¿Puede un mundo habitable llover vidrio?

Esférulas de ablación meteórica.

Los materiales pétreos que ingresan a la atmósfera pueden vaporizarse: son estrellas fugaces. Los meteoritos alcanzan el punto de fusión de la sílice y también de los componentes metálicos, por lo que desaparecen al entrar. Luego, el material vaporizado puede recondensarse. Esto forma esférulas de ablación de meteoritos. Esos llueven.

Productos de fusión de impacto a muy alta temperatura como evidencia de explosiones e impactos cósmicos hace 12,900 años

Tres sitios contenían ensamblajes conspicuos de esférulas y SLO que están compuestos de vidrio silíceo vesicular fusionado por choque, texturalmente similar a la escoria volcánica.

Si su planeta estuviera atravesando un área llena de material silíceo (tal vez levantado por un gran impacto en un planeta vecino), ese material entraría como meteoritos. Los meteoritos se derriten como lo hacen y luego se condensan en tu lluvia de cristal.

Puedes hacer que el clima sea el que quieras. Pero si va a sentarse afuera por la noche y ver el espectáculo de luces, tal vez traiga un paraguas fortificado.

Los parámetros son: La lluvia de cristales como fenómeno meteorológico.

Específicamente, la evaporación de sílice en el ecuador, las corrientes atmosféricas se la llevan para condensarse y llover. Es posible que existan mecanismos para hacer que el vidrio caiga del cielo, pero haré todo lo posible para verificar la realidad del OP dentro de las restricciones proporcionadas:

El cuarzo de sílice se vaporiza a más de 2230C, que es una temperatura que no coexistirá en un planeta con noches templadas de 65°. Lo siento, la respuesta de verificación de la realidad será, no hay lluvia de cristales en la playa. Pero ni siquiera yo me creería si lo dijera. Entonces, miremos el barómetro en esta pregunta.

¿Rotación rápida? No importa Una rotación más lenta haría un día más largo y permitiría que el planeta estuviera más lejos en realidad. Pero eso importa como una cabeza negra en la nariz de nuestra damisela atada a las vías del tren.

¿Viento? Si algún planeta pudiera tener este gradiente de temperatura, el aire no estaría felizmente permaneciendo en su zona. Usted señaló esto. Pero, ¿qué tan malas serían las corrientes? ¿Las células de circulación detendrían la tormenta? No. Los vientos de tormenta peores que Saturno llevarán lluvia horizontal (¿fragmentos de vidrio?) a velocidades superiores a 1,000 mph, arrancando la carne de los huesos de sus colonos. Mire el gradiente de temperatura que se analiza a continuación y la velocidad de rotación, y no necesitamos ninguna matemática para concluir este punto.

¿Cerca de una estrella caliente? Bueno, entonces, esa es la forma en que lo hacemos. Consideremos qué tan cerca de una estrella debe estar para vaporizar arena de sílice (cuarzo). Recuerda que antes de que se vaporice, se vuelve líquido. El cuarzo líquido es, como dice la pregunta, vidrio. El vidrio es transparente, y esto es un problema cuando se quiere absorber radiación para vaporizarla. Entonces, para ser claros, estamos usando la radiación del sol para derretir cuarzo (sílice) en vidrio y luego hervir ese vidrio en vapor de sílice. La temperatura que debemos alcanzar para hervir el vaso líquido es el número importante. sera t$_2$abajo. La temperatura inicial, T$_1$es lo caliente que está la arena sin el sol. Esa sería básicamente la temperatura nocturna en el planeta. Para el mercurio, eso es -180°C. Pero digamos que existe algo de atmósfera y es normal. Dale una temperatura cálida de 20°C durante la noche. Bien, eso nos inicia.

Podemos llamar al sol un radiador de cuerpo negro, pero el vidrio definitivamente no lo absorbe todo. La transferencia de calor por radiación entre superficies de cuerpos grises es más complicada que entre cuerpos negros, porque los cuerpos grises no pueden absorber completamente la energía radiante proyectada sobre ellos; en cambio, parte de la energía se refleja en el vidrio, generando múltiples valores de reflexión y absorción entre las superficies. Pero al final, el vidrio absorbe algo de energía. El problema es que absorbe cada longitud de onda de manera diferente, por lo que algunos colores la calientan y otros la atraviesan. En pocas palabras, una aproximación aproximada del coeficiente de absorción del vidrio de sílice es$\alpha = 0.2$

La transferencia de calor de un cuerpo negro (el sol) a un cuerpo gris (nuestro cristal de cuarzo líquido transparente) tiene la siguiente fórmula:

Bien ok. Al menos conocemos las dos temperaturas. Estos deben convertirse en grados Kelvin para que funcionen aquí. Así que en su mesa de picnic en el Taller de Santa, actualmente es un cómodo$T_1=293°K$. Abajo, en los trópicos, las hermosas y resplandecientes playas de agua fundida de Río están hirviendo en el cielo a una temperatura algo menos cómoda.$T_2=2503°K$. ¡Oh mira! Esa nube parece un conejito de cristal gigante :)

Lo siento, ¿dónde estábamos? Oh sí. Matemáticas. Ahora, estas temperaturas deben elevarse a la cuarta potencia y encontrar la diferencia:

Y sabemos el$\alpha$es 0.2, entonces divida nuestra diferencia de temperatura por eso para obtener la potencia total necesaria para vaporizar el vidrio como$\frac{3.924e-10^{13}}{0.2}=1.9621484e-10^{14}$veces el área del vaso. Bueno, el área no importa, estamos exponiendo cada metro cuadrado a un metro cuadrado de sol. Solo necesitamos que este planeta esté lo suficientemente cerca para empujar$1.9621484e-10^{14}$Vatios en cada metro cuadrado de vidrio, y el vidrio hervirá hasta convertirse en vapor.

Entonces, ¿qué tan cerca debemos estar para obtener ese tipo de densidad de energía? Bueno, afortunadamente, la densidad de potencia cae de manera muy predecible con el cuadrado de la distancia. La intensidad de la radiación solar, H$_0$en (W/m$^2$), incidente en un objeto se encuentra por:

Bueno, esto es genial, porque la intensidad de radiación que queremos para H$_0$, pasa a ser la intensidad de la radiación que vaporizará nuestro vidrio, que era nuestro$q$del último cálculo. H$_0=q$, radio$r_{sun}$podemos mirar hacia arriba, al igual que$H_{sun}$, y$D$es lo que estamos tratando de encontrar! Entonces, haz el álgebra aquí, obtén$D$A la derecha:

Como puede ver, cuando su planeta está casi dentro del sol, el vidrio hervirá muy bien hacia el cielo. Espero que hayas traído las estacas de tu tienda, porque el Ez-up puede tener problemas para quedarse quieto. Y la razón por la que sería malo es porque incluso antes de untar la mostaza en su sándwich de jamón y centeno, una lluvia de fragmentos de vidrio a 1,000 mph lo convertirá en un mal día en el área de picnic, y no tendrá nada que guardar. la lluvia fuera de las galletas.

Realmente creo que su planeta será hecho pedazos por las fuerzas de marea dentro de su radio de Roche antes de que se condense cualquier lluvia de vidrio, y realmente no creo que haya ningún lugar para hacer un picnic en este planeta. La etiqueta de verificación de la realidad debe responderse con un "no".

Si no insiste en obtener vidrio de sílice razonablemente puro (cuarzo fundido, borosilicato, cal sodada o fórmulas ópticas equivalentes), puede encontrar que llueve vidrio en la Tierra varias veces al año, más o menos continuamente durante meses a una tiempo, algunos años.

Me refiero, por supuesto, a la ceniza volcánica. Estas partículas son en su mayoría vidrio volcánico, que aunque no es sílice de ninguna pureza, es vidrio mineral formado por el rápido enfriamiento del magma en el momento en que entra en erupción y se rocía en el aire. Esto a menudo se expulsa a muchos kilómetros de altura, y en mi propia vida se ha desplazado alrededor del mundo (aunque la caída generalmente no se nota a menos que esté dentro de un par de cientos de kilómetros del sitio de la erupción).

Estaba bajo el penacho de la erupción del Monte St. Helens el 18 de mayo de 1980; donde yo estaba, tuvimos una caída de un poco más de un centímetro, y las áreas más cercanas a la montaña (pero fuera de la zona de destrucción inmediata) alcanzaron hasta veinte veces esa profundidad. La ceniza hizo un esmalte de cerámica bastante único, pero no hizo nada bueno para los motores de los automóviles que se condujeron durante las primeras dos semanas después de la erupción.

Posible, pero altamente improbable

Es posible a través de un volcán, pero requiere algunos pasos adicionales. La lava puede calentarse bastante, pero alcanza un máximo de alrededor de 1100C. Bastante bien, pero no lo suficiente. Entonces, en lugar de usar un volcán para la lava, lo usaremos para otra cosa: depósitos de aluminio. El aluminio es bastante raro, pero ocurre naturalmente , solo en ambientes con poco oxígeno como los volcanes.

Ahora supongamos que mezclas ese aluminio con, digamos, óxido de hierro. El óxido de hierro se produce naturalmente en grandes cantidades. Mezclarlos supone un reto, dado que en esta zona hay un volcán, pero no es imposible . Simplemente altamente improbable. (Además, idealmente, ambos objetos deben pulverizarse de antemano). Sin embargo, hay un escenario interesante que debería encargarse de eso: un tornado.

Imagínese la escena: un tornado azota una cantera y se lleva piedras de aluminio junto con depósitos de óxido de hierro y luego las golpea entre sí para formar un campo de escombros similar a una tormenta de arena. Ahora bien, esto es importante porque mezclar aluminio y óxido de hierro es una receta cruda para la termita , que se quema a una temperatura de 2200 °C. es auto oxidante, el fuego no se apagará.

Si este tornado termita golpea un depósito de silicio (como una playa, por ejemplo), puede ser capaz de generar estos fragmentos de vidrio que desea. También me gustaría señalar que nunca querría vivir en un planeta donde 'termita-tornado' es una condición climática.

¿Por qué nadie mencionó el planeta globo ocular ?

Esta es la única forma que permite no estar dentro del sol, no ser destrozado por las fuerzas de las mareas, no depender de eventos raros como meteoritos o volcanes.

Con esta configuración, puede tener una temperatura alta en el lado que está dirigido hacia el sol, y personas que viven en el lado oscuro del planeta, con viento constante con arena que se originó como vidrio hirviendo. Como el planeta está bloqueado por mareas, la gente siempre está a oscuras. Incluso la zona crepuscular es demasiado caliente para la gente, por lo que la gente ni siquiera puede recoger la luz del sol. Sobrevivir allí será difícil.

Y el aire arenoso en realidad no se siente como una lluvia de lava, pero eso es lo más cerca que puedes llegar a lo que quieres.

Para mantener 0,25 atm y la diferencia de temperatura al mismo tiempo, es probable que necesite un planeta muy grande. El planeta pequeño igualará fácilmente la temperatura con 0,25 atm. Como la gravedad está limitada a 2 g, el planeta necesitará tener una densidad muy baja para mantener el tamaño lo más grande posible.

Así que tendrá que ser un planeta bloqueado por mareas, gente en oscuridad permanente, un planeta de baja densidad con un gran tamaño.

Además, este planeta hace un punto interesante de no poder usar cohetes debido al sol abrasador, parte de la órbita atraviesa el ojo de lava fundida del planeta que incluso hará que el escudo térmico sea una tarea imposible, gran pozo de gravedad. A medida que el planeta crece en tamaño incluso con la misma g en la superficie, dejarlo con un cohete se vuelve cada vez más difícil. Este planeta es probablemente incluso peor que un planeta con síndrome de Kessler en términos de "no" para los viajes espaciales. Dejar el planeta del síndrome de Kessler es arriesgado pero posible y mejora con el tiempo. Este infierno nunca mejorará, nunca mejorará, no hay opción para resolver el problema gradualmente. Sólo un infierno eterno sin salida.

PD: su idea no funcionará porque una diferencia de temperatura tan grande requiere que las personas estén lejos incluso de una zona de penumbra. Su gente se encuentra en una zona de penumbra.

Una auto-respuesta

Para antecedentes adicionales, esta es una pregunta en la que he estado pensando de vez en cuando durante muchos, muchos años, inspirada originalmente en el exoplaneta HD 189733 b , que muy bien puede tener nubes de silicato y lluvia de vidrio . (¡Y que tiene una atmósfera muy extraña , bastante lejos del equilibrio químico!) Combina eso con la idea de construcción de mundos de Larry Niven de encontrar planetas con un punto habitable , y obtienes esta pregunta: ¿existe un mundo posible que tenga lluvia de vidrio como HD? 189733 b, pero también tiene un punto habitable?

La temperatura de radiación de [HD 189733 b] es de solo unos 700 °C, que no es lo suficientemente alta como para producir una presión de vapor significativa de sílice; Es casi seguro que sus nubes de silicato son el resultado de temperaturas más altas en los niveles más bajos de una atmósfera muy espesa. Para tener alguna esperanza de encontrar un punto habitable, necesitaremos una atmósfera mucho más delgada para minimizar la transferencia de calor, lo que significa una entrada de energía estelar mucho mayor.

Con especial agradecimiento a Vogon Poet, creo que está bastante claro que un mini-Mesklin no va a funcionar después de todo: simplemente no hay una forma realista de obtener suficiente entrada de energía en una órbita que no conduzca también a la ruptura de la marea... a menos que, quizás , estás orbitando una supergigante, pero luego el tamaño angular de la estrella en el cielo se vuelve seriamente no despreciable, y el frío polar ya no existe. (Señalaré que los vidrios naturales tienden a ser marrones o negros, por lo que el coeficiente de absorción de 0,2 para la sílice pura probablemente sea extremadamente pesimista; pero eso no hace una diferencia lo suficientemente grande como para salvar el concepto de mini-Mesklin). El límite de Roche, afortunadamente, no es un gran problema: solo necesitamos una estrella que sea más caliente que nuestro Sol, para proporcionar la misma potencia a una distancia más favorable para las mareas. (Eso'no es un requisito.)

Y anteriormente había descartado la posibilidad del mundo del globo ocular bloqueado por mareas, porque incluso una atmósfera relativamente delgada transfiere el calor sorprendentemente bien, según Simulations of the Atmospheres of Synchronously Rotating Terrestrial Planets Orbiting M Dwarfs , y sílice hirviendo a 2230C (hirviendo cualquier cosa , realmente, si hay cantidades formadoras de planetas alrededor) producirá una atmósfera espesa; literalmente, 1 bar de atmósfera, según la definición de cómo se miden los puntos de ebullición. (Es decir, punto de ebullición estándar = la temperatura a la que la presión de vapor de una sustancia es de 1 atmósfera).

Pero luego descubrí este hermoso artículo sobre el diagrama de fase de la sílice de alta temperatura, que tiene todo tipo de información útil, pero, lo más importante, resulta que la curva límite de la fase de vapor de la sílice pura no es particularmente pronunciada, y la sílice en realidad todavía tiene una presión de vapor bastante significativa a temperaturas mucho más bajas. Por ejemplo, un "simple" 1160C todavía le da una presión de vapor de aproximadamente 0,25 bares. Además, la fase de vapor tiene una fuerte disociación, siendo las fracciones más grandes de componentes gaseosos el monóxido de silicio y el oxígeno diatómico, y el monóxido de silicio tiene un punto de ebullición mucho más bajo que la sílice (dióxido de silicio), ¡y tiene una absorción óptica y una emisividad mucho mayores!

Entonces, estrictamente para cumplir con los requisitos de la pregunta, necesitamos un punto, el punto subestelar, en la superficie para llegar realmente a 2230C, pero las cosas pueden enfriarse rápidamente alejándose de ese punto y aún albergan una región muy amplia de sílice. nubes y lluvia de cristal. Y realmente, en realidad no necesita subir a 2230C, el punto de ebullición de la sílice bajo 1 atmósfera terrestre completa, en absoluto. ¡Y también podemos, de manera bastante fortuita, terminar con oxígeno libre generado abióticamente en la atmósfera!

Ahora, la pregunta sigue siendo: ¿podemos aislar esta atmósfera de silicato de alta temperatura de una región de temperatura más baja en la que los humanos podrían sobrevivir? Bueno, para cuando la temperatura desciende a alrededor de 500C, la presión de vapor cae al nivel de milibares, por lo que no habrá mucho más transporte de calor atmosférico más allá de ese punto. Por lo tanto, sospecho que, sí, podemos aislar el calor en el lado diurno de un globo ocular que gira sincrónicamente. Siempre que la temperatura no sea demasiado alta en demasiadodel lado diurno, lo que daría lugar a la producción de una atmósfera de silicato de alta presión que abarca todo el globo, debería ser posible disponer presiones relativamente bajas producidas por la evaporación cerca del punto subestelar que soporta nubes de silicato y lluvia de vidrio en la mayor parte del lado diurno, con el Atmósfera inducida por ebullición toda congelada no muy lejos del terminador. Esto establece un sistema de reciclaje geológico en el que el material se evapora lejos del punto subsolar, se deposita para formar océanos de lava en el lado diurno y, finalmente, para construir montañas cerca del terminador, y regresa a corto plazo para reevaporarse a través de la corriente de lava superficial. fluye y, a largo plazo, a través de la circulación del manto y el peso de las montañas empuja el manto hacia abajo y provoca un afloramiento cerca del punto subestelar.

(Tenga en cuenta que, si bien algunos minerales y metales puros tienen puntos de fusión superiores a 2230C, tales sustancias son relativamente raras en un planeta de composición vagamente similar a la Tierra, tienden a ser pesados ​​y, por lo tanto, no se concentran en la superficie de un océano de lava, y se disolverán en cada uno de ellos . otro, de modo que casi todo es líquido en el momento en que alcanza los 1200 C. Por lo tanto, no tenemos que preocuparnos de que se formen continentes de materiales refractarios y se detenga el ciclo de silicato líquido/vapor).

Esto dejaría el lado oscuro Extremadamente Frío, tal como lo es en Mercurio, porque la roca no es un gran conductor de calor a través de la mayor parte del planeta. Sin embargo, eso es fácil de arreglar si solo agregamos una segunda estrella al sistema que proporcionará un ciclo regular de día y noche al lado oscuro.

Entonces, todo lo que queda son algunos buenos para tener; podemos calentar el lado oscuro cómodamente introduciendo una segunda estrella, pero ¿podemos poner una región con 0,25 bares de atmósfera que no esté en contacto térmico con el lado diurno en algún lugar de ese hemisferio oscuro? Para eso, tengo que dar un tal vez sólido , basado en el concepto detrás del mundo de Canyon de Larry Niven y la cuenca de impacto Hellas del mundo real . Coloque un cráter de impacto lo suficientemente profundo o un cañón de contracción de la corteza como el Valles Marineris de Marte allí, y el oxígeno disociado abiótico puede llenarlo lentamente...

Primera parte: Relacionado con la gravedad

Primero, la última oración de la pregunta pide lluvia de vidrio en un planeta en el que los humanos puedan aterrizar. Pero el resto de la pregunta pide un planeta que sea en parte habitable para los humanos. Hay una gran diferencia entre un mundo habitable para los humanos y uno en el que los humanos pueden aterrizar e incluso despegar vivos, como cualquier astronauta que haya estado alguna vez en la Luna puede decirte.

Dejando de lado la cuestión de las temperaturas, ¿sería el mundo descrito como habitable para los humanos?

La sección agradable de tener incluye:

En la región de temperatura cómoda para el ser humano, la gravedad de la superficie no supera los 2 g.

En Planetas habitables para el hombre , 1964, Stephen H. Dole analiza los requisitos para que un mundo sea habitable.

Dole analiza los requisitos de gravedad humana en las páginas 11-13. Doles dice que no había evidencia de un requisito de gravedad mínima en ese momento; ahora hay mucha evidencia de que las estadías prolongadas en microgravedad tienen efectos negativos en la salud humana, y nadie sabe cuál será el límite de gravedad más bajo todavía.

Para el límite de gravedad superior, Dole analiza experimentos con hombres en centrifugadoras. Los hombres con el soporte adecuado y en las posturas correctas pueden soportar algunas gs por tiempos cortos. Los hombres también pueden caminar, mover y manipular objetos con una gravedad superior a 1 g.

Las pruebas mostraron que el tiempo que se tardaba en completar varias tareas aumentaba con el aumento de la gravedad y que los tiempos se volvían bastante excesivos por encima de los 2 g.

Dole dudaba de que los humanos quisieran colonizar un mundo con una gravedad superficial superior a 1,25 o 1,5 g.

Hay varias maneras de reaccionar a esta información:

1. Desenterrar investigaciones que indiquen que los humanos estarían dispuestos a colonizar un planeta de 2 g porque sus efectos no son tan malos como se pensó cuando escribió Dole.

2. Decide que la gravedad de la superficie en las partes del planeta habitadas por humanos no será más de 1,25 g o 1,5 g.

   Observo que eso dará como resultado que la gravedad superficial en el ecuador sea algo menor que en las regiones habitables por humanos. Lo cual puede o no importar mucho si nadie va nunca al ecuador.

   Como acabo de decir, si vas con un planeta en forma de disco, un mini-Mesklin, la gravedad de la superficie variará con la latitud. Y también lo hará la velocidad de escape, creo. Y, desafortunadamente para los escritores de ciencia ficción, la gravedad de la superficie y la velocidad de escape no aumentan ni disminuyen al mismo ritmo, sino que deben calcularse por separado. Y la velocidad de escape es importante para la capacidad del planeta de retener una atmósfera durante el tiempo suficiente para que el planeta se vuelva habitable para los humanos.

   En las páginas 34 a 35, Dole analiza la relación entre la velocidad de escape y la retención atmosférica.

   También es posible que deba calcular la velocidad orbital en el ecuador del diseño de su planeta.

3. Puede decidir que los colonos humanos descienden de muchas generaciones de humanos que colonizaron planetas con gravedades superficiales cada vez más altas, y así se condicionaron para sobrevivir y ser felices en una gravedad más alta que la que podrían tener los humanos de la Tierra.

4. O tal vez los colonos de su planeta hayan sido modificados genéticamente para tener una mayor tolerancia a la alta gravedad que los humanos no modificados.

5. Tal vez los colonos de su planeta usen antigravedad para hacer que sus edificios y asentamientos sean cómodos y saludables, y tal vez usen vehículos antigravedad y usen cinturones antigravedad cuando exploran o trabajan al aire libre.

6. O tal vez los humanos han colonizado otro mundo en el sistema con una gravedad más baja, y solo vienen a su planeta de alta gravedad para llevar turistas ricos en visitas cortas que no ponen en peligro su salud. Tal vez los turistas vienen al planeta para cazar criaturas exóticas, o para ver una gran maravilla natural, o para experimentar la lluvia de cristales, o por alguna otra razón. Y posiblemente un descubrimiento de que las visitas al planeta de la lluvia de hierba en realidad implican una exposición demasiado prolongada a la alta gravedad y están poniendo en peligro la salud de las personas podría ser un punto de la trama.

Segunda parte: Rotación rápida .

El planeta Tierra tiene un radio ecuatorial de 6.378,137 kilómetros y una circunferencia ecuatorial de 40.075,017 kilómetros. Dado que gira una vez al día, una vez cada 24 horas de 3.600 segundos, o una vez cada 86.400 segundos, la materia en la superficie ecuatorial de la Tierra tiene una velocidad de rotación de 0,4638312 kilómetros por segundo.

En realidad 24 horas es el día sinódico de la Tierra, el tiempo que tarda en girar 360 grados con respecto al Sol. Eso es un poco más largo que el día sideral, el tiempo que tarda la Tierra en completar una rotación física con respecto a las estrellas, y el período de tiempo que hace que el ecuador se abulte ligeramente.

El período de rotación sideral de la Tierra es de aproximadamente 23 horas (3.600 segundos cada uno), 56 minutos (60 segundos cada uno) y 4.100 segundos de duración. Entonces son 82,800 segundos más 3,360 segundos más 4,100 segundos. O 86.164,1 segundos. Entonces, el material en la superficie del ecuador de la Tierra viaja a una velocidad de 0,465101 kilómetros por segundo.

Imagine un planeta que tiene el doble del radio ecuatorial y la circunferencia de la Tierra, y tiene el mismo período de rotación sideral. Tendrá un período de rotación de la superficie ecuatorial de 0,930202 kilómetros por segundo.

Un planeta que tiene tres veces el radio ecuatorial con el mismo período de rotación que la Tierra tendrá una velocidad superficial ecuatorial de 1,395306 kilómetros por segundo.

Un planeta que tiene cuatro veces el radio ecuatorial con el mismo período de rotación que la Tierra tendrá una velocidad superficial ecuatorial de 1,860404 kilómetros por segundo.

Etcétera.

Así que imagina planetas que tienen el mismo radio ecuatorial que la Tierra pero giran más rápido que la velocidad de la superficie ecuatorial de la Tierra de 0,465101 kilómetros por segundo.

Un planeta que gira el doble de rápido en la mitad de un período de rotación sideral tendrá una velocidad en la superficie ecuatorial de 0,930202 kilómetros por segundo.

Un planeta que gira tres veces más rápido en 1/3 de un período de rotación sideral tendrá una velocidad en la superficie ecuatorial de 1,395303 kilómetros por segundo.

Un planeta que gira cuatro veces más rápido en 1/4 de un período de rotación sideral tendrá una velocidad en la superficie ecuatorial de 1,86040404 kilómetros por segundo.

Un planeta que gira cinco veces más rápido en 1/5 de un período de rotación sideral tendrá una velocidad en la superficie ecuatorial de 2,325505 kilómetros por segundo. Girará una vez cada 17.230,82 segundos, 4,78 horas.

Un planeta que gira diez veces más rápido en 1/10 de un período de rotación sideral tendrá una velocidad en la superficie ecuatorial de 4,65101 kilómetros por segundo. Girará una vez cada 8.615,41 segundos, 2,393 horas.

Un planeta que gira quince veces más rápido en 1/15 de un período de rotación sideral tendrá una velocidad superficial ecuatorial de 6,97515 kilómetros por segundo. Girará una vez cada 5.744,27 segundos, 1,596 horas.

Un planeta que gira veinte veces más rápido en 1/20 de un período de rotación sideral tendrá una velocidad en la superficie ecuatorial de 9,30202 kilómetros por segundo. Girará una vez cada 4.308,205 segundos, 4,78 horas.

Por supuesto, los planetas que giran tan rápido se volverán más achatados, por lo que los planetas de masa terrestre con esas velocidades de rotación tendrían diámetros ecuatoriales más grandes y, por lo tanto, tendrían velocidades de rotación más rápidas en sus superficies ecuatoriales.

Dole analiza el achatamiento de los planetas en rotación en las páginas 41 a 46. Y de su discusión parecería que probablemente sería difícil para un planeta permanecer intacto con un alto grado de achatamiento debido a la rotación.

Dole, en las páginas 58 a 61, discutió los efectos de las tasas de rotación en la habitabilidad planetaria. Si el planeta girara demasiado lento, los largos días y las largas noches se volverían demasiado cálidos y demasiado fríos, y las plantas podrían morir por falta de luz solar durante las largas noches. Dole decidió que un período de rotación de 96 horas (4 días terrestres) sería aproximadamente la duración máxima compatible con la habitabilidad.

Y Dole dijo que si un planeta giraba demasiado rápido, su gravedad superficial caería a cero en el ecuador o se volvería inestable.

Si la tasa de rotación aumentara constantemente, se alcanzaría un punto límite cuando la gravedad de la superficie en el ecuador cayera a cero y la materia se perdiera del planeta, o cuando la forma de la superficie se volviera inestable y se perdiera la simetría axial.

Es difícil decir exactamente qué extremos de la tasa de rotación son compatibles con la habitabilidad. Estos extremos, sin embargo, podrían estimarse en, digamos, 96 horas (4 días terrestres) por revolución en el extremo inferior de la escala y de 2 a 3 horas por revolución en el extremo superior, o a velocidades angulares donde la forma se vuelve inestable debido a a una alta tasa de rotación.

La Tierra tiene un radio ecuatorial de 6.378,137 kilómetros. Según esta calculadora orbital, un satélite de la Tierra a 6.378,14 kilómetros del centro, o 0 kilómetros sobre el ecuador, tendría un período orbital de 1 hora 24 minutos y una velocidad orbital de 7,9053 kilómetros por segundo (km/s).

https://keisan.casio.com/exec/system/1224665242

Un satélite al doble de esa distancia tendría una velocidad orbital de 5,5899 km/sy un período orbital de 3 horas 58 minutos.

Un satélite a 3 veces esa distancia tendría una velocidad orbital de 4,5641 km/sy un período orbital de 7 horas 19 horas minutos.

Un satélite a 4 veces esa distancia tendría una velocidad orbital de 3,9526 km/sy un período orbital de 11 horas y 15 minutos.

Un satélite a 5 veces esa distancia tendría una velocidad orbital de 35353 km/sy un período orbital de 15 horas 44 minutos.

Un satélite a 10 veces esa distancia tendría una velocidad orbital de 2,4998 km/sy un período orbital de 44 horas 31 minutos.

Un satélite a 15 veces esa distancia tendría una velocidad orbital de 2,411 km/sy un período orbital de 81 horas 48 minutos.

Un satélite a 20 veces esa distancia tendría una velocidad orbital de 1,7676 km/sy un período orbital de 125 horas 56 minutos.

Entonces, si un mundo con la masa de la Tierra tiene un diámetro muchas veces mayor que el de la Tierra y gira con el mismo período que la Tierra, el material en la superficie del ecuador tendrá una velocidad superficial mayor que la velocidad orbital y se moverá a una mayor. órbita, dejando la superficie del planeta.

Y si un mundo con la masa de la Tierra tiene el mismo diámetro que la Tierra pero gira demasiadas veces más rápido que la Tierra, el material en la superficie del ecuador tendrá una velocidad superficial mayor que la velocidad orbital y se moverá a una órbita más alta, dejando la superficie del planeta.

Por lo tanto, hay límites en cuanto a la rapidez con la que un planeta con la masa de la Tierra puede girar, y cuán achatado puede llegar a ser, antes de que comience a fragmentarse.

Por supuesto, una forma de evitarlo es aumentar la masa del planeta para darle una velocidad orbital más alta a diferentes distancias del centro, haciendo así que la velocidad orbital sea más alta que la velocidad de la superficie ecuatorial.

Pero hay límites en cuanto a cuánto se puede aumentar la masa del planeta, sin aumentar la gravedad de la superficie y sin tener otros efectos negativos.

Por ejemplo, la tectónica de placas y una magnetosfera generada por una región interna líquida del mundo se consideran deseables para la habitabilidad de un planeta.

Este artículo sugiere que la masa de un mundo determina si puede tener esas características deseables.

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

En la página 20:

Se requiere una masa mínima de exoluna para impulsar un escudo magnético en una escala de tiempo de mil millones de años (MsT0.1M4; Tachinami et al., 2011); para sostener una atmósfera sustancial y duradera (MsT0.12M4; Williams et al., 1997; Kaltenegger, 2000); y para impulsar la actividad tectónica (MsT0.23M4; Williams et al., 1997), que es necesaria para mantener la tectónica de placas y apoyar el ciclo del silicato de carbono. Se han detectado dínamos internos débiles en Mercurio y Ganímedes (Gurnett et al., 1996; Kivelson et al., 1996), lo que sugiere que las masas de los satélites > 0,25 M4 serán adecuadas para considerar la habitabilidad de la exoluna. Este límite inferior, sin embargo, no es un número fijo. Otras fuentes de energía, como el calentamiento radiogénico y de las mareas, y el efecto de la composición y estructura de una luna, pueden alterar el límite en cualquier dirección. Un límite de masa superior viene dado por el hecho de que el aumento de la masa conduce a altas presiones en el interior del planeta, lo que aumentará la viscosidad del manto y reducirá la transferencia de calor en todo el manto, así como en el núcleo. Por encima de una masa crítica, la dínamo se suprime fuertemente y se vuelve demasiado débil para generar un campo magnético o sostener la tectónica de placas. Esta masa máxima se puede situar en torno a 2M4 (Gaidos et al., 2010; Noack y Breuer, 2011; Stamenkovic´ et al., 2011). Resumiendo estas condiciones, esperamos que las lunas de aproximadamente la masa de la Tierra sean habitables, y estos objetos podrían ser detectables con el recién iniciado proyecto Hunt for Exomoons with Kepler (HEK) (Kipping et al., 2012). lo que aumentará la viscosidad del manto y reducirá la transferencia de calor en todo el manto, así como en el núcleo. Por encima de una masa crítica, la dínamo se suprime fuertemente y se vuelve demasiado débil para generar un campo magnético o sostener la tectónica de placas. Esta masa máxima se puede situar en torno a 2M4 (Gaidos et al., 2010; Noack y Breuer, 2011; Stamenkovic´ et al., 2011). Resumiendo estas condiciones, esperamos que las lunas de aproximadamente la masa de la Tierra sean habitables, y estos objetos podrían ser detectables con el recién iniciado proyecto Hunt for Exomoons with Kepler (HEK) (Kipping et al., 2012). lo que aumentará la viscosidad del manto y reducirá la transferencia de calor en todo el manto, así como en el núcleo. Por encima de una masa crítica, la dínamo se suprime fuertemente y se vuelve demasiado débil para generar un campo magnético o sostener la tectónica de placas. Esta masa máxima se puede situar en torno a 2M4 (Gaidos et al., 2010; Noack y Breuer, 2011; Stamenkovic´ et al., 2011). Resumiendo estas condiciones, esperamos que las lunas de aproximadamente la masa de la Tierra sean habitables, y estos objetos podrían ser detectables con el recién iniciado proyecto Hunt for Exomoons with Kepler (HEK) (Kipping et al., 2012).

Esto sugiere que la masa superior de un mundo habitable debería ser de aproximadamente 2,0 masa terrestre.

Sus fuentes son:

Gaidos, E., Conrad, CP, Manga, M. y Hernlund, J. (2010) Límites termodinámicos de magnetodinamos en exoplanetas rocosos. Astrophis J 718: 596–609.

Noack, L. y Breuer, D. (2011) Placas tectónicas en planetas similares a la Tierra [EPSC-DPS2011-890]. En EPSC-DPS Joint Meeting 2011, Congreso Europeo de Ciencias Planetarias y División de Ciencias Planetarias de la Sociedad Astronómica Estadounidense. Disponible en línea en http://meetings.copernicus.org/epsc-dps2011 .

Stamenkovic´, V., Breuer, D. y Spohn, T. (2011) Propiedades térmicas y de transporte de la roca del manto a alta presión: aplicaciones a supertierras. Ícaro 216: 572–596.

Y un planeta rocoso con demasiada masa tendrá una volocity de escape lo suficientemente alta como para recoger grandes cantidades de helio o incluso hidrógeno, convirtiéndose así en un gigante gaseoso. Las tremendas presiones y temperaturas en los núcleos de los gigantes gaseosos significan que no tienen superficies sólidas sobre las que pararse.

Tercera parte: Sugerencias

Uno) Quizás tu planeta tenga o haya tenido varias lunas pequeñas. Una colisión de lunas podría haberlos convertido en lava, que es una especie de vidrio. La lava fundida se enfriaría gradualmente y se solidificaría en una luna de piedra pómez. Luego, otra colisión con otra luna podría haber roto la luna de piedra pómez en un anillo. Las partículas de diferentes masas pueden moverse a diferentes distancias del planeta, y las colisiones entre partículas pueden resultar en que se agrupen en pedazos más grandes o se rompan en pedazos más pequeños.

Y tal vez las interacciones de las mareas con el planeta, la estrella, otras partículas del anillo y las lunas sobrevivientes podrían causar que los artículos del anillo del tamaño correcto se desplacen hacia el planeta y finalmente caigan sobre la superficie en forma de lluvias.

Se especula que la caída del material del anillo podría haber creado la cresta ecuatorial en Iapetus, una luna de Saturno.

Sin embargo, la creación del anillo probablemente habría ocurrido temprano en la historia del planeta, antes de que fuera capaz de soportar formas de vida avanzadas que respiran oxígeno. Y el sistema de anillos probablemente solo duraría unas pocas decenas o cientos de millones de años, por lo que el planeta probablemente aún no sería habitable para formas de vida avanzadas cuando el sistema de anillos desapareciera.

Tal vez las colisiones y la formación del sistema de anillos ocurrieron inusualmente tarde en la historia del sistema solar, cuando el planeta ya era habitable. O tal vez sucedió cuando el planeta era joven, pero una civilización avanzada terraformó el planeta para hacerlo habitable miles de millones de años antes de que se hubiera vuelto habitable.

Dos) Criovulcanismo.

Un ejemplo de cyrovulcanism está en Tritón, la gran luna de Neptuno.

La sonda Voyager 2 observó en 1989 un puñado de erupciones de gas nitrógeno parecidas a géiseres y polvo arrastrado debajo de la superficie de Tritón en penachos de hasta 8 km de altura.[32][58] Tritón es así, junto con la Tierra, Io, Europa y Encelado, uno de los pocos cuerpos del Sistema Solar en los que se han observado erupciones activas de algún tipo.[59] Los ejemplos mejor observados se llaman Hili y Mahilani (después de un espíritu de agua zulú y un espíritu marino de Tonga, respectivamente).[60]

Todos los géiseres observados se ubicaron entre los 50° y 57°S, la parte de la superficie de Tritón cercana al punto subsolar. Esto indica que el calentamiento solar, aunque muy débil a la gran distancia de Tritón del Sol, juega un papel crucial. Se cree que la superficie de Tritón probablemente consiste en una capa translúcida de nitrógeno congelado que recubre un sustrato más oscuro, lo que crea una especie de "efecto invernadero sólido". La radiación solar atraviesa la delgada capa de hielo de la superficie, calentando y vaporizando lentamente el nitrógeno del subsuelo hasta que se acumula suficiente presión de gas para que estalle a través de la corteza.[7][45] Un aumento de la temperatura de solo 4 K por encima de la temperatura ambiente de la superficie de 37 K podría provocar erupciones a las alturas observadas.[58] Aunque comúnmente se denomina "criovolcánica", esta actividad de pluma de nitrógeno es distinta de las erupciones criovolcánicas a gran escala de Tritón, así como de los procesos volcánicos en otros mundos, que son alimentados por calor interno. Se cree que los géiseres de CO2 en Marte brotan de su casquete polar sur cada primavera de la misma manera que los géiseres de Tritón.[61]

https://en.wikipedia.org/wiki/Triton_(luna)#Criovolcanismo

La turbulencia en la superficie de Tritón crea una troposfera (una "región climática") que se eleva a una altitud de 8 km. Las rayas en la superficie de Tritón dejadas por las columnas del géiser sugieren que la troposfera está impulsada por vientos estacionales capaces de mover material de más de un micrómetro de tamaño.[45]

https://en.wikipedia.org/wiki/Triton_(luna)#Criovolcanismo

Entonces, los vientos en la atmósfera ultra delgada de Tritón son capaces de mover partículas diminutas en el plus de vapor de los géiseres.

Suponga que su planeta tiene muchos materiales helados y mucho vidrio mineral de erupciones volcánicas, impactos de asteroides o lo que sea, mezclado con los hielos. El calor interno y el calor de la estrella pueden derretir muchos hielos en líquidos y evaporarlos en gases. Cuando la presión del gas aumenta demasiado, los gases estallarán a través de los hielos y entrarán en la atmósfera, arrastrando consigo pequeñas partículas de vidrio.

El polvo de vidrio podría llover más tarde en varios lugares. si el vaso es del mismo tamaño que el polvo alrededor del cual se forman las gotas de agua, podría ser el núcleo de las gotas de lluvia reales que caen. No sé si el agua de lluvia tendría que ser descristalizada antes de que fuera segura para beber.

Pero, ¿cómo puede haber cyrovulcanismo en un planeta tan cálido como la Tierra?

Yo personalmente, he observado parches de hielo sobre agua líquida hace solo unos días. El perro que estaba paseando se sentó en uno, rompiendo el hielo para poder revolcarse en el barro.

Hay mucho hielo permanente en la Tierra y mucho más hielo estacional. Y durante los períodos glaciales había más hielo.

Posiblemente, si el planeta tiene días lo suficientemente largos, la mayor parte del hielo en las regiones ecuatoriales podría sublimarse en vapor de agua durante los días largos. Durante las largas noches, la mayor parte del vapor de agua se convierte en agua líquida y rocío, y luego se forma hielo sobre el agua líquida. Por la mañana, el sol calienta el agua atrapada mezclada con polvo de vidrio bajo el hielo, y el vapor de agua se acumula hasta que entra en erupción en gyesers, arrastrando consigo mucho polvo de vidrio. La lluvia de agua y polvo de vidrio podría ocurrir poco después de la puesta del sol.

Así que esas son mis sugerencias.

Las cosas se calmarán después de un cierto período de tiempo.

Supongamos que está sucediendo como usted dijo. Luego, durante un período de tiempo, todas las rocas de silicato en el ecuador se vaporizarán y condensarán y lloverán como vidrio en las latitudes bajas .

Después de eso, no habrá más rocas de silicato en el ecuador ni peligro de lluvia de cristales.

Un enfoque diferente:

Vulcanismo.

Tenemos algo así en la Tierra. La ceniza volcánica (dependiendo de la química del volcán en particular) puede ser una lluvia de cristales, excepto que tenemos partículas bastante pequeñas.

Lo que necesitamos para hacer las partículas más grandes:

1. El material erupcionado necesita caer más lentamente (menos gravedad superficial)
2. Tiene que enfriarse más lento (menos atmósfera)
3. Un planeta pequeño con vulcanismo activo significa que el planeta es bastante joven y/o contiene una mayor proporción (que la Tierra) de elementos radiactivos.

Ha estado lloviendo vidrio aquí en la tierra desde el Jurásico. Justo en el fondo del océano que es el 70% de la superficie del planeta. El plancton de diatomeas construye sus paredes celulares con sílice. Si su mundo tiene bichos similares que almacenan hidrógeno dentro de sí mismos para flotar y vivir en lo alto de la atmósfera después de una fase acuática construyendo sus caparazones adultos. Llovían gotas de vidrio a menudo, incluso con nubes de skyplancton coloreando su cielo o incluso brillando por la noche.

Un mundo en el que la lluvia de cristal necesitaría tener nubes hechas de silicio y oxígeno u otra composición exótica. De todos modos, este planeta no puede ser habitable porque las formas de vida en tal planeta se verían gravemente dañadas por la caída de piezas de vidrio sólidas, lo que haría que la evolución de la vida fuera bastante difícil, o la vida no podría evolucionar en absoluto, ya que los sólidos están hechos de moléculas que tienen una posición fija. y las reacciones químicas necesarias para la creación de biomoléculas como el ARN y el ADN deben tener lugar dentro de un fluido que, en el caso de la Tierra, es el agua.