Beste antwoord
Helaas is een kubusvormige planeet fysiek onmogelijk. Elk hemellichaam dat groot genoeg is om zijn eigen zwaartekrachtveld te hebben, zal dezelfde hoeveelheid zwaartekracht uitoefenen op elk deel van zijn oppervlak, dus afgezien van eventuele afwijkingen (of extreem hoge rotatiesnelheid, waardoor een eivormige planeet ontstaat), is bijna elke bekende planeet ongeveer bolvormig.
Maar als het mogelijk zou zijn dat een kubische planeet zou bestaan, zou de zwaartekracht altijd objecten in de richting van de kern aantrekken. Dus als je op een rand zou staan, zou het lijken alsof je op de scherpe top van een gigantische bergketen stond, met elke kant voor en achter je aflopend. Maar de zwaartekracht zou je nog steeds rechtstreeks naar beneden trekken.
Antwoord
Nee, dat kon niet. Een planeet is per definitie bolvormig.
Definitie van een planeet
De Internationale Astronomische Unie definieert een planeet als een hemellichaam dat:
- in een baan rond de zon draait.
- voldoende massa heeft om hydrostatisch evenwicht (een bijna ronde vorm), en;
- Heeft “ de buurt opgeruimd ” rond zijn baan.
Dit sluit natuurlijk uit dat alle exoplaneten planeten zijn omdat ze niet in een baan om de zon draaien. Jean-Luc Margot in zijn paper Een kwantitatief criterium voor het definiëren van planeten presenteert een manier om planeten op basis van een schatting van de massa van de ster, de massa van de planeet en zijn baanperiode, die alle planeten van het zonnestelsel en alle exoplaneten zou omvatten.
Ik veronderstel dat volgens het criterium van Margot een kubieke planeet is eigenlijk toegestaan. Maar zal de natuurkunde het toelaten?
Van kubus naar bol
Als de wereld de vorm van een kubus zou hebben, zou de hoeken zouden door de zwaartekracht naar het midden worden getrokken. Een bol is dus de meest optimale vorm, waarbij de massa zo ver mogelijk naar het midden wordt getrokken. Als zodanig zouden de hoeken van een kubusvormige planeet instorten, en zouden er enorme aardbevingen ontstaan terwijl de planeet transformeert van een kubus naar een bol. Dit is de enige stabiele vorm onder zijn zwaartekracht, en dus worden alle objecten met voldoende massa bolvormig.
Doorsnede van een vlak: de zwaartekracht wijst nog steeds ongeveer naar het midden van de kubus-aarde. Als gevolg hiervan stromen het water (blauw) en de lucht (lichtblauw) “bergafwaarts” en hopen ze zich op in het midden van elk vlak. Het enige land dat zou kunnen worden bewoond, is het land rond de zee, waar de lucht de grond raakt (groene lijnen). (Afbeeldingsbron: AskAMathematician )
Cubic planet
Maar als we aannemen dat dat niet gebeurt, dan zijn er ongetwijfeld enkele vreemde effecten. Hoe verder je naar een rand gaat, hoe meer de grond lijkt te hellen, omdat de zwaartekracht je naar het midden van een bepaald vlak van de kubus trekt. Al het water zou in het midden van de gezichten plassen, en naar een willekeurige rand gaan zou hetzelfde zijn als het beklimmen van een geleidelijk hellende berg, waarbij de randen als bergketens zijn. Om meer inzicht te krijgen in hoe dit werkt, kan ik de volgende video aanbevelen: Vsauce’s ‘Is de aarde eigenlijk plat?’ . Het is niet hetzelfde scenario, maar het geeft je een idee van hoe de zwaartekracht zo kan werken dat het lijkt alsof je een berg beklimt.
Kubieke planeet. (Afbeelding: copyright © 2017 Martin Silvertant. Alle rechten voorbehouden.)
Het grootste deel van de oppervlakte van de planeet zal een atmosfeer hebben die te dun is om leven te ondersteunen. De witte gebieden zijn gebieden met een uitstekende sneeuwbedekking, het groen is leefbaar land en de blauwe oceanen.
Elk gezicht lijkt in feite op een kom, waar alles naar het midden van elk gezicht trekt. De oceanen zouden er zijn, en dieper dan ze nu zijn. Maar de atmosfeer zou ook gebonden zijn aan het midden van de gezichten, terwijl de randen direct aan de ruimte zouden worden blootgesteld. In feite zou men de ruimte vanaf de grond kunnen bereiken, wat een duidelijk voordeel zou zijn voor astronomie en ruimteverkenning, aangezien telescopen buiten de atmosfeer kunnen worden gebouwd en plaatsing in de ruimte ook gemakkelijker zou zijn. Dit zou astronomie goedkoper maken en de beeldkwaliteit aanzienlijk verbeteren.
Zwaartekracht op een kubieke aarde
Op een kubieke aarde zou de zwaartekracht veel zwakker zijn bij de randen en hoeken dan in het midden van elk vlak, omdat de hoeken verder weg zijn van het zwaartepunt van de kubus.De onderstaande afbeelding toont de grootte van de zwaartekracht over het oppervlak van elk vlak van de kubus, genormaliseerd met 1 aarde g.
De zwaartekracht op het kubusoppervlak, in aarde gs. (Afbeeldingsbron: Mogelijk fout )
In het midden van elk vlak is de zwaartekracht ongeveer 1 g , maar op elke hoek , het is slechts 0,646 g . Als zodanig, een persoon met een gewicht van 200 lbs. op aarde zou slechts 129 lbs wegen als we op een hoek van kubieke aarde staan.
Hoeken op een kubieke aarde
Zoals je misschien hebt gezien in de Vsauce-video, is de zwaartekracht niet altijd “naar beneden” – dat wil zeggen, niet altijd loodrecht. Als je vanuit het midden van een vlak naar een hoek loopt, zorgt de zwaartekracht ervoor dat het platte vlak van de kubus steiler en steiler lijkt te worden, totdat je uiteindelijk bergketens beklimt in plaats van te lopen. Dit komt doordat de zwaartekracht ongeveer naar het midden van de kubus is gericht, dus het enige punt of gebied waar de zwaartekracht loodrecht naar beneden wijst, bevindt zich in het midden van elk vlak, zoals je kunt zien in de afbeelding hieronder.
De “steilheid” van de waargenomen heuvel, of de hoek in graden tussen de zwaartekrachtvector en het kubusoppervlak normaal (loodrechte vector). (Afbeeldingsbron: Mogelijk fout )
Richting van de zwaartekracht op een kubieke aarde
De richting van de kracht van de zwaartekracht is niet altijd naar het midden van de kubus gericht; de richting van de zwaartekracht wijkt op sommige plaatsen bijna 14 ° af van het midden van de kubus, zoals in de afbeelding hieronder. Dit algehele effect neutraliseert het hierboven beschreven steilheidseffect, waarbij de afwijking nul is in het midden van elk vlak, in het midden van elke rand en in de hoeken.
De hoek in graden tussen de zwaartekrachtvector en de vector naar het midden van de kubus. (Afbeeldingsbron: Mogelijk fout )
Uiteindelijk, hoe dichter je bij een rand bent, hoe meer zwaartekracht het voelt alsof je op een helling staat. Als zodanig zal elk gezicht op een kubusvormige planeet aanvoelen alsof het de vorm heeft van een kom. Daarom verzamelt het water zich ook in het midden van elk vlak.