Detalles necesarios para el ciclo del día del mundo lunar que orbita un gigante gaseoso

Los giros de todas las lunas grandes del Sistema Solar están bloqueados en su planeta anfitrión, lo que significa que siempre muestran la misma cara del planeta. Esto a veces se llama "bloqueo de marea", y es prácticamente inevitable en el caso de una luna grande (incluso en sistemas con muchas lunas, como los satélites galileanos de Júpiter). Se ve algo como esto:

Si estuvieras parado en una luna así, el gigante gaseoso siempre estaría en el mismo lugar en el cielo. En la imagen, el pequeño tendría al gigante gaseoso inmediatamente encima.

El bloqueo de marea implica que el ciclo día-noche está completamente determinado por la órbita de la luna alrededor del gigante gaseoso. El Sol pasará por un ciclo completo de salida y puesta una vez por cada órbita que la luna hace alrededor del planeta. No hay un lado oscuro de la luna: dado que está unido al gigante gaseoso (no a la estrella), todo el planeta recibirá luz solar.

Y, como te diste cuenta, habrá un breve eclipse cada vez que el planeta pase por la sombra del gigante gaseoso. Esto sucederá al mediodía todos los días para el tipo que tiene el planeta gigante inmediatamente encima y a la medianoche para alguien en el lado opuesto del planeta (que nunca ve el gigante gaseoso).

Más detalles sobre la habitabilidad de las lunas de los planetas gigantes (centrándose en Pandora): https://planetplanet.net/2014/11/18/real-life-sci-fi-world-6-pandora-from-the-movie-avatar- la-luna-habitable-de-un-planeta-gigante-gaseoso/

Más detalles sobre cómo calcular la iluminación (usando un ejemplo complicado, el tuyo sería mucho más simple): https://planetplanet.net/2016/03/23/earth-with-five-suns-in-the-sky- cuando-va-a-nochecer/

Puede evitar el bloqueo de marea (como lo explica Sean) al tener una resonancia de órbita de giro que sea un valor diferente a 1: 1. En particular, al igual que con los planetas, puede tener características y condiciones que favorezcan un medio múltiplo impar como 3:2 (como es el caso de Mercurio).

El primario gigante no llenará el cielo. La distancia mínima puede considerarse un margen saludable más allá del límite de roche. Esta distancia (y período orbital) se ha discutido aquí antes .

Para conocer el tamaño real en el cielo, introduce el diámetro y la distancia. No has completado ninguna información en tu perfil, por lo que no sabemos nada sobre tu nivel educativo actual: cómo usar las funciones sin/cos/tan sería una cuestión de matemáticas, no de creación de mundos.

Entonces, imagine una situación en la que gira sobre su eje tres veces al mismo tiempo que orbita su principal dos veces. Pon un par de monedas en una mesa, marca un punto en el borde de la más pequeña e imagina la ventana como la dirección del sol lejano. Realmente tienes que jugar para entender los movimientos aparentes de un observador en el punto marcado.

Mientras tanto, la primaria gira alrededor del sol en una escala de tiempo mucho más larga.

Ahora agregue la libración a la mezcla. Podemos suponer alguna excentricidad orbital significativa porque esa es una condición para favorecer 3:2 sobre 1:1 (y si lo está modelando, ¡comprenderá por qué!). Esto provocará un movimiento más rápido/lento del primario además del suave ascenso y descenso, así como un crecimiento/encogimiento.

Habrá una latitud especial donde el primario se eleva y crece, siendo mayor cuando está directamente sobre la cabeza. Enfrente de eso hay un punto donde el primario es más pequeño directamente sobre la cabeza.

¡Eso no considera ninguna inclinación del plano de la órbita del satélite!

Intentaré equilibrar las dos respuestas ya dadas aquí, ya que una parece estar demasiado basada en la ciencia pura, aunque parece ser precisa hasta donde puedo decir, y la otra carece de una descripción detallada de lo que un observador en la luna realmente vería. (Descargo de responsabilidad, tengo poco más que la comprensión de la física de Layman aquí, por lo que el hecho de que estoy intentando una respuesta se basa en el margen de maniobra que me otorga la "ciencia ficción no estrictamente dura" mencionada en la pregunta)

• Primero, lo que entiendo que es su único requisito mínimo claramente definido:

  1. La luna no está bloqueada por mareas (basado en "El gigante gaseoso a veces llena la mayor parte del cielo de la luna y en otros momentos está ausente". Una luna bloqueada por mareas no mostraría tal cambio desde la misma ubicación en la superficie de la luna, por lo que descarta una luna bloqueada por mareas)

Tal como lo entiendo, el bloqueo de marea ocurrirá, eventualmente, a cualquier cosa que orbite alrededor de cualquier otra cosa durante el tiempo suficiente. Creo que a eso se refería Sean Raymond. Sin embargo, el hecho de que suceda no significa que ya haya sucedido en el momento en que se desarrolla la historia, por lo que te sugiero que asumas que aún no ha sucedido y sigas adelante.

• Considero que estas son solicitudes 'opcionales', no requisitos estrictos:

  1. "lo más parecido a la Tierra posible"

  2. "Algunas noches el gigante gaseoso aparecía iluminado por la noche"

  3. "el mundo (leo esto como 'luna") a veces se verá sumido en la oscuridad cuando el gigante gaseoso bloquee la vista de su estrella"

  4. "En otros momentos, un área específica del mundo estará en la oscuridad porque está de espaldas a la estrella (como lo hace la Tierra) a pesar de no estar bloqueada por el gigante gaseoso".

  5. "el mundo gira sobre su eje (para generar la magnetosfera requerida)".

  6. "una forma de enmarcar la órbita de este mundo que es plausible y también ocurre naturalmente"

Con base en esas suposiciones, aquí está mi respuesta (el bloqueo de Tidal se abordó anteriormente, por lo que no repetiré esa parte aquí):

La pregunta implica la necesidad de un "día", "noche", "eclipse", "año" y "fases del planeta" (tamaño, forma, posición, brillo del gigante gaseoso en el cielo).

Así que digamos que el planeta (no la luna) gira alrededor de la estrella en 360 "Earthdays" (similares a la Tierra, pero matemáticas más fáciles que 365), así que ahora tenemos la duración del "año".

Ahora digamos que la luna gira alrededor del planeta en 30 "días terrestres" (no muy lejos de los 27 días de nuestra propia luna, por lo que nuevamente es similar a la Tierra pero un número para matemáticas más fáciles) (para cualquiera que quiera ciencia más dura en esta longitud de tiempo, hay lunas en nuestro propio sistema solar que orbitan sus planetas o planetas enanos en cualquier lugar desde menos de 8 horas hasta más de 25 años, con varias en el rango de 15 a 45 días, por lo que creo que 30 es muy razonable). Así que este es ahora el marco de tiempo para las "fases" del gigante gaseoso en el cielo.

Y este tiempo de revolución también explicará parte del patrón del "eclipse". El gigante gaseoso estará entre la estrella y el planeta durante algunos de estos 30 "días de la Tierra", elegiré 3 "días de la Tierra", nuevamente por el bien de las matemáticas fáciles (aunque exactamente cuántos realmente dependería de muchos factores como el diámetro de la estrella, el diámetro del gigante gaseoso, la distancia del gigante gaseoso a la estrella, la distancia de la luna al gigante gaseoso, la inclinación axial de la órbita de la luna, etc.), y podría variar un poco durante el año debido a cualquier inclinación axial en la órbita de las lunas alrededor del gigante gaseoso. Entonces, el eclipse normal tiene una duración de aproximadamente 3 "días terrestres". (esto se basa en un gigante gaseoso que ocupa unos 36 grados de diámetro angular en el cielo).

Ahora las fases mismas estarían en un ciclo similar al de la luna aquí en la tierra, cambiando 'mensualmente' en lugar de diario o anual. El eclipse sería como la fase de "luna nueva" aquí en la tierra, y luego durante los próximos 13,5 "días de la Tierra" aumentaría hasta 'llenarse', y luego durante los 13,5 "días de la Tierra" después de eso, disminuiría nuevamente hasta el próximo eclipse. .

Eso se ocupa de todo menos del día y de la noche. Todo hasta ahora lo he medido en "Earthdays", pero ¿qué es un "día" en esta luna? ¿Cómo se compara un día en esta luna con un día en la tierra? Bueno, eso depende completamente de las necesidades de la historia, pero todas las posibilidades se dividen en 3 categorías: 1. día terrestre; 2. día más largo que el terrestre (significativamente más de 24 horas por rotación); 3. día más corto que el terrestre (significativamente menos de 24 horas por rotación)

Para un día similar a la Tierra, el Eclipse de 3 días casi con seguridad se consideraría un evento muy separado de una "noche" normal, aunque el momento exacto de su inicio y finalización podría coincidir con otras noches, por lo que está oscuro en el planeta durante más tiempo. 4 días en lugar de solo 3 (la luz del día se desvanece a una noche normal, luego, justo antes del amanecer, comienza el eclipse, impidiendo ese amanecer, luego, 3 días después, cuando el eclipse está a punto de terminar, cae la noche normal, por lo que incluso con el final del eclipse, todavía es de noche por el resto de la noche), por lo que en ese sentido podría considerarse una extensión de la noche.

Para un día más largo que un día terrestre, el ciclo nocturno normal podría durar casi tanto o incluso más que el eclipse. Entonces, el eclipse podría simplemente extender una de las noches normales, o podría ser una noche inusual en medio de lo que habría sido el día, dependiendo del momento y la duración exacta seleccionada para la rotación diaria.

Para un día más corto que el terrestre, el eclipse sería mucho más largo que una noche normal, cubriendo lo que los habitantes podrían considerar semanas o meses, aunque aún no ocuparía más del año real, solo más ciclos día/noche. por eclipse, con más ciclos de día/noche entre eclipses también. Por ejemplo, si el día tuviera alrededor de 4 horas de luz diurna y 4 horas de noche, entonces el eclipse duraría 9 de esos ciclos día/noche, en lugar de los 3 de un día como el de la Tierra, y habría 81 ciclos día/noche en entre eclipses, en lugar de 27. Y el planeta tardaría 40,5 días en llenarse y otros 40,5 en menguar de nuevo.

Usando mis números anteriores y una duración de día similar a la terrestre, habría 12 eclipses por año, 30 días por ciclo de eclipse (mes), cada eclipse duraría 3 días. Ajuste como desee.

Todo lo demás, relacionado con el clima y la habitabilidad del planeta, puede tenerse en cuenta ajustando la intensidad de la estrella y la composición atmosférica (gases de efecto invernadero, etc.) y según sea necesario para obtener el clima tropical deseado sin ningún requisito científico riguroso. meterse en el camino.

(Tenga en cuenta que los números exactos que uso son en parte arbitrarios, y en parte por conveniencia con las matemáticas, y en parte se basan en la información de la pregunta, y son solo para proporcionar un ejemplo de lo que podría suceder, para que puedan, y probablemente debería cambiarse y ajustarse según lo desee el OP cuando se aplique a la historia real)