La respuesta es: los objetos sobre la superficie de la esfera giratoria todavía sienten algún equivalente aparente de la gravedad, aunque cuanto más suben, más inestable se vuelve esta gravedad aparente.

Ahora bien, hay dos formas de analizar este tipo de problema: la forma no inercial y la forma inercial. En la forma no inercial, pensamos en el problema desde la perspectiva de un marco de referencia que gira con el caparazón, mientras que en la forma inercial lo analizamos desde un marco de referencia que no acelera (para ser definitivos, digamos que el marco de referencia de la estrella). La forma no inercial funciona mediante la introducción de nuevas fuerzas aparentes que surgen simplemente en virtud de no estar en un marco inercial; en el caso especial de un marco giratorio, se conocen como fuerzas centrífugas y de Coriolis. Esta forma de analizar el problema es muy útil para realizar cálculos, pero no hace mucho en cuanto a la intuición física, así que lo explicaré desde el marco inercial.

En un marco de inercia, todo se mueve de acuerdo con las leyes de Newton, es decir, las cosas se mueven en línea recta a menos que algo las obligue a no hacerlo. Entonces, piensa en el problema de una persona parada en el interior de la esfera y saltando. Si los objetos que no están en la superficie no sintieran una fuerza efectiva tirando de ellos hacia la esfera, esperaríamos que nuestro desafortunado civil se alejara hacia el sol tan pronto como dejara el suelo. Sin embargo, esto no sucede. Para ver por qué, tenga en cuenta que nuestro sujeto de prueba inicialmente no está sentado con respecto a nuestro marco de inercia: se está moviendo con la superficie de la esfera. Así, tan pronto como deje de hacer contacto con la esfera, se moverá en línea recta en nuestro marco inercial. Tenga en cuenta, sin embargo, que las esferas no son rectas. Entonces, eventualmente chocará con la esfera, un proceso que, desde su punto de vista, parece una gravedad efectiva que lo atrae hacia la esfera. Este es el efecto de la fuerza centrífuga, si la hubiéramos analizado desde el marco no inercial.

Ahora, ¿recuerdas que antes dije que la gravedad aparente se vuelve más extraña a medida que saltas más alto? Desde la perspectiva de la inercia, esto tiene que ver con el hecho de que los círculos parecen parábolas si te acercas, pero no si te alejas lo suficiente. Mientras tanto, desde un punto de vista no inercial, se debe a la fuerza de Coriolis. Sin embargo, independientemente de la forma en que decida analizarlo, la respuesta precisa de qué tan inestable se vuelve la gravedad depende de qué tan rápido gira la esfera, qué tan grande es y qué tan alto llega. Si tengo más tiempo más tarde, explicaré esto/analizaré su problema con más detalle.

¡Espero que eso ayude!

ANEXO: Cálculos reales

En primer lugar, me gustaría aclarar que la inestabilidad de la pseudogravedad (es decir, la fuerza de Coriolis) en realidad depende de la velocidad, no de la altura a la que se llega. La razón por la que dije que dependía de qué tan alto subieras era que para un objeto en una trayectoria balística (como una persona que salta), viajar más alto = más velocidad y más tiempo para que actúe la fuerza de Coriolis, por lo tanto, más desplazamiento. Ahora, la fuerza centrífuga varía según la altura, pero 1 AU es tan ridículamente grande que será constante para todos los efectos.

Ahora, para números reales: según sus especificaciones de$r = 1$AU,$a_{centrifugal} = 9.8 m/s^2$y la ecuación para la aceleración centrífuga$a_{cent} = \mathbf{- \omega \times (\omega \times r)}$, encontramos que la magnitud de la aceleración angular necesaria es

$$|\omega| = 8.1 * 10^{-6} s^{-1}$$ lo que corresponde a un período de rotación de unos 9 días. Afortunadamente, esto conduce a una velocidad tangencial de "solo" $0.004c$, por lo que podemos ignorar los efectos relativistas. Ahora, la ecuación para la aceleración causada por el efecto Coriolis en el marco no inercial del anillo es $$a_{cor} = -2 \mathbf{\omega \times v}$$ donde $\mathbf{v}$es la velocidad de su objeto como se ve en el marco giratorio. Tenga en cuenta que esto significa $$|a_{cor}| \leq 2\mathbf{|\omega||v|}$$ Ahora, supongo que contrarrestar la fuerza de Coriolis por algo impulsado como un pájaro o Superman sería esencialmente imperceptible si $a_{cor}$eran menos de $0.01 m/s^2$. Poniéndolo todo junto, encontramos que la fuerza de Coriolis no juega un papel importante para las cosas capaces de generar su propio movimiento siempre que $$|\mathbf{v}| < 616 m/s$$ que es bastante rápido. Ahora, para los objetos en una trayectoria balística que no pueden maniobrar para contrarrestar la fuerza de Coriolis, los efectos pueden sumarse de manera diferente. Para tener una idea aproximada de cuánto será esto, tenga en cuenta que en la tierra, $$|\omega_{earth}|=7.3\times10^{-5} s^{-1}$$ Por lo tanto, los proyectiles se verán afectados por la fuerza de Coriolis un poco menos (su desplazamiento de aterrizaje será menor por un factor de aproximadamente $\sqrt{10}$) de lo que son en la Tierra.

Como un último análisis/buzzkill, solo quiero señalar que este anillo probablemente se rompería muy fácilmente. Con las velocidades angulares y el radio de los que está hablando, y suponiendo una resistencia a la tracción del material de$100GPa$, que es tanto como los nanotubos de carbono, encontramos que la densidad necesaria del material del anillo tiene que ser menor que$68 g/m^3$para que el anillo no se desgarre. eso no es nada El gas hidrógeno es más denso que eso.

Esto es indistinguible de la gravedad de la Tierra.

La aceleración centrífuga de un objeto es

$$\mathbf{a} = \left[\frac{d^2\mathbf{r}}{dt^2}\right] + \frac{d\omega}{dt}\times\mathbf{r}+2\omega\times\left[\frac{d\mathbf{r}}{dt}\right]+\omega\times\left(\omega\times\mathbf{r}\right).$$

Si asumimos que las partículas de interés están a una distancia constante de la estrella ($\mathbf{r}$), entonces el primer y tercer término se ponen a cero. Si asumimos que la velocidad de rotación es constante, entonces el segundo término se establece en cero. Eso deja

$$\begin{equation}\mathbf{a} = \omega\times\left(\omega\times\mathbf{r}\right). \end{equation}$$

Para sentir una fuerza equivalente a la gravedad de la superficie de la Tierra ($g = 9.8$milisegundo$^2$), solucionamos

$$9.81 = \omega\times\left(\omega\times1 \text{ AU}\right).$$

Ahora, esto depende en gran medida del ángulo polar de la ubicación de interés. La ecuación anterior solo se cumple en el ecuador. ¡En otros ángulos, la aceleración centrípeta será menor! Supongamos que desea 1$g$en el ecuador, y menos hacia los polos. Ya que$1 \text{AU} = 1.496\times10^{11}\text{ m}$, podemos resolver para$\omega = 8.1\times10^{-6}$radianes/seg para lograr una fuerza centrípeta ecuatorial equivalente a la gravedad de la Tierra. Esto significa que la esfera de Dyson tiene que girar alrededor del sol cada 775 909 segundos; alrededor de 9 días. Eso es bastante rápido, pero dado que se trata de una esfera Dyson, asumo que la estructura del material puede manejarlo.

Ahora, para responder a su pregunta específica, ¿cómo será la fuerza centrípeta sobre la superficie? Digamos que estamos 10 km sobre el ecuador; que es más alto que el Monte Everest. Esto afecta$\mathbf{r}$; la distancia del sol. La distancia al sol de la superficie es$1.496\times10^{11}\text{ m}$. Restando 10.000 metros de eso obtenemos....$1.496\times10^{11}\text{ m}$. En comparación con 1 UA, cualquier altitud a la que estemos acostumbrados en la Tierra es insignificante.

Conclusión

Viajar en el aire por encima de una esfera de Dyson diseñada para simular la gravedad con fuerza centrífuga en el ecuador no afecta la gravedad de manera apreciable.

La respuesta corta es que los pájaros sentirían tu pseudogravedad.

La respuesta larga implica darle algún sentido a la situación con transformaciones de coordenadas.

El sistema más simple de explorar es el sistema inercial, donde el sistema de coordenadas es fijo. En este sistema de coordenadas, el anillo de Dyson parece estar girando a gran velocidad. Los objetos viajan en línea recta a menos que se apliquen fuerzas sobre ellos. Una forma en que se les puede aplicar fuerza es si están en contacto físico con el anillo. También pueden recibir fuerzas del aire. Pero, ¿qué fuerzas hay en el aire mismo? Esa pregunta es un poco difícil de responder en sistemas inerciales. Se puede hacer, pero será más fácil si cambiamos las cosas.

Considere un sistema giratorio, que gira a la misma velocidad que la superficie del anillo de Dyson. En este sistema de coordenadas, el anillo de Dyson parece estar fijo, exactamente de la misma manera que el suelo bajo nuestros pies parece ser sólido e inmóvil. Ahora bien, esto es sólo una transformación de coordenadas. No hicimos física en este proceso. Todo lo que hicimos fue ver las cosas de una manera diferente.

¿Por qué mirar las cosas de esta manera? Bueno, facilitan algunos cálculos. Considere el entorno que imagina para su anillo. Tienes el "suelo", con la atmósfera en su interior. Esa atmósfera es atraída junto con el suelo exactamente de la misma manera que la atmósfera de la Tierra es arrastrada junto con la superficie del planeta. Esto es conveniente. Presumiblemente, desea un entorno "familiar", donde el suelo se comporte como esperamos que lo haga el suelo, el aire se comporte como esperamos que lo haga el aire y las aves se comporten como esperamos que lo hagan las aves. Pensar en este marco giratorio es muy natural.

Ahora hay un costo de ver el mundo a través de un marco de referencia giratorio. Las ecuaciones de movimiento son diferentes. Las famosas ecuaciones de movimiento presentadas por Netwon (como "todos los objetos se mueven en línea recta hasta que se actúa sobre ellos") solo son ciertas en marcos inerciales. Si estamos en un marco giratorio, las matemáticas cambian. Sin entrar en feos detalles matemáticos, los efectos que aparecen son Coriolis y efectos centrípetos/centrífugos. los efectos centrífugos son lo que está utilizando para su fuerza gravitatoria. Se llaman "pseudofuerzas" porque en realidad no son fuerzas, pero sí afectan las ecuaciones de movimiento de la misma manera que las fuerzas.

La conclusión clave de esto es que las aceleraciones centrífugas siempre están presentes en un marco giratorio. Entonces, sus pájaros y demás se verán afectados, independientemente de si tocan la superficie o no. Siempre que estén girando al mismo ritmo que el anillo, verás estos efectos.

Estos efectos centrífugos están escalados por la velocidad del objeto en el marco estacionario con respecto a la rotación del marco. En otras palabras, para la Tierra, la velocidad Este/Oeste conduce a efectos centrífugos, mientras que las velocidades Norte/Sur no.

Si su pájaro no se movía junto con el anillo, se aplican las mismas leyes, pero se vuelven más turbias. Si su ave estuviera "manteniéndose quieta" en el marco de inercia, y observando el anillo zumbando junto a él, esa ave no experimentaría ninguna fuerza centrífuga. Su velocidad "Este/Oeste" es 0. Su pseudogravedad sería ineficaz. Sin embargo, esta ave también estaría sujeta a tremendas fuerzas de viento a medida que giran el anillo y la columna de aire. A medida que esas fuerzas del viento lo empujan hacia el "Oeste" en la dirección de rotación, su velocidad aumentará y comenzará a sentir pseudogravedad.

Esa misma historia también se puede ver en el marco inercial. En ese marco, el pájaro se mantiene quieto y está siendo golpeado por las fuerzas del viento que lo aceleran.

Sí.

Aquí están mis suposiciones:

• Como se indica en la pregunta, tiene un anillo Dyson con un radio de 1 AU, que gira lo suficientemente rápido como para que cualquiera que esté parado en la superficie interior experimente 1 ge de aceleración centrífuga hacia afuera (en cualquier marco de referencia girando con el anillo, por supuesto ), imitando así la gravedad terrestre a nivel del mar.
• Hay paredes que apuntan hacia adentro en los bordes del anillo para evitar que la atmósfera se derrame y un ecosistema en funcionamiento que existe en la superficie interior del anillo.

Una columna de la atmósfera tomada desde la superficie interna hacia el Sol se parecería mucho a una columna de la atmósfera terrestre tomada desde la superficie hacia arriba. Tendría el mismo perfil de densidad, seguro, y probablemente una composición y temperatura similares en cada altitud también. La principal diferencia estaría en cómo el viento solar interactúa con la atmósfera y el campo magnético del anillo, lo que depende completamente de cómo se configure el campo magnético del anillo. Tendría que ser instalado artificialmente; El campo magnético de la Tierra proviene de travesuras magnetohidronámicas en el núcleo externo fundido, mientras que un mundo anular no tiene ningún núcleo. Así que no puedo decir nada sobre las auroras o la ionosfera del mundo del anillo, excepto que probablemente puedas configurarlas para que funcionen como quieras.

Las aves que vuelan a gran altura en realidad experimentarán más gravedad que a las mismas altitudes en la Tierra, pero no en una cantidad notable. La gravedad de la Tierra disminuye con el cuadrado de la diferencia desde el centro del planeta; el mundo del anillo disminuirá linealmente desde la superficie interna hasta el centro del anillo. Sin embargo, estos efectos son tan sutiles que ningún ser vivo real será capaz de detectarlos sin un equipo especializado: la gravedad de la Tierra es de 9,8 m/s^2 al nivel del mar y de unos 8,7 m/s^2 a la altura de la International Estación Espacial. No disminuye mucho, y en un ringworld disminuirá aún menos.

Lo que se verá afectado por las sutiles diferencias entre la atmósfera de la Tierra y la del mundo del anillo son ciertos tipos de fenómenos meteorológicos. Es decir, los huracanes. En la Tierra, los huracanes giran porque la Tierra gira, lo que hace que el aire más cercano al ecuador se mueva hacia el este más rápido que el aire más cercano a los polos. Cuando este aire se mueve hacia la celda de baja presión en el centro de un futuro huracán, el aire que viene desde más cerca del polo parece ser empujado hacia el oeste porque el suelo debajo de él se mueve hacia el este más rápidamente y el aire que viene desde más cerca al ecuador parece ser empujado hacia el este porque tiene más velocidad hacia el este que el suelo que ahora se mueve más lentamente debajo de él. Este es el efecto Coriolis.

Ahora, debido a que su mundo anular es un cilindro, no una esfera, el efecto Coriolis no afectará el aire que se mueve a lo largo de la superficie interna de ninguna manera, por lo que no tendrá huracanes. Eventos meteorológicos giratorios de menor escala causados ​​por corrientes de viento que se mueven en diferentes direcciones, como tornados y remolinos de polvo, claro, pero no huracanes.

Esperar. Intenta preguntar

Cuando la Tierra gira, ¿la atmósfera gira con ella?

Quiero decir, si la atmósfera no girara con la tierra, entonces llegar a los EE. UU. desde Europa sería muy rápido . A medida que asciende, la atmósfera se ralentizaría cada vez más (aceleraría y aumentaría en relación con la superficie) y habría vientos agradables de 800 mph para atravesar todo el Atlántico. Volver apestaría.

Bueno, eso no sucede. ¿Por qué no? La rotación de la superficie terrestre arrastra consigo a la atmósfera, debido al efecto suelo . Lo mismo que afecta a los aviones que están dentro de la longitud de un ala del suelo, excepto que la Tierra tiene 8000 millas de ancho.

El aire de la Tierra no necesita el efecto suelo para quedarse. De cualquier manera; La Tierra mantendría su atmósfera debido a su gravedad real. Su mundo del anillo no lo haría . La fuerza centrípeta es todo lo que tiene, por lo que si el efecto suelo no logra arrastrar la atmósfera, la fuerza centrípeta no actuaría sobre la atmósfera y se expandiría infinitamente en el vacío del espacio. El ambiente se perdería.

Entonces puedes tomar como una suposición justa que el aire se mueve con el mundo del anillo.

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Las fuerzas aerodinámicas se deciden por su velocidad en relación con el aire. Dado que el aire del mundo del anillo debe moverse con él (o perderse) y eso se espera de todos modos por el efecto suelo ... la velocidad del aire de un avión será aproximadamente su velocidad de superficie a través del mundo del anillo (habrá corrientes en chorro y cosas así, pero probablemente dentro de 150 nudos si la experiencia de la Tierra mapea en absoluto.)

Varios aquí dicen que para generar 1,0G de fuerza centrípeta, el mundo del anillo tendría que girar con una velocidad superficial de 1,2E+06 m/seg o 2.330.000 nudos. Entonces, si estuvieras en el aire, las fuerzas aerodinámicas te arrastrarían con el aire. Lo que significa que te estarías moviendo casi a la velocidad (dentro de cientos de nudos) de la superficie.

Ahora, ¿qué sucede si el pájaro pliega sus alas? Irá en línea recta y experimentará gravedad cero. Desafortunadamente, el mundo del anillo no va en línea recta. La superficie viaja casi paralela a ella, ambas a 1,2 millones de metros por segundo, pero ligeramente curvadas hacia ella, y las trayectorias se cruzarán con una velocidad diferencial de 100 metros por segundo más o menos. Ay. Sería muy inteligente que el pájaro abriera sus alas y las usara para crear alrededor de 1 G de elevación desde la superficie del mundo del anillo, lo que la mantendría en altitud. Tal como lo haría en la Tierra.

Los aviones no experimentan la gravedad. Experimentan elevación, lo que evita que golpeen el suelo.

La razón por la que el suelo se inclina hacia ti es diferente a la de la Tierra, pero la respuesta es la misma: elevación. Un Tiger Moth, un águila pescadora o un B777-200 volarían casi igual que la Tierra. Incluso podrían disparar una aproximación de categoría 3 si el propietario del ringworld instalara el equipo.

Cómo funciona la gravedad

La forma más sencilla de definir la gravedad sin matemáticas es decir que es el factor de la masa de dos objetos y la distancia que los separa. De todos modos, un anillo del tamaño de 1AU tendrá un efecto gravitatorio propio. No estoy muy seguro de cuáles son las otras dimensiones de este anillo o de qué está hecho principalmente, pero este es fácilmente un objeto que tiene muchas veces más masa que la de nuestro planeta. Obviamente, es un anillo y no una esfera sólida, por lo que en realidad no hay ningún "centro" gravitatorio hacia el que acelerar como el de una esfera. Esto hace que calcular cuál sería exactamente esta fuerza gravitatoria debida a la pura masa en cualquier punto dado dentro del anillo un poco más allá de mí.

Pseudogravedad creada centrífugamente

En la pseudogravedad, la aceleración se debe a las fuerzas centrífugas en lugar de los efectos de distorsión que la masa tiene sobre el espacio-tiempo. Digamos que no hay atmósfera para un experimento mental, un observador que se desplaza desde el centro hacia la superficie interior del anillo sería como estar dentro de un aro de hula gigante giratorio. El anillo estaría girando a gran velocidad mientras te mueves en línea recta hacia él. Agregue la atmósfera y las cosas se ponen... desordenadas. Se movería hacia adelante a una velocidad establecida y comenzaría a experimentar el arrastre de la atmósfera en una tangente de 90 grados a su viaje hacia adelante que se movía a varios miles de millas por hora. En su mayoría, es recomendable calcular la velocidad y el ángulo del anillo a medida que aterriza, o mejor aún, igualar su velocidad y rotación desde el exterior y simplemente no lidiar con el reingreso atmosférico. Hasta que el objeto que se movía hacia el anillo desde el centro se conectara con la superficie y fuera llevado a la misma velocidad a la que giraba el anillo, no experimentaría la misma pseudogravedad que todo lo demás. Este efecto no se aplica a los objetos que ya están en el anillo y giran con él, y la atmósfera que gira con el anillo también jugaría un papel importante en el aumento de la velocidad de rotación de dicho objeto. Piense en un malabarista en un tren, cuando comienza a hacer malabarismos con sus objetos, estos no se mueven repentinamente hacia la parte trasera del tren tan pronto como dejan su mano. Esto se debe a que retienen la misma velocidad que les imparte el tren y se mueven a la misma velocidad en relación con el tren. Ellos don' De repente dejan de tener velocidad porque no están tocando el tren, ¿verdad? Esta es la razón por la que puede arrojar o dejar caer algo en un avión a reacción y que no impacte en la parte trasera de la cabina a 340 millas por hora.

Entonces, un tipo saltando arriba y abajo, o lanzando una pelota, o un pájaro volando, realmente no se darían cuenta. "Pero, ¿y si fueran en la dirección opuesta al giro y perdieran velocidad?" podrías preguntar. Bueno, dado que el anillo tiene que girar a miles de kilómetros por hora para simular adecuadamente una aceleración de -9,8 m/s uniformemente en todo el anillo, tendrías que moverte en la dirección opuesta al menos a esa velocidad para cancelar los efectos centrífugos. Saltar hacia arriba o incluso operar aviones más pequeños y lentos no causaría una diferencia suficiente en esta velocidad como para que realmente importe mucho más allá de tener que tenerlo en cuenta en vehículos extremadamente rápidos.

Pero, ¿qué hay de moverse hacia el centro del ring? ¿No aumenta la velocidad de rotación de un objeto circular a medida que se mueve hacia el centro? ¿No afectaría esto la sensación de pseudo-gravedad? Nuevamente, dado que este es un objeto realmente enorme. Con un radio de 1 UA, necesitaría moverse lo suficiente hacia el centro para salir de la atmósfera antes de comenzar a experimentar una diferencia notable con respecto a lo que se experimenta en la superficie. Los pájaros, las abejas, las personas y las pelotas de béisbol no estarían en peligro de volar al espacio a menos que encontraras una forma realmente entretenida de acelerarlos a velocidades increíbles y grandes distancias.

Atmósfera

Esto es un poco complicado, ya que la atmósfera no es un objeto sólido bajo aceleración. La forma más fácil de hacerlo sería tener todo encerrado y no depender simplemente de las fuerzas centrífugas para mantenerlo adentro. Un tubo presurizado como un tubo interior gigante sería lo mejor, ya que entonces puede garantizar que la presión atmosférica fue más o menos uniforme en todo. También necesita un recinto para contrarrestar los efectos del viento solar. De alguna manera, superando el hecho de que los efectos de arrastre en la superficie y en la parte superior de la atmósfera no serían lo mismo, también debe preocuparse por el viento solar que elimina su atmósfera. Francamente, creo que un tubo en forma de anillo presurizado totalmente cerrado sería una mejor idea. Tal vez menos dramático que una rueda abierta al estilo de Halo, pero Halo también usa inventado, mal usado,

Entonces, imagina un objeto que está a una altitud de 100 metros en este mundo.

La simple confusión aquí es entre

• (A) objetos que se "teletransportan". en su experimento mental, imagine que una roca "simplemente aparece" en ese punto (y digamos que por ahora no hay atmósfera).

• (B) objetos que son simplemente una parte continua del sistema. Entonces, el pájaro nació en el anillo, aprendió a volar y voló 100 metros hacia arriba.

En el caso "A", como sospecha el OP, no hay absolutamente ningún efecto de "gravitación similar a la Tierra". Nada, cero.

En el caso "B", HAY un efecto de "gravitación similar a la de la Tierra". Para el ave, es exactamente como estar en la Tierra. No hay diferencia alguna.

Nota: todo lo que digo no tiene absolutamente ninguna relación con una atmósfera . Imagínalo como un vacío total para mayor claridad.

Tenga en cuenta que un comentario debajo de la respuesta lo explica perfectamente:

"El punto más profundo aquí es que no todas las personas se dan cuenta intuitivamente de que haber sido parte del sistema giratorio (es decir, interactuado con sus componentes) lo que lo pone en un estado en el que las cosas se sienten como la gravedad tal como la experimentamos normalmente".

Ese es el meollo de la pregunta de OP.

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Un punto de confusión con respecto a la atmósfera. Tenga en cuenta que no puede teletransportarse de todos modos; no existe tal cosa como desplazar mágicamente instantáneamente su impulso.

Pero digamos en la Tierra, alguien se teletransportó a un lugar a 500 m sobre la superficie, y la persona se movía a gran velocidad, digamos 1000 km/h en una dirección (Norte, lo que sea, no importa).

¿Qué pasaría? Esta persona que se teletransporta experimentaría fuerzas increíbles desde el aire y rápidamente "disminuiría la velocidad" (de hecho, igualaría la velocidad de la superficie de la Tierra ), y luego caería a la Tierra.

Curiosamente , sucede exactamente lo mismo en el Anillo si alguien se teletransporta extrañamente con una velocidad que no coincide.

La respuesta corta:

Irónicamente, en un sistema como este, cuanto más alto suba el pájaro, más fuerte será la fuerza que lo empujará hacia afuera.

¿Por qué? El anillo de Dyson es una estructura rígida que, a 1au, necesita tener una velocidad de 1200 km/s para alcanzar 1 g. A 1au, la aceleración debida a la gravedad del sol es de solo 0,006 m/s², mucho MUCHO menor que 1g, que es 9,8 m/s².

Entonces, el anillo NO está en órbita. Si se rompiera en pedazos, saldría volando y se alejaría del sol, aunque volvería a caer en una órbita elíptica, ya que la velocidad de escape del sol a 1au es de aproximadamente 40000 km/s.

Entonces, el anillo, el aire en el anillo, el pájaro y todo lo demás en el anillo viaja a 1200 km/s y, en consecuencia, intenta alejarse del sol, solo la estructura rígida del anillo lo impide. Esta es literalmente la fuente de la gravedad aparente: todo en el anillo debe seguir una órbita muy elíptica desde ese punto, pero la estructura rígida lo obliga a seguir un movimiento circular alrededor del sol.

Para escapar de este efecto, los objetos tendrían que desacelerar en la dirección opuesta al movimiento de los anillos: si el ave abandonara la atmósfera y luego usara cohetes para acelerar hacia atrás a 1170 km/s (en relación con el anillo (y el aire) debajo) irónicamente, simplemente estaría en una órbita estable alrededor del sol en ese radio, ya que la velocidad orbital de la tierra alrededor de nuestro sol es de 30 km/s. Cualquier velocidad entre eso y 1200 km/s y comenzaría a caer hacia el sol, porque en relación con el sol, esas velocidades serían más lentas que 30 km/s y, por lo tanto, insuficientes para mantener una órbita circular a esa distancia.

Si te pararas en la superficie del anillo, experimentarías la gravedad, o al menos su equivalente en aceleración, de la que no podrías distinguirla fácilmente.

Si luego saltas hacia arriba, lo más probable es que continúes experimentando esa gravedad porque (a) como originalmente estabas girando con el anillo, simplemente continuarías haciéndolo, y (b) el anillo hace tracción con la atmósfera, causando eso y todo en él para girar también.

La excepción es si corres en sentido contrario a la dirección de rotación y luego saltas hacia arriba; anularías los efectos directos del anillo, pero todavía hay que preocuparse por esa atmósfera. (Sin embargo, si pudiera correr lo suficientemente rápido, podría negar la fuerza de la "gravedad" sin siquiera abandonar la superficie).

Para un observador sentado en una silla en el cuadrilátero, si saltas hacia arriba, simplemente caerías de nuevo (desde su punto de vista). Pero si pudieras saltar después de contrarrestar los efectos del giro, y de alguna manera hacer que la atmósfera pasara a tu lado sin efecto, simplemente seguirías subiendo desde el punto de vista de un observador sideral. Por observador sideral, me refiero a alguien en una nave espacial que no se mueve junto con el anillo. (Se podría argumentar que este es su movimiento "real" visto desde el "lado" -- "real" + "lado" = "sideral".)

Por supuesto, si pudieras hacer esto, te dirigirías directamente hacia el sol sin forma de dar la vuelta. Ups.

Veo tres opciones:

• El pájaro está en una órbita estable con aproximadamente el mismo diámetro que el anillo. La superficie pasaría por debajo bastante rápido. (Esto no funcionará si hay una atmósfera "en" el ring, por ejemplo, sostenida por las paredes laterales). Se siente ingrávido.
• El pájaro está en el diámetro, pero no en una órbita estable. Se siente sin peso.
• El ave se mueve a una velocidad superior a la orbital, como el resto del anillo y la atmósfera sobre él. No se siente ingrávido.

Cuando te paras sobre una superficie giratoria (bola verde en la imagen) para simular la gravedad, la gravedad aparente percibida se debe a la aceleración centrípeta que permite el movimiento circular combinado con la inercia de tu cuerpo.

Ahora imagina poner un objeto dentro del círculo, pero en contacto con las paredes del círculo y en reposo con respecto a la velocidad de traslación del anillo: ¿experimentará alguna fuerza centrípeta? No, porque no hay nada para transmitirlo. Por lo tanto, el objeto no percibirá ninguna gravedad aparente.

Por la primera ley de Newton se sigue que el objeto rojo mantendrá su movimiento hasta que una fuerza actúe sobre él.

Creo que hay algunos principios que faltan aquí. Cuando estamos estacionarios en la tierra, de hecho no estamos estacionarios en absoluto... solo en relación con la superficie, pero lo que son 0 unidades de velocidad en el planeta tierra es realmente igual a la velocidad de rotación del planeta. Esto es alrededor de 460 m/s en el ecuador. Entonces, si la Tierra se detuviera instantáneamente como en 10 ^-60segundos o 0 segundos absolutos, saldría disparado del planeta a la velocidad de rotación. Cuando el tiempo para detenerse es tan corto, no sería más lento. Es como estar en un tiovivo y gira muy, muy rápido, serás arrojado. Si el planeta dejara de girar instantáneamente y la gravedad se detuviera instantáneamente, entonces, en teoría, serías arrojado. Ahora en el espacio, no habrá ninguna fricción significativa que lo frene. Sin arrastre de aire de ningún tipo. Por supuesto, la gravedad de la Tierra no es como si estuviera en un anillo giratorio como la gravedad artificial por medio de la fuerza centrífuga/centrípeta, sino por masa, pero incluso entonces, si el planeta y su núcleo tuvieran un agarre repentino, sería feo porque el La mera gravedad de la Tierra sin rotación sería cercana a cero, de todos modos... no es suficiente para evitar que te arrojen de la superficie al espacio exterior. Estar en el anillo giratorio sería como el tiovivo. No, habría que considerar la masa del anillo.

Un caparazón giratorio de Dyson Sphere tendría una masa potencialmente masiva para tener gravedad y, si incluso gira, podría tener un campo de gravedad. No está claro si el mundo de los anillos tendría suficiente masa, pero en teoría, podría tener si tienes el material para hacerlo. Dejando a un lado la practicidad, si hubiera material recolectado, refinado, etc. para una civilización avanzada (y la energía para continuar), sería teóricamente posible un mundo anular con una masa por 10,000 kilómetros cúbicos comparable a la de Marte o En la Tierra, sería teórico que tendrías una fuerza gravitacional, pero es posible que necesites, en este caso, que el anillo gire alrededor de la órbita de la estrella en el medio, al menos en algún lugar del ámbito de la velocidad de rotación de la Tierra. Es posible que deba ser un poco más rápido, pero no puedo pensar en la cantidad exacta, pero estoy mirando una velocidad de rotación en esta escala siendo como la tierra. Al menos, estamos hablando de un anillo que tiene un radio de 1 AU de 2 AU de diámetro. El problema con el anillo o posiblemente incluso con un Dyson Sphere clásico básico sería que el lado exterior puede tener muy poca gravedad porque comienzas a estar en una situación en la que tal vez salgas disparado si sueltas el tiovivo.

Ahora, si trataste de volar un transbordador y ralentizaste tu transbordador a 0 de diferencia de velocidad con respecto a la rotación de la Tierra, el problema es que, mientras vuelas hacia el planeta, el lugar de aterrizaje previsto ya se habría movido (girado). ). Sí, golpearás el planeta o posiblemente aterrizarás o te estrellarás. La pregunta es ¿dónde? Es posible que esta no sea la pista de aterrizaje, por lo que tendrá que volar el transbordador hasta un lugar de aterrizaje adecuado. Si su plan era saltar a un tiovivo que gira rápidamente en el lugar al que originalmente se dirigía, el cambio positivo es que perderá su objetivo.

Entrar en la puerta/pasillo de una Dyson Sphere giratoria desde el exterior al espacio interior puede ser complicado. También puede ser complicado aterrizar en un punto específico en el anillo Dyson porque deberá acercarse casi en paralelo y converger gradualmente, pero necesitará la velocidad de coincidencia correcta, lo que significa que deberá ser un poco más rápido y comenzar a reducir gradualmente la velocidad para igualar o ser capaz de aterrizar sin ser demasiado rápido o lento. Un m/s más rápido o más lento no necesariamente te matará, pero digamos... un 100 m/s más rápido o más lento puede significar un choque catastrófico. 100 m/s es básicamente un choque de 224 mph... o chocas contra algo frente a ti o algo detrás de ti choca contra ti. Un jet puede hacer ese aterrizaje a esa velocidad si usted es un poco más rápido, siempre y cuando tenga una pista despejada para aterrizar. Sin embargo, si hay algo estacionario frente a ti, entonces sería como aterrizar un avión en una carretera que tiene un callejón sin salida y una gran estructura como un edificio en tu camino justo al final de la carretera. Si no haces la parada a tiempo, te chocas.

No estoy seguro de cómo el aire estará contenido en un anillo giratorio para formar una atmósfera. No estoy seguro de que será como en la Tierra. Los medios por los que la Tierra retiene su atmósfera tendrían que replicarse de alguna manera adecuada. IIRC: La magnetosfera de la Tierra es, al menos en parte, responsable de cómo la Tierra retiene su atmósfera. Es un gran campo magnético. Tendríamos que producir el equivalente alrededor y a lo largo del anillo a través de una serie de generadores de campo magnético, pero actualmente no hay medios factibles en la capacidad tecnológica e industrial humana actual para hacer algo de este tipo. Esto es algo de una raza que se describiría como una civilización de Tipo II en la escala de Kardashev o en algún lugar a lo largo de esa línea para poder hacer tal esfuerzo.

Esta es una buena pregunta, que no tengo idea de cómo responder, específicamente ahora tengo una idea de cuál es la respuesta en realidad . Sé que el diseño de Ringworld de Niven requiere paredes para evitar que la atmósfera se derrame en el espacio.

Aquí está mi mejor conjetura en una respuesta:

• De hecho, la "gravedad" experimentada por cualquier objeto sujeto a rotación depende de la velocidad con la que viaja.

• De hecho, la atmósfera inferior girará con el anillo debido a la fricción con su superficie.

• De hecho, la energía recogida a través de la fricción no se propagará muy lejos verticalmente a través de la columna de aire, en la Tierra solo vemos efectos de fricción en los 300 metros inferiores de la atmósfera.

Supongamos que la atmósfera inferior, y todo lo que contiene, experimentará sustancialmente la misma seudogravedad que la superficie misma, pero debido a que esta gravedad está gobernada por la velocidad, se disipará relativamente rápido con la altitud. También habrá una densidad atmosférica por debajo de la cual el efecto de "caída" gravitacional se acelera notablemente.

En resumen, algo a cien metros de altura probablemente experimentará tanta, si no un poco más, gravedad de la que podríamos esperar de un planeta, pero a un kilómetro o más de altura se desaceleraría lo suficiente, en relación estelar, como para dejar de experimentar fuerzas gravitatorias más rápido de lo que lo haría en un planeta. Como tal, la atmósfera se adelgazará más rápidamente en altitud en una megaestructura giratoria que en un planeta.

Aconsejo a cualquiera que busque construir megaestructuras que lea el ensayo de Larry Niven, Bigger Than Worlds en su totalidad como manual básico, tiene muchas notas útiles.