Wenn Sie die nicht-Newtonsche Schwerkraft (d. h. die allgemeine Relativitätstheorie) berücksichtigen, kann ein ausgedehnter Körper mithilfe zyklischer Verformungen durch die Raumzeit "schwimmen". Siehe das Papier von 2003 "Schwimmen in der Raumzeit: Bewegung durch zyklische Änderungen der Körperform" ( Science , Bd. 299, S. 1865) und das Papier von 2007 " Extended-Body-Effekte in kosmologischen Raumzeiten " ( Classical and Quantum Gravity , Bd. 24, S. 5161).

Selbst in der Newtonschen Schwerkraft scheint dies möglich zu sein. Das zweite oben zitierte Papier zitierte "Reaktionsloser Orbitalantrieb unter Verwendung von Haltegurten" ( Acta Astronautica , Vers 26, S. 307 (1992).) Leider ist das Papier kostenpflichtig und Ich kann nicht auf den vollständigen Text zugreifen. aber hier ist die Zusammenfassung:

Ein Satellit in der Umlaufbahn kann sich selbst zurückziehen, indem er eine Länge des Haltegurts zurückzieht und entfaltet, wobei Energie verbraucht wird, jedoch keine Reaktionsmasse an Bord verwendet wird, wie Landis und Hrach in einem früheren Artikel gezeigt haben. Die Umlaufbahn kann durch Reaktion gegen den Gravitationsgradienten angehoben, abgesenkt oder die Umlaufbahnposition geändert werden. Energie wird der Umlaufbahn hinzugefügt oder aus ihr entfernt, indem die Länge des Haltegurts auf die gleiche Weise wie beim Pumpen einer Schaukel gepumpt wird. Beispiele für den Tether-Antrieb im Orbit ohne Verwendung von Reaktionsmasse werden diskutiert, einschließlich: (1) Verwenden der Tether-Verlängerung, um einen Satelliten im Orbit ohne Treibstoffverbrauch neu zu positionieren, indem eine Masse am Ende eines Tethers verlängert wird; (2) Verwenden eines Haltegurts zum Pumpen von Exzentrizität, um der Umlaufbahn Energie zum Boosten und zur Übertragung der Umlaufbahn hinzuzufügen; und (3) Längenmodulation eines sich drehenden Haltegurts, um den Drehimpuls zwischen der Umlaufbahn und dem Drehband zu übertragen, wodurch Änderungen des Drehimpulses der Umlaufbahn ermöglicht werden

Wenn sich jemand den Artikel ansehen und diese Antwort mit einer detaillierteren Zusammenfassung entsprechend bearbeiten möchte, können Sie sich gerne an uns wenden. Wie Jules in den Kommentaren hervorhob, scheint das in der Zusammenfassung erwähnte "vorherige Papier" dieses zu sein, das frei verfügbar ist.

Die Idee des "Schwimmens in der Raumzeit" wurde auch auf StackExchange hier und hier diskutiert.

Die Erhaltung des Drehimpulses zeigt, dass in einem isolierten System der Drehimpuls von total sowohl in der Größe als auch in der Richtung konstant bleibt.

Der Schlüssel hier ist, dass die konservierte Größe der gesamte Drehimpuls ist: spin + orbital Drehimpuls.

Ein Beispiel:

Für einen Planeten ist der Drehimpuls zwischen dem Spin des Planeten und seiner Umdrehung in seiner Umlaufbahn verteilt, und dies ist häufig der Fall durch verschiedene Mechanismen ausgetauscht. Die Erhaltung des Drehimpulses im Erd-Mond-System führt dies zur Übertragung des Drehimpulses von der Erde zum Mond, aufgrund des Gezeitendrehmoments übt der Mond auf die Erde aus. Dies führt wiederum zu einer Verlangsamung der Rotationsrate von Erde mit etwa 65,7 Nanosekunden pro Tag und allmählicher Zunahme des Radius der Mondbahn bei etwa 3,82 Zentimetern pro Jahr.

(Quelle: Wikipedia)

Nehmen wir an, die Sonne von Solaris dreht sich nicht. Wenn die Richtung der Solaris-Drehachse $ \ vec n $ ist, beträgt der Gesamtdrehimpuls

$$ \ vec L_ \ text {total} = \ vec L_ \ text {spin} + \ vec L_ \ text {orbital} = I \ omega \ \ vec n + Mr ^ 2 \ Omega \ \ vec k $$

Wobei $ \ omega $ die Drehwinkelgeschwindigkeit ist, $ \ Omega $ die Umlaufwinkelgeschwindigkeit und $ r $ der Abstand zwischen Solaris und seiner Sonne.

Wenn Solaris also in der Lage ist, sein Trägheitsmoment $ I $ durch Ändern seiner Massenverteilung zu ändern, sehen wir, dass es tatsächlich möglich ist, seine Flugbahn anzupassen, denn wenn sich $ I $ ändert, dann $ \ omega, \ Omega $ und $ r $ müssen sich ändern, um den gesamten Drehimpuls zu erhalten.

Ein anderer Mechanismus: Auf einer langen Zeitskala würde durch Erhöhen der der Sonne ausgesetzten Oberfläche (Abflachen des Planeten) der Strahlungsdruck ansteigen und auf eine höhere Umlaufbahn ansteigen.Das Ändern der Albedo wäre ein wirksameres Mittel zum gleichen Zweck, könnte aber auch eine asymmetrische Kraft zulassen. In beiden Fällen wäre es auf einem gezeitengesperrten Planeten einfacher.Dies wurde vorgeschlagen, um Asteroiden abzulenken.Extrapoliert aus Abbildung 3 an dieser Verbindung würde eine perfekt reflektierende Oberfläche im gleichen Maßstab wie der Asteroid / Planet Jahrtausende für eine ausreichende Ablenkung benötigen, um zu vermeiden, dass ein Asteroid / Coemt auf die Erde trifft.Die Zeitskala in der Frage scheint nicht begrenzt zu sein. Wenn Sie also geologische Zeitskalen annehmen, ist dies möglicherweise das, wonach Sie suchen.

Dank der Antwort von Michael Seifert fand ich ein Papier, auf das er verwies: Satellitenverlagerung durch Tether-Bereitstellung von G. A. Landis und F. J. Hrach, 1989.

Durch radiales Ausfahren eines Haltegurts kann ein Satellit seine Umlaufgeschwindigkeit erhöhen oder verringern (Bilder unten vom Papier kopiert):

Das Prinzip kann dann verwendet werden, um eine exzentrische Umlaufbahn zu pumpen:

In ähnlicher Weise könnte ein Planet wie Solaris dann eine elliptische Form annehmen und sich in radialer Richtung verlängern, um seine Flugbahn zu ändern.

Sie können immer den Prozess der Beschleunigung / Verzögerung der Gezeiten verwenden.In der Natur kann dieser Prozess sehr langsam sein, beispielsweise für das System Erde / Mond.Sie können es jedoch immer beschleunigen, indem Sie die Frequenz der Formschwingungen künstlich erhöhen.In einem natürlichen System stoppt die Gezeitenbeschleunigung, wenn sich die beiden Objekte in der Gezeitenverriegelung befinden (beide Objekte stehen sich immer gegenüber), dies kann jedoch überwunden werden.Die Gezeitenverriegelung stoppt die Beschleunigung, da die Objekte ihr Trägheitsmoment nicht mehr ändern.Wenn Sie die Form jedoch immer wieder künstlich ändern, kann der Prozess unbegrenzt fortgesetzt werden (er wird jedoch schneller, wenn die Körper näher oder langsamer werden, je weiter sie entfernt sind). Das Endprodukt wird jedoch eine große Änderung der Körperdrehzahl sein, die das Ende sein wird Produkt dieser Abstandsänderungen.

Durch die Erhaltung von Impuls und Energie besteht die einzige Möglichkeit, die Flugbahn eines Planeten zu ändern, darin, eine (große) Masse mit hoher Geschwindigkeit in eine bestimmte Richtung auszuwerfen, wie dies bei Raketen der Fall ist. Sie haben aber auch Recht, dass durch Erhöhen des Trägheitsmoments die Drehzahl geändert werden kann. Dies kann jedoch die Bewegung des Massenschwerpunkts nicht beeinflussen.

Edit2: Andere Antworten erfassen, was ich bei der Suche nach einer schnellen Lösung verpasst habe. Das Zusammenspiel von Rotations- und Orbitaldrehimpuls kann tatsächlich einen gewissen Effekt haben (Dank an @WetSavannaAnimalakaRodVance und @ valerio92).

Nehmen wir an, dass die Rotationsachse des Planeten und seine Umlaufbahn ausgerichtet sind. Dann haben wir 2 Invarianten:

$$ E = \ frac12 I \ omega ^ 2 + \ frac12 m R ^ 2 \ Omega ^ 2 - G \ frac {m M} {R} $$ $$ L = I \ omega + m R ^ 2 \ Omega $$

wobei $ I $ ein Trägheitsmoment eines Planeten ist und $ \ omega $ die Rotationsfrequenz ist, während $ \ Omega $ die Umlauffrequenz ist. $ m $ und $ M $ sind Massen des Planeten bzw. eines Sterns. Lassen Sie uns nun $ \ omega $ ausschließen:

$$ \ omega = \ frac {1} {I} (L-M R ^ 2 \ Omega) $$ $$ E = \ frac {1} {2 I} (LM R ^ 2 \ Omega) ^ 2 + \ frac12 m R ^ 2 \ Omega ^ 2 - G \ frac {m M} {R} $$

Für $ \ Omega $ haben wir die Bedingung, im Orbit zu bleiben:

$$ \ Omega ^ 2 R = G \ frac {M} {R ^ 2} $$ $$ \ Omega ^ 2 = G \ frac {M} {R ^ 3} $$

Dann

$$ E = \ frac {1} {2 I} \ left (LM R ^ 2 \ sqrt {G \ frac {M} {R ^ 3}} \ right) ^ 2 + \ frac12 G \ frac { M m} {R} - G \ frac {m M} {R} = \ frac {1} {2 I} \ left (LM R ^ 2 \ sqrt {G \ frac {M} {R ^ 3}} \ rechts) ^ 2 - \ frac12 G \ frac {M m} {R} $$

Es könnte irgendwo einen Fehler geben, aber wir können diesen für $ R $ lösen und, indem wir $ L $ und $ E $ konstant halten, $ I $ variieren, indem wir den Umlaufradius ändern.

Edit: Nicht direkt mit der im Titel formulierten Frage verbunden.Okay, zu den futuristischen Optionen gehört die Zerstörung einiger Objekte in der Nähe wie der nächsten Planeten oder des Hosting-Sterns.Wenn dies unseren Planeten nicht zerstört, wird sich sein Kurs definitiv ändern.Dazu muss man jedoch die Masse genau verteilen, die vergleichbar oder viel größer als der Planet ist.

Grundsätzlich läuft alles darauf hinaus, die Verteilung der Masse zu ändern.

Lustige Frage! Versuchen Sie diese sehr einfache Antwort (Newton, wie Sie gefragt haben).

Wenn ein Planet seine Form von einer runden Kugel in eine Garnspulenform ändert (dh mit einer dickeren Mitte und länglichen dünneren Enden) und angenommen wird, dass die Dehnung genau entlang der radialen Linie zum Stern (Sonne) erfolgt, dann für Der Einfachheit halber ist die Menge an Masse, die sich dem Stern nähert, dieselbe Menge, die sich weiter vom Stern entfernt.

Die Beibehaltung des Drehimpulses im obigen Dehnungsszenario impliziert, dass die Spinrate des Planeten entlang seiner eigenen Achse zunimmt. Aus Gründen der Kürze gehen wir jedoch davon aus, dass es keinen oder einen unbedeutenden Kreiseleffekt gibt, und wir werden nur darauf eingehen die Gravitationskräfte ... ...

Da die Gravitationskraft umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen den Massen ist, führt dies zu einer offensichtlichen / direkten Schlussfolgerung, dass die gesamte Gravitationskraft auf die gesamte Masse des Planeten (Teil näher am Stern und Teil weiter entfernt) ist. wird zunehmen, daher wird der Planet näher gezogen.

Um dies etwas klarer zu machen. Nehmen wir an, ein Viertel des Planeten (Teil A) rückte X km näher an seinen Stern / seine Sonne heran. Gleichzeitig bewegte sich 1/4 des Planeten (Teil B) X km vom Stern / der Sonne entfernt. Die verbleibende Hälfte blieb in der ursprünglichen Entfernung und ist nicht Teil der Berechnungen der Gravitationskraftänderung. Die ursprüngliche G-Kraft auf PartA erhöht sich basierend auf der Newtonschen Standardformel \ begin {Gleichung} \ F = G * (m1 * m2) / r ^ 2 \ end {Gleichung} Das heißt also, wenn "r" ursprünglich Y km war, ist es jetzt (Y - X) km. Dies bedeutet, dass F (in Teil A) umgekehrt proportional zur Verringerung von "r" zugenommen hat. Dies bedeutet auch, dass F (auf Teil B) umgekehrt proportional zur Zunahme von "r" abgenommen hat, jedoch ist die Zunahme aufgrund des umgekehrten Quadrats größer als die Abnahme, so dass der Planet insgesamt mehr Gravitationskraft erfährt. Dies bedeutet, dass sich der Planet dem Stern nähert.

Hmm .. hey!Das ist ziemlich cool, "ein lebender Planet ändert seine Form, weil er sich näher an seine Sonne ziehen will".

Wenn der Planet seine Form so ändert, dass er eher einer Platte ähnelt, die entlang der Planetenbahn abgeflacht ist (dh senkrecht zur radialen Linie), kann er die Anziehungskraft verringern und sich weiter vom Stern entfernen.

Ja, ein lebender Planet, der ursprünglich eine runde Kugel war, könnte durch die oben beschriebene ziemlich einfache Änderung seiner Form eine Änderung seiner eigenen Flugbahn bewirken.

Ein anderer Aspekt, falls es sich wirklich um einen lebenden Planeten handelt.Da die Schwerkraft in dieser Größenordnung wirklich einsetzt, ist alles, was so groß wie ein Planet ist, so glatt, dass sich eine polierte Billardkugel für ihre eigene Unvollkommenheit schämt.Wenn dieses Wesen also wirklich planetgroß ist, ist es besser von wirklich geringer Dichte ...