugą połowę problemu . Gdyby Ganimedes był wielkości piłki nożnej, ale miał tę samą masę, nie ' nie wiedzielibyśmy, że tam jest, i musielibyśmy rozwikłać tajemnicę ” brakujący księżyc ” Jowisza. Moglibyśmy wywnioskować, że musiał tam być bardzo gęsty, bardzo mały księżyc ze względu na jego grawitacyjne oddziaływanie na orbity. Jeśli jednak ' jest wystarczająco duży, abyśmy mogli go zobaczyć, wiemy, że ' tam jest, a widząc go, możemy zrozumieć jej orbitę i wydedukować jej masę. ' naprawdę nie da się tego obejść. Wiemy, że ' jest w ten czy inny sposób.

Cofnijmy się i dowiedzmy, jak znamy masę / grawitację na Ganimedesie. (Dłużej czytamy tutaj).

Po pierwsze, musimy obliczyć promień Ziemi. Jest to znane ze stosunkowo dużą dokładnością od bardzo dawna. Następnie musimy zmierzyć, jakie jest „przyciąganie grawitacyjne” lub masa Ziemi, używając przedmiotu o znanej masie. Mając to w ręku, możemy faktycznie obliczyć masę Słońca, znając jego odległość od Ziemi (ponownie, nauka to udowodniła).

Stąd możemy zmierzyć masę dowolnej planety w naszym Układzie Słonecznym za pomocą względna łatwość.Mając teraz znaną masę Jowisza, możemy faktycznie obserwować Ganimedesa i obliczyć również jego masę.

W dowolnym momencie, jeśli wystąpił błąd (i zapewniamy, że nie ma wystarczająco dużego, aby go wykonać czego żądasz), wpłynie to na nasze pomiary wszystkiego w tym łańcuchu. Więc w twoim przypadku musielibyśmy mieć rażąco źle zmierzone ruchy orbity Jowisza lub Ganimedesa (lub prawdopodobnie oba, aby uzyskać wzrost masy, którego potrzebujesz).

Wystarczy powiedzieć: jest to wysoce nieprawdopodobne.

Jeśli chodzi o twoje drugie pytanie, sprawdź ilość promieniowania na Ganimedesie. Przy 8 rem dziennie z pewnością będzie siać spustoszenie w twoim ziemskim życiu z biegiem czasu.

Komentarze

• Myślę, że ' jest błędem w cytowanym artykule .. Możesz tylko uzyskać masę Słońca zgodnie z tym opisem. Aby uzyskać masę planety, musi ona mieć księżyc (metoda pozwala uzyskać masę ciała centralnego, a nie tych krążących wokół niego). Zatem masa Ganimedesa jest oszacowane – nie obliczone. Chyba że ' są określone przez perturbacje innych księżyców ' krążących po orbitach, ale ' nie jest trywialne.

Jeśli ca ves obraca się bardzo szybko, mieszkańcy wewnątrz jaskini doświadczają czegoś, co postrzegają jako grawitację. Po wyjściu z jaskini stałyby się prawie nieważkie.

Wyobraź sobie, że wewnątrz Ganimedesa znajduje się kula, która obraca się znacznie szybciej niż sama planeta. Dlaczego? Będziesz potrzebował powodu, tak jak niektórzy inni mieszkańcy chcieli przejażdżki rozrywkowej, ale znudzili się i wyszli, albo coś uderzyło w Ganimedesa w prawo. Pomiędzy powierzchnią Ganimedesa a kulą może jest warstwa czegoś płynnego, z bardzo małą ilością tarcie. Wewnątrz to szybko wirująca kula lub przynajmniej pierścień (pączek). Mieszkańcy znajdujący się w środku mogliby uwierzyć, że grawitacja jest skierowana na powierzchnię. Dotarcie do nich może wymagać jakiegoś specjalnego układu, ale jeśli to ustawienie jest hermetyczne , wtedy twoje powietrze również pozostanie na miejscu.

Komentarze

• Podoba mi się pomysł gigantycznego grawitronu. Być może jakiś ogromny statek starożytnej generacji rozbił się, osadzając się na powierzchnię, jednocześnie wprowadzając życie i ekstremalny obrót.
• @Wazoople A może Ganimedes jest statkiem, a jakiś materiał pierścieniowy z biegiem czasu rozbłysnął …

Możliwe, że istnieje jakaś półnaukowa lub magiczna forma generatorów grawitacji, które generują grawitację (jak w wielu operach kosmicznych, takich jak Star Trek i Star Wars). Generatory grawitacji są używane do zapewnienia sztucznej grawitacji na statkach kosmicznych w wielu operach kosmicznych.

I być może ktoś umieścił takie generatory grawitacji pod podłogą zamkniętych jaskiń wypełnionych powietrzem pod powierzchnią Ganimedesa. Światło w tych jaskiniach też może być sztuczne. Jeśli jaskinie są szczelne i szczelne, powietrze będzie zatrzymywane przez jaskinie, a sztuczna grawitacja nie będzie potrzebna do zatrzymania atmosfery, ale może być konieczna do zapewnienia grawitacji dla zdrowia populacji ludzkiej.

W rzeczywistości uważa się za możliwe, że w płynnych oceanach mogą istnieć formy życia pod pokrytymi lodem powierzchniami Ganimedesa i innych księżyców w zewnętrznym Układzie Słonecznym. Zatem to, co proponujesz, jest nieco podobne do tej spekulacji, z tym że proponujesz małe wypełnione powietrzem jaskinie w lodzie zamiast oceanu na całym świecie pod lodem.

Połączony efekt tych generatorów grawitacji powinien zwiększyć ogólną grawitację Ganimedesa i sprawić, że będzie wydawał się nieco masywniejszy niż w rzeczywistości . Ale jeśli te generatory grawitacji znajdują się pod tylko małym ułamkiem powierzchni Ganimedesa, całkowity efekt może być bardzo niewielki.

A kiedy sondy kosmiczne zostaną umieszczone na orbicie wokół Ganimedesa, mogą wykryć efekty tych generatorów grawitacji, tak jak pierwsze satelity księżycowe wykryły koncentracje mas (maskony) na Księżycu.

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

I prawdopodobnie analiza dziwnych odczytów grawitacji może udowodnić, że nie mogą one być wynikiem maskonów Ganimedesa, ale muszą być spowodowane przez generowaną grawitację.

Mogą mieszkać w wirującej wirówce. Kontrolując prędkość (i przechylając podłogę) może wygenerować każdy wymagany poziom przyspieszenia grawitacyjnego, od Ganimedesa do Ziemi lub wyżej. Wirówka została tam pozostawiona przez poprzednią, bardziej zaawansowaną cywilizację, która również pozostawiła wszystkie inne systemy podtrzymywania życia. Czy intensywne promieniowanie Jowisza jest problemem? lem dla nich?

Komentarze

• Witamy w budowaniu świata! Twoja odpowiedź jest dobra, ale powinieneś usunąć ostatnie zdanie. Jeśli masz pytanie do PO, zadaj je w komentarzu.Wiem, że możesz ' jeszcze komentować i że ' zawsze stanowi problem dla nowych użytkowników, ale jest mnóstwo pytań, które nie ' nie potrzebuję żadnych dodatkowych wyjaśnień. Na razie pomiń wszystkie pytania, na które ' nie odpowiadaj bez dodatkowych informacji, dopóki nie zdobędziesz wystarczającej reputacji do skomentowania. Powodzenia!

Sam Ganimedes jest wypełniony materiałami o dużej gęstości, takimi jak wolfram i złoża uranu dające w wyniku całkowitą masę podobną do Ziemi z łatwością 50 razy większą niż powinna. Sztuczne, superciężkie pierwiastki wykraczające poza wszystko, co kiedykolwiek wyprodukowano w laboratorium. Powierzchnia Ganimedesa pokryta jest grubą warstwą Cavorite kurzu, co powoduje, że jego niezwykle wysoka gęstość jest prawie całkowicie wyeliminowana, przez co przenika grawitacja / efekt masy Cavorite stanowi tylko kilka procent swojej naturalnej siły.

W jaskiniach grawitacja jest nienaruszona, a mieszkańcy doświadczają normalnych ziemskich warunków.

Jeśli chcesz, aby sama powierzchnia miała ziemskiej grawitacji normalnej, możesz wskazać ręką, że Cavorite osłabi skutki grawitacji, tak że spadnie bardzo szybko, np. na odległość kilku metrów. Skrócenie długości fal grawitacyjnych do czegoś, co można zmierzyć na drążku. Oznacza to, że możesz normalnie chodzić, ale rzucać piłkę wysoko w powietrze, a ona już nie spadnie.

Dodatek:
Odszedłem i sprawdziłem gęstość materiału. Zdałem sobie sprawę, że gęstość wymagana, aby Ganimedes był dosłownie 5000 razy masywniejszy, niż się wydaje, znacznie przewyższa wolfram, uran, a nawet osm czy hełm.
Aby to zrobić, potrzebujesz materiału o gęstości 779 634 464 751,96 kg / m ^ 3.

Odpowiednio poprawiłem swoją odpowiedź.

Komentarze

• Moje obliczenie gęstości wypadło o 10 i pomyślałem, że ' Czy potrzebujesz sztucznego, super gęstego pierwiastka … Trochę rozczarowany, że potrzebujesz tylko wolframu.
• Zastrzeżenie. Nie mam pojęcia, czy rdzeń z wolframu i uranu osady wystarczyłyby do wytworzenia masy podobnej do ziemi! Ale porównanie z żelazem według masy molowej prawdopodobnie byłoby przydatnym porównaniem.
• Po prostu poszedłem i trochę obliczyłem. Żelazo to 7850 kg / m ^ 3, podczas gdy wolfram wynosi 19600kg / m ^ 3. Więc technicznie rzecz biorąc, jest ' gdzieś od 2 do 3 razy gęstszy. Potrzebujesz ' czegoś 5 razy bardziej gęstego niż wolfram, aby uzyskać masę podobną do ziemi z Ganimedesem. Uran ma mniejszą gęstość niż wolfram przy 18900 kg / m ^ 3. Więc tak. prawdopodobnie ' d prawdopodobnie potrzebujesz sztucznego, bardzo gęstego elementu. Powodzenia w produkcji takiego, który nie ' nie jest absurdalnie krótkotrwałym pierwiastkiem radioaktywnym.
• Osm ma 22590 kg / m ^ 3, nadal nie jest do tego zdolny, i Has ( najgęstszy materiał, jaki kiedykolwiek powstał w laboratorium) jest nieco gęstszy przy 22610 kg / m ^ 3.
• Myślę, że miałeś rację za pierwszym razem … Aby uzyskać takie samo przyspieszenie grawitacyjne (na powierzchni), jak Ziemia (9,81 $ m / s ^ 2 $), ale zachowując ten sam promień, Ganimedes (1,5 $ m / s ^ 2 $) musi być tylko około 7 razy cięższy ($ a \ propto m $), a więc 7 razy więcej gęsty. Jej obecna gęstość wynosi około 2 $ g / cm ^ 3 $, czyli około 15 $ g / cm ^ 3 $. Co jest łatwo osiągalne w przypadku normalnej materii.

Myślę, że jedynym „realistycznym” rozwiązaniem jest grawitacja generator o bardzo ograniczonym zasięgu. Gdyby rzeczywiste przyciąganie grawitacyjne Ganimedesa było większe niż powinno, wpłynęłoby to na jego orbitę i orbitę wszystkiego, co się do niego zbliżyło, co zostałoby wykryte z daleka przez astronomów.

Grawitacja generator (prawdopodobnie zbudowany, a następnie porzucony przez jakiś starożytny gatunek), który osiągnął bardzo niewielką odległość nad powierzchnią, tak aby atmosfera i mieszkańcy byli mocno zakorzenieni, ale nie na tyle daleko, aby wpłynąć na charakterystykę orbity. Naturalnie, prawdziwy Pole grawitacyjne nie działałoby w ten sposób, ale ponieważ „odkrywasz na nowo generator grawitacji, który generuje sztuczną grawitację”, masz całkowitą swobodę, aby sztuczna grawitacja zachowywała się w niestandardowy sposób.

Komentarze

• Grawitacja jest generowana przez masę i ma nieskończony zakres. Jak można to obejść z naukowego punktu widzenia?
• @ L.Dutch Plakat jest założenie sztucznego generatora pola grawitacyjnego, które nie t wymaga masy i ma krótki zasięg. Nie trzeba go wymyślać, ponieważ jest to budowanie świata, a nie fizyka.
• Mówiąc topologicznie, możesz postrzegać grawitację jako wcięcie w czasoprzestrzeni (np. stara demonstracja arkusza gumy). Ogólnie zniekształcenie występuje na dużym obszarze, a wcięcie jest bardzo płytkie, więc jeśli chcesz aby mieć pole grawitacyjne bliskiego zasięgu, musisz ' d zasadniczo ” zgnieść ” czasoprzestrzeń, aby to zrobić. jak chwycenie części prześcieradła i pociągnięcie go razem tak, że zwisa luźno pośrodku. Gdybym wiedział, jak to właściwie zaimplementować, ' d wygrałbym nagrodę Nobla: P

Niektóre odpowiedzi są nieco mylące – zwłaszcza te, które cytują artykuł Scientific American . Możesz uzyskać masę głównego obiektu tylko z prostej mechaniki orbitalnej. Więc nie można uzyskać masy Ganimedesa po prostu obserwując promień i okres jego orbity wokół Jowisza (jest to całkiem niezły sposób na uzyskanie masy Jowisza – ale nie o to chodzi Każdy obiekt w promieniu Ganimedesa okrążałby Jowisza w tym samym okresie – niezależnie od jego masy.

Dla kuli o danej wielkości, pole grawitacyjne na powierzchni zależy od gęstości, tak że:

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

Jeśli więc chcesz grawitacji ziemskiej na planecie wielkości Ganimedesa, musiałbyś zrobić ją z materiału o gęstości około 15 $ \ space g / cm ^ 3 $ .

Jest to dość gęste – około trzykrotnie większe niż gęstość Ziemi. Jednakże, jeśli Ganimedes składa się głównie z bardzo gęstych pierwiastków, takich jak wolfram lub uran (jak wspomniał @Ruadhan), to zadziała.

Komentarze

• Ja ' Obawiam się, że naprawdę by nie ' t praca y liczę, że ' d potrzebujesz materiału co najmniej 7-krotnie o 10 gęstszego niż najgęstszy materiał, jaki kiedykolwiek wyprodukowano lub znaleziony, aby ganimedes był tak ciężki jak ziemia. ale jeśli przyjmiemy, że kosmici stworzyli sztuczną planetoidę ze stabilnych, superciężkich izotopów i pokryli ją bardziej normalnymi materiałami, ' da to zrobić. Wolfram i uran są dość marne w porównaniu z wymaganiami.
• Patrz uwaga powyżej – popełniłem błąd za pierwszym razem, ale myślę, że te obliczenia są prawidłowe. Mała, gęsta planeta może z łatwością mieć pole grawitacyjne podobne do Ziemi. Może to być mało prawdopodobne, ale zwykłe metale są bardzo gęste (jak powiedziałeś w swojej pierwszej odpowiedzi!)

Magnetizm

Zastąp grawitację magnetyzmem. Mieszkańcy twoich jaskiń znają tylko metal. Bez drewna, bez futer, bez plastiku. Noszą stal, budują ze stali, a ich jedzenie jest… skomplikowane. Pod jaskiniami znajduje się potężne źródło magnetyzmu – starożytny statek kosmiczny lub zjawisko naturalne. (wyjaśnia, dlaczego na początku mają tak dużo żelaza)

Tak więc wszystkie metalowe przedmioty są spychane w dół, a ponieważ ludzie nie mają nic innego, działa to dokładnie tak, jak grawitacja. Tyle że ludzie prawie wzlatują, jeśli są nagi – ale możesz to również wykorzystać w swojej historii.

Komentarze

• Podoba mi się ten pomysł, ganimedes pełen ziem rzadkich nie jest ' poza tym królestwo możliwości.

Ganimedes nie jest księżycem uformowanym w sposób naturalny; jest to obcy statek kosmiczny, który uprowadził ludzi w epoce [wstaw], którzy następnie pokonali swoich porywaczy i żyli wewnątrz statku kosmicznego, który następnie dryfował, aż został schwytany przez Jowisza. Statek kosmiczny ma oczywiście sztuczną grawitację i jest zbudowany wokół reaktora w rdzeniu, ale reaktor znajduje się w trybie gotowości, dostarczając tylko mieszkającym tam ludziom tlen, wodę itp. Potrzebne do ich przetrwania. Hodują obcych, a Ziemia sadzi obcych zebranych do badań i może też mają jakieś zwierzęta domowe, również pierwotnie zebrane przez obcych.