Estoy escribiendo una historia corta de fantasía científica donde dos planetas comparten la misma órbita (es decir, no orbitan uno alrededor del otro, luego orbitan su estrella, orbitan la estrella, pero uno de los planetas sigue justo detrás del otro planeta.
En esta situación, ¿cómo se verían afectadas las estaciones, así como otros patrones climáticos generales del clima?
Siento que la respuesta a esta pregunta podría ser "en absoluto" o "destruiría todo y esto nunca funcionaría en la vida real".
Editar: dado el hecho obvio de que esto no funcionaría en la realidad y, por lo tanto, sería necesario eliminarlo con magia, ¿cómo se verían afectadas las estaciones si fuera estable?
Hay pocas posibilidades de que los planetas compartan la misma órbita alrededor de la estrella. En todos los casos, las estaciones se verían mucho más afectadas por la inclinación de su eje de rotación y la excentricidad de esta órbita que por el hecho de que esta órbita es compartida.
Planeta binario. Esta es la posibilidad más realista y directa. Dos planetas giran uno alrededor del otro y juntos giran alrededor de su estrella. Los planetas probablemente estarían bloqueados por mareas entre sí, pero las estaciones no deberían verse afectadas;
planeta troyano. Los planetas están ocupando sus respectivos puntos de Lagrange L3, L4 o L5. Las estaciones deberían ser las mismas que para un solo planeta, sin embargo, la inclinación axial de esos planetas (y, en consecuencia, las estaciones) podría ser muy diferente entre sí. Por desgracia, los puntos de Lagrange no son estables y, durante períodos de tiempo astronómicos, es probable que choquen entre sí;
Órbita de herradura . Dos planetas están librando alrededor de la misma órbita de una manera bastante elaborada. Esto puede tener consecuencias interesantes para las estaciones, porque los planetas se alejarían y acercarían periódicamente a su estrella, pero esas variaciones deberían ser menores. La órbita de herradura tampoco parece ser estable, no se sabe si los planetas del tamaño adecuado pueden ocupar una órbita de herradura.
La respuesta de Alexander omite algunas posibilidades. Wikipedia tiene un artículo sobre la configuración coorbital y debería comprobarlo.
https://en.wikipedia.org/wiki/Co-orbital_configuration
Y debe tener en cuenta que incluye una discusión sobre las órbitas de intercambio.
Saturno tiene dos lunas coorbitales, Jano y Epimeteo, en una órbita de intercambio.
https://en.wikipedia.org/wiki/Co-orbital_configuration#Exchange_orbits
https://en.wikipedia.org/wiki/Epimetheus_(moon)#Orbit
https://en.wikipedia.org/wiki/Janus_(moon)#Orbit
Y también deberías considerar la posibilidad de un anillo de planetas de cada masa y espaciado igual compartiendo la misma órbita alrededor de su estrella.
El blog PlanetPlanet del astrofísico Sean Raymond tiene una sección llamada Ultimate Solar system, con publicaciones que diseñan sistemas solares imaginarios con tantos planetas habitables como sea posible.
https://planetplanet.net/el-sistema-solar-definitivo/
En la publicación The Ultimate Engineered Solar System https://planetplanet.net/2017/05/03/the-ultimate-engineered-solar-system/ Raymond se inspira en un artículo científico de Smith y Lissauer para diseñar un sistema solar imaginario con varios anillos concéntricos de planetas en la zona habitable de la estrella.
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2010CeMDA.107..487S/abstract
Entonces, Raymond describe un sistema estelar con varios de estos anillos de planetas habitables en la zona habitable de la estrella.
Y recuerda lo que dice Raymond sobre el origen del sistema que diseña con anillos de planetas:
Solo puedo pensar en una forma en que podría formarse nuestro sistema de 416 planetas. Debe haber sido diseñado a propósito por una civilización avanzada superinteligente. Lo llamo el Sistema Solar de Ingeniería Definitiva.
Entonces, si alguna vez diseña un sistema estelar de este tipo, tendrá que haber sido construido artificialmente por una sociedad muy avanzada.
Y en tal anillo de planetas habitables que comparten la misma órbita, probablemente siempre tendrían que estar separados por millones de kilómetros o millas, y probablemente a decenas de millones de kilómetros o millas, a lo largo de su órbita cortada. Por lo tanto, cada planeta probablemente parecería un punto de luz, en lugar de un disco, visto incluso desde los planetas más cercanos en el anillo de planetas.
Y dado que los planetas tendrían que estar igualmente espaciados y tener masas iguales, cada planeta sentiría una atracción gravitatoria igual de los planetas delante de él en la órbita y de los planetas detrás de él en la órbita.
El espaciamiento de los planetas probablemente mantendría sus fuerzas de marea entre sí lo suficientemente bajas como para evitar que bloqueen sus rotaciones por efecto de las mareas.
No sé si los planetas estarían lo suficientemente cerca como para cambiar los títulos axiales de cada uno a cero, lo que daría como resultado que no hubiera estaciones, excepto las estaciones que podrían resultar de la excentricidad de la órbita compartida, o si cada uno de ellos los planetas pueden tener su inclinación axial ganada, diferente de los demás, y por lo tanto diferentes intensidades de sus estaciones.
Raymond también escribió una publicación sobre cohortes de planetas coorbitales que son solo segmentos de arco de anillos y no anillos completos de planetas.
https://planetplanet.net/2020/11/19/cohortes/
Según los cálculos de Raymond utilizando una cohorte de dos planetas que comparten una órbita:
En comparación con el caso de 3 Tierras, un sistema con 2 Tierras puede acercarse aún más. Una cohorte de 2 Tierras es estable cuando los planetas están tan cerca como 8 radios de colinas.
El radio de Hill de la esfera de Hill de un planeta depende de la masa del planeta, la masa de la estrella y el semieje mayor de la órbita del planeta alrededor de la estrella.
En el ejemplo Tierra-Sol, la Tierra (5,97 × 1024 kg) orbita alrededor del Sol (1,99 × 1030 kg) a una distancia de 149,6 millones de km, o una unidad astronómica (UA). La esfera de Hill para la Tierra se extiende así hasta aproximadamente 1,5 millones de km (0,01 AU). La órbita de la Luna, a una distancia de 0,384 millones de km de la Tierra, se encuentra cómodamente dentro de la esfera de influencia gravitacional de la Tierra y, por lo tanto, no corre el riesgo de ser arrastrada a una órbita independiente alrededor del Sol. Todos los satélites estables de la Tierra (aquellos dentro de la esfera de la Colina de la Tierra) deben tener un período orbital inferior a siete meses.
https://en.wikipedia.org/wiki/Hill_sphere
Entonces, si la masa de sus planetas es 1 masa terrestre cada uno, la estrella tiene 1 masa solar y el eje semi-mayor de la órbita compartida es 1 UNit astronómica (AU), la separación estable mínima de planetas en un 2-planeta la cohorte sería de 8 radios Hill o unos 12.000.000 de kilómetros o unas 0,8 AU. El diámetro de la Tierra es de unos 12.742 kilómetros.
A una distancia de 12.000.000 de kilómetros, la circunferencia de un círculo completo sería de unos 75.398.160 kilómetros. Así que un grado de arco a una distancia de 12.000.000 kilómetros tendría unos 209.439,33 kilómetros de ancho, un minuto de arco tendría unos 3.490,6555 kilómetros de ancho y un segundo de arco tendría unos 58,177591 kilómetros de ancho.
El diámetro de la Tierra, 12.742 kilómetros, sería de 219,01903 segundos de arco o 3,6503171 minutos de arco.
La resolución angular a simple vista es de aproximadamente 1′;
https://en.wikipedia.org/wiki/Naked_eye
Entonces, si dos planetas coorbitales del tamaño de la Tierra estuvieran separados por 12,000,000 de kilómetros, aparecerían como objetos diminutos de solo unos segundos de arco de ancho, mucho más pequeños de lo que parece la Luna de la Tierra. Y si los dos planetas estuvieran separados por varias veces 12.000.000 de kilómetros, parecerían meros puntos de luz uno del otro.
Si las fuerzas de marea de los dos planetas entre sí fueran lo suficientemente fuertes, cada uno se bloquearía por mareas entre sí. Un lado de cada planeta miraría permanentemente al otro, y el otro lado miraría permanentemente hacia el otro lado del planeta. La dirección entre los dos planetas sería aproximadamente en ángulo recto a la dirección entre ellos y la estrella, por lo que cada uno de los dos planetas también tendría un lado que miraba a la estrella con luz y calor eternos y un lado que miraba hacia el lado opuesto de la estrella. con eterna oscuridad y frío.
Entonces, cada planeta tendría cuatro puntos aproximadamente igualmente espaciados alrededor de su circunferencia. El primer punto estaría eternamente de frente a la estrella con el otro planeta bajo en el horizonte, el segundo punto estaría eternamente de espaldas al otro planeta y la estrella siempre estaría en su horizonte, el tercer punto estaría eternamente de espaldas a la estrella con el planeta bajo en el horizonte, y el 4to punto miraría eternamente al otro planeta con la estrella baja en el horizonte.
O tal vez los dos planetas estarían lo suficientemente lejos el uno del otro que sus fuerzas de marea serían demasiado débiles para bloquearlos y rotarían a un ritmo normal.
No sé cómo calcular las fuerzas de bloqueo de las mareas.
De todos modos, espero que estas dos sugerencias te sean útiles.
mike scott
daniel b
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