Тороидальная планета
Тороидальная планета это гипотетический тип теллурической экзопланеты тороидальной или — кольцевидной формы. Хотя твердое теоретическое понимание того, как тороидальные планеты могли образоваться естественным образом, не обязательно известно, сама форма потенциально квазистабильна . [1] и аналогичен физическим параметрам спекулятивно конструируемой самоподвешивающейся мегаструктуры, такой как Кольцо Дайсона , мир-кольцо , Стэнфордский тор или Кольцо Бишопа .
Физическое описание
[ редактировать ]В достаточно больших масштабах твердая материя, такая как типичный силикатно - железный состав каменистых планет , ведет себя текуче и удовлетворяет условию оценки механики тороидальных самогравитирующих жидких тел в контексте. [2] Вращающаяся масса в форме тора обеспечивает эффективный баланс между гравитационным притяжением и силой центробежного ускорения, когда угловой момент достаточно велик. Кольцеобразные массы без относительно массивного центрального ядра, находящиеся в равновесии, ранее анализировались Анри Пуанкаре (1885). [3] Фрэнк В. Дайсон (1892 г.) и Софи Ковалевски (1885 г.), в которых допускается условие, чтобы тороидальная вращающаяся масса была стабильной по отношению к смещению , ведущему к другому тороиду. Дайсон (1893) исследовал другие типы искажений и обнаружил, что вращающаяся тороидальная масса вековечно устойчива к «рифленым» и «скрученным» смещениям, но может стать неустойчивой к четким смещениям, при которых тор толще в некоторых меридианах , но тоньше в некоторых других. В простой модели параллельных сечений неустойчивость валика начинается, когда отношение сторон большого радиуса к малому превышает 3. [4] [5]
Вонг (1974) обнаружил, что тороидальные жидкие тела устойчивы к осесимметричным возмущениям, для которых соответствующая последовательность Маклорена неустойчива, однако в случае неосесимметричного возмущения в любой точке последовательности нестабильна. [6] До этого Чандрасекхар (1965, 1967) и Бардин (1971) [7] показал, что сфероид Маклорена с эксцентриситетом неустойчив по отношению к смещениям, приводящим к тороидальным формам, и что эта ньютоновская неустойчивость возбуждается эффектами общей теории относительности. Эригучи и Сугимото (1981) улучшили этот результат, а Ансорг, Кляйнвахтер и Мейнель (2003) достигли почти машинной точности, что позволило им детально изучать последовательности бифуркаций и исправлять ошибочные результаты. [8]
Хотя доступно интегральное выражение для гравитационного потенциала идеализированного однородного кругового тора, состоящего из бесконечно тонких колец, [9] необходимы более точные уравнения для описания ожидаемых неоднородностей в распределении масс в зависимости от дифференцированного состава тороидальной планеты. Энергия вращения тороидальной планеты при равномерном вращении равна где - угловой момент и момент инерции твердого тела относительно центральной оси симметрии. Тороидальные планеты будут испытывать приливную силу, притягивающую материю из внутренней части тороида к противоположному краю, в результате чего объект сплющивается поперек. -ось. Тектонические плиты, дрейфующие по направлению к центру, претерпят значительное сжатие, что приведет к извилистости гор внутри внутренней области планеты, в результате чего подъем таких гор будет усилен за счет изостазии из -за уменьшения гравитационного воздействия в этом регионе.
Формирование
[ редактировать ]Поскольку существование тороидальных планет является строго гипотетическим, эмпирической основы формирования протопланет не установлено. Одним из гомологов является синестия , слабосвязанная масса испаренного камня в форме пончика, которая, по предположению Саймона Дж. Локка и Сары Т. Стюарт-Мухопадхай, ответственна за изотопное сходство в составе, особенно за разницу в летучих веществах Земли. -Лунная система, возникшая на ранней стадии процесса формирования, согласно ведущей гипотезе гигантского удара . [10] Компьютерное моделирование включало код гидродинамики сглаженных частиц для серии перекрывающихся сфероидов постоянной плотности, чтобы получить результат переходной области с коротирующей внутренней областью, соединенной с дискообразной внешней областью.
возникновение
[ редактировать ]На сегодняшний день ни одной планеты отчетливо торообразной формы никогда не наблюдалось. Учитывая, насколько маловероятно их появление, крайне маловероятно, что какое-либо из них когда-либо будет подтверждено наблюдениями даже в пределах нашего космологического горизонта ; соответствующее поле поиска примерно Объемы Хаббла , или кубических световых лет. [11]
В художественной литературе
[ редактировать ]Действие игры My Singing Monsters происходит на тороидальной планете, называемой просто «Мир монстров».
См. также
[ редактировать ]- Уравнение Лейна-Эмдена - безразмерная форма уравнения Пуассона для гравитационного потенциала ньютоновской самогравитирующей сферически-симметричной политропной жидкости.
- Синестия
- Околопланетный диск – скопление вещества вокруг планеты.
Примечания
[ редактировать ]- ^ Вторая лемма Бореля – Кантелли , Если и события независимы, то
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Маркус Ансорг, Андреас Кляйнвехтер, Рейнхард Майнель (февраль 2003 г.). «Равномерно вращающиеся осесимметричные конфигурации жидкости, разветвляющиеся от сильно уплощенных сфероидов Маклорена» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 339 (2): 515–523. arXiv : astro-ph/0208267 . Бибкод : 2003MNRAS.339..515A . дои : 10.1046/j.1365-8711.2003.06190.x . S2CID 18732418 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Намбо, ЕС, Сарбах, О. (2020). «Статические сферические звезды идеальной жидкости с конечным радиусом в общей теории относительности: обзор». Revista Mexicana de Física E. 18 (2 июля-декабрь). arXiv : 2010.02859 . дои : 10.31349/RevMexFisE.18.020208 . S2CID 222141572 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Пуанкаре, Х. (1885). " "_" ". 100 . Доклады Академии наук: 346.
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) . - ^ Дайсон, ФРВ (1893). «Потенциал якорного кольца». Философские труды Лондонского королевского общества . 184 (1): 43–95. JSTOR 90617 .
- ^ Вонг, К.-Ю. (1974). «Тороидальные фигуры равновесия» . Астрофизический журнал . 190 : 675. Бибкод : 1974ApJ...190..675W . дои : 10.1086/152926 .
- ^ Фукусима Т. Эригути Ю. Сугимото Д. Бисноватый-Коган Г.С. (июнь 1980 г.). «Вогнутое гамбургерское равновесие вращающихся тел» . Симпозиум - Международный астрономический союз . 93 : 273. дои : 10.1017/S0074180900074015 .
- ^ Бардин, Джеймс М. (август 1971 г.). «Повторное исследование постньютоновских сфероидов Маклорена» . Астрофизический журнал . 167 : 425. Бибкод : 1971ApJ...167..425B . дои : 10.1086/151040 .
- ^ Дэвид Петров, Стефан Горачек (18 августа 2008 г.). «Равномерно вращающиеся однородные и политропные кольца в ньютоновской гравитации» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 389 (1): 156–172. arXiv : 0802.0081 . Бибкод : 2008MNRAS.389..156P . дои : 10.1111/j.1365-2966.2008.13540.x . S2CID 8467362 .
- ^ Банникова, Е.Ю. Вакулик, В.Г. Шульга, В.М. (2010). «Гравитационный потенциал однородного кругового тора: новый подход» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 411 : 557–564. arXiv : 1009.4324 . дои : 10.1111/j.1365-2966.2010.17700.x . S2CID 118453647 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Лок, Саймон Дж.; Стюарт, Сара Т. (2017). «Строение земных тел: ударный нагрев, пределы коротации и синестии». Журнал геофизических исследований: Планеты . 122 (5): 950–982. arXiv : 1705.07858 . Бибкод : 2017JGRE..122..950L . дои : 10.1002/2016JE005239 . S2CID 118959814 .
- ^ "Объем Хаббла - Вольфрам|Альфа" . www.wolframalpha.com .
