Un planeta que gira dos veces por segundo; ¿Qué masa se necesita para mantenerlo unido y qué tan achatado sería?

Quiero crear un planeta que tenga una frecuencia de dos rotaciones por segundo, haciendo así un "Planeta sin Noche". El planeta será como un disco aplanado, debido a la inercia que hace que el planeta sea un esferoide achatado. La gravedad en el planeta también debería ser muy diferente en el "ecuador" que en los polos. Los efectos que este planeta tendría sobre la civilización serían bastante intrigantes.

Mi pregunta tiene dos partes: en primer lugar, me gustaría que la masa del planeta fuera lo suficientemente grande como para crear una fuerza gravitacional mayor que la velocidad tangencial creada por el giro del planeta. En segundo lugar, necesito saber qué tan achatado sería el planeta con la masa y la velocidad de rotación dada. Un gráfico aproximado (como y = x ^ 2) sería bueno para la visualización. La gravedad en el "ecuador" sería óptimamente "baja", de modo que alguien probablemente no podría saltar accidentalmente del planeta, pero es más ligero que la luna (si eso es posible). La gravedad en el polo sería óptimamente mayor o igual a la gravedad de la tierra.

Me parecería que la masa afectaría cuán achatado es el planeta, lo que afectará la distancia desde el centro del planeta, afectando así la velocidad tangencial. Si la velocidad tangencial resultante fuera mayor que la gravedad resultante, habría que cambiar la masa. No sé cómo averiguar cómo encontrar estos factores, en parte porque solo puedo pensar en hacer un método de prueba y error y no conozco una forma "adecuada" de encontrarlos, y porque no No sé cómo determinar qué tan achatado está el planeta en función de la masa y la velocidad.

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"La gravedad en el planeta también debería ser muy diferente en el 'ecuador' que en los polos", eso en realidad no es correcto. Un objeto que gira rápidamente se aplana precisamente porque eso equilibra las fuerzas gravitatorias y de inercia netas en la superficie. Habría variaciones debido a la variación de la densidad de la roca como en la Tierra, pero no esperaría grandes variaciones en la gravedad de la superficie debido a la rápida rotación.
Debe dividir su concepto en varias preguntas, para desarrollar su concepto. Estás proponiendo algo que no es real a menos que la magia esté involucrada. Y creo que los efectos sobre la civilización son bastante intrigantes, de hecho: cada persona es arrojada al espacio en el momento en que sale al aire libre.
Pero si está dispuesto a seguir el camino mágico, consulte diskworld.
Esto tiene muchas similitudes con Mesklin , un planeta ficticio de ciencia dura. "cada día de Mesklin tiene una duración de 17,75 minutos".
Dado que su planeta no es posible, considere un planeta cuyo eje de rotación apunte hacia el sol, como Urano está inclinado de lado. Cómo sería eso posible es otra pregunta, pero tal vez involucró una colisión con un planetoide extrasolar en el pasado.
Dragon's Egg, de Robert L. Forward , me parece relevante: una novela de ciencia dura que conjetura sobre la vida en una estrella de neutrones (y dedica una gran cantidad de tiempo y esfuerzo a la física pertinente).
O simplemente mira Star Trek - Voyager temporada 6 episodio 12, "Blink of An Eye". Maneja con éxito los problemas de física colocando el plannet en un campo de taquiones, en un marco de tiempo diferente. La tripulación de la Voyager termina interactuando mucho con el planeta que gira una vez cada 1 o 2 segundos, y los ven evolucionar desde la era de las rocas hasta los viajes espaciales.

Respuestas (4)

Tu planeta es un púlsar.

De Wikipedia, la aceleración causada por la fuerza centrífuga de un objeto giratorio es

ω × ( ω × r ) .
Como se sabe que la dirección es tangencial tanto a la dirección de rotación como al eje de rotación, y la gravedad superficial actúa en la dirección opuesta, podemos usar la magnitud ω 2 r .

La aceleración de la gravedad superficial sobre una esfera es

gramo = 4 3 π GRAMO ρ r .

En la Tierra, la velocidad angular de rotación es de aproximadamente 7.29 × 10 − 5 radianes por segundo, y el radio es de 6371 km, lo que da una aceleración centrífuga de

( 7.29 × 10 − 5 ) 2 ⋅ 6371000 = 0.034  milisegundo 2 .
La gravedad superficial es, por supuesto, 9,81 m/s 2 (tal como se calcula en el segundo enlace), por lo que es mucho más significativa que la aceleración centrífuga.

Determinemos qué tan denso debe ser un planeta esférico para que la gravedad lo mantenga unido contra una aceleración centrífuga dada. Podemos igualar las dos fuerzas entre sí.

ω 2 r = 4 3 π GRAMO ρ r .
Podemos cancelar los radios y reemplazar constantes para obtener
ω 2 = 2.10 × 10 − 10 ρ .

Si conectamos la rotación de su planeta (2 rotaciones o 4 π radianes por segundo) y resolvemos para la densidad, encontramos que

( 4 π ) 2 2.10 × 10 − 10 = ρ = 7.51 × 10 11  kg/m3 3 .
La buena noticia es que esta densidad es un millón de veces menos densa que una estrella de neutrones. La mala noticia es que es un millón de veces más denso que los elementos más densos, y más denso que las enanas blancas y la materia degenerada de electrones . Otra mala noticia es que esta es la densidad mínima requerida solo para mantener su planeta unido, la densidad real tendría que ser mayor en realidad.

No estoy explícitamente interesado en hacer más cálculos, pero creo que la increíble densidad mantendrá al planeta en una esfera debido a su gravedad. Lo que en realidad estás describiendo es más o menos un púlsar, que son estrellas de neutrones que tienen períodos de rotación tan pequeños como milisegundos .

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Un enfoque más útil puede ser un sistema de múltiples estrellas, que es bastante común en la naturaleza. Creo que es posible que un planeta en un sistema de múltiples estrellas tenga una órbita que pueda llevarlo entre las dos estrellas. Un sistema trinario o incluso un sistema cuaternario puede ser útil. También podría incluir lunas de hielo que serían mucho más reflectantes que la luna de la Tierra, o una atmósfera que dispersa la luz.

Eso parece tener sentido para hacer que el planeta esté iluminado todo el tiempo. Sin embargo, incluso si una velocidad de rotación más rápida no funciona para una iluminación constante, sería interesante que el planeta tuviera una gravedad diferencial debido a una forma oblonga creada por una velocidad de rotación que, aunque rápida, está dentro del ámbito de la realidad. ¿Hay alguna ecuación que se pueda usar para predecir con precisión la forma en función de los diversos factores?
Asegúrate de no poner demasiados planetas grandes en tu sistema estelar. De lo contrario, cada pocos años, los 3 soles se eclipsarán, lo que provocará que los biorraptores escapen y maten a tu tripulación.
@Aron O la civilización colapsando y entrando en un frenesí de búsqueda de fuego por estar claramente asustado por la noche.
En este sentido, incluso puedes considerar un planeta mucho más cerca del centro de su galaxia para que el cielo esté constantemente lleno de estrellas.
También es imposible obtener estabilidad orbital excepto por una considerable separación de escala (problema de 3 cuerpos, inestabilidad caótica). Puede tener una estrella pequeña orbitando una estrella grande (los sistemas estelares binarios son comunes) y un planeta orbitando cerca de la estrella pequeña. Pero no puedes conseguir ninguna noche en absoluto de esa manera.
Me recuerda a la historia Nightfall de Isaac Asimov en.wikipedia.org/wiki/Nightfall_(Asimov_novelette_and_novel)
@TrevorWiley o Pitch Black www.imdb.com/title/tt0134847/
Estoy de acuerdo, especialmente si, como mostró @kingledion, el "planeta" sería un púlsar, demasiado caliente para la vida. De hecho, podría salirse con la suya con dos soles, uno a cada lado del planeta, con el planeta en el punto medio. Serían 12 horas de luz diurna de la Estrella 1 y otras 12 horas de luz diurna de la Estrella 2 si es como la velocidad de rotación de la Tierra.

Es posible que pueda obtener un entorno planetario sin noche si su planeta está bloqueado por mareas con respecto a su sol, de modo que haya un hemisferio de día perpetuo y otro de noche perpetua. Este último sería demasiado frío para la vida, o tal vez no tan malo (piense en el Polo Sur de la Tierra). El problema es que una consecuencia probable sería que toda el agua termine congelada en el lado oscuro, y luego toda la atmósfera se condense en el lado oscuro, por lo que no hay vida ni historia.

¿Podrían el clima y/o las corrientes oceánicas distribuir suficiente calor del lado claro al lado oscuro para evitar que esto suceda? Si escribes una buena historia, probablemente puedas lograr la suspensión de la incredulidad. No sé la respuesta científica dura a esto, o si es una pregunta abierta.

Esta es una idea interesante. Espero que una atmósfera espesa ayude.
Lo mismo podría ocurrir con una gran cantidad de calentamiento geotérmico, que surge de más elementos radiactivos que la Tierra o un cambio de fase manual en el núcleo del planeta.

Quiero crear un planeta que tenga una frecuencia de dos rotaciones por segundo, haciendo así un "Planeta sin Noche".

Un planeta sin noche realmente no necesita una rotación tan rápida, solo necesita luz que le llegue desde más de una dirección.

Alguien mencionó un sistema binario como ejemplo.

También podría considerar un planeta que orbita cerca de un cuerpo más grande (¿un gigante gaseoso?) De tal manera que generalmente se encuentra en una línea entre el gigante gaseoso y la estrella. El gigante gaseoso podría reflejar mucha luz hacia lo que de otro modo sería el lado oscuro del planeta. Esto iluminaría su planeta continuamente, al tiempo que permitiría un período de rotación razonable. También habría una diferencia definitiva entre la luz del día y "no tanto la luz del día", que es potencialmente útil.

Un planeta que orbita alrededor de un gigante gaseoso también podría dar lugar a espectaculares exhibiciones similares a auroras que proporcionen iluminación adicional.

¿ Quizás en los puntos de Lagrange L4 o L5 entre un gigante gaseoso y la estrella? Son estables (a diferencia del punto de Lagrange L1, que de otro modo sería ideal). A 60 grados de la órbita del cuerpo más grande, habría algo de noche. :/
Un planeta que gira dos veces por segundo; ¿Qué masa se necesita para mantenerlo unido y qué tan achatado sería?
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