Planetas gemelos bloqueados por mareas, no giratorios [duplicado]

Lo que quiero saber es si es posible que dos planetas estén lo suficientemente cerca como para bloquearse entre sí por marea (ya que ambos planetas están bloqueados por marea), pero de tal manera que no orbiten entre sí. Más específicamente, ¿podría suceder esto de tal manera que el que está más lejos de su estrella estaría perpetuamente a la sombra del otro?

Lo sé, pregunta extrañamente específica. Me interesaría el razonamiento/la ciencia detrás de la respuesta, pero una simple respuesta de sí/no sería suficiente. (en caso de que alguien se lo pregunte, la historia de fondo de dos ejércitos sucesores de un WH40k Wolf).

Es posible que desee elaborar un poco más. Por ejemplo, podría decir que desea dos planetas en la zona habitable de su estrella, con ambos bloqueados entre sí por mareas y rotando a una velocidad en la que uno siempre permanece a la sombra del otro. O algo así.
La única forma lógica pero inmensamente improbable de lograr tal situación sería construir una torre súper fuerte y 100% rígida que no tenga ninguna posibilidad de doblarse o balancearse y conectar los dos planetas. No estoy seguro de cómo evitarías que los planetas flotaran por el espacio con la misma gracia que una calabaza lanzada como una pelota de fútbol.
De acuerdo, este es el universo de 40k del que estamos hablando aquí, así que simplemente hágalos mundos de tumbas Necrones (inactivos) que tengan alguna razón súper tecnológica ondulada a mano para permanecer bloqueados entre sí y nadie lo cuestionará más que el otro. cosas extrañas que pasan en 40k.
Eso no tiene sentido. Si uno gira alrededor de la estrella y el otro siempre proyecta una sombra sobre ella, entonces también deben girar uno alrededor del otro. Dibuje un boceto a intervalos de 3 meses y vea.
Aunque esto es un duplicado, tiene algunas buenas respuestas. Sería una pena tirarlos.

Respuestas (6)

TL;DR
No es posible.

Ye Be
Adverted Realmente malas habilidades de MSPaint estuvieron involucradas en la elaboración de esta respuesta. Muchos artistas se revolcaron en sus tumbas. Además, la física real es un poco más compleja, pero no soy un astrónomo real, así que esto tendrá que ser una aproximación de primer orden.

¿Qué es el bloqueo de marea?
El bloqueo de marea es explícitamente una función de orbitar otro cuerpo.

Tierra/Luna antes de las mareas.

Las mareas de un cuerpo (digamos, nuestra luna), hacen que el lado cercano del otro cuerpo (la Tierra, en este caso) esté un poco más cerca que el resto del planeta. Debido a que esa masa está más cerca, tiene más gravedad que el resto del planeta.

Tierra/Luna después de las mareas.

Pero si el planeta está girando, la protuberancia avanza un poco, por lo que no está directamente entre el centro de la Tierra y la Luna.

Tierra/Luna después de las mareas y la rotación.

Esto significa que la fuerza en el lado este de la Tierra (línea naranja) es ligeramente más fuerte que la fuerza en el lado oeste de la Tierra (línea púrpura), lo que da como resultado un par neto pequeño pero medible. Este par significa que la Tierra se está desacelerando gradualmente y continuará desacelerándose hasta que un lado de la Tierra esté siempre mirando hacia nuestra luna (que ya está bloqueada por mareas porque es mucho menos masiva, por lo que no tomó tanto tiempo para reducir la velocidad). abajo).

Es de destacar que esto significa que un planeta que gira lentamente con una luna en órbita rápida en realidad acelerará hasta que se produzca el bloqueo de marea. Además, no se muestra, a medida que la Tierra se ralentiza, la distancia entre la Tierra y nuestra luna aumenta. Si la Tierra estuviera acelerando, la distancia disminuiría con el tiempo.

Bloqueo de mareas compartiendo una órbita
Entonces, para que dos planetas estén bloqueados por mareas, pero sin orbitar entre sí, tienen que estar bloqueados por mareas con otra cosa. La estrella local es un buen candidato. Podrías tener algo como esto:

Gran planeta que orbita una estrella, con tres planetas más pequeños orbitando en sus puntos langrangianos.

Los planetas azul, verde y morado orbitan a 60° uno del otro y podrían estar bloqueados por mareas con respecto a la estrella (por lo que una cara del planeta siempre está mirando a la estrella), lo que significa que también estarían "bloqueados por mareas". entre sí en el sentido de que cada planeta vería siempre la misma cara de los demás planetas.

Tenga en cuenta que, según mi leal saber y entender, necesita un planeta más masivo que orbite a medio camino entre dos de los planetas más pequeños para que esto funcione; aunque no necesita los tres planetas: el gris más cualquiera de los otros tres aún estarían en órbita. Anexo: parece que el punto L3 (púrpura) es inestable, por lo que no desea usarlo de todos modos, pero L4 y L5 (azul y verde) son estables y no requieren un primario grande (gris). Entonces, aparentemente podría tener solo los planetas grises y azules o verdes de aproximadamente el mismo tamaño. Aún así, no resuelve el problema de sombrear el segundo planeta.

A su idea
Bien, entonces podemos obtener un bloqueo de marea sin que los planetas se orbiten entre sí, pero no es lo que quería. Estás buscando esto:

Dos planetas orbitando estrellas a diferentes distancias

Puedes hacerlo, pero hay un problema. El período orbital está directamente relacionado con su distancia. Para que un planeta esté en órbita, la fuerza centrífuga de la inercia tiene que compensar exactamente la fuerza centrípeta de la gravedad. Hay menos gravedad más lejos de la estrella, por lo que el planeta más distante tiene que orbitar más lentamente o simplemente volará al espacio. Además, la longitud de la órbita es proporcional a su distancia ( C i r C tu metro F mi r mi norte C mi = 2 π × r a d i tu s ). Por lo tanto, va más lejos y lo hace más lentamente, lo que significa que el tiempo necesario debe ser más largo .

Geométricamente, simplemente no hay forma de que el planeta exterior y el planeta interior orbiten la estrella a diferentes distancias y orbiten en la misma cantidad de tiempo.

Entonces, digamos que colocas el planeta azul en una órbita adecuada, luego, mágicamente, reduce la velocidad del planeta verde a la misma velocidad. Ahora, la gravedad vence a la fuerza centrífuga, lo que hace que el planeta caiga, y terminas con una órbita altamente elíptica (si es lo suficientemente lenta, la "órbita" implicará chocar contra la estrella). En el punto más alto de la órbita, viaja a la misma velocidad que el otro planeta, pero tan pronto como se acerca a la estrella, acelera. La velocidad adicional, combinada con la distancia orbital aún más corta, significa que todavía está orbitando la estrella más rápido que el planeta exterior.

Dos planetas orbitando una estrella. Exterior circular, interior elíptico.

Un efecto similar ocurre si aceleras el planeta exterior. O termina en una órbita altamente elíptica o, si es lo suficientemente rápido, vuela directamente fuera del sistema estelar, para nunca más ser visto. Independientemente, todavía orbita más lentamente que el planeta interior, si es que lo hace.

Extra
Cabe destacar que hay una variedad de características orbitales extrañas, como que el planeta exterior orbita exactamente tres veces por cada dos veces que el planeta interior orbita, o que su período de "día" es una proporción simple entre sí. Pero ninguno de estos implica bloqueo de marea, o que un planeta esté siempre a la sombra del otro planeta.

El punto L2
De los comentarios y otras respuestas, parece que también necesito abordar el punto L2. Además de la configuración anterior (el primario gris y los secundarios azul/verde (L4/L5) y morado (L3), hay dos puntos Lagrangianos más , L1 y L2. L1 está entre el sol y el primario, mientras que L2 está detrás del primario, frente al sol.

Pequeño planeta sentado en el punto L2 primario.

En este caso, la gravedad del planeta cercano se suma a la gravedad de la estrella lejana, lo que significa que el pequeño planeta tiene que ir más rápido para equilibrar la gravedad adicional. Justo en el punto L2, la velocidad adicional es exactamente suficiente para que el planeta exterior permanezca justo detrás del planeta interior.

Justo lo que queríamos, ¿verdad? Bueno no. Lo siento.

Primero, asumí que "planetas gemelos" (del título) significaba que los dos planetas debían tener un tamaño similar. En este caso, el punto L2 está fuera de lugar, porque requiere que el planeta exterior sea mucho más pequeño que el planeta interior.

En segundo lugar, para la Tierra, el planeta exterior está demasiado lejos y en realidad no está a la sombra del planeta interior, por lo que no cumple con los requisitos. Sin embargo, esta respuesta space.SE muestra que es posible, con la geometría correcta, resolver esto (en nuestro sistema solar, todo, desde Marte hasta Plutón, tiene un punto L2 perpetuamente sombreado; Mercurio a la Tierra no). Así que estás bien aquí mientras hagas los cálculos.

En tercer lugar, lo más problemático es que el punto L2 es extremadamente inestable. Un pequeño empujón en cualquier dirección, el planeta exterior cae fuera del punto L2. Según este artículo de la NASA , se tarda unos 30 días en llegar al punto L2 de la Tierra navegando por la costa. Esto significa que tarda unos 30 días en caer del mismo punto, de vuelta a la altitud inicial (y mucho menos tiempo en caer fuera de la sombra del primario).

Obtiene un poco más de tiempo si está sentado en un halo o en una órbita de Lissajous , pero aún necesita hacer correcciones aproximadamente una vez al mes . Con una primaria de diferente tamaño, es posible que obtenga un poco más de tiempo, pero todavía estamos hablando de algunos años de estabilidad. Además, ambas órbitas lo mueven (y posiblemente lo mantienen) completamente fuera de la sombra del primario, por lo que realmente no cumplen con los requisitos.

Simplemente no hay forma de mantener un planeta en el punto L2 durante un período de tiempo razonable sin propulsores constantes a escala planetaria, momento en el que también podría llamarlo magia. Tengo entendido que el universo WH tiene mucha tecnomagia que podría lograr esto, pero no es realmente factible en circunstancias normales. Y estoy realmente en apuros para encontrar una razón para molestarme; Sería mucho más barato y simple simplemente construir sus colonias en un planeta más alejado de la estrella (o simplemente acelerar el planeta más lejos de la estrella) que mantener un planeta en el punto L2 de otro planeta durante un período de tiempo significativo.

Vota a favor por tus habilidades en MSPaint. Me gustaría agregar que con tales cambios en la distancia que separa al planeta verde de su estrella, sería inadecuado para la vida. Los cambios de temperatura serían demasiado extremos...
Podrías tener un planeta en los puntos de lagrange L2. Sin embargo, no estoy seguro de si eso está lo suficientemente cerca como para que el planeta más pequeño siempre esté a la sombra del más grande. Además, el punto L2 no es estable, por lo que la órbita se involucionaría con bastante rapidez.
¿Qué pasa si pongo dos planetas en dos órbitas elípticas con el mismo semieje mayor? Tendrían el mismo período orbital, pero supongo que perturbarían las órbitas de los demás (uno es arrojado al espacio, otro al sol, o chocan entre sí) tan pronto como esas órbitas estén lo suficientemente cerca y las masas de los planetas son lo suficientemente similares. Pero incluso entonces tendrías una revolución por año, que no cuenta como bloqueo de marea.
+1 Para comprender que la fuerza centrífuga no siempre es incorrecta. A muchas personas les han lavado el cerebro para que crean que "centrífugo" es equivalente a "incorrecto" al repetirlo 6.4x10^4 veces en la escuela secundaria. Todo lo que hacen es reemplazar un concepto erróneo ( youtube.com/watch?v=UTWk4pu9m8I ) con otro concepto erróneo ("la fuerza centrífuga no es real, ¡sácala de tu diagrama de cuerpo libre! No te estoy escuchando, NO ES UNA FUERZA , ¡Está usted equivocado!"). Además, existe la tendencia de tachar a ciegas "centrífugo" e instaurar a escribir "centrípeto" ("La fuerza centrípeta arroja lodo de los neumáticos").
Tu última imagen me da extrañamente hambre para el desayuno... ¿puedes echar un poco de tocino allí también?
@KiranLinsuain: XKCD obligatorio

Sí , pero la órbita se desplazará con el tiempo.

Esto puede ser posible si y solo si no hay otros planetas (principales) en su sistema solar. No estarán bloqueados por mareas, pero el más pequeño podría estar mayormente a la sombra. Considere una órbita de Halo o una órbita de Lissajous alrededor del punto L₂ de un planeta de densidad suficientemente baja. El planeta más pequeño puede estar a la sombra la mayor parte o incluso todo el tiempo, si la configuración es correcta.

puntos de Lagrange
(Fuente: Wikimedia commons )

Es posible orbitar L₂, en una órbita conocida como órbita Halo . En nuestro sistema solar, esas órbitas son inestables debido a las perturbaciones de otros cuerpos como la Luna y Júpiter. Pero si imagina un sistema solar donde no existen otros cuerpos de importancia, tal configuración podría existir temporalmente.

Imagina un mundo así. En el planeta más grande, la gravitación es demasiado grande y el clima es demasiado cálido para que exista vida, pero al ser mucho más pequeño y sombreado la mayor parte del tiempo, el planeta más pequeño tiene un clima razonable, de modo que en un período de menos de 50 millones de años , surge la vida inteligente. La vida continúa, hasta que en algún momento los científicos del planeta más pequeño descubren que su órbita diverge muy lentamente. No es un problema para los próximos miles de años, pero los períodos en el Sol abrasador son cada vez más largos cada siglo. Los modelos predicen que esto solo empeorará, quizás debido a una estrella que pasa a menos de un año luz de distancia. Dentro de los próximos 20.000 años, la vida se volverá insoportablemente calurosa. ¿Puede la ciencia encontrar una solución? ¿Podemos generar suficiente empuje para mantener nuestro planeta lo suficientemente cerca de L₂ para gestionar nuestro clima? ¿Puede la ciencia salvar al mundo? Estén atentos a esta emocionante nueva novela.¡ La vida en L₂ !

Vea también esas preguntas sobre Space Exploration SE:

No olvide que incluso si el planeta más pequeño es más habitable, estar perpetuamente en la sombra haría imposible que creciera algo parecido a las plantas, y probablemente lo enfriaría hasta el punto de congelarse. Tenemos la ventaja de rotar lo suficientemente rápido como para mantener razonablemente calientes ambos lados de nuestro planeta, ese no sería el caso aquí. Lo mismo ocurre con el lado oscuro del planeta más grande.
@thanby Depende. Si está a plena sombra el 80 % del tiempo, sombra parcial el 10 % del tiempo y plena luz del sol el 10 % del tiempo, eso puede ser suficiente para calentar la atmósfera y hacerla habitable. Y/o tal vez el planeta hermano mayor es tan caliente que solo irradia suficiente calor para mantener habitable al planeta más pequeño. La vida sería bastante diferente de cómo es en la Tierra, pero la vida se adapta.
Hmm... ¿una enana T como el "planeta" más grande?
Para que el sistema posea puntos de Lagrange "estables", las masas del cuerpo deben ser algo así: METRO s tu norte > 25 ⋅ METRO pags yo a norte mi t 1 y METRO pags yo a norte mi t 1 > 11 ⋅ METRO pags yo a norte mi t 2 . La masa mínima para que un planeta retenga agua durante edades geológicas haría METRO pags yo a norte mi t 2 = 0.4 ⋅ METRO mi a r t h . Esto hace METRO PAGS yo a norte mi t 1 = 4.4 ⋅ METRO mi a r t h . Supongo que eso podría hacer la vida interesante.
@Jim2B Interesante. No hice ningún cálculo cuantitativo. ¿Cómo llegaste a esas cifras? Asume donde escribes = prefieres decir ≥ ?
¿No son todas las órbitas alrededor del punto L2 dinámicamente inestables, independientemente de la presencia de perturbaciones? Los satélites en una órbita Lissajous o Halo en un sistema de baja perturbación permanecerían allí por más tiempo, pero aún se alejarían lentamente. Por supuesto, en un universo de 40k, podría haber algún artefacto extraterrestre gigante que corrija la órbita periódicamente, así que...
@gerrit, debido a que las preguntas sobre los puntos de Lagrange surgen con frecuencia, busqué lo que pude al respecto y esas estadísticas sobre las proporciones de masa requeridas se quedaron en mi cabeza. En cuanto a la masa mínima para retener agua en la atmósfera, creé mi propia hoja de cálculo gigante que programó toda la física involucrada y aplicó un factor de error. Mi hoja de cálculo identifica correctamente que Titan debería tener un norte 2 atmósfera dominante, mientras que Ganímedes, Calisto y otros no deberían tener ninguna. Dice un 0.4 ⋅ METRO mi a r t h planeta en la órbita de la Tierra debería tener una vida media atmosférica para H 2 O de alrededor de 1,9 Gyr.
Hacer la hoja fue muy informativo y ahora tengo una idea mucho mejor de cómo los diferentes atributos del planeta afectan los gases que un planeta puede retener en su atmósfera, por cuánto tiempo puede hacerlo, etc.
@ckersch sí, L2 y L1 son dinámicamente inestables. El objeto en esos lugares eventualmente requerirá un ajuste de propulsión para permanecer en ese lugar. Pero ni siquiera son estáticamente estables si las masas de los planetas no están dentro de las especificaciones.

Sí, pero solo por unos momentos u horas antes de chocar entre sí.

En ausencia de una órbita mutua, no hay fuerza que impida que la atracción gravitatoria mutua los atraiga uno hacia el otro, y esto sucederá muy rápidamente.

siempre y cuando no instales rayos antitractores a nivel planetario en cada uno de ellos;)
Eso no es exacto. Estamos hablando de un problema de tres cuerpos, no de dos cuerpos. En el punto L₂, la gravitación entre los dos problemas más pequeños se compensa con la gravitación hacia el cuerpo más grande.
El bloqueo de marea @gerrit requiere una distancia lo suficientemente pequeña como para que los puntos L sean irrelevantes. O, si las masas son lo suficientemente grandes como para bloquearse a tales distancias, estamos hablando de chocar con la estrella misma.
No existe tal cosa como el bloqueo de marea sin orbitar. Puede obtener la parte en órbita a través de L₂ y olvidarse de la parte de bloqueo de marea.
@gerrit Solo quiero aclarar que definitivamente puedes tener bloqueo de marea sin orbitar. Dos cuerpos que ejercen una atracción gravitacional entre sí causarán mareas y, por lo tanto, fricción de marea y, por lo tanto, terminarán en un bloqueo de marea. No requiere que estén orbitando entre sí. Da la casualidad de que la única forma de que permanezcan a una distancia estable el uno del otro durante mucho tiempo es orbitando entre sí o que ambos orbiten un objeto cercano más grande. Vea la respuesta de MichaelS para una explicación más detallada

Este tipo de configuración puede ser posible si el planeta más pequeño está ubicado en el punto de Lagrange L1 o L2 del más grande. Dudo que esto funcione en la vida real (y no he hecho los cálculos para determinar qué tan cerca o lejos tendrían que estar si lo hicieran), pero, afortunadamente, Warhammer 40k no es un entorno científicamente riguroso, por lo que probablemente pueda salirse con la suya simplemente invocando los puntos de Lagrange junto con un poco de handwavium para estabilizar esa configuración.

Además, técnicamente, los planetas estarían bloqueados por mareas con su sol compartido, no entre sí, pero el efecto práctico sería el mismo que está buscando.

Esta es la única respuesta precisa hasta ahora. Lo que queda por calcular es si podemos crear un par estable de órbitas en las que el planeta más pequeño esté a la sombra perpetua del planeta más grande.

Si los dos planetas tienen casi el mismo tamaño, sería posible darles a cada uno una velocidad relativa tal que técnicamente ninguno esté orbitando al otro, sino que ambos estén orbitando un punto en el espacio entre los dos. Tal órbita podría ser fácilmente estable siempre que no haya muchos otros cuerpos grandes que pasen, y los planetas tenderían a bloquearse entre sí por mareas con el tiempo. Que yo sepa, todavía no hemos visto ningún planeta dispuesto de esta manera, pero hay sistemas estelares binarios con esa configuración.

Con un poco de malabarismo con las matemáticas y la masa de la estrella y los planetas, probablemente puedas encontrar un punto en el que el período orbital de los dos planetas alrededor de su punto común coincida con el período orbital alrededor del sol, lo que lleva a que uno esté en perpetuo (o casi perpetua) sombra. Sin embargo, las aproximaciones mentales de las matemáticas me hacen pensar que es probable que termines con una combinación de planetas demasiado livianos o la estrella demasiado pesada para que tales planetas soporten las condiciones terrestres. (Creo que terminaría siendo 1/8 de la masa de la Tierra por planeta para hacer esto con una estrella tipo sol a 1AU y el segundo planeta aproximadamente tan lejos como nuestra luna). Entonces, la órbita del halo sugerida anteriormente es probablemente la opción más creíble (aunque menos estable).

Si no se requieren condiciones terrestres, puede buscar las ecuaciones básicas de mecánica orbital en Wikipedia. Primero calcule el período orbital de su conjunto planetario deseado, y luego vea qué tan lejos de su masa estelar deseada tendría que ponerlo para que los períodos coincidan. (Puede ajustar la gravedad de la superficie de los planetas más o menos independientemente de su masa ajustando su densidad, solo tenga en cuenta que la densidad se basa en el material del que están hechos, y una bola sólida de uranio no sería propicio para sustentar la vida.)

Tenga en cuenta que, si el planeta exterior realmente está siempre completamente a la sombra, hará mucho frío. Como, nieve de nitrógeno un poco fría. El cálculo de cuánto del planeta exterior estaría realmente sombreado se puede hacer a partir de los diámetros relativos del sol y el planeta interior y su distancia para la forma de la sombra del planeta interior, y la distancia entre los dos planetas para qué diámetro será esa sombra. ser cuando llegue al otro planeta. Probablemente quieras al menos un poco de sol, o tu gente tendrá que vivir alrededor del terminador del planeta interior.

También hay una solución no orbital. No tenemos la tecnología para construirlo, pero 40k es considerablemente más avanzado en muchos aspectos.

Tenga el planeta más grande orbitando en su órbita natural.

Haga que el planeta más pequeño orbite a la sombra del más grande más lejos del planeta más grande.

Como ya se discutió, hay un problema con esto, se separarán.

Inserte una cuerda hecha de unobtanium a través de los núcleos de ambos planetas y del espacio entre ellos. Esa atadura es lo suficientemente fuerte como para evitar que se separen. Ahora orbitan como una unidad conjunta. Tendría que organizar la dinámica para que mantengan la misma posición relativa entre sí (lo bueno es que quería bloquear las mareas) y mantener una tensión modesta en la correa.

¿No se quedaría atrás el planeta exterior a menos que también tuviera algún tipo de motor a reacción del tamaño de un planeta para propulsarlo?
Deberá colocar la correa de forma adecuada para compensar cada efecto. Tengo problemas para visualizar cómo funcionarían las fuerzas en mi cabeza (la dinámica orbital es complicada), pero básicamente necesitas colocar los dos planetas en una posición en la que, naturalmente, se separarían y luego usar la correa para detenerlos.
Planetas gemelos bloqueados por mareas, no giratorios [duplicado]
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v