¿Parecerían las lunas de un gigante gaseoso cambiar de fase al mirarlas desde otra luna bloqueada por mareas?

Una segunda respuesta 14-10-2021

Uso de un mes basado en el período sinódico de las dos lunas.

Sugerí que una posible base para un mes equivalente a la luna habitable sería el período sinódico de una luna exterior con la luna interior y habitable. También noté que cuanto más similares fueran los períodos orbitales de las dos lunas, más largo sería su período sinódico.

Su pregunta requiere un día de la luna habitable bloqueada por mareas y, por lo tanto, un período oritabl, de 25 horas terrestres.

Suponga que desea que el mes, según el período sinódico de las dos lunas, sea el 28, 29 o 39 de los días de 25 horas de la luna habitable. Eso los haría alrededor de 700 horas o 29,1666 días terrestres, 725 horas o 30,208333 días terrestres, o 750 horas o 31,25 días terrestres, de largo.

Según mis cálculos aproximados, para que el período sinódico y el mes tengan 28 días de la luna habitable, la luna exterior tendría que tener un período orbital aproximadamente 1,0370369 veces más largo que la luna habitable, o 1,0370369 de los días de la luna habitable, o 25,925922 horas terrestres.

Según mis cálculos aproximados, para que el mes y el período sinódico tengan 29 días de la luna habitable, la luna exterior tendría que tener un período orbital de 1,0357143 veces la duración de la luna habitable, o 1,0357143 de los días de la luna habitable, o 25.892857 Horas terrestres.

Según mis cálculos aproximados, para que el período sinódico y el mes tengan 30 días de la luna habitable, la luna exterior tendría que tener un período orbital 1,0344824 veces mayor que la luna habitable, o 1,0344824 de los días de la luna habitable, o 25.86206 Horas terrestres.

Entonces, si la base del mes de la luna habitable es el período sinódico de las dos lunas, y si desea que el mes se use en la luna habitable 28,29 o 30 de los días de la luna habitable, la luna exterior tendrá que orbitar con una órbita casi idéntica y un período orbital casi idéntico. Por lo tanto, debería verse muy grande visto desde la luna habitable cuando está en oposición y mucho más pequeño cuando está más lejos en su órbita.

Uso de un mes basado en las fases de la luna exterior.

He reconsiderado usar las fases de una luna exterior como base para un mes de la luna habitable. Si la luna exterior orbita varias veces más lejos del planeta que la luna habitable y tiene un período orbital varias veces más largo que la luna habitable, podría funcionar.

Ahora trata de usar la relación orbital entre la Tierra y Saturno como modelo para la relación orbital entre la luna habitable y la luna exterior. La Tierra está a 1 UA del Sol y Saturno está a 9,5388 UA del Sol. La Tierra tiene un período orbital de 1 año terrestre, y Saturno tiene un período orbital de 29,4577 años terrestres, y su período sinódico es de 378,09 días terrestres, o alrededor de 1,035154 años terrestres.

Entonces, si la luna habitable orbitara el planeta gigante con un semieje mayor de 1 unidad, la luna exterior orbitaría el planeta gigante con un semieje mayor de 9.5388 unidades. Si el período orbital y, por lo tanto, el día de la luna habitable bloqueada por mareas fuera de 25 horas terrestres, el período orbital de la luna exterior sería 29,4577 veces el de la luna habitable, o 736,4425 horas terrestres, o 30,685104 días terrestres y el período sinódico de las dos lunas serían 25.87885 horas.

Entonces, el período sinódico de las dos lunas sería de 25,87885 horas, y el período orbital sería de 736,4425 horas, que es 28,457311 veces el período sinódico. Entonces, durante cada período sinódico, la luna exterior se movería 12.650527 grados en su órbita.

Supongamos que hay un momento en que la Luna exterior está llena vista desde el planeta, porque la estrella, el planeta y la Luna exterior están dispuestos en línea recta. Y supongamos que en este momento la luna habitable también está en esa línea, entre la estrella el planeta y la luna exterior, y la luna exterior también aparece llena desde la luna habitable.

Si un ciclo de oposiciones comienza con una alineación perfecta, las posiciones de las dos lunas estarán en la peor posición de visualización durante la próxima luna exterior llena. siguienteposible

Después de las 736.4425 horas terrestres, la estrella, el planeta y la luna exterior estarán nuevamente alineados y la luna exterior aparecerá llena vista desde el planeta. Y la luna interior habitable habrá dado 29,4577 vueltas alrededor del planeta y estará 164,772 grados por delante de la luna exterior, o 195,228 grados por detrás, y casi opuesta a la luna exterior.

Retrocediendo un poco en el tiempo, cuando la luna exterior ha viajado exactamente 28 veces el período sinódico, o durante 724,6078 horas, habrá viajado 28,98432 veces alrededor del planeta y, por lo tanto, estará 354,35232 grados por delante de la línea entre la estrella, el planeta y la luna exterior, o 5,64768 grados detrás de ella. Entonces, la línea entre el planeta y las dos lunas estará a solo 5,64 grados de la línea entre la estrella, el planeta y la luna exterior. Entonces, la luna exterior debería aparecer casi exactamente llena cuando se ve desde la luna habitable.

Y, por supuesto, en la mayoría de los meses, el período sinódico 28 ocurrirá cuando las dos lunas estén alineadas a menos de 5,63 grados de la línea entre la estrella, el planeta y la luna exterior, por lo que la luna exterior se verá aún más llena durante la mayor parte del tiempo. las 28 oposiciones en un mes.

Por lo tanto, hacer que el mes promedio en el calendario de la luna habitable sea de 29 días, con un mes ocasional de 28 días, debería funcionar bien.

Pero hay un problema. Se supone que el año del planeta es de 4 años terrestres, o alrededor de 1461 días terrestres. Así, el planeta viajaría alrededor de 0,2464065 grados por día terrestre, o 0,0102669 grados por hora terrestre. El período orbital sideral de la luna exterior es de 736,4425 horas terrestres, por lo que el planeta y sus lunas viajarán unos 7,5609815 grados a lo largo de la órbita del planeta durante ese período. Entonces, la luna exterior tendrá que viajar otros 7,5609815 grados a lo largo de su órbita para alinearse con la estrella nuevamente, a una velocidad de 0,4888365 grados por hora, lo que le llevará 15,467301 horas.

Entonces, el mes sinódico de la luna exterior, visto desde el planeta, sería de 751,9098 horas, que serían 30,076392 de los días de la luna habitable, y 29,054992 períodos sinódicos de las dos lunas. Así que un mes de 30 de los días de la luna habitable serían unos 28,981195 períodos sinódicos de las dos lunas. Por lo tanto, tendrían que tener ocasionalmente un mes de 31 días, creo.

Respuesta corta: sí, lo harán.

Respuesta larga: aunque cada luna está bloqueada por mareas, cada una de ellas tiene una órbita diferente alrededor del gigante gaseoso, por lo que su posición relativa con respecto a la estrella central y el planeta cambiará con el tiempo.

Cambiar la posición relativa cambiará también el punto de vista y la parte iluminada que es visible, y esto dará como resultado que se vean diferentes fases.

Para una referencia visual, mire esta animación de la resonancia orbital de la luna Europa de Júpiter.

puede ver cómo cambia el ángulo de visión relativo en cualquier momento.

Home Moon está lo suficientemente lejos del gigante gaseoso como para que su magnetosfera lo proteja de la mayor parte de la radiación. El calentamiento de las mareas hace que sea un poco más volcánicamente activo que la Tierra.

No estoy seguro de que pueda tener los tres "período orbital de 24 horas", "calentamiento de marea" y "lo suficientemente lejos como para estar a salvo de los cinturones de radiación".

Ni siquiera estoy seguro de que obtengas una magnetosfera sustancial en una luna, incluso con el calentamiento de las mareas. Sin embargo, una combinación de una atmósfera espesa y estar bien dentro de la magnetosfera del planeta padre debería proporcionar cierta protección contra la radiación solar, y debería ser posible agitar manualmente una magnetosfera planetaria lo suficientemente benigna para que los cinturones de radiación locales no sean un problema.

Días/Meses son la misma unidad de tiempo

Ha habido otra pregunta sobre calendarios en mundos fuera de la Tierra, y los análogos de meses parecen ser un tema común. No estoy muy seguro de por qué son necesarios... parece innecesario, especialmente sin algún vínculo cultural con la Tierra (o algún otro mundo con ciclos lunares inequívocos). Las lunas compañeras no generarán mareas sustanciales, ni harán mucha diferencia con la luz ambiental durante la noche... algo importante cuando se trata de cazar o pescar.

Parece que solo a los astrónomos o astrólogos les importaría mucho, pero tal vez eso sea suficiente para impulsar la creación de un calendario adecuado.

Pero vamos al meollo de tu pregunta:

¿Parecerían las lunas de un gigante gaseoso cambiar de fase al mirarlas desde otra luna bloqueada por mareas?

(imagen de jpl.nasa.gov , crédito CC-BY Roman Tkachenko)

¡Mirad, medias lunas! Io es el más grande, más cercano a Júpiter, y Europa es el más lejano. No está claro qué tan lejos estaba Juno cuando tomó la imagen, pero aquí hay una fase inequívoca y estoy bastante seguro de que un observador en Io podría (probablemente bastante brevemente, dado el clima) ver las fases de Europa durante su órbita.

En, digamos, un gigante gaseoso del tamaño de Saturno, un período orbital de 1 día tiene un radio de aproximadamente 190 000 km, y un período orbital de 30 días tiene un radio de aproximadamente 1 860 000 km. Eso da una distancia de encuentro más cercana de más de 1,6 millones de kilómetros. A esa distancia, una luna del tamaño de Titán tiene un diámetro angular de unos 10 minutos de arco... eso es alrededor de un tercio del diámetro de la luna llena. Esta vista solo sería posible desde el hemisferio de la luna de espaldas al gigante gaseoso.

En la cara del planeta de su luna, el mundo similar a Saturno tendría un diámetro angular de 37 grados, lo que sería inequívocamente espectacular. A medida que la luna de 30 días desaparezca sobre el borde del gigante gaseoso, estaría a poco más de 2 millones de kilómetros de distancia, lo que le daría un diámetro angular de 8,6 minutos de arco... más pequeña, pero no tanto como para que la fase no se visible. Esta vista solo sería posible desde el hemisferio de la luna mirando hacia el gigante gaseoso.

Tenga en cuenta que tener una luna distante realmente grande y una luna cercana realmente grande es un poco improbable, pero para un planeta padre similar a Saturno no está más allá de los reinos de la posibilidad.

es principalmente una fantasía medieval ambientada en el lado exterior de la luna natal

¿Te estás perdiendo la mejor vista, los eclipses diarios, el brillante crepúsculo iluminado por el planeta en lugar de la verdadera noche, una mayor protección contra la radiación cósmica y los meteoritos?

Bueno, a cada uno lo suyo. La astronomía, al menos del tipo que analiza las estrellas y los planetas que no sean el que orbita Home Moon, sería sin duda más fácil desde el lado aburrido, y las fases de las lunas serían más obvias.

1. Los observadores de todo Home Moon verán todos los demás satélites, no solo los observadores del otro lado.

2. Dado que Home Moon está bloqueada por mareas, no habrá calentamiento por mareas; Para entender por qué, considere un abrigo colgado de un gancho en la pared: ¿la fuerza gravitacional de la Tierra realiza algún trabajo sobre el abrigo? ¿Calienta el abrigo? Sin trabajo significa que no hay energía para convertir en calor.

3. El rápido movimiento de los otros satélites a través del cielo será mucho más perceptible que sus fases.

4. El propio gigante gaseoso tendrá fases muy visibles e impresionantes.

Estoy ocupado con otras cosas en este momento, así que esta es una respuesta corta.

Si las otras lunas tienen un diámetro angular lo suficientemente grande visto desde la luna observadora para aparecer como objetos y no meros puntos de luz, ciertamente mostrarán fases.

A medida que la luna de visualización y las lunas observadas orbitan alrededor del planeta, los ángulos entre ellas y entre cada una y el planeta cambiarán constantemente.

A medida que la luna de visualización y las lunas observadas orbitan alrededor del planeta, el planeta también orbitará alrededor de la estrella. Así, los ángulos entre las lunas y el planeta también cambiarán en relación con la estrella.

en cualquier momento, un hemisferio del planeta estará frente a la estrella e iluminado y el otro hemisferio estará oscuro. Y lo mismo ocurre con cada una de las lunas.

Pero cuando la estrella, una luna que orbita fuera de la luna observadora, la luna observadora y el planeta están todos alineados en ese orden, la luna exterior mostrará su lado oscuro a la luna observadora, como la luna nueva vista desde la Tierra. Y cuanto más lejos estén los objetos de estar en una línea recta, más espesa se verá la luna creciente iluminada de la luna exterior desde la luna observadora.

En la situación exactamente opuesta a la primera, cuando la estrella, el planeta, la luna de observación y la luna exterior están todos alineados en ese orden, la luna exterior se verá llena desde la luna de observación. Y cuanto más lejos estén los objetos de estar en una línea recta, más delgado aparecerá el lado iluminado de la luna exterior desde la luna de observación.

Puede ser muy raro que los cuatro objetos, la estrella, el planeta, la luna observadora y la luna exterior, estén todos alineados en cualquiera de esos órdenes. Probablemente tomará muchas revoluciones de las dos lunas alrededor del planeta, mientras el planeta gira alrededor de la estrella, para que se alineen dos veces sucesivas.

Y si hay dos o más lunas exteriores que se acercan lo suficiente como para mostrar sus fases durante al menos parte de sus órbitas, será raro que alguna de ellas esté alineada exactamente con la estrella, el planeta y la luna observadora.

Y las alineaciones de cinco objetos serían mucho más raras que las alineaciones de cuatro objetos, y las alineaciones de seis objetos serían mucho más raras que las alineaciones de cinco objetos.

De hecho, si agrega más lunas exteriores que pueden pasar lo suficientemente cerca como para que a veces se vean como orbes de la luna que mira, el tiempo transcurrido entre los momentos sucesivos cuando el planeta, la estrella, las lunas que miran y las lunas vistas, son todos alineados a la vez podría ser más largo que el tiempo que la estrella pasa en su fase de secuencia principal.

Añadido el 13-10-2021

Respuesta larga.

Un escritor de ciencia ficción debe decidir dónde quiere que esté su historia en la escala de dureza de la ciencia ficción de Mohs.

https://tvtropes.org/pmwiki/pmwiki.php/Main/MohsScaleOfScienceFictionHardness

Y deben decidir cómo se sentirían si 1 lector de 10, o 1 de 100, o 1 de 1000, pudiera ver que los elementos de su historia son matemáticamente posibles. Algunos escritores podrían considerar eso muy humillante.

Dices que tu mundo es un mundo de fantasía, así que tal vez no te importe cuán realista es excepto por la fantasía. Pero si quieres ser realista en algunos aspectos, deberías seguir leyendo.

Mi respuesta y otras respuestas ya han demostrado que es posible que las personas en el hemisferio exterior de una luna habitable bloqueada por mareas vean fases de lunas con órbitas fuera de la órbita de su luna, si, repita si, esas lunas exteriores son grandes y/o lo suficientemente cerca para mostrar discos visibles durante al menos partes de sus órbitas alrededor del planeta.

Usted desea que el sistema tenga las siguientes características.

El gigante gaseoso es más pequeño y está más cerca del sol que Júpiter. Su órbita solo toma alrededor de 4 años terrestres, por lo que las estaciones serían de aproximadamente 1 año terrestre cada una y serían un buen sustituto de los años: Ha visto 20 estaciones... Los días/meses son la misma unidad de tiempo, ya que la luna de origen orbitará al gigante gaseoso. y haga 1 rotación en alrededor de 25 horas, marcando un 'día' (aunque el lado que mira hacia adentro siempre tendría un eclipse de algunas horas por día)

Hay otras lunas exteriores que el lado exterior de la luna de origen puede ver

Home Moon está lo suficientemente lejos del gigante gaseoso como para que su magnetosfera lo proteja de la mayor parte de la radiación. El calentamiento de las mareas hace que sea un poco más volcánicamente activo que la tierra.

Entonces, desea períodos orbitales específicos tanto para la luna alrededor del planeta como para el planeta alrededor de la estrella.

La velocidad orbital de un objeto alrededor de otro depende de las masas de los dos objetos y de la distancia entre ellos. El tiempo que tarda un objeto en orbitar alrededor de otro objeto depende de la velocidad orbital y la circunferencia total de la órbita y, por supuesto, la circunferencia orbital depende del radio de la órbita, la distancia entre los objetos.

Entonces, si un escritor simplemente elige valores aleatorios para esos factores, hay muchas probabilidades de que los factores no funcionen entre sí, sino que serán contradictorios.

La respuesta del usuario 177107 a esta pregunta:

https://astronomy.stackexchange.com/questions/40746/cómo-cambiarían-las-características-de-un-planeta-habitable-con-las-estrellas-de-difieren/40758#40758

Tiene una tabla que da las características de algunas clases espectrales de estrellas. Una de esas características es lo que yo llamo la Distancia Equivalente de la Tierra, el radio orbital donde un planeta recibiría la misma cantidad de radiación de sus estrellas que la Tierra recibe del Sol. También da la velocidad orbital y la duración del año de un planeta en órbita en el EED.

La duración de los períodos orbitales (o años) de los planetas que orbitan el EED de una estrella varía de 3,82 días terrestres para una estrella M8V a 1018,01 días terrestres para una estrella F2V y hasta 2526,01 días terrestres para una estrella A2V.

Dado que un año terrestre tiene una duración de aproximadamente 365,25 días terrestres, un año de 2.526,01 días terrestres sería de aproximadamente 6,915 años terrestres, con estaciones (astronómicas) de aproximadamente 1,728 años terrestres.

Un año de unos 4 años terrestres sería de unos 1.461 días terrestres.

Un planeta orbitando en el EED de una estrella A8V tendría un año de aproximadamente 1.505.21 días terrestres.

Entonces, presumiblemente, su planeta y su luna podrían orbitar en o cerca del EED de una estrella más cercana a un A8V que a un F2V para tener un año de aproximadamente 4 años terrestres.

Pero los escritores de ciencia ficción, si no necesariamente los escritores de fantasía, deberían saber que la Tierra tardó miles de millones de años después de que se formó en producir una atmósfera rica en oxígeno que los animales multicelulares y los humanos pudieran respirar.

Hasta donde yo sé, la principal discusión científica sobre los factores que hacen que un mundo sea habitable para los humanos en particular, y no para el agua líquida que usa formas de vida en general, es Habitable Planets for Man , Stephen H. Dole, 1964.

https://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/commercial_books/2007/RAND_CB179-1.pdf

Dole decidió que un planeta tendría que tener al menos 3 mil millones de años para desarrollar una atmósfera rica en oxígeno respirable para los humanos.

Debido a los cálculos de la vida útil de varios tipos de estrellas, Dole calculó que las estrellas tendrían que ser estrellas de clase F2V, o de menor masa en las clases espectrales F, G y K, para tener planetas habitables para los humanos.

Por lo tanto, las estrellas de clase espectral A quedarían descartadas por tener planetas habitables. Si una estrella de clase F2V fuera la estrella más masiva que posiblemente podría tener la edad suficiente para tener un planeta habitable para los humanos, un planeta habitable para los humanos que orbita en el EED de una estrella tendría un año que sería de 1.018,01 días terrestres, o corta.

Un año de 1.018,01 días terrestres sería de unos 2,787 años terrestres. Tendría estaciones astronómicas de aproximadamente 254,5025 días terrestres o 0,696 de un año terrestre de duración.

Eso es un poco más corto de lo que quieres.

Pero un planeta no tiene que orbitar exactamente en el EED de su estrella para ser habitable para los humanos.

Cada estrella tiene una zona habitable circunestelar a su alrededor donde un planeta recibiría suficiente radiación de su estrella para estar lo suficientemente caliente para el agua líquida en su superficie y, por lo tanto, ser habitable para algunos tipos de agua líquida que usan vida. Los humanos no estarían muy cómodos en planetas con temperaturas promedio en las partes más bajas y más altas de ese rango de temperatura.

Entonces, para encontrar los límites internos y/o externos de la zona habitable de una estrella, simplemente tome los límites internos y/o externos de la zona habitable del Sol y multiplique o divida según la luminosidad relativa de la otra estrella en comparación con la Sol.

Excepto que los bordes interior y exterior de la zona habitable del Sol no se conocen con certeza.

Esta lista de estimaciones muestra una variedad bastante amplia:

https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone#Solar_System_estimates

El planeta Tierra gira alrededor del Sol a una distancia de 1 AU, que es la EED del Sol. El planeta Marte orbita alrededor del Sol a una distancia de 1,523 UA y tiene un año de 686,980 días terrestres, o alrededor de 1,8808 años terrestres.

Si un planeta en el EED de una estrella de clase F2V orbitara a una distancia de 2,236 UA y tuviera un año de 1.018,01 días terrestres o 2,787 años terrestres, un planeta en la órbita equivalente de Marte orbitaría a una distancia de 3,405 UA y tendría una año 1.914,67 días terrestres o 5.242 años terrestres de duración.

Entonces, si un planeta a una distancia equivalente a Marte puede ser lo suficientemente cálido como para ser habitable para los humanos, podría tener un día de al menos 4 años terrestres si orbita una estrella lo suficientemente luminosa, y un planeta algo más cercano que un equivalente de Marte orbita alrededor de un La estrella F2V, y por lo tanto probablemente más cálida, podría tener un año de aproximadamente 4 años terrestres.

Así que creo que un planeta naturalmente habitable para los humanos con un año de 4 años terrestres estaría dentro de los límites de la posibilidad científica.

Y, por supuesto, un escritor de ciencia ficción podría afirmar que el planeta orbita en el EED de una estrella de clase A, y una cadena de eventos estadísticamente rara de uno en un millón hizo que la luna se volviera habitable en mucho menos tiempo que el mínimo de Dole. O tal vez que una civilización avanzada terraformó la joven luna para volverla habitable. O tal vez la luna sería demasiado fría para los humanos, excepto que las interacciones de las mareas con el planeta y otras lunas grandes causaron suficiente calentamiento por mareas para mantener la luna habitablemente cálida.

Tu pregunta dice:

El calentamiento de las mareas hace que sea un poco más volcánicamente activo que la tierra.

Y un escritor de fantasía podría decir que los dioses crearon ese sistema solar exactamente como es ayer, y los recuerdos del personaje de sus vidas antes de ayer son recuerdos falsos creados por los dioses. O tal vez los dioses decidieron arbitrariamente la distancia orbital y la velocidad del planeta y la duración de su año sin importarles que las cifras no cuadraran de acuerdo con las leyes de la ciencia.

La duración del día de la luna

Debo señalar que un planeta, como la Tierra, por ejemplo, tiene al menos dos duraciones de años diferentes y al menos dos duraciones de días diferentes.

Un año sideral (Reino Unido: /saɪˈdɪəriəl/, EE. UU.: /saɪˈdɪriəl, sə-/; del latín sidus "asterismo, estrella"; también período orbital sideral) es el tiempo que tarda la Tierra en orbitar el Sol una vez con respecto al estrellas. Por lo tanto, también es el tiempo que tarda el Sol en volver a la misma posición con respecto a las estrellas fijas después de haber dado aparentemente una vuelta a la eclíptica. Equivale a 365.256 363 004 Efemérides días para la época J2000.0. 1

El año sideral se diferencia del año solar, "el período de tiempo necesario para que la longitud de la eclíptica del Sol aumente 360 ​​grados", 2 debido a la precesión de los equinoccios. El año sideral es 20 min 24.5 s más largo que el año tropical medio en J2000.0 (365.242 190 402 efemérides días). 1

Antes del descubrimiento de la precesión de los equinoccios por Hiparco en el período helenístico, se desconocía la diferencia entre el año sideral y el tropical. o "edades", y los calendarios premodernos como los Trabajos y Días de Hesíodo darían las épocas del año para la siembra, la cosecha, etc. por referencia a la primera visibilidad de las estrellas, utilizando efectivamente el año sideral. El Año Nuevo solar del sur y sudeste de Asia, basado en las influencias índicas, se considera tradicionalmente por la entrada del Sol en Aries y, por lo tanto, el año sideral, pero también se supone que se alinea con el equinoccio de primavera y tiene relevancia para la temporada de cosecha y siembra y, por lo tanto, el año tropical.[cita requerida] Como estos se han distanciado, en algunos países y culturas la fecha se ha fijado de acuerdo con el año tropical mientras que en otros todavía se usa el cálculo astronómico y el año sideral. [cita requerida]

https://en.wikipedia.org/wiki/Sidereal_year

Un año tropical (también conocido como año solar) es el tiempo que tarda el Sol en volver a la misma posición en el ciclo de las estaciones, visto desde la Tierra; por ejemplo, el tiempo de equinoccio vernal a equinoccio vernal, o de solsticio de verano a solsticio de verano. Esto difiere del tiempo que tarda la Tierra en completar una órbita completa alrededor del Sol, medida con respecto a las estrellas fijas (el año sideral) en unos 20 minutos debido a la precesión de los equinoccios.

https://en.wikipedia.org/wiki/Año_tropical

El tiempo sideral se basa en el período que tarda la Tierra en girar en relación con las estrellas distantes ("Las estrellas fijas").

Un día sideral tiene aproximadamente 86164,0905 segundos (23 h 56 min 4,0905 s o 23,9344696 h).

Debido a que la Tierra orbita alrededor del Sol una vez al año, el tiempo sideral en cualquier lugar dado y el tiempo ganarán unos cuatro minutos con respecto al tiempo civil local, cada 24 horas, hasta que, después de que haya pasado un año, haya transcurrido un "día" sideral adicional en comparación con el número de días solares que han pasado.

https://en.wikipedia.org/wiki/Sidereal_time

A medida que el planeta Tierra gira alrededor del Sol, cubre 360 ​​grados de arco durante un año de aproximadamente 365,25 días. Entonces, la Tierra viaja alrededor de 0.985 grados a lo largo de su órbita todos los días.

Entonces, después de que el planeta Tierra gire exactamente 360 ​​grados con respecto a las estrellas distantes, una línea entre el centro de la Tierra y un punto en la superficie de la Tierra que apuntaba directamente al Sol y las estrellas directamente detrás del Sol volverán a apuntar. directamente a esas estrellas. Pero el Sol ya no estará directamente frente a esas estrellas, porque la Tierra se habrá movido alrededor de 0,985 grados a lo largo de su órbita, y la dirección hacia el Sol habrá cambiado alrededor de 0,985 grados.

Entonces, la duración de un día sideral y un día solar debe ser al menos ligeramente diferente.

Si un planeta tiene una rotación progresiva, girando en la misma dirección que gira alrededor de su estrella, el día solar será más largo que el día sideral.

Y algunos escritores podrían querer averiguar la duración exacta de los años siderales y tropicales, y los días siderales y solares, de su planeta ficticio, y hacer un calendario que sea bastante preciso para ese planeta.

Y otros escritores pueden estar satisfechos con un calendario que solo es aproximadamente exacto. Y posiblemente algunos escritores quieran escribir sobre un niño que es aprendiz de astrónomo, a quien le resulta demasiado complicado pensar en eso y huye para convertirse en aprendiz de un mercenario errante.

y, por supuesto, algunas personas pueden haber notado que un calendario preciso para un planeta podría no serlo para una luna habitable gigante que orbita alrededor del planeta.

Tomo nota de que desea que el año del planeta tenga una duración de aproximadamente cuatro años terrestres o aproximadamente 1461 días terrestres, y desea que el día de su luna bloqueada por mareas tenga una duración de aproximadamente 25 horas terrestres. Así que los años de tu luna serán alrededor de 35.064 horas terrestres, o alrededor de 1.402,56 días de tu luna.

Entonces, en cada uno de los días de su luna, el planeta, y la luna junto con él, viajarán alrededor de 0.2566 grados a lo largo de su órbita alrededor de la estrella. Entonces, la diferencia entre los días siderales y solares (o "estelares") de su luna debería ser mucho menor que la diferencia entre los días siderales y solares de la Tierra.

Existe el factor de complicación de que la luna orbitará alrededor del planeta y, por lo tanto, a veces viajará más rápido que el planeta y, a veces, más lento que el planeta, a veces estará delante del planeta y otras veces detrás del planeta mientras orbita. Dado que el día es tan corto en comparación con el día de la Luna, y el año tan largo, será un factor mucho menor que en la Luna de la Tierra.

¿Qué duración del día sería buena para una hipotética luna habitable que orbita alrededor de un planeta gigante? Stephen H. Dole, en Planetas habitables para el hombre , consideró la cuestión de la duración del día de los planetas habitables para los humanos.

Él creía que la duración mínima posible del día sería de aproximadamente 2 a 3 horas terrestres (0,08333 a 0,125 días terrestres) debido a la rápida rotación que afectaba la estabilidad planetaria y de aproximadamente 96 horas terrestres (4 días terrestres) debido a que el día se estaba calentando demasiado y el la noche hace demasiado frío y las plantas mueren por falta de luz en las largas noches.

Rene Heller y Roy Barnes, en "Exomoon Habitabiity Constrained by Illumination and Tidal Heating" mencionaron posibles períodos orbitales y, por lo tanto, la duración del día para exolunas habitables hipotéticas.

https://faculty.washington.edu/rkb9/publications/hb13.pdf

Los períodos de rotación sincronizados de exolunas putativas de masa terrestre alrededor de planetas gigantes podrían estar en el mismo rango que los períodos orbitales de las lunas galileanas alrededor de Júpiter (1.7–16.7 d) y como el período orbital de Titán alrededor de Saturno (&16 d) (NASA/JPL satélite planetario efemérides)4

Claramente, no han calculado ningún límite estricto, sino que solo han encontrado ejemplos conocidos de los períodos orbitales de grandes lunas bloqueadas por mareas de planetas gigantes.

También señalan que una exoluna que orbita demasiado cerca del planeta recibirá demasiada energía de la luz estelar de la estrella, la luz estelar reflejada del planeta, el propio calor interno del planeta que se irradia al espacio y el calentamiento de las mareas, y sufrirá un descontrol. efecto invernadero.

Rene Heller y Jorge Zuluaga, en "Magnetic Shielding of Exommons Beyond the Circumplanetary Habitable Edge" discuten las órbitas de las exolunas habitables. El límite habitable es la distancia desde un planeta que una luna adecuada tendría que superar para evitar un exceso de energía y un efecto invernadero descontrolado.

https://arxiv.org/pdf/1309.0811.pdf

Consideran el caso de exolunas potencialmente habitables con la masa de Marte. Probablemente serían demasiado pequeños para generar sus propios campos magnéticos, por lo que el viento estelar de sus estrellas podría despojarlos gradualmente de la atmósfera. Por lo tanto, necesitarían orbitar dentro de los campos magnéticos de sus planetas para preservar sus atmósferas durante períodos de tiempo geológicos.

Los campos magnéticos planetarios podrían no afectar a las exolunas hipotéticas de masa terrestre de exoplanetas gigantes, que podrían generar sus propios campos magnéticos para proteger sus atmósferas del viento estelar. Por supuesto, tales exolunas con masa terrestre probablemente generarían campos magnéticos más poderosos si giraran más rápido, y la velocidad de giro de las exolunas bloqueadas por mareas en sus planetas dependería de los períodos orbitales alrededor del planeta.

Según los cálculos de Heller y Zuluaga, muchos tamaños de planetas gigantes no extenderían sus campos magnéticos lo suficiente como para envolver a las exolunas que orbitan más allá del borde habitable, y las exolunas que orbitan dentro del borde habitable sufrirían efectos invernadero desbocados.

Su conclusión parece ser que una exoluna habitable puede orbitar a distancias entre 5 y 20 radios planetarios.

Y el diámetro angular del planeta visto desde la luna habitable dependería de su distancia en radios planetarios y diámetros de la luna, por lo que si alguno de sus nativos en el lado opuesto de la luna explora lo suficiente para que el planeta sea visible que determinará su tamaño angular.

Cuanto más masivo sea un planeta (u otro objeto), más rápida será la velocidad orbital necesaria a una distancia específica. Entonces, cuanto más masivo es un planeta, más corto será el período orbital de un objeto que lo orbite a una distancia específica.

De acuerdo con esta calculadora orbital:

https://www.satsig.net/orbit-research/orbit-height-and-speed.htm

Un objeto que orbite alrededor de Júpiter a 224.750 kilómetros sobre la superficie de Júpiter, tendría un período orbital de 25.002 horas o 1.041 días terrestres. Júpiter tiene un radio de 71 492 kilómetros, por lo que un objeto a 224 750 kilómetros sobre la superficie de Júpiter sería un semieje orbital mayor de 296 242 kilómetros.

La luna Tebe tiene un semieje mayor de 221 889 kilómetros y un período orbital de 0,6778 días terrestres o más de 16 horas, mientras que Io tiene un semieje mayor de 421 700 kilómetros y un período orbital de 1,7691 días terrestres. Eso parece ser consistente con una luna con un eje semi-mayor a 296,242 kilómetros que tiene un período orbital de 1,041 días terrestres.

Dado que Júpiter tiene un radio ecuatorial de 71 492 kilómetros, su borde habitable debería estar a unos 357 460 kilómetros o 285 968 kilómetros sobre la superficie (donde una luna tendría un período orbital de 33,140 horas), que está más lejos que el semieje mayor de 296 242 kilómetros para una luna con un período orbital de 25 horas terrestres. Entonces, una luna con un período orbital de 25 horas terrestres supuestamente sufriría un efecto invernadero descontrolado.

Saturno tiene un radio ecuatorial de 60.268 kilómetros, por lo que su borde habitable debería estar a 301.340 kilómetros o 241.072 kilómetros sobre la superficie. A esa distancia el período orbital sería de 46,877 horas.

Tenga en cuenta que Saturno es mucho menos masivo que Júpiter, y su órbita en el borde habitable tiene un período orbital más largo que el de Júpiter.

Urano es menos masivo que Neptuno, pero tiene un radio mayor, 25.559 kilómetros. Entonces, una órbita en su borde habitable debería tener un semieje mayor de 127,795 kilómetros y estar a 102,236 kilómetros sobre la superficie. el período orbital a esa distancia sería de 33,125 horas, muy similar al de Júpiter, mucho más masivo y grande.

Neptuno tiene una masa menor que Saturno. El radio de Neptuno es de 24.764 kilómetros, por lo que una órbita en el borde habitable de Neptuno tendría un semieje mayor de 123.820 kilómetros, 99.056 kilómetros sobre la superficie. Con esa órbita, el período orbital sería de 29,03 horas.

Entonces, el orden en los períodos orbitales en el borde habitable es Neptuno, tercero en masa, cuarto en radio, 29,03 horas, Urano, cuarto en radio y tercero en masa, 33,125 horas, Júpiter, primero en masa y radio, 33,140 horas y Saturno. , 2° en masa y radio, 46.877 horas.

Observo que Neptuno tiene la mayor densidad (1,638 gm cm2), seguido de Júpiter (1,326), Urano (1,27) y Saturno (0,687).

Así que no estoy seguro de qué factores modificar para obtener una órbita de 25 horas fuera del límite habitable.

[Agregado el 18-10-2021. Olvidé escribir: sobre obtener una órbita de más de 5 veces el radio del planeta mientras que el día de la luna dura solo 25 horas, los planetas más masivos tienen hasta aproximadamente 13 veces la masa de júpiter, pero tienen raddii solo un poco más grandes, o incluso radios más pequeños que Júpiter, debido a que se vuelve más denso en lugar de más ancho con el aumento de masa. Cuanto más masivo es un planeta, más lejos tendría que orbitar una luna para tener un día de 25 horas. Entonces, un planeta con varias veces la masa de Júpiter, pero un radio no mayor, podría tener una luna con un día de 25 horas más allá del límite habitable.]

El equivalente del mes

Dado que el mundo habitable es una luna y su día es igual a su período orbital alrededor del planeta, no hay una opción obvia para un mes en la luna. Con la Luna fijada por mareas al planeta, el planeta siempre estaría en el mismo lugar en el cielo que parece desde cualquier lado del hemisferio que lo mira. Y dado que los habitantes de la luna viven en el otro lado de tu historia, de todos modos nunca conocerán el planeta.

Una elección lógica sería el período orbital de otra luna exterior.

Tenga en cuenta la complicación, que la Luna tiene dos meses diferentes como se ve desde la Tierra. Tiene un mes sideral y un mes sinódico.

El período de la órbita de la Luna definido con respecto a la esfera celeste de estrellas aparentemente fijas (International Celestial Reference Frame; ICRF) se conoce como mes sideral porque es el tiempo que tarda la Luna en volver a una posición similar entre los estrellas (latín: sidera): 27,321661 días (27 d 7 h 43 min 11,6 s). 5 Este tipo de mes se ha observado entre las culturas de Medio Oriente, India y China de la siguiente manera: dividían el cielo en 27 o 28 mansiones lunares, una para cada día del mes, identificadas por la(s) estrella(s) prominente(s) ) en ellos.

https://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_month#Sidereal_month

El mes sinódico (griego: συνοδικός, romanizado: synodikós, que significa "perteneciente a un sínodo, es decir, a una reunión"; en este caso, del Sol y la Luna), también lunación, es el período medio de la órbita de la Luna con respecto a la línea que une el Sol y la Tierra: 29 d 12 h 44 min y 2,9 s. Este es el período de las fases lunares, porque la apariencia de la Luna depende de la posición de la Luna con respecto al Sol visto desde la Tierra.

Mientras la Luna gira alrededor de la Tierra, la Tierra avanza en su órbita alrededor del Sol. Después de completar un mes sideral, la Luna debe moverse un poco más para alcanzar la nueva posición teniendo la misma distancia angular del Sol, pareciendo moverse con respecto a las estrellas desde el mes anterior. Por tanto, el mes sinódico dura 2,2 días más que el mes sideral. Así, en un año gregoriano ocurren unos 13,37 meses siderales, pero unos 12,37 meses sinódicos.

https://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_month#Synodic_month

Los antiguos notaron el mes sinódico antes que el mes sideral.

Y, por supuesto, el mes sinódico de su hipotética luna exterior sería el ciclo de sus fases visto desde la superficie del planeta gigante. La luna habitable normalmente vería la luna exterior desde un ángulo diferente al que la ve el planeta. Así, la luna exterior tendría un ciclo de fases diferente al de su período sinódico visto desde el planeta.

Por lo tanto, puede ser preferible utilizar el período sinódico de las órbitas de las dos lunas como base del mes, ignorando las fases de la luna exterior.

El período sinódico de dos planetas girando alrededor de una estrella, o dos lunas girando alrededor de un planeta, es el tiempo que tardan los tres cuerpos en volver a la misma posición relativa. Podría ser el tiempo que transcurre entre dos oposiciones sucesivas de la luna exterior vista desde la luna habitable. En astronomía, la oposición es cuando un planeta (exterior) está exactamente en el lado opuesto del cielo al Sol, visto desde la Tierra.

Marte tiene un periodo orbital de 1,88089 años terrestres y un periodo sinódico de 774,96 días, Ceres tiene un periodo orbital de 4,604 años terrestres y un periodo sinódico de 466,6 días, Júpiter tiene un periodo orbital de 11,86223 años terrestres y un periodo sinódico de 398,88 días, Saturno tiene un periodo orbital de 29.477 años terrestres y un periodo sinódico de 378.09 días, Urano tiene un periodo orbital de 84.03 años terrestres y un periodo sinódico de 369.66 días, Neptuno tiene un periodo orbital de 164.793 años terrestres y un periodo sinódico de 367.48 días , y Plutón tiene un período orbital de 247,689 años terrestres y un período sinódico de 366,72 días.

Entonces, cuanto más cerca esté el período orbital de un planeta exterior al período orbital de la Tierra, más largo será el período sinódico.

Para que el período sinódico de la luna exterior vista desde la luna habitable interior sea lo más largo posible, la diferencia entre sus períodos orbitales alrededor del planeta debe ser lo más pequeña posible. Y si la órbita de la luna exterior es solo un poco más ancha que la de la luna habitable, se acercará mucho más en cada oposición de lo que normalmente es, por lo que se verá mucho más grande y brillante que durante la mayor parte del período sinódico.

Y creo que eso es todo lo que tengo que escribir por el momento.

14-10-2021. Continúa en otra respuesta: