Cómo hacer un planeta con gravedad diferencial y luz diurna constante

Ciertamente es posible tener un planeta con gravedad similar a la Luna en el ecuador y más pesado que la Tierra en los polos, si gira lo suficientemente rápido.

Desafortunadamente, averiguar exactamente qué forma tendría un planeta de una masa dada a varias velocidades de rotación, y cómo se ve la curva de fuerza gravitacional en la superficie, es bastante complicado. Si no le temen demasiado las matemáticas, puede consultar esta lección sobre el cálculo de la forma de equilibrio de la Tierra para ver un ejemplo. En particular, depende de la estructura interna del planeta, y por encima de ciertos valores críticos de momento angular, en realidad hay múltiples soluciones, con cuerpos que giran rápidamente y que potencialmente adquieren algunas formas multilobulares bastante originales. Afortunadamente, sin embargo, un elipsoide achatado simple siempre esuna de las posibles soluciones (siempre que la velocidad de giro sea lo suficientemente baja como para que el planeta no se separe por completo, de todos modos), y hay formas de simplificar el problema. Se supone que Mesklin, por ejemplo (ya mencionado en los comentarios de la pregunta), tiene un núcleo de materia degenerada, por lo que la mayor parte de su masa se concentra cerca del centro, y puede aproximarse a la solución correcta ignorando los efectos de deformar la distribución de el resto de la masa del planeta lejos de esférica.

Si haces algo similar con tu mundo, podemos averiguar su forma dada una determinada masa y período de rotación, y la fuerza gravitacional en función de la latitud, encontrando la superficie equipotencial para la combinación de potenciales centrífugos y gravitatorios.

El potencial efectivo es$U(r,\theta) = -\frac{1}{2}(\omega r \cos\theta)^2 - \frac{GM}{r}$, dónde$r$es radio,$\theta$es la latitud y$\omega$es la velocidad angular. Ajuste$U$a un valor constante y resolviendo para$r$es un poco asqueroso (es una ecuación cúbica), por lo que probablemente querrá usar un programa de gráficos para calcular la forma exacta numéricamente, pero una vez que lo tenga, es fácil calcular la gravedad en los polos frente al ecuador. , y puede trabajar hacia atrás desde allí adivinando y verificando hasta que obtenga una combinación de gravedad polar, gravedad ecuatorial y tasa de rotación que desee.

El bit "siempre día" es más complicado y depende de lo que cuenta como "siempre" y "día". ¿Es suficiente, por ejemplo, si "siempre" significa "durante unos cientos de años a la vez en un hemisferio" (mucho tiempo y espacio para que tenga lugar una historia), y que "día" signifique "siempre iluminado en menos al nivel de una habitación interior bien iluminada, pero permitiéndose variaciones en el brillo y el calor por encima de ese punto"? En ese caso, simplemente pondría este planeta en un sistema con una estrella compañera distante en una órbita de período largo muy inclinada con respecto al plano de la órbita del planeta alrededor de su sol primario; de esa manera, la estrella compañera puede proporcionar una iluminación constante en todo un hemisferio, por lo que nunca hay una "noche" real.

Otra opción podría ser hacer del mundo un planeta rebelde cerca de un núcleo galáctico activo (quásar), que podría proporcionar niveles habitables de insolación a varios años luz de distancia, con órbitas de milenios de largo. Es la misma idea general, simplemente reemplazando la estrella compañera con algo lo suficientemente brillante como para hacer todo el trabajo de calentar el planeta por sí solo, eliminando la necesidad de otro sol con sus propios ciclos de iluminación superpuestos, mientras mantiene una distancia suficiente para hacer el período de luz diurna constante de verano parece una eternidad. Los cuásares, por supuesto, tienen la desventaja de encenderse y apagarse rápidamente y de forma un tanto impredecible, y no suelen vivir en barrios muy agradables, pero a los efectos de una buena historia estaría dispuesto a creer que, en algún lugar del universo, allí'

Sin entrar en matemáticas, tallar el planeta en forma de cubo, sacando cerca de la mitad de una elipse del lado que mira a su estrella, con el eje más corto perpendicular a la dirección de la estrella, produciría las propiedades deseadas.

Sería más grueso en los polos, por lo que habría más masa para atraer objetos más pequeños como los humanos que están parados allí; la atmósfera podría llenar la mayor parte de la esfera tallada, más espesa en los polos nuevamente.

Siempre que esté lo suficientemente cerca de la estrella para bloquearse por mareas, probablemente una estrella M, por lo que el planeta tiene que estar bastante cerca para estar en la zona habitable, tener luz diurna constante es natural.

Intentaré dibujar y hacer los cálculos más tarde, pero espero que capten la idea.