¿Cómo puedo justificar lo que es básicamente un sistema de anillos planetarios dentro de la atmósfera de mi mundo?

No es posible tener un anillo planetario orbitando dentro de una atmósfera planetaria. El anillo orbital de muy alta velocidad encontraría un inmenso calentamiento por fricción debido a la interacción con la atmósfera y se quemaría muy rápidamente. Incluso un anillo que orbita en los confines de la atmósfera se encontraría con un arrastre que haría que descendiera en espiral y finalmente se quemara.

Dónde

V = Velocidad orbital en$\frac{m}{s}$
G = constante gravitatoria$=6.67\text{e}^{-11}\frac{m^{3}}{s^{2}}kg$
M = Masa del cuerpo central$=5.98\text{e}^{24}kg$
r = radio de la órbita$\approx6371km$en la superficie

Si aplicamos una órbita a 10km:

Voy a ir con la respuesta de Avatar , que es, en su forma más básica, Maglev . Las islas de su cadena montañosa voladora contienen grandes concentraciones de un superconductor a temperatura ambiente de suficiente eficiencia que puede extraer grandes trozos de paisaje y sostenerlos con la fuerza del campo magnético planetario. Tales montañas deberían mantenerse bastante estacionarias en relación con el suelo, se desplazarán con los cambios en la magnetosfera planetaria y pueden caer si hay un debilitamiento local en la fuerza del campo. No estoy seguro de los efectos atmosféricos exactos de tal configuración, si habría calentamiento por fricción, etc. Los vientos de alto nivel se verán afectados por tal rango, al igual que Hadley Cell.formación y estabilidad.

Como dijo Slarty en su respuesta, no obtendrás un anillo dentro de una atmósfera.

¡Sin embargo!

Pidió alternativas si su idea original resultó inviable. Sin conocer la naturaleza exacta de su historia, no puedo ser demasiado específico, pero aquí hay un par de pensamientos:

• Los trozos gigantes de roca flotan a una altura considerable en la atmósfera, pero no más alta de lo que tus inteligentes pueden tolerar. Las rocas pueden mantenerse en el aire mediante algún tipo de tecnología antigravedad, o tal vez magia de levitación. Esto podría haberlo hecho una civilización pasada o una actual.

• Las rocas podrían ser los restos de asteroides puestos en órbita para su explotación. Después de crear una superficie viva, se habría construido una cúpula sobre la parte superior. La gravedad artificial mantiene a las personas en la superficie, pero los restos de las minas debajo pueden verse afectados o no.

Personalmente, la opción 1 suena realmente suicida, a menos que los habitantes originales estuvieran escapando de alguna catástrofe a nivel de la superficie.

Slarty tiene razón. Una alternativa sería hacer que sus islas sean flotantes. Veo formas de hacerlo, ambos serían algo ondulados a mano.

• Mira cómo se forma la piedra pómez. Puede ser posible, bajo ciertas condiciones, producir una piedra pómez que sea más ligera que el aire y que flote. Esto probablemente requeriría una atmósfera muy densa e hidrógeno como gas de disolución, lo que requeriría una presión inicial muy alta.
• El gas de hidrógeno se puede producir a través de procesos biológicos, la vida vegetal que compite por el acceso a la luz solar podría desarrollar vejigas de hidrógeno para llegar por encima de otras plantas. Tus islas podrían estar compuestas por una maraña flotante de este tipo de plantas.

La física normal no haría el trabajo. Un anillo planetario dentro de una atmósfera se movería a aproximadamente 8 km/s. Esta es la velocidad orbital para un planeta con masa terrestre. La resistencia atmosférica pronto desaceleraría las piezas del anillo planetario. No duraría mucho en absoluto.

Como experimento mental: haz que un anillo planetario aparezca mágicamente en una atmósfera. En un cálculo aproximado, no duraría una órbita completa.

Por lo tanto, si existe un anillo planetario en la atmósfera, debe estar actuando alguna forma de magia o 'magia'. Esto podría ser una barrera para evitar que la resistencia atmosférica frene los rizos y las islas voladoras o una fuerza constante para mantener una velocidad orbital constante.

Por ejemplo, uno puede imaginar una superficie de teletransportación frente a los rizos que transporta instantáneamente la atmósfera que impacta a algún lugar detrás de ellos donde puede rematerializarse sin causar daño. Esto eliminaría la resistencia atmosférica. Pero podría ser necesario algún tipo de campo de fuerza para mantener una atmósfera respirable para las islas voladoras.

En resumen, si hay alguna forma de protección para negar la resistencia atmosférica, una forma de propulsión 'mágica', si es necesario, para mantener la velocidad y un campo de contención para hacer que las islas voladoras sean habitables. Entonces un anillo planetario podría orbitar dentro de una atmósfera.

Una solución más simple podría ser tener un anillo planetario tradicional científicamente sólido que orbite fuera de la atmósfera y que las islas voladoras se eleven periódicamente desde el planeta de abajo para unirse al anillo. Las islas voladoras pasarían un período de tiempo como parte del anillo y luego descenderían de regreso al planeta.

Como tiene la ventaja de que las islas voladoras pueden ser habitadas por formas de vida que evolucionaron en el planeta. Puede haber una forma de antigravedad que les permita moverse a través de la atmósfera o elevarse para unirse al anillo planetario por un tiempo. Nuevamente, debe haber un mecanismo para contener una atmósfera alrededor de las islas voladoras. Sin embargo, esto podría ser simplemente parte de la antigravedad que hace levitar las islas en primer lugar.

Esta idea es que las islas son habitables y pueden permanecer habitables mientras estén en el anillo planetario. Además, regresan al planeta para reabastecerse de aire, agua y cualquier otra cosa que necesiten para sobrevivir. No serán parte permanente del anillo planetario. Esto es sólo una sugerencia.

Esta solución alternativa le da la vuelta a la pregunta original. Pero sí que la solución más sencilla sería plantearse hacer habitables las islas voladoras que forman parte de un anillo planetario.

En realidad, esto sería más fácil si el anillo planetario estuviera fuera de la atmósfera (o dentro de la mesosfera):

1. Podría tener su civilización lo suficientemente avanzada como para vivir en las islas mientras está en órbita, o si su especie principal no es humana (o simplemente no es pura raza humana) podría vivir en el espacio exterior [por ejemplo, se demostró que los osos de agua pueden vivir en el espacio].
2. Sin embargo, si quieres que tu civilización sea menos avanzada, haz que una civilización anterior haga que las islas sean un hospital. y para explicar su ausencia, haga que no puedan evacuar de lo que estaban tratando de escapar (como una situación de anillo de halo).

Si su anillo fuera un tubo de vacío hueco, entonces podría tener un solo tren de levitación magnética gigante corriendo por el interior a una velocidad algo mayor que la orbital. Eso mantendría el anillo contra la gravedad y no requeriría intrínsecamente mucha energía para seguir funcionando. Dado que el tren viajaría a miles de metros por segundo, necesitaría un vacío muy alto y la estructura del anillo tendría que ser muy fuerte para su peso, aunque no tanto como un ascensor espacial.

Tal anillo tendría muchas fuerzas externas actuando sobre él que, si no se controlan, pronto conducirían a oscilaciones catastróficas, especialmente en la dirección vertical. Esto se controlaría variando automáticamente la velocidad del tren a lo largo de su vía para cancelar la oscilación. Eso requeriría algo de energía, pero aún sería bastante eficiente porque cuando reduce la velocidad de un tren de levitación magnética, su energía se convierte en energía eléctrica que luego usa para acelerar el tren en otro lugar.