¿Cómo sería el cielo en un plano infinito?

El mundo es un plano infinito con una superficie similar a la de la Tierra. Tiene una atmósfera, pero tiene una altura finita.

Por esto, y por cómo funcionan los campos, esto debería darnos la misma gravedad en todo el camino, lo que tiene implicaciones para la luz; toda la luz que sale de la atmósfera eventualmente dará la vuelta y golpeará el suelo, ya que no importa qué tan alto viaje hacia arriba, seguirá estando bajo la misma gravedad, por lo que eventualmente debe dar la vuelta y volver a caer al suelo. Y debido a la altura finita de la atmósfera, tiene una buena posibilidad de llegar al suelo nuevamente.

Esto plantea la cuestión de cómo se vería realmente. Específicamente, ¿qué imágenes formarían estos rayos que caen cuando los ve el ojo humano?

Los comentarios no son para una discusión extensa; esta conversación se ha movido a chat .
Ley de las consecuencias no deseadas. Un plano infinito significa masa infinita significa energía infinita,

Respuestas (5)

Cielos arcoíris, tiempos felices

El mundo descrito parecería ser un mundo oscuro, ya que cualquier Sol habría caído al suelo muy, muy lejos. Parecería ser un mundo condenado, con toda la energía térmica subiendo y volviendo, como la muerte térmica del universo llevada a escala humana, con tribus acurrucadas alrededor de depósitos geológicos. Pero esa no es la forma en que quiero ir, así que...

  • El cielo es una vasta y hermosa aurora. Cualquiera que sea la extraña física o los dioses que hicieron este mundo, dejaron atrás un poco de gas muy, muy por encima del mundo. Cae sin límite y aterriza como poderosos rayos cósmicos. Estas partículas golpean la atmósfera e iluminan el planeta.

  • Podemos calcular la distancia que recorre la luz antes de tener que regresar . Cada kilogramo de luz tiene una energía potencial de 9,8 m/(s^2) multiplicado por muchos metros de altura, multiplicado por 1 kg. Cada kilogramo de luz tiene (3E8 m/s)^2 de energía total. Entonces, cuando llega a aproximadamente 1E16 m (1 billón de kilómetros) de altura, la luz se desplaza hacia el rojo y tiene que volver a caer o desaparecer. (comparando agujeros negros, esta distancia podría reducirse a la mitad por razones que no entiendo, pero que podrían tener que ver con la luz y el espacio-tiempo atraídos por la gravedad) Sabemos que la luz se dobla con la gravedad, así que a menos que suba perfectamente, yo Apuesto a que vuelve a caer. Esto agrega un brillo constante de "Earthshine" al fondo.

  • Pero… ¿seguirá acumulando energía hasta que se tueste? No. Voy a decir que el planeta, no, el avión tiene un truco especial para arrojar energía térmica, porque de lo contrario no es 'similar a la Tierra' y eso va en contra de la premisa. Mi favorito es la producción de pares de neutrinos: enviar 3/2 kT de energía a cada neutrino. Haga eso y puede tener puntos de enfriamiento en algún lugar que mantengan el planeta a una temperatura constante.

Poniendo todo esto junto, los cielos tienen auroras de arcoíris brillantes más fuertes que las de la Tierra, pero esto comparte la luz con un fondo confuso constante de Earthshine. Las auroras dominan donde las corrientes del espacio son más fuertes, y el brillo de la Tierra se puede rastrear en un arco hasta algún horizonte lejano. Si miras muy de cerca, tal vez los contornos de los continentes se puedan distinguir en esa luz de fondo, en la medida en que pueden estar a un billón de kilómetros de distancia.

¿Podría existir algo así como la luz viajando paralelamente a la superficie?
@JustinThymetheSecond La luz que viaja paralela a la superficie debería caer, como cualquier otro objeto, y por lo tanto, curvarse para dejar de ser paralela. Además, el espacio-tiempo por el que pasa no debería... caer, sino doblarse , creo que exactamente en la misma cantidad. (Algo como esto surge en las pruebas de desviación de la luz por parte del Sol: Einstein predijo el doble del efecto de Newton)
Lo que significa que no existiría la luz viajando paralela a la superficie. Siempre se curvaba y siempre golpeaba el suelo.

Desafío del marco: colapso atmosférico

Tienes un plano infinito con materia infinita, inicialmente distribuida uniformemente con una densidad inicial de una atmósfera similar a la terrestre, o alrededor de 2-3 x 10 ^ 25 partículas por m ^ 3.

Esa materia tiene masa, y esa masa tiene atracción gravitatoria. Las nubes moleculares con una densidad de apenas 3*10^8 partículas/m^3 se consideran viveros estelares, y las superamos en diecisiete órdenes de magnitud.

Día tras día, la gente notaba que los incendios ardían con mayor intensidad y rapidez. Y sus voces cada vez más bajas.
¿Cómo podría haber un 'límite' en la atmósfera, si la gravedad fuera constante? No importa qué tan 'alto', el tirón gravitacional sobre una partícula atmosférica sería el mismo, por lo que la atmósfera se estiraría para siempre, y la atmósfera misma, al tener masa, 'jalaría' todo hacia ella, como el interior de una esfera. No habría atracción gravitatoria.
La atmósfera tiene una altura finita y, lo que es más importante, tiene una atracción gravitatoria sobre sí misma .
Y la atmósfera no es, ni puede ser, perfectamente uniforme para empezar. (Si nada más, las fluctuaciones térmicas son suficientes).
Este. Además, no olvide por qué todos los cuerpos celestes son esféricos: es porque la gravedad es lo suficientemente poderosa, las fuerzas diferenciales que experimentan las no esferas son lo suficientemente fuertes como para colapsarlos en esferas. Esta "superficie similar a la Tierra" plana en 2D encontrará bolsas locales de alta densidad. Los planetas se forman lentamente a su alrededor. Esto se suma a las estrellas de Daniel B que se forman lentamente a partir de la atmósfera. TL;DR cuando un sistema no está en equilibrio, tiende a ser forzado hacia el equilibrio. Y la energía infinita significa que esto sucede muy rápido (geológicamente hablando).
Pero una losa de atmósfera infinita se atrae por igual en todas las direcciones, debería ser un tipo de trato de "no hay atracción gravitacional de un planeta hueco si estás dentro de ese planeta". Por otro lado, existen desigualdades de espesor, provocadas por la geografía del plano infinito.
@TLW Si fuera un plano infinito perfectamente plano, ¿por qué habría variaciones térmicas? No habría rotación, ni estaciones, ni fluctuaciones de temperatura.
@Ton Day Dado que el plano no tiene un final y, por lo tanto, no hay bordes, el 'tirón' sería uniforme en todas partes. No podría haber un "efecto de borde desequilibrado".
@JustinThymetheSecond: creo que tienes varios malentendidos fundamentales aquí. Demasiados para responder completamente en un solo comentario. Algunos consejos: a) las moléculas de gas tienen una distribución de velocidades, incluso si el gas está a una sola temperatura, b) el gas está formado por átomos y, como tal, no puede ser perfectamente uniforme en primer lugar c) es un ciclo de retroalimentación positiva , d) la suciedad no es uniforme a estas escalas.
También puede consultar la inestabilidad de Jeans (y la formación de estrellas en general). No es exactamente el caso clásico porque comienza en 2.5d, pero se aplican los mismos problemas.
@DarthBiomech: aparte: el tirón en cualquier lugar dentro de una esfera hueca esféricamente simétrica es cero. El tirón dentro de un aro cilíndrico-simétrico hueco es distinto de cero, excepto en el centro exacto del aro. Ojalá esto se enseñara siempre al mismo tiempo que el teorema de Shell...
@DarthBiomech: es un equilibrio inestable. Se colapsará una vez que ocurra una perturbación y, al ser un gas con temperatura distinta de cero, tendrá perturbaciones.

(esta respuesta supone que el grosor del avión es de aproximadamente 1 radio terrestre, es decir, unos 12 000 km, según el enlace HDE 226868 proporcionado en los comentarios, habrá 9,81 g en todas partes, a cada lado del avión)

Paraíso por unas semanas... luego se perfora, una y otra vez

Entonces, ¿cómo se vería el cielo, al principio?

Depende de la atmósfera que los dioses arreglaron para tu mundo infinito y plano. Suponga que el clima será estable, suponga que algunos dioses terrenales estuvieron involucrados en la creación y tendrá oxígeno, agua, cielo azul y sol.

Una semana después de la creación (vea el cálculo a continuación) los habitantes notarían que su avión comienza a calentarse... El fin del paraíso llegará pronto...

Cada 96 días, tu sol impactará y perforará el avión

No hay órbitas estables alrededor del avión. Todo caerá .. ¿Cuándo llegará el sol?

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esta fórmula funciona, hasta que se alcanza la velocidad de la luz. Completando los valores, suponga que el sol está a 1 AE de usted, es decir, 149 597 870 700 metros. Si multiplicas eso por 9,81, tu sol no alcanzará la velocidad de la luz.

Entonces invierta la fórmula, ingrese s = 1AE = 149,597,870,700 metros en t cuadrado s / 0.5 g = 30,581,039,755, la raíz cuadrada de eso es 180,000 segundos, que son 48 días . Tu sol chocará contra el avión y lo perforará, siguiendo su camino a través del avión y regresando de nuevo. Después de otras 12 semanas, el sol volverá y perforará tu avión nuevamente, desde el otro lado.

Esto puede estar preparado, los habitantes podrían sobrevivir a esto: supongamos que su plano es infinito, el sol llegaría perpendicular, saldría perpendicular y viajaría de regreso a través del mismo agujero. Cualquier lugar dentro de 1AE de ese punto debe ser evacuado. Tal vez sea aconsejable para los dioses, crear un agujero adecuado en el plano, de antemano ..

Cambio azúl

Su avión ahora tendrá un "ciclo de día y noche" (local) de 96 días terrestres seguido de una noche de 96 días terrestres, el sol oscilando a través del avión.

No solo tu sol, todo el cielo acelera hacia ti. Esto hará que el cielo se llene de estrellas azules por la noche. En lugar de un desplazamiento hacia el rojo (expandiéndose), su universo mostrará un desplazamiento hacia el azul.

.. entra en cambio ultravioleta, tu cielo se oscurecerá

Cuando tu avión haya existido durante algunos meses, las estrellas circundantes comenzarán a acercarse a la velocidad de la luz. Las estrellas y los planetas remotos llegarán a tu avión a la velocidad de la luz con el tiempo, por lo que no los verás llegar. Su cambio azul se convierte en un cambio ultravioleta.

después de eso... el color oscila, los cambios rojo-azul se alternan: ¿cielos violetas?

Los desastres siguen ocurriendo , cada pocos años las estrellas volverán a tu plano, perforándolo... y será bastante difícil para los dioses, predecir dónde se producirán estos impactos, preparar agujeros para ello. Supongamos que estos dioses son omnipotentes, podrían preparar agujeros en su plano para cada estrella y agujero negro en su galaxia local.

El fin..

Después de unos 3 millones de años, las primeras galaxias vecinas comenzarán a chocar... y lentamente, todo el cosmos se detendrá en tu plano. Las oscilaciones se detendrían y cada objeto celeste se detendría en un agujero, en algún lugar de su plano infinito. Para los agujeros negros, estas perforaciones serán gigantes . Años luz de tu avión simplemente desaparecerán. Los habitantes tendrán que alejarse... euuhm... de estas perforaciones.

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NOTAS sobre los caminos de la luz

Creo que las luces emitidas localmente no se comportarían de manera diferente a la luz en la tierra, es decir

Los rayos de luz horizontales viajan horizontalmente hasta que se pierden de vista.

Eventualmente, una luz dirigida horizontalmente llegaría al suelo... la pregunta es cuándo y ¿eso ocurriría a la vista? Yo creo que no, con g=9.81 G la trayectoria de la luz no diferiría de la Tierra.

Los rayos de luz verticales viajan muy lejos

No habría ningún efecto relevante. La luz viajará en contra de un retroceso gravitatorio infinito y, como señaló Mike Serfas, la luz viajará un billón de kilómetros, hasta que se detenga y retroceda (?? De hecho, tengo que renunciar a esto). Pero pase lo que pase, la distancia está más allá de cualquier rango visible, por lo que la luz que regresa será tan débil que solo el Hubble podrá verla.

Supongamos que el sol gira en un círculo sobre el avión. Ya sea en una órbita perpendicular a la superficie del planeta o paralela o en algún ángulo intermedio. O un número infinito de soles girando en un número infinito de órbitas sobre el plano.
@JustinThymetheSecond ¿una órbita perpendicular al campo gravitacional? No hay órbitas cerca de este plano... lo peculiar de esto: ¡la fuerza de la gravedad permanecerá constante g=9.81 en todas partes , hasta una distancia infinita! esto requiere un grosor del radio de la Tierra, y el universo completo chocará contra el avión dentro de aproximadamente 14 mil millones de años, consulte la respuesta basada en la ciencia aquí worldbuilding.stackexchange.com/a/12443/627
Nada en la pregunta excluye un número infinito de soles en órbitas paralelas, uno encima del otro en forma de cilindro 'hasta el final' en lugar de 'tortugas hasta el final'. Dale a cada sol suficiente masa para que jale al sol en la órbita en el 'cilindro' debajo de él para que no se 'caiga'. Haz que todas las fuerzas gravitatorias se equilibren perfectamente. Si estás hablando de infinito, ve hasta el final. Este es obviamente un 'universo paralelo' que se ha formado algo diferente al nuestro.
@JustinThymetheSecond cualquier cosa caerá sobre este plano, porque la fuerza gravitatoria de g=9.81 existirá independientemente de la distancia desde este plano. A ambos lados. El avión tiene masa infinita. Mira la respuesta de Samuel en mi enlace. He tratado de poner algunas consecuencias de eso. Los dioses del abridor han creado un gran atractor del que nada puede escapar. Si sus soles están ordenados en un cilindro, todos comenzarán a descender en espiral, hacia el plano. g=9.81 simplemente agregará un vector de aceleración/velocidad hacia él. El universo completo comenzará a moverse hacia este plano, después de su creación.
¿Exactamente QUÉ mantiene a 'este plano' en 'posición'? El avión podría estar 'cayendo; tan rápido como los soles caen hacia el avión.
No, este avión no irá a ninguna parte. Permanecerá donde se crea, a menos que los dioses le den un impulso, en alguna dirección. En ese caso, el avión se moverá eternamente en esa dirección, con velocidad constante. Cuando los dioses crean el avión estacionario, se quedará quieto bajo todas las circunstancias. Incluso los impactos más grandes no pueden moverlo... porque tiene un peso infinito . Un sol o un agujero negro podría atravesarlo y atravesarlo... el avión en sí no abandonará su posición. No se puede mover, porque una masa infinita no puede convertir la energía cinética de una colisión en impulso.
En ese caso, las órbitas de los soles se han vuelto inamovibles.
@JustinThymetheSecond Las estrellas no tienen una masa infinita, el avión sí. El sol caerá en el avión, no permanecerá en ninguna órbita y mucho menos se quedará estacionario. Todas las estrellas comenzarán a moverse hacia el avión. También mantendrán (alguna) órbita alrededor de su centro galáctico, pero eventualmente, esta órbita no permanecerá... incluso el propio centro galáctico (agujero negro) caerá sobre el plano. Me parece una idea fascinante. La naturaleza no maneja bien el "tamaño infinito", pero cuando se planteó la pregunta aquí, no me di cuenta de las consecuencias. Después de leer la respuesta de Samuel en el otro tema pongo mi respuesta.
Y no existe tal cosa como un plano plano infinito. ¿Tu punto?

¿Qué hay ahí arriba? ¿Puede la luz golpearlo?

Hablas de la luz que sale de la atmósfera y luego da la vuelta y golpea el suelo. Si debe dar la vuelta para tocar el suelo, supongo que el suelo es la fuente de luz. DE ACUERDO; suelo resplandeciente. Eso hará un anime dulce.

/Tiene una atmósfera, pero tiene una altura finita/

No es la atmósfera la que tiene una altura finita, sino el plano o la dimensión misma porque /toda la luz que sale de la atmósfera eventualmente dará la vuelta y tocará el suelo/. Es posible dejar la atmósfera. De esto deduzco que el límite de este plano está a cierta distancia sobre el suelo brillante y la atmósfera.

La pregunta que tengo es la naturaleza y la posición de este límite. Si el límite está tan lejos que la luz que sale del suelo nunca lo golpea antes de dar la vuelta, no parece relevante para la cuestión de la luz. Si este límite está lo suficientemente cerca del suelo como para que la luz que sale del suelo lo golpee antes de que la luz pueda girar, entonces su aspecto depende de cómo funciona el límite: si emite luz, refleja luz, absorbe luz, etc.

Si la gravedad es igual 'hasta arriba', ¿por qué existe un límite en la atmósfera? No hay 'velocidad de escape'. Si puedes saltar del suelo, puedes saltar al espacio.

Parece que estás describiendo un espejo infinito

Toda la luz se gira, eventualmente. Dependiendo de la altura de su atmósfera y del tamaño del polvo y otras partículas en ella, esta luz se dispersa en un grado variable: primero azul, luego otros colores. Puede ser imposible ver claramente el suelo reflejado sobre ellos, pero tal vez algunas estructuras más grandes, como montañas y bosques, se pueden ver reflejadas tenuemente en el cielo.

Pero cuando la luz vuelve a bajar, es absorbida por el suelo. Dado que el universo termina en el “cielo”, parecería que toda nueva luz proviene del suelo. Tal vez esa sea tu intención. O tal vez este es un espejo unidireccional, y una nueva luz del más allá puede ingresar al sistema. Y algún tipo de balance de calor toma el exceso de energía y lo arroja al otro lado de la Tierra, o un disipador de calor efectivamente infinito (para el marco de tiempo de su historia) en un núcleo frío.

¿Cómo sería el cielo en un plano infinito?
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