Brillo del planeta

Un caso especial conocido como Earthshine es un buen ejemplo:

El brillo de la Tierra es la luz de la Tierra visible reflejada desde el lado nocturno de la Luna. También se le conoce como el resplandor ceniciento de la Luna o como "la Luna nueva con la Luna vieja en el brazo".

Fuente de la imagen y el texto: mismo enlace que el anterior

Ahora, para obtener esto por medios naturales, el planeta y la luna en cuestión podrían necesitar albedos mucho más altos que la Tierra y la Luna. Un humano parado en el planeta durante el día también quedaría cegado y posiblemente quemado.

¡Pero! Como un acto de ingeniería, esto podría ser más seguro. Con alrededor de un par de miles de millones de punteros láser de 1 MW distribuidos en un círculo que abarca 120⁰ de latitud y longitud en la superficie de un planeta del tamaño de la Tierra, es posible que lo logre. Los cálculos, y todo el proceso para llegar allí, fueron descubiertos por el dios nerd favorito de este sitio, Randall Munroe, en este artículo What If .

Hasta donde yo sé, es casi imposible tener un planeta con una sola luna que siempre parezca llena vista desde el planeta. Por lo tanto, sugiero que lo siguiente mejor sería un anillo de tantas lunas que al menos una estaría siempre en la fase completa.

Primera parte de cuatro: una luna con un período orbital de un año.

Puedo imaginar una luna que tenga un período orbital alrededor del planeta exactamente igual al período orbital del planeta alrededor de la estrella en el sistema. Entonces, la luna debe permanecer en la misma posición en relación con el ángulo entre el planeta y la estrella todo el tiempo, y tener la misma fase todo el tiempo, posiblemente una fase completa.

Aquí hay un enlace a una calculadora del período orbital del planeta.

https://www.calctool.org/CALC/phys/astronomy/planet_orbit

Le doy al "sol" la masa de la Tierra y al "planeta" la masa de la Luna" y luego pongo diferentes semiejes mayores para calcular el período orbital.

A 500.000 kilómetros el período orbital es de 0,110802 años terrestres, a 750.000 kilómetros el período orbital es de 0,203557 años terrestres.

A 1.000.000 de kilómetros el período orbital es de 0,313396 años terrestres, a 2.000.000 de kilómetros el período es de 0,886418 años terrestres, a 2.100.000 kilómetros el período es de 0,953723 años terrestres, a 2.167.400 kilómetros el período es de 1,00000 años terrestres.

Pero:

La esfera Hill de un cuerpo astronómico es la región en la que domina la atracción de los satélites. Para ser retenida por un planeta, una luna debe tener una órbita que se encuentre dentro de la esfera Hill del planeta. Esa luna, a su vez, tendría una esfera Hill propia. Cualquier objeto dentro de esa distancia tendería a convertirse en un satélite de la luna, en lugar del propio planeta. Una vista simple de la extensión del Sistema Solar es la esfera Hill del Sol con respecto a las estrellas locales y el núcleo galáctico. 1

https://en.wikipedia.org/wiki/Hill_sphere

La esfera de Hill para la Tierra se extiende así hasta aproximadamente 1,5 millones de km (0,01 AU).

La esfera de Hill es solo una aproximación, y otras fuerzas (como la presión de radiación o el efecto Yarkovsky) pueden eventualmente perturbar un objeto fuera de la esfera. Este tercer objeto también debe tener una masa lo suficientemente pequeña como para que no presente complicaciones adicionales debido a su propia gravedad. Los cálculos numéricos detallados muestran que las órbitas en la esfera de Hill o justo dentro de ella no son estables a largo plazo; parece que las órbitas satelitales estables existen solo dentro de 1/2 a 1/3 del radio de Hill

Entonces, la verdadera región de estabilidad para los satélites de la Tierra solo debería extenderse entre 500 000 y 750 000 kilómetros, mucho más cerca que los 2 167 400 kilómetros necesarios para que una luna tenga una órbita de 1 año.

De hecho, he leído que el período orbital de un planeta alrededor de su estrella debe ser al menos 9 veces más largo que el período orbital de una luna alrededor del planeta para que la luna tenga una órbita estable.

Se ha demostrado que la duración más larga posible del día de un satélite compatible con la estabilidad de Hill es de aproximadamente P∗p/9, siendo P∗p el período orbital del planeta alrededor de la estrella (Kipping 2009a)

https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1209/1209.5323.pdf (página 3).

Cual es este papel:

https://academic.oup.com/mnras/article/392/1/181/1071655

Una luna con un periodo orbital de 1/9 (0,111111) año alrededor de la Tierra estaría orbitando a una distancia de unos 500.928 kilómetros.

Segunda parte: Un anillo de muchas lunas.

Así que sugiero una alternativa, un planeta con un anillo de lunas a la misma distancia, donde siempre al menos una o dos de las lunas aparecen llenas.

Posiblemente el planeta podría tener un círculo de lunas del mismo tamaño igualmente espaciadas en la misma órbita alrededor del planeta.

Sería muy poco probable que eso hubiera sucedido de forma natural, por lo que probablemente habría sido una situación orbital creada por una civilización avanzada. La civilización avanzada colocaría lunas diminutas a la misma distancia a lo largo de la órbita circular y traería gradualmente más y más material para construirlas, asegurándose cuidadosamente de que todas las lunas aumentaran en masa al mismo ritmo.

De acuerdo con esta publicación de blog:

https://planetplanet.net/2017/05/03/the-ultimate-engineered-solar-system/

Un anillo de 7 a 42 objetos de igual masa igualmente espaciados a lo largo de una órbita alrededor de un cuerpo más grande sería estable durante largos períodos de tiempo. Y da como fuente un artículo científico cuyo resumen está en este enlace:

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2010CeMDA.107..487S/abstract

Entonces, en teoría, podría tener un sistema estelar donde hay de 7 a 42 lunas de igual masa orbitando un planeta habitable a la misma distancia.

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2010CeMDA.107..487S/abstract

Con 42 lunas compartiendo la órbita, estarían separadas por 8,5714285 grados. Si una luna estuviera directamente opuesta al Sol y, por lo tanto, llena, las 2 lunas más cercanas estarían 8,5714285 grados por delante y 8,5714285 grados por detrás en órbita. Y también deberían verse llenos a simple vista de alguien en el planeta. Si dos lunas estuvieran en el mismo espacio por delante y por detrás de la dirección exactamente opuesta al Sol, tendrían 4.2857142 grados y estarían exactamente llenas. Y se verían llenos para alguien que los mirara sin un telescopio. Y posiblemente algunas de las otras lunas lo suficientemente cerca de esa dirección también se verían llenas.

Con 42 lunas igualmente espaciadas, al menos dos o tres siempre se verían llenas a la vez para las personas que las miran sin telescopios, y posiblemente otras parezcan lo suficientemente llenas.

Y si reduce la cantidad de lunas de 42 a un número más bajo, al principio aún tendría varias lunas llenas al mismo tiempo, y probablemente se necesitaría una reducción importante en la cantidad de lunas para tener una situación en la que hubiera no siempre una o dos lunas a la vez que parecían llenas.

Y eso no es lo mismo que un planeta con una luna que siempre está llena vista desde el planeta. Pero es un planeta donde siempre se ve al menos una luna llena desde el hemisferio nocturno.

Y una vez que se crea el anillo de lunas coorbitales, no necesitará la aplicación constante de inmensas cantidades de energía para mantener una sola luna en el punto L2 del planeta sugerido en otras respuestas. Y no necesitaría la aplicación constante de inmensas cantidades de energía para mantenerlo en órbita alrededor del planeta con un período orbital de un año y no deambular por el espacio, escapando del planeta.

Parte tres de cuatro: ¿Por qué no hay muchas lunas en diferentes órbitas?

¿Qué pasa con muchas lunas diferentes a muchas distancias diferentes del planeta? La Tierra tiene solo una luna, y Venus y Mercurio no tienen lunas, pero el pequeño planeta Marte tiene dos lunas diminutas. El pequeño planeta enano Plutón tiene 5 lunas conocidas. Los planetas gigantes Neptuno, Urano, Saturno y Júpiter tienen 14, 27, 83 y 80 lunas conocidas respectivamente.

Pero las lunas en diferentes órbitas no pueden tener órbitas demasiado juntas o sus interacciones gravitatorias tenderán a desestabilizar sus órbitas. Entonces, las lunas más externas de un planeta tendrían que estar muchas veces más distantes que las lunas más internas y, por lo tanto, muchas veces más grandes para parecer tan grandes como se ve desde la superficie del planeta. Y la mayoría de las lunas del sistema solar tienen menos de unas pocas decenas de kilómetros de ancho y parecerían meros puntos de luz a menos que estuvieran muy cerca del planeta.

Además, una luna no parecería estar llena desde la superficie del planeta a menos que su dirección, vista desde el planeta, esté cerca de 180 grados desde la dirección de la estrella. Y arreglar las órbitas de un grupo de lunas con diferentes órbitas para que al menos una siempre estuviera dentro de unos pocos grados de oposición a la estrella y, por lo tanto, pareciera llena sería muy difícil. Tarde o temprano, todas las lunas estarían demasiado lejos de la dirección opuesta a la estrella para parecer llenas y, por lo tanto, no se vería una luna llena en el planeta.

Entonces, un anillo de muchas lunas igualmente espaciadas en la misma órbita alrededor del planeta es la única forma de obtener un planeta en el que siempre haya al menos una luna llena en la noche.

Cuarta parte: Iluminación artificial de la Luna.

La desventaja de tener muchas lunas en un anillo alrededor del planeta, de modo que al menos una o dos siempre aparezcan llenas, es que algunas de las otras lunas también estarán visibles todo el tiempo y aparecerán menos que llenas.

La única forma de lograr que todas y cada una de las lunas, o la única luna que orbita el planeta, aparezcan llenas todo el tiempo y nunca gibosas, media luna, crecientes o nuevas, es con iluminación artificial de la luna. Entonces, las respuestas a esta pregunta:
Siempre hay luna llena para el Emperador. ¿Se puede lograr esto con paneles solares y LED?

Muestre algunas formas de evitar que la luna parezca menos que llena.

Es posible, pero extremadamente improbable

Para que la Luna llena sea constantemente visible desde la Tierra, todo lo siguiente debe ocurrir en todo momento:

1.) La Luna debe estar situada de manera opuesta al Sol en todo momento, por lo que es estrictamente visible desde el lado nocturno de la Tierra.

2.) La revolución de la Luna debe estar en dirección opuesta a la rotación de la Tierra. Observando desde el polo norte, la Tierra gira en sentido contrario a las agujas del reloj, lo que significa que la Luna debe estar girando en el sentido de las agujas del reloj.

3.) La velocidad de revolución de la Luna debe ser marginalmente más rápida que la rotación de la Tierra, por lo que siempre permanece en el centro de la zona nocturna de la Tierra. Esta matemática es demasiado compleja para que la calcule, así que no me molestaré, si alguien tiene ganas de hacerlo, adelante.

4.) Aunque la Luna debe permanecer horizontalmente en el centro de la zona nocturna de la Tierra, uno se vería obligado a elegir si sería visible exclusivamente desde el hemisferio norte o sur. Si la Luna también se situara verticalmente en el punto muerto, sería eclipsada por la Tierra.

PD: Todo esto sería mucho más fácil de lograr y calcular si la Tierra estaría bloqueada por mareas, pero eso requiere que esté más de 50 veces más cerca del Sol de lo que está actualmente (mucho más cerca de lo que está Venus actualmente), lo que haría la vida en él es imposible (a menos que el Sol explote y se convierta en un caso muy especial de White Dwarf con una zona de vida tolerable pero cercana)

No es posible, al menos no naturalmente.

El único lugar donde la Luna está llena es si está más allá de la órbita de la Tierra.
Para mantenerlo en ese lugar, necesita algo que mantenga activamente a la Luna allí; no hay una órbita estable que pueda usar.

El mejor lugar para colocar la Luna sería el punto L2 de Lagrange: la energía necesaria para mantener la Luna en su lugar sería mínima allí.
Sin embargo, tendrías que invertir una gran cantidad de energía para llevar la Luna allí primero, ya que no se formará allí por sí sola.
Y necesitarías algún mecanismo activo que reaccione a las perturbaciones y las compense; mientras que L2 requiere solo una cantidad mínima de energía para mantener su posición, dada la enorme masa de la Luna, necesitaría alguna tecnología alienígena mucho más allá de lo que la humanidad tiene hoy.

Es decir, no hay una forma natural de tener una Luna así, lo siento.

Lo bueno de L2 es que está más allá de la sombra del núcleo de la Tierra, es decir, tiene suficiente luz refractándose en la atmósfera para que la Luna se ilumine a pesar de estar justo detrás de la Tierra.
Será sustancialmente menos brillante debido a la mayor distancia (órbita lunar actual: 370 000 km, distancia L2 de la Tierra: 1,5 millones de km, aproximadamente un factor de 4, lo que significa que es 16 veces más débil). Necesitarías una Luna más grande y que refleje mejor (mayor albedo) ir a buscar nuestra iluminación de Luna llena. No es un problema demasiado grande porque el tamaño de la Luna no afecta demasiado la dinámica siempre que la masa de la Luna se mantenga por debajo de ca. 1/25 de la masa de la Tierra.

Vives en el Sol.

El lado lleno de una luna apunta al Sol, por lo que su planeta siempre está alineado con el Sol. ¿Por qué? Porque su estrella tiene una Mancha Solar masiva, un descendiente altamente evolucionado de las Manchas Solares Comunes que marcan nuestra estrella, que es inteligente y curiosa sobre su entorno y quiere proteger sus planetas locales de las fuerzas de la evolución estelar. La mancha solar, al ser oscura y envuelta en intensos campos magnéticos bajo su control voluntario, protege al planeta que capturó, que se balancea sobre su superficie, de la gran mayoría de la radiación de la estrella, de modo que solo los 2/3 inferiores se derritieron. y arruinado, y la superficie superior, ahora aplanada por los cambios, mira hacia afuera. El planeta no cae en la estrella en parte porque la mancha solar induce poderosos efectos de levitación magnética, aunque sospecho que se necesitaría una explicación más extraordinaria si echara un vistazo a las matemáticas. La propia estrella, al ser altamente evolucionada después de todo, ya ha comenzado a expandirse a su fase gigante, por lo que su gravedad es bastante baja y su calor un poco menos intenso de todos modos. Tu gente ve el Sol, pero solo ven una parte de él, prominencias cuidadosamente reguladas formadas como relámpagos que replican la apariencia ancestral y el calor de la estrella de la órbita del planeta antes de que comenzara su expansión.

• Tenga en cuenta que la Luna siempre está naturalmente llena. Tienes que pensar así si alguna vez quieres escribir una etiqueta de producto. :)

Tu luna está hecha en su mayoría de material transparente.

incluso si solo un pequeño rayo de luz está brillando sobre (dentro de) su luna, se dispersará internamente y saldrá de la luna por todos lados.

No siempre será igual de brillante, por ejemplo, cuando su planeta tipo tierra está dando sombra a la luna, aparecerá más tenuemente iluminado, pero aún tendrá luz que brilla desde todos los lados y, por lo tanto, aparecerá lleno.

Si su luna está lo suficientemente limpia, incluso podría actuar como una lente y tener todo tipo de efectos interesantes ... (sin embargo, hacerla demasiado limpia eliminaría la dispersión interna y evitaría que se vea llena)