توروس إيرث (2014)

كان أحد الأسئلة التي طرحت على Io9 عند نشر تحليلي للأرض المزدوجة "ماذا عن الأرض الحلقية؟" هذا ليس سؤالًا جديدًا بأي حال من الأحوال ، وقد كانت هناك مناقشات مكثفة عبر الإنترنت ونمذجة مسبقة. لكن لكوني بارعًا ، قررت أن أحاول تحليلها بنفسي. هل يمكن أن توجد الكواكب الحلقية؟ ليس من الواضح أن الكوكب الحلقي مستقر.

لجميع المقاصد والأغراض ، الكواكب عبارة عن قطرات سائلة بدون توتر سطحي: قوة الصخور لا تساوي شيئًا مقارنة بوزن كوكب. ستكون أسطحها أسطحًا متساوية الجهد للجاذبية بالإضافة إلى إمكانات الطرد المركزي. إذا لم تكن كذلك ، فستكون هناك نقاط يمكن أن تقلل من طاقتها بالتدفق إلى جهد أقل. هناك حقيقة أخرى واضحة وهي أن هناك سرعة دوران أعلى ينهار الكوكب بعدها: قوة الطرد المركزي عند خط الاستواء تصبح أكبر من الجاذبية وتبدأ المادة في التدفق إلى الفضاء.

تم تحليل أشكال التوازن للكواكب الإهليلجية الدوارة ذاتية الجاذبية على نطاق واسع. كان نيوتن رائداً في ذلك (مما أدى إلى بعض الحملات البطولية المبكرة لتحديد الشكل الحقيقي للأرض) ، وقام ماكلورين بتنقيحها ، واكتشف جاكوبي أنه بالنسبة للمعدلات العالية من الإهليلجيات ذات المحاور غير المتكافئة كانت أكثر استقرارًا من الإهليلجيات Maclaurin المسطحة. شاندراسيكار لديها تاريخ كبير من الحوزة. ومنذ ذلك الحين ، أصبحت أجهزة الكمبيوتر متاحة وتم إجراء الحسابات التحليلية والرقمية للحالات الأكثر تعقيدًا أو النسبية.

وبالمثل ، تم فحص حالات التوازن للأشكال الحلقية ذاتية الجاذبية بواسطة Poincaré و Kowalewsky و Dyson (Dyson 1893، Dyson 1893b). في الواقع ، يمكن للمرء من الناحية النظرية على الأقل أن يدور كوكبًا بيضاويًا في حلقة ، على الرغم من وجود الكثير من الاحتمالات للتذبذبات المعقدة التي تزعزع استقرار النظام بأكمله ويبدو أن هناك "قفزة" إلى حالة الحلقة. يمكن أن تكون الحلقة نفسها غير مستقرة ، وتحديداً في حالة عدم استقرار "خرزة" حيث تتراكم كتلة أكثر وأكثر في بعض خطوط الطول أكثر من غيرها ، مما يؤدي إلى الانقسام إلى قطرتين أو أكثر في مدار. حلل دايسون هذه الحالة ووجد أنها ذات صلة عندما يكون نصف القطر الكبير / نصف القطر الصغير> 3 - الأطواق الرفيعة غير مستقرة. هناك أيضًا معدل دوران أقل حيث تصبح الحلقة غير مستقرة لقوى المد والجزر وتنهار إلى "همبرغر" أو إهليلجي. وبالتالي ، يجب أن تكون الكتلة الكلية والزخم الزاوي في المنطقة الصحيحة من البداية.

يبدو أن الكوكب الحلقي ليس محظورًا بموجب قوانين الفيزياء. ببساطة ، من غير المحتمل جدًا أن يتشكل بشكل طبيعي ومن المحتمل أن يصبح غير مستقر على المقاييس الزمنية الجيولوجية بسبب الاضطرابات الخارجية. لذلك إذا قررنا أن نفترض أنها موجودة فقط ، ربما بسبب حضارة متقدمة مع جماليات أكثر من الحس السليم ، ما هي خصائصها؟ الاتجاهات سأطلق على الدائرتين على طول مستوى الدوران خط الاستواء (الداخل والخارج). عندما أتحدث عنه ، سأسميه "خط الاستواء". أما بالنسبة للقطبين ، فإنهما أبعد ما يكون عن المستوى الاستوائي.

يقع Hubward باتجاه محور الدوران ، بينما يكون الاتجاه بعيدًا عنه. Planewards نحو المستوى الاستوائي. الشمال باتجاه الجزء الأقرب لدائرة القطب الشمالي ، والجنوب باتجاه الجزء الأقرب لدائرة القطب الجنوبي. الجاذبية اللولبية كيف تعمل الجاذبية على كوكب حلقي؟

إن حالة نصف القطر الرئيسي الكبير جدًا هي في الأساس كوكب أسطواني. في هذه الحالة ، تقل قوة الجاذبية بمقدار 1 / r ، حيث r هي المسافة من المحور. ستكون القوة الكلية على أي قسم متناسبة مع الكتلة الكلية (متناسبة مع R ، نصف القطر الرئيسي) وقوة الجاذبية (متناسبة مع 1 / R) ، لذا المزيد ...