¿Es Dyson Sphere una construcción estable?

¿Necesitamos un sistema de control de posición para que Dyson Sphere mantenga su origen siempre alineado con el centro de la estrella?

El principio importante para esta pregunta es la simetría esférica con la aplicación de la ley de Gauss. Para una esfera cargada eléctricamente, las cargas se acumulan en la superficie, lo que lleva a la situación en la que el campo es efectivamente cero en todas partes dentro de esa esfera. Matemáticamente una esfera de Dyson es equivalente a eso. Por supuesto, el campo dentro de la esfera de Dyson no sería cero debido al sol, pero la contribución de la estructura de la esfera de la esfera de Dyson podría ser cero. Digo "podría" porque esto supone que el asunto está perfectamente distribuido.

Tal sistema no es ni estable ni inestable. Solo está balanceado.

su origen

Si se satisface la simetría perfecta (y la vecindad es clara, más sobre eso más adelante), la ubicación de la estrella dentro de la esfera es irrelevante para su estabilidad en realidad. El sistema sería tan estable con la estrella cerca del borde como lo sería exactamente en el centro de la esfera de Dyson.

Si el asunto fuera algo menos que perfectamente esférico, sería categóricamente inestable, no solo equilibrado. Creo que este es el mismo tipo de consecuencia que el teorema de Earnshaw. Cualquier disposición de la materia no creará un punto intrínsecamente estable en el espacio vacío donde la divergencia del campo sea cero.

Para fines de ciencia ficción, diría que la respuesta es "sí", se necesitaría alguna forma de estabilización activa. Incluso si asume una simetría perfecta, hay formas en que otros objetos en el sistema solar podrían causar que la esfera y la estrella choquen entre sí en ausencia de controles activos. Tendré que dividir esto en dos casos:

Los factores se aplican incluso si el sol está en el origen:

• la radiación en nuestra parte de la galaxia no es isotrópica, por lo que eventualmente empujaría la esfera para golpear la estrella
• las ondas gravitatorias pueden actuar de manera no uniforme, y esto puede conducir a otros modos de inestabilidad (siguiente lista) para impulsarlas a golpear eventualmente

Factores que se aplican si el sol se desplaza ligeramente del origen:

• si el sol no estuviera en el punto muerto, las fuerzas de marea de otros cuerpos astronómicos lo acelerarían hacia un lado
• si la Esfera de Dyson no fuera uniforme y el sol no estuviera en el CM, estaría acelerando, y eso sería una aceleración inestable

Sin embargo, si asumimos que una civilización avanzada construyó la esfera de Dyson, no debería ser una tarea difícil usar la radiación reflejada controlada del sol para mantenerla en el centro. Hay otros problemas, mucho más importantes, con la fisicalidad de tal estructura.

Has ignorado las influencias externas. Algo tan simple como los asteroides que golpean el exterior de la esfera la empujarían fuera del equilibrio concéntrico y provocarían una deriva hacia la excentricidad, lo que eventualmente conduciría a un contacto entre la estrella y la estrella (o más probablemente a la vaporización de parte de la esfera mucho antes de que se produzca una explosión). contacto). Tendría que haber una nueva corrección/estabilización activa.