Мало кто верит в то, что человечество когда-либо сможет изучить всю Вселенную. Пока что исследователям космоса приходится с Земли разглядывать различные небесные тела, пытаясь описать их с точки зрения физических законов.

Человечество смогло обнаружить и классифицировать множество объектов во Вселенной, например, звезды, планеты, спутники, кометы и др. В то же время, по оценкам исследователей, как вне, так и внутри нашей Галактики существуют удивительные космические объекты. Именно о них и пойдет речь в нашей статье.

Ученые полагают, что во Вселенной могут существовать планеты в форме пончика. Похожие объекты называются тороидальными планетами, потому что «тороид» как раз по форме напоминает пончик. Обычно планеты при своем формировании обретают сферическую форму в результате огромной гравитации. Но в редких случаях они могут стать тороидами.

Если такие миры на самом деле существуют, то они вряд ли смогут быть обитаемыми. Во первых, тороидальные планеты должны быстро вращаться вокруг своей оси. Таким образом, сутки на них будут проходить всего за несколько часов. К тому же гравитация на полюсах будет очень сильной, в то время как на экваторе она будет практически отсутствовать. Еще один минус тороидальных планет – ужасный климат, с ураганными ветрами и разрушительными штормами. Температура также будет сильно отличаться в разных районах таких миров.

Тор – это круглая фигура с полостью внутри. Самым простым примером тора является пончик. И, как считают ученые, во Вселенной могут существовать небесные объекты в форме тора, в том числе и планеты. Исследователи говорят, что такая форма может появиться в результате столкновения двух объектов планетарного масштаба. Так, кстати, по одной из теорий, могла возникнуть и Луна, когда Земля столкнулась по касательной с планетой Тейей 4,5 миллиарда лет назад.

Только в нашем случае это привело к формированию шарообразных форм. В некоторых случаях масштабное столкновение крупных объектов может привести к формированию структур, по форме напоминающих пончик. Правда, такие структуры недолговечны, и при остывании и замедлении хода планета приобретает форму, близкую к шарообразной. Кстати, есть и другие экзотические формы планет и спутников. Это, к примеру, Пан, спутник Сатурна, который внешне выглядит как пельмень.

Некоторые ученые действительно считают, что в космосе могут существовать планеты в виде пончика или бублика, хотя таких объектов никогда и не видели. Подобные планеты называют тороидальными, поскольку «тороид» – это математическое описание формы того самого пончика. Конечно же все планеты, которые нам до этого встречались, обладали сферической формой, поскольку силы гравитации тянут материю, из которой они образованы, внутрь к их ядру. Но теоретически планеты могут приобрести и форму тороида, если такой же объем силы будет направлен из их центров в противовес гравитации.

Что интересно, законы физики не запрещают появление тороидальных планет. Просто вероятность их возникновения чрезвычайно мала, и такая планета, скорее всего, окажется нестабильной на геологических масштабах времени из-за внешних возмущений. В общем, жить на таких планетах будет как минимум очень некомфортно.

Во-первых, подобная планета, по мнению ученых, будет вращаться очень быстро – сутки на ней будут длиться всего несколько часов. Во-вторых, силы гравитации будет существенно слабее в экваториальной области и очень сильными в полярных областях. Климат тоже преподнесет свои сюрпризы: мощные ветра и разрушительные ураганы здесь будут частыми явлениями. В то же время температура на поверхности таких планет будет сильно отличаться от тех или иных областей.

Конечно же, ученые еще не нашли планеты, подобной формы, но они считают что они есть. В настоящий момент были действительно найдены планеты со сферической формой. Даже наша планета Земля не является идеальной сферой и имеет "приплюснутость" на полюсах.

Что касается тороидальных планет, то, по мнению астрономов, они действительно могут существовать в том случае, когда гравитация ядра очень сильно притягивают к себе материю. В силу этого сила притяжения меняет форму планеты на тороидальную. Такое возможно если гравитационные силы будут направлены в противоположные стороны.

Не смотря на то, что данная теория имеет сторонников, законы физики говорят, существование таких планет равно почти нулю. Скорее всего, если такие планеты и могут существовать, то их геология будет крайне не стабильной.

Если тороидальные планеты действительно существуют, то условия на них будут существенно отличаться от планет Солнечной системы. Прежде всего, они будут иметь огромную скорость вращения вокруг собственной оси. Сутки будут длиться несколько часов. Так же сила притяжения будет очень контрастной. На полюсах она будет в разы сильнее, чем в экваториальных широтах.

Может ли существовать тороидальная планета? Стабильность тороидальной планеты неочевидна. С практической точки зрения планеты можно рассматривать как жидкие шарики без поверхностного натяжения – прочность камня не сравнить с весом планеты. Они обладают эквипотенциальными гравитационными поверхностями с учётом центробежного потенциала. Если бы это было не так, то на них встречались бы места, которые могли бы уменьшить свою энергию перетеканием в сторону понижения потенциала. Ещё один очевидный факт – существование верхней границы скорости вращения, после которой планета развалится: центробежная сила на экваторе превышает гравитацию и материал улетает в космос.

Равновесные формы вращающихся эллипсоидных планет, удерживающихся силой собственной гравитации, были всесторонне проанализированы. Началось всё с Ньютона, тогда же были проведены ранние героические экспедиции для установления формы Земли, Маклорен продолжил его дело, якоби открыл, что при больших скоростях вращения эллипсоиды с неравными осями оказываются устойчивее сплющенных эллипсоидов Маклорена. Субраманьян Чандрасекар вёл интересные разработки в этой области. Но с тех пор появились компьютеры, и поэтому были проведены аналитические и численные подсчёты более сложных или релятивистских случаев.

Тем же образом были проанализированы равновесные формы вращающихся тороидов – это делали Пуанкаре, Софья Ковалевская, и Фрэнк Дайсон (Dyson 1893, Dyson 1893b). По крайней мере, в теории, можно раскрутить эллипсоидную планету до состояния кольца, хотя существует множество возможностей возникновения колебаний, дестабилизирующих систему, после чего происходит прыжок в кольцевое состояние.

Кольцо может быть нестабильным, в частности, из-за «узловой» нестабильности – всё большее количество массы может аккумулироваться в определённых меридианах, в результате чего произойдёт разрыв на несколько отдельных масс. Дайсон проанализировал этот случай, и обнаружил, что он имеет значение, когда R (расстояние от центра тора до центра трубы) превышает r (радиус трубы) более чем в три раза – то есть, тонкие обручи оказываются нестабильными. Существует также меньшая скорость вращения, при которой кольцо становится нестабильным и приливные силы сжимают его в эллипсоид. Так что общая масса и угловой момент должны быть правильно заданы с самого начала. <мp>

Судя по всему, законы физики не запрещают появление тороидальных планет. Просто вероятность их возникновения чрезвычайно мала, и такая планета, скорее всего, окажется нестабильной на геологических масштабах времени из-за внешних возмущений. Так что, если мы предположим, что она уже есть, возможно, из-за действий продвинутой цивилизации, эстетика которой сильнее разума – каковы будут её свойства?

Тороидальные миры вряд ли появятся естественным образом. Но если появятся, это будут удивительные места для поиска приключений. Большая площадь поверхности. Регионы с сильно отличающимся климатом, сезонами, гравитацией и экосистемами. Удивительное небо на внутренней стороне. Необузданная погода. Луны на странных орбитах.

Планета в форме пончика или тороида, как его называют в математике, технически может существовать , но для этого ей придется преодолеть некоторые крутые физические препятствия. Планеты круглые, потому что гравитация тянет внутрь. Чтобы дыра, или ступица, в центре тороидальной планеты не разрушилась, вам потребуется равная внешняя сила. Центробежная сила (сила, которую вы чувствуете, когда вращающийся карусель почти отправляет вас в полет) может помочь, но это будет означать, что планете придется вращаться с очень высокой скоростью. Скорее всего, день на планете в форме пончика продлится всего несколько часов.

Его форма будет также делать забавные вещи с гравитацией. Эта центробежная сила сделает гравитацию самой слабой на экваторе (что, кстати, и на Земле ). Гравитация была бы самой сильной только внутрь от полюсов. Но в отличие от незначительных различий в гравитации на Земле, эти различия будут огромными: более чем в два раза больше у полюсов, чем у экватора.

Хорошо бы научиться создавать их не только в симуляциях.