Como pode Ganimedes ter uma gravidade semelhante à da Terra sem que nós percebêssemos?

Não altere a massa – altere a densidade.

(Ciência suave à frente – todas as mãos se preparando para o impacto!)

Uma coisa que você provavelmente não deveria fazer é mudar a massa de Ganimedes. Isso mudaria sua órbita (e sua influência nas outras luas) de maneiras inevitáveis e facilmente observáveis. Você teria que fazer um elaborado aceno de mão para fazer Ganimedes parecer sua massa aparente, embora tenha uma massa real muito diferente. / p>

Para ter uma solução a partir da alteração da densidade ainda exigirá algum aceno de mão, mas talvez seja permitido e em um universo “algodão-doce-scifi” … você pode ser o juiz disso!

Para atingir a gravidade da Terra em suas cavernas, teríamos que: 1) tornar o núcleo de Ganimedes anormalmente denso e seu manto anormalmente leve, e 2) coloque seu cavernas muito mais próximas do núcleo. O movimento de mão necessário para fazer isso acontecer é duplo:

Em primeiro lugar, para realmente concentrar a massa de Ganimedes tanto em o núcleo, você não poderia usar nenhum material que ocorre naturalmente no universo conhecido. Materiais feitos de elementos convencionais são muito leves, e a matéria degenerada por elétrons ou nêutrons não permaneceria comprimida sob a gravidade terrestre – ela explodiria. Então … provavelmente a melhor solução de soft-sci-fi (sem invocar geradores de gravidade artificial) é que o núcleo de Ganimedes contém matéria degenerada que por alguma razão não pode ser descomprimida. (É um assunto especial? É um acaso, um campo de estatísticas de ocorrência natural? Ondulação manual!) Da mesma forma, você precisará ondular um material para compor o manto de Ganimedes que é extremamente leve e de alguma forma parece um oceano salgado para nossos telescópios . (Veja https://en.wikipedia.org/wiki/Ganymede_(moon) #Composição ) O que nos leva ao próximo ponto …

Teremos de acenar algumas das nossas observações sobre a aparência física de Ganymede e seu fator de momento de inércia ( https://en.wikipedia.org/wiki/Moment_of_inertia_factor ). Para ser honesto, não acho que haverá uma maneira consistente e elegante de explicar todas as observações que fizemos a respeito. Mas, pelo menos, tente ter um motivo para Ganimedes ” A superfície é ou parece ser composta de gelo de água e rocha de silicato, e por que parece ter um oceano salgado abaixo da superfície e um núcleo rico em ferro.

(Para lidar com a superfície, eu ofereceria isto … nosso manto-material extremamente leve é de alguma forma também bastante resistente e rígido, e a rocha de silicato da superfície é composta principalmente por camadas de poeira / fragmentos de impactos de meteoros.)

Comentários

• Obrigado – parece muito promissor! Boa comida para pensar sobre os materiais exóticos e a aparência física. (Eu ‘ votarei em você assim que tiver representante suficiente para fazê-lo.)
• Sim, ‘ estive pensando um pouco mais sobre isso desde que escrevi minha resposta e um buraco negro perto do qual as pessoas vivem foi a única coisa que consegui inventar que é, mesmo que ligeiramente viável – e mesmo isso tem problemas suficientes para colocá-lo firmemente no reino da ciência do algodão doce)
• Sim, eu não ‘ esqueci os buracos negros. Eles exigiriam um tipo diferente de acenar à mão, só isso (por que ‘ o resto da lua cai nele?).
• @KeithMorrison: isso faria ser verdadeiro para distâncias fora da superfície inicial do corpo ‘. Se tomarmos um ponto dentro do sol, no entanto – digamos em algum lugar na metade do raio do sol ‘ – então esse ponto sentiria uma atração gravitacional maior se todo o sol ‘ a massa foi compactada até a metade do diâmetro do sol ‘ s.
• Fiz alguns cálculos rápidos sobre isso. O ” raio real ” de Ganimedes teria que ser rGanymede = sqrt (massGanymede / massEarth) * rEarth ou cerca de 1000 km (em vez de 2634 km), o que ‘ não parece tão ruim. Mas a densidade teria então que ser cerca de 35.000 kg / m ^ 3, mais do que qualquer material normal na terra .

Lamento, mas é impossível.

Ganimedes tem 2,4% da massa da Terra. Essa massa é o que gera a gravidade.

Se tivesse mais gravidade, distorceria as órbitas das outras luas e saberíamos sobre isso. Conhecemos a massa de cada corpo substancial no sistema solar (e de fato alguns deles foram detectados porque estavam distorcendo as órbitas de coisas que conhecíamos e fomos capazes de olhar no lugar certo).

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

Você precisa encontrar uma maneira de atingir seus objetivos que não envolva a gravidade como a conhecemos. Por exemplo, pés com garras para agarrar o gelo, as botas magnéticas ou mesmo apenas quicando em túneis de gelo são possíveis.

Comentários

• Massa combina com raio para m ake gravidade! Se fosse muito menor, poderia ter uma gravidade semelhante à da Terra. É por isso que ‘ é por isso que a ideia de ” densidade variável ” é mais viável: se houvesse um núcleo muito mais denso (ou seja, de raio pequeno) e as ” pessoas ” estavam perto dele, G seria muito mais alto.
• Pode ser impossível, mas não pelo motivo que você mencionou. Veja ” e se? pequeno planeta ”
• @EricDuminil: Isso ‘ s para um asteróide com 2 m de diâmetro. Ganymede é muito maior do que isso.
• @ user151841: Se você substituir Ganymede por uma bola de futebol de Ganymede ‘ s massa, nada em tudo mudaria para Júpiter ou as outras luas. A única coisa que mudaria seria a gravidade na superfície ‘ de Ganymede. A mesma coisa acontece (ou seja, nada) se o sol se tornar um buraco negro .
• @EricDuminil Bem que ilumina a outra metade do problema . Se Ganimedes fosse do tamanho de uma bola de futebol, mas tivesse a mesma massa, não ‘ saberíamos que ele estava lá e teríamos que desvendar o mistério do ” lua ausente ” de Júpiter. Teríamos concluído que havia uma lua muito densa e muito pequena que deveria estar lá, por causa de seus efeitos gravitacionais nas órbitas. No entanto, se ‘ for grande o suficiente para que possamos vê-lo, sabemos que ‘ está lá e, ao vê-lo, podemos compreender sua órbita e deduzir sua massa. Não há ‘ realmente nenhuma maneira de contornar isso. Nós sabemos que ‘ existe de uma forma ou de outra.

Vamos voltar e descobrir como sabemos a massa / gravidade em Ganimedes. (Leia mais aqui).

Primeiro, precisamos calcular o raio da Terra. Isso é conhecido com um grau relativamente alto de precisão há muito tempo. Em seguida, precisamos medir qual é a “atração gravitacional” ou massa da Terra, usando um objeto de massa conhecida. Com isso em mãos, podemos realmente calcular a massa do sol sabendo sua distância à Terra (novamente, a ciência provou isso).

A partir daqui, podemos medir a massa de qualquer planeta em nosso sistema solar com certa facilidade.Com a massa de Júpiter agora conhecida, podemos realmente observar Ganimedes e calcular sua massa também.

Em qualquer ponto, se houver um erro (e fique tranquilo, não há nenhum grande o suficiente para realizar o que você solicitar), isso afetaria nossas medições de tudo naquela cadeia ligada. Portanto, no seu caso, teríamos que ter medido mal os movimentos orbitais de Júpiter ou de Ganimedes (ou provavelmente ambos para obter o aumento de massa de que você precisa).

Basta dizer: isso é altamente improvável.

Em sua outra pergunta, verifique a quantidade de radiação em Ganimedes. Com 8 rem por dia, com certeza vai causar estragos em sua vida semelhante à da Terra com o tempo.

Comentários

• Eu acho que há ‘ um erro naquele artigo que você cita. Você só pode obter a massa do sol conforme descrito nele. Para obter a massa de um planeta, ele precisa ter uma lua (o método permite que você obtenha a massa de um corpo central – não daqueles que o orbitam). Portanto, a massa de Ganimedes é estimado – não calculado. A menos que ‘ seja determinado por perturbações de outras luas ‘ orbite, mas que ‘ dificilmente é trivial.

Se ca ves está girando muito rapidamente, os habitantes experimentariam algo que percebem como gravidade enquanto dentro da caverna. Ao sair da caverna, eles perderiam quase o peso.

Imagine que no interior do Ganimedes há uma esfera que gira muito mais rápido do que o próprio planeta. Porque? Você vai precisar de um motivo, como alguns outros habitantes queriam um passeio de diversão, mas se entediaram e foram embora, ou algo bateu em Ganimedes à direita. Entre a superfície de Ganimedes e a esfera, talvez haja uma camada de algo líquido, com muito pouco fricção. Dentro dela há uma esfera girando rapidamente, ou pelo menos um anel (donut). Os habitantes de lá acreditariam que havia gravidade para fora em direção à superfície. Para chegar até eles pode ser necessário algum tipo de arranjo especial, mas se esse arranjo for hermético , então o ar permanecerá no lugar também.

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• Gosto da ideia do gravitron gigante. Talvez alguma nave enorme da geração antiga tenha caído, incorporando à superfície, simultaneamente introduzindo vida e um giro extremo.
• @Wazoople Ou talvez Ganimedes seja o navio e algum material de anel tenha se aglomerado com o tempo …

Possivelmente existe alguma forma semicientífica ou mágica de geradores de gravidade que geram gravidade (como em muitas óperas espaciais como Star Trek e Star Wars). Os geradores de gravidade são usados para fornecer gravidade artificial em naves espaciais em muitas óperas espaciais.

E talvez alguém tenha colocado esses geradores de gravidade sob o piso de cavernas fechadas e cheias de ar sob a superfície de Ganimedes. A luz nessas cavernas também pode ser artificial. Se as cavernas forem seladas e herméticas, o ar será mantido dentro delas e a gravidade artificial não seria necessária para reter a atmosfera, mas pode ser necessária para fornecer gravidade para a saúde da população humana.

Na verdade, considera-se possível que possa haver formas de vida em oceanos líquidos sob as superfícies cobertas de gelo de Ganimedes e outras luas do sistema solar exterior. Então, o que você está propondo é vagamente semelhante a essa especulação, exceto que você propõe pequenas cavernas cheias de ar no gelo em vez de um oceano mundial abaixo do gelo.

O efeito combinado desses geradores de gravidade deve aumentar a gravidade geral de Ganimedes e fazê-lo parecer um pouco mais maciço do que realmente é . Mas se esses geradores de gravidade estiverem abaixo de apenas uma pequena fração da superfície ganimediana, o efeito total pode ser muito leve.

E quando as sondas espaciais são colocadas em órbita ao redor de Ganimedes, elas podem detectar os efeitos desses geradores de gravidade, assim como os primeiros satélites lunares detectaram concentrações de massa (mascons) na lua.

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

E, possivelmente, a análise das estranhas leituras de gravidade pode provar que elas não podem ser o resultado de mascões ganimedianos, mas devem ser causadas pela gravidade gerada.

Eles podem viver dentro de uma centrífuga giratória. Ao controlar a velocidade (e inclinar o chão), pode gerar qualquer nível de aceleração semelhante à gravidade necessária, de Ganimedes à Terra ou superior. A centrífuga foi deixada lá por uma civilização anterior mais avançada que também deixou todos os seus outros sistemas de suporte de vida. A intensa radiação de Júpiter é um problema quer por eles?

Comentários

• Bem-vindo ao Worldbuilding! Sua resposta é boa, mas você deve remover a última frase. Se você tem uma pergunta para o OP, deve ser feita em um comentário.Eu sei que você não pode ‘ comentar ainda e que ‘ é sempre um problema para novos usuários, mas há uma tonelada de perguntas que não ‘ não precisa de nenhum esclarecimento extra. Por enquanto, vá em frente e pule todas as perguntas que você não pode ‘ responder sem mais informações até que tenha reputação suficiente para comentar. Boa sorte!

O Ganymede é embalado com materiais de alta densidade, como tungstênio e depósitos de urânio resultando em uma massa total semelhante à da terra facilmente 50 vezes maior do que deveria ser. Elementos superpesados artificiais além de qualquer coisa já fabricada em um laboratório.

O A superfície de Ganimedes é coberta por uma espessa camada de poeira Cavorita , resultando em sua densidade excepcionalmente alta sendo quase totalmente cancelada, qual gravidade / Efeito de massa que filtra o Cavorito tem apenas alguns por cento de sua força natural.

Dentro das cavernas, a gravidade não é afetada e os habitantes experimentam condições normais da Terra.

Se você quiser que a própria superfície tenha gravidade normal da Terra, você pode dizer que o Cavorite atenua os efeitos da gravidade para que caia muito rapidamente, por exemplo: em questão de metros. Encurtando o comprimento das ondas gravitacionais para algo que você pudesse medir em um metro. O que significa que você pode andar normalmente, mas atire uma bola para o alto e ela não cairá de novo.

Adendo:
Tendo ido embora e olhado as densidades do material, percebi que a densidade necessária para que Ganimedes seja literalmente 5.000 vezes mais massivo do que parece está muito além de tungstênio ou urânio ou mesmo ósmio ou Hássio.
Você precisa de um material com densidade de 779.634.464.751,96 kg / m ^ 3 para fazer isso.

Eu corrigi minha resposta de acordo.

Comentários

• Eu estava fora por 10 no meu cálculo de densidade e pensei que você ‘ d precisa de um elemento superdenso artificial … Um pouco decepcionado que você só precisa de tungstênio.
• Isenção de responsabilidade. Não tenho ideia se um núcleo de tungstênio e urânio depósitos seriam suficientes para produzir uma massa semelhante à da terra! Mas verificar vs Ferro pelo peso molar provavelmente seria uma comparação útil.
• Acabei de fazer alguns cálculos. O ferro tem 7.850 kg / m ^ 3, enquanto o tungstênio é 19600kg / m ^ 3. Então, tecnicamente falando, é ‘ algo entre 2 e 3 vezes mais denso. Você ‘ d precisa de algo 5 vezes mais denso do que o tungstênio para obter uma massa semelhante à da terra com Ganimedes. O urânio é menos denso do que o tungstênio em 18900kg / m ^ 3. Então sim. você ‘ d provavelmente precisa de um elemento superdenso artificial. Boa sorte ao fabricar um que não seja ‘ um elemento radioativo de vida curta ridiculamente curta.
• Ósmio tem 22590 kg / m ^ 3, ainda não é viável para isso, e Hássio ( o material mais denso já feito em um laboratório) é um pouco mais denso em 22610kg / m ^ 3.
• Acho que você estava certo da primeira vez … Para obter a mesma aceleração gravitacional (na superfície) que Terra (9,81 $ m / s ^ 2 $), mas mantendo o mesmo raio, Ganimedes (1,5 $ m / s ^ 2 $) só precisa ficar cerca de 7 vezes mais pesado ($ a \ propto m $), portanto, 7 vezes mais denso. Sua densidade atual é de cerca de 2 $ g / cm ^ 3 $, de modo que nos leva a cerca de 15 $ g / cm ^ 3 $. Que é facilmente alcançável com matéria normal.

Acho que sua única solução “realista” é a gravidade gerador com alcance muito limitado. Se a atração gravitacional real de Ganimedes fosse maior do que deveria ser, afetaria sua órbita, e a órbita de qualquer outra coisa que se aproximasse dele, o que teria sido detectado de longe pelos astrônomos.

Uma gravidade gerador (presumivelmente construído e depois abandonado por algumas espécies antigas) que só alcançava uma distância muito curta acima da superfície, de modo que a atmosfera e os habitantes estivessem firmemente enraizados, mas não longe o suficiente para afetar as características orbitais. Naturalmente, um real o campo gravitacional não agiria dessa forma, mas como você está inventando um gerador de gravidade que gera gravidade artificial, você está totalmente livre para fazer com que a gravidade artificial se comporte de maneira não padrão.

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• A gravidade é gerada pela massa e tem um alcance infinito. Como você pode contornar isso do ponto de vista científico?
• @ L.Dutch O pôster é postulando um gerador artificial de campo gravitacional que não t precisa de massa e tem um alcance curto. Não há necessidade de realmente inventá-lo, pois se trata do WorldBuilding e não da Física.
• Topologicamente falando, você pode ver a gravidade como um recuo no espaço-tempo (ou seja: a velha demonstração de folha de borracha) Geralmente, a distorção é em uma área ampla e o recuo é muito raso, então se você quiser para ter um campo gravitacional de curta distância, você ‘ precisaria essencialmente ” amassar ” espaço-tempo para fazer isso. como agarrar parte do lençol e puxá-lo para que fique solto no meio. Se eu soubesse como realmente implementar isso, ‘ d teria ganhado um prêmio nobel: P

Algumas respostas são um pouco enganosas – especialmente aquelas que citam o artigo da Scientific American . Você só pode obter a massa do objeto primário por meio de uma mecânica orbital simples. Portanto, você não pode “obter a massa de Ganimedes” simplesmente observando o raio e o período de sua órbita ao redor de Júpiter (é uma boa maneira de obter a massa de Júpiter – mas esse não é o ponto ). Qualquer objeto no raio de Ganimedes orbitaria Júpiter no mesmo período – independentemente de sua massa.

Para uma esfera de determinado tamanho, o campo gravitacional na superfície depende da densidade, de modo que:

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

Então, se você Se você quiser a gravidade da Terra em um planeta do tamanho de Ganimedes, será necessário fazê-lo de material com densidade de cerca de $ 15 \ space g / cm ^ 3 $ .

Isso é muito denso – cerca de três vezes a densidade da Terra. No entanto, se Ganimedes for feito principalmente de alguns elementos muito densos como tungstênio ou urânio (como mencionado por @Ruadhan), ele funcionaria.

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• Eu ‘ estou com medo de que realmente não ‘ trabalho. Por m calculando, você ‘ d precisa de um material pelo menos 7 fatores 10 mais denso do que o material mais denso já fabricado ou encontrado para fazer o ganimedes remotamente tão pesado quanto a terra. mas se assumirmos que os alienígenas criaram um planetóide artificial a partir de isótopos superpesados estáveis e o revestiram com materiais mais normais, ‘ o faria. Tungstênio e urânio são bastante insignificantes quando comparados aos requisitos.
• Veja a observação acima – cometi um erro na primeira vez, mas acho que o cálculo está correto. Um planeta pequeno e denso pode facilmente ter um campo gravitacional semelhante ao da Terra. Pode ser bastante improvável, mas metais normais são bastante densos (como você disse em sua primeira resposta!)

Magnetizm

Substitua a gravidade por magnetizm. Os habitantes de suas cavernas conhecem apenas metal. Sem madeira, sem peles, sem plástico. Eles usam aço, construídos em aço, e sua comida é … complicada. Abaixo das cavernas existe uma fonte poderosa de magnetismo – uma nave espacial antiga ou fenômeno natural. (isso explica por que eles têm tanto ferro para começar)

Então, todos os objetos metálicos são empurrados para baixo e, como as pessoas não têm mais nada, funciona exatamente como a gravidade. Exceto que as pessoas quase voam se estiverem nuas – mas você também pode usar isso na sua história.

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• Eu gosto dessa ideia, ganymede sendo embalado com terras raras não ‘ além o reino da possibilidade também.

Ganimedes não é uma lua formada naturalmente; é uma nave alienígena que abduziu pessoas na era [inserir] que então derrotaram seus captores e viveram dentro da nave espacial, que então flutuou até ser capturada por Júpiter. A espaçonave tem naturalmente gravidade artificial e é construída em torno de um reator no núcleo, mas o reator está em modo de espera, fornecendo apenas oxigênio, água, etc. às pessoas que vivem lá, necessários para sua sobrevivência. Eles cultivam os alienígenas e as plantas terrestres que os alienígenas reuniram para estudo e talvez também tenham alguns animais domésticos, também originalmente coletados pelos alienígenas.