Gravedad variable

Supongamos que un planeta muy grande orbita una estrella u otro cuerpo espacial en una trayectoria de forma ovalada, similar a la de la Tierra pero más cerca para inducir una gravedad variable durante la órbita.

El planeta tiene un gran pozo de gravedad y la estrella u otro cuerpo tiene uno más fuerte cuando está más cerca de él en la trayectoria orbital del planeta.

  1. es posible?
  2. Suponiendo que sea posible y que la vida haya comenzado y se haya adaptado a los cambios en la gravedad, ¿los organismos serían atraídos hacia la estrella u otro cuerpo cuando está más cerca de la estrella u otro cuerpo pero aún permanecerían en el planeta, creando un efecto estirado? ?
Desafortunadamente, no creo que sea posible. Usando la ley de la gravedad de Newton: g = {\frac{GM}{r^2}} la distancia desde la estrella no se tiene en cuenta. Para que la estrella pueda "jalar" al planeta, el planeta debe estar bastante cerca. Probablemente más cerca que Mercurio. Pero incluso a esa distancia, no estoy seguro de que la estrella tenga un impacto en la gravedad de la superficie del planeta.
esta pregunta también es sobre la gravedad: worldbuilding.stackexchange.com/questions/243/…
@ Vincent: la ley de Newton no tiene esto en cuenta, porque no se trata de eso. No significa que no haya influencia.
No tengo tiempo para escribir una respuesta, pero creo firmemente que un término que está buscando es excentricidad orbital . Cuanto más cerca de cero está, más circular es la órbita. (Una excentricidad orbital de exactamente 0 significa que la órbita es perfectamente circular. Consulte el artículo de Wikipedia vinculado para obtener más información). Por ejemplo, la órbita de la Tierra tiene una excentricidad de aproximadamente 0,017 según Wikipedia, mientras que la órbita de Mercurio tiene una excentricidad de 0,206 y Plutón cercana a 0,25 (también Wikipedia ). Sin embargo, normalmente no afecta la gravedad de la manera que propones.

Respuestas (2)

Como expansión de la buena respuesta de Mark: el aumento de las fuerzas de las mareas (que causan el estiramiento que desea) no proviene directamente del aumento de la gravedad: un planeta en órbita ya está en "caída libre" y, por lo tanto, no siente directamente esta fuerza. Es "ingrávido", de la misma manera que lo estarías en una cabina de ascensor en caída libre.

Las fuerzas de marea son causadas por la diferencia de gravedad entre la parte delantera y trasera del planeta. Es el centro de masa del planeta el que está en órbita. Cualquier cosa más cercana a la masa central que el centro está ligeramente más profunda en el pozo gravitacional y siente un tirón adicional hacia el centro. Cualquier cosa en el lado más alejado del planeta (que no esté frente a la masa central) estará en un campo gravitatorio ligeramente más débil y, por lo tanto, sentirá una fuerza centrífuga ligeramente más fuerte (de la revolución orbital del planeta) alejándose de la masa central. Esta diferencia de fuerzas crea un efecto de estiramiento que, en la Tierra, provoca las mareas.

La fuerza del efecto de estiramiento depende de la rapidez con la que la gravedad disminuye con la distancia. Cuanto más te acercas a un cuerpo central, más rápidamente aumenta la fuerza de la gravedad, por lo que la fuerza de las mareas aumentaría. La fuerza de estiramiento siempre estaría a lo largo de un eje hacia/desde el cuerpo central, por lo que si ese cuerpo estuviera en el horizonte, tendría un estiramiento horizontal. Como sugiere Mark, recomiendo enfáticamente que el cuerpo central sea un gigante gaseoso (y que el planeta sea su luna) para que puedas acercarte lo suficiente a él y sentir fuerzas sustanciales sin quemarte.

Tal planeta estaría "bloqueado por mareas" con el gigante gaseoso central, aunque en una órbita excéntrica ("de forma ovalada"), esto en realidad terminaría resultando en un movimiento de bamboleo (incluso la luna tiene un ligero bamboleo, llamado libración ).). Esto se debe a que, aunque los períodos rotacional y orbital son idénticos, la velocidad angular orbital variará según la distancia, mientras que la tasa de rotación será esencialmente constante. El artículo de wikipedia al que vinculé tiene una animación ordenada que muestra este efecto de libración, y la órbita de la luna es casi circular. Sería más pronunciado para una órbita más excéntrica. Desde la perspectiva de su planeta, esto probablemente haría que el gran cuerpo central pareciera trazar una especie de patrón de figura 8 en el cielo en el transcurso del período orbital (que sería esencialmente un día de un mes si está orbitando un gas gigante).

Como nota al margen: no tendría que tener una órbita excéntrica para que exista este efecto de estiramiento. Simplemente podría orbitar cerca del cuerpo central en una órbita casi circular, y sentiría el efecto durante todo el año. Sin embargo, en una órbita excéntrica, solo sentirías los efectos más fuertes durante una fracción del año.

Pero tienes otro problema (como señala Neil Slater en un comentario). Las fuertes fuerzas de estiramiento de las mareas, junto con la libración de la órbita excéntrica, provocarán mucha flexión y flexión en el planeta mismo, lo que provocará mucha fricción y calor, un manto fundido caliente y una corteza agrietada. Es casi seguro que esto conducirá a muchos volcanes y terremotos (y, de hecho, es exactamente la razón por la cual la luna Io de Júpiter está cubierta por más de 400 volcanes activos).

Como un pequeño aparte, una luna cercana a un planeta gaseoso no necesariamente tiene un bloqueo de marea completo, pero podría, dada una órbita excéntrica, tener un bloqueo de marea en fase, como el mercurio alrededor del sol.

Si es posible.

El caso límite para la distancia de aproximación es el límite de Roche : la distancia a la que las fuerzas de las mareas separarán un cuerpo. Para dos cuerpos de densidad similar, esta distancia es aproximadamente 2,4 veces el radio del cuerpo más grande (en el caso de un cuerpo fluido); a esta distancia, vería una reducción de la gravedad en los lados cercano y lejano casi hasta cero.

Ahora, no puedes hacer esto con el Sol (el límite de Roche está muy dentro de la órbita de Mercurio, por lo que la vida del planeta se cocinaría), pero una luna habitable alrededor de un gigante gaseoso podría experimentar una gravedad variable.

Esto se ha explorado en esta novela (que solo sé por otra pregunta aquí y no he leído).
Una enana blanca u otra estrella reliquia densa podría tener una buena combinación de calor y distancia. Aunque la rotación del planeta también estaría bloqueada por las mareas, y para evitar que se flexione (y gane mucho calor interno), la órbita debería haberse asentado muy cerca de un círculo perfecto.
En realidad, Rocheworld tendría una gravedad constante en la superficie, la forma de los planetas cambia para darte eso.
Otra historia de Roche Locked Planet: First Cycle , aunque no se trata de la física en absoluto.