Patrones de circulación en un planeta binario bloqueado por mareas

Un spin-off de ciencia dura dirigido a partir de esta pregunta :

En un planeta bloqueado por mareas que gira alrededor de un punto baricéntrico que se encuentra fuera de su propia esfera, ¿cómo serían las fuerzas de Coriolis? ¿Cómo se verían los patrones de circulación, qué tan similares o diferentes podrían ser de los de la Tierra?

Esto debe tener en cuenta no solo la dirección de la fuerza centrífuga, sino también la de los fluidos en movimiento (aire, patrones climáticos del agua y convección del manto) a medida que se alejan del punto del subbaricentro hacia la mitad del gran círculo y luego convergen nuevamente. cuando se acercan a la antípoda.

NOTA:

Los sistemas de coordenadas se refieren al punto del subbaricentro como un polo, y su antípoda es el punto opuesto al subbaricentro; el planeta no tiene un eje de rotación.

Algo así como los vientos y los patrones climáticos impulsados ​​por las fuerzas de Coriolis se expandirán sobre la superficie del planeta hasta que lleguen a la mitad del camino donde se habrán expandido a su tamaño máximo. Esta es también la marca a mitad de camino de un gran círculo (la distancia más corta entre dos puntos en la superficie de una esfera). A partir de entonces convergerán una vez más en su aproximación al otro polo opuesto, la antípoda.

Al editar su pregunta, me quedé perplejo con esta frase "ver el área disponible extendida". No parecía encajar en el flujo de su razonamiento. Esto puede ser más mi problema que el tuyo. Entonces, sin saber qué cambios se necesitaban, decidí dejarte como su autor para hacer los cambios necesarios. Ah, sí, y es una buena pregunta. Esperaré las respuestas con interés.
@ a4android los polos son puntos y el ecuador tiene un tamaño máximo. Algo impulsado desde un polo tendrá espacio para extenderse a medida que se aleja; más allá del punto medio, se vuelve a juntar a medida que se acerca al otro polo. (Aquí mi sistema de coordenadas se refiere al punto del subbaricentro como un polo; el planeta no tiene un eje de rotación).
Cualquier ayuda para mejorar la explicación sería apreciada.
¿Ayuda la edición adicional? Encontré que podía usar sus propias palabras de su comentario, pero ligeramente reorganizadas. Una pregunta, señor. ¿Son iguales el punto subbaricéntrico y el punto subestelar? Si bien los polos de su sistema de coordenadas están baricéntricos, me preguntaba si un planeta bloqueado por mareas aún podría tener una "inclinación axial" en relación con su estrella principal donde los polos axiales son los dos puntos más alejados de su ecuador. Presumiblemente, esto podría ser así incluso para un planeta que no gira. ¿O lo he entendido completamente mal?
¿Ayuda? Si gracias. No elegantemente organizado pero tan bueno como los comentarios sin depender del comentario. ¿Son iguales el punto subbaricéntrico y el punto subestelar? No, no hay un punto subestelar ya que los dos cuerpos giran bloqueados al compañero, por lo que el sol sale y se pone.
Ciertamente, el plano orbital del planeta binario puede estar inclinado con respecto a su órbita alrededor de la estrella. Eso crearía un movimiento solar anual además del movimiento diario.
Haga esa pregunta aquí: physics.stackexchange.com
Esta pregunta parece menos sobre la construcción del mundo y más sobre la astronomía. Además, es claramente imposible predecir con precisión los patrones de circulación en un planeta, considerando que no podemos hacerlo con precisión para nuestro propio planeta. Distancia a la estrella madre, tipo de estrella madre, densidad de la atmósfera, gravedad del planeta, composición de la atmósfera, gravedad del planeta, número y tamaño de las lunas... las variables son casi infinitas y ni siquiera sabemos con confianza absoluta en el efecto y la implicación más profunda que cada uno de ellos tiene solo y en conjunto con otros.
Un planeta bloqueado por mareas todavía tiene una rotación, solo gira a la misma velocidad que el período orbital. Entonces, la luna tiene un día que dura 28 días terrestres y gira alrededor de la tierra en 28 días, por lo que una cara siempre está hacia la tierra.
Tal vez lo entiendo mal. ¿Estás describiendo a RocheWorld? Si es así, algunas ediciones del primer libro de la serie tienen diagramas y ecuaciones.
RocheWorld y Pluto son ejemplos en los que el eje de rotación no atraviesa el cuerpo.
No estoy seguro de que tenga ningún efecto. La mayoría de los efectos provienen de la velocidad de rotación y la actividad geotérmica, ninguno de los cuales se vería afectado por el efecto Coriolis, que yo sepa. El calor entre áreas juega un papel mucho más importante en cualquier tipo de circulación... Sin embargo, sé que tendrías 1 área de presión enorme y un límite de circulación en la línea crepuscular.
El bloqueo de marea de @Durakken es contra el compañero, no contra el sol. Los dos cuerpos giran juntos para formar un ciclo día-noche.
@JDługosz Asumí que te referías a estrella porque un planeta bloqueado por mareas implica que es un planeta gemelo que generalmente no es algo que ves. Sin embargo, no veo un gran problema solo para la circulación. Si existe y es similar a la Tierra, entonces no debería tener ninguna desviación real aparte de, en menor medida, lo que ya dije. el lado opuesto probablemente será generalmente más frío y desnudo, pero aparte de eso, nada importante que yo sepa.
«implica que es un planeta gemelo» o planeta binario como dice el título.
Esta pregunta es la más antigua sin respuesta, y hace dos días era la única en la pestaña sin respuesta. Espero encontrar mejores respuestas :)

Respuestas (3)

Esta no es una respuesta completa , pero son algunas descripciones más precisas de las fuerzas que inducen la rotación.

En una primera aproximación, el momento angular de una unidad de aire (o agua) cerca de la superficie del planeta se puede visualizar mediante una pelota de croquet tallada en un trozo de madera de grano recto: el eje central del tronco está alineado con el eje de rotación del sistema.

Si talla una esfera en el centro del tronco y luego la tiñe, el grano mostrará líneas de contorno que representan puntos en la superficie que están a la misma distancia de la línea del eje de rotación. También puedes contar cuidadosamente los anillos comenzando desde el centro para etiquetarlos.

En este caso (planeta normal), las líneas seguirán la latitud del planeta. Debido a la simetría, cada círculo alrededor de una posición de latitud constante tendrá el mismo momento angular. Esto hace que el aire (o el agua) que cambia de latitud se desvíe.

Ahora considere tallar una bola de la mitad de un tronco, representando el caso donde el eje de rotación está fuera de la esfera. Mirando una sección transversal a través del ecuador, también ves la esfera desde arriba si imaginas las líneas en donde sabes que está la superficie.

ilustración de todo aquí

Con un poco de imaginación, puedes imaginar la bola resultante desde otro ángulo: las líneas de contorno son muy diferentes.

Primero, van en la dirección opuesta. Puede ver bucles concéntricos alrededor del punto antípoda y alrededor del punto epibaricentro (¿bariepicentro?).

Lo que esto no muestra es que el momento angular no siempre es paralelo a la superficie de la esfera, lo cual es un efecto considerablemente diferente .

Considere una línea de contorno cerca del punto medio y sígala alrededor. En el norte, el momento angular apunta paralelo al suelo como estamos acostumbrados. Del mismo modo es lo mismo en el sur. Pero en el borde hacia el giro, el vector de giro apunta directamente hacia arriba desde el suelo, y en el borde antigiro apunta hacia el suelo.

Por lo tanto, el aire (o el agua) transportado a un lugar diferente no se desviará simplemente hacia el este o el oeste como en la Tierra, ¡sino hacia arriba o hacia abajo ! En general, la deflexión será un vector complejo que combinará una dirección paralela a la línea de contorno a lo largo del suelo y una componente ascendente/descendente.

¡Nos encantaría ver la ilustración de "todo"!
¿Cómo va esa ilustración?

Yo pensaría que lo único que realmente importa es la separación orbital entre los dos componentes del binario. Eso establecerá el período orbital del sistema de planetas binarios. Dado que los planetas están bloqueados por mareas, sus períodos de giro son los mismos que su período orbital. Según tengo entendido, la fuerza de Coriolis en la atmósfera de un planeta se rige principalmente por la velocidad de giro. Los planetas que giran rápidamente como Júpiter tienen muchas células convectivas (Hadley) entre el ecuador y los polos y, por lo tanto, tienen una estructura en bandas. Los planetas de rotación lenta tienen menos células de Hadley. Los planetas de giro muy lento solo tendrían uno. Tener menos células de Hadley debería (creo) homogeneizar la temperatura en todo el planeta porque los polos y el ecuador estarían en contacto térmico más cercano.

Esperaría la siguiente correlación: órbita binaria distante -> período orbital largo -> planetas de rotación lenta -> distribución de temperatura latitudinal más uniforme en todo el planeta

Otra cosa a considerar es que el planeta binario está (supongo) orbitando una estrella, lo que significa que la duración del día de cada planeta también es la misma que su período de giro. Y la energía depositada por la estrella seguramente es mucho más grande que la energía depositada por el otro planeta (por las mareas, supongo). Entonces, creo que el factor más importante del otro planeta es simplemente determinar la velocidad de giro. Las mareas también deben jugar un papel hasta cierto punto, pero es probable que sea en escalas de tiempo más largas, por ejemplo, haciendo que los planetas se separen unos de otros. Y si los propios planetas orbitan relativamente cerca de la estrella, entonces los efectos de marea estrella-planeta-planeta harían esto aún más complicado.

Esta sería una respuesta perfectamente buena si el OP no hubiera etiquetado su pregunta como ciencia dura. Esa etiqueta es despiadada y no soy fan de ella. Sin embargo, lo etiquetó de esa manera e incluso les dio a los lectores una advertencia justa. En consecuencia, esta es una respuesta de baja calidad debido a su falta de matemáticas y autoridad para respaldar la respuesta. Lo siento.

Perdóname por esta respuesta un poco pobre, pero es un comienzo...

Asumiendo nuestro sistema Tierra, pero con una mini-Tierra (aquí llamada Lua) por una luna...

La fuerza de Coriolis sobre el tiempo se debilitaría mucho. Como se mencionó en esta pregunta , el bloqueo de marea sesgaría la Tierra y Lua en una forma más parecida a un huevo. Este abultamiento relativo de 'montaña' ayudaría a amortiguar los vientos, haciendo que el clima sea un poco más estable.

Por supuesto, la distribución del calor también sería una fuerza impulsora clave. Entonces, ¿aceleramos Lua o ralentizamos la Tierra o ambos cuando se forma este bloqueo de marea? Voy a suponer acelerar a Lua y compensar según sea necesario por simplicidad. Aunque, dado que este Lua es más grande, su efecto sobre el clima se amplificará. Sin embargo, siempre que ocurra en la misma mitad del planeta significa que el lado unido al otro experimentará temperaturas más frías y menos viento. Esta área debería convertirse en su propio Ártico en el ecuador.

Este punto frío en realidad se mezclará con el aire que recibe regularmente sus días completos de luz solar, y creará patrones climáticos similares a los de un planeta bloqueado por mareas con una estrella (pero mucho más tranquilo y frío). ( patrones de viento )

Sin embargo, el clima es complicado y difícil de predecir en casos normales. Esto es más una guía de puntos a considerar y una suposición estimada sobre el resultado.

Esta no es una respuesta de ciencia dura . Tal vez pueda publicar estos pensamientos en la pregunta vinculada u otra pregunta "normal" sobre el tema.
@JDługosz Lo convertiré en un wiki comunitario. Pensé que, dado que ha pasado casi un mes sin respuestas, ¿quizás un pequeño empujón ayudaría?
Patrones de circulación en un planeta binario bloqueado por mareas
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