第252章 巨型建筑（1/2）

李水旺新一期视频：

所以今天我们意外地回到了

巨型建筑系列，

来看看那些形状像

甜甜圈或圆环的假想巨型建筑 ——“甜甜圈行星” 这个说法似乎不够正式，所以 “圆环世界” 这个术语就流传了下来。我私下里叫它们 “玩具滚筒世界”—— 但这並不

完全准確。环面是指任何通过將一个曲面绕著一个圆旋转而形成的物体，

所以最终会得到一种环形结构。圆环面则是指那个旋转的曲面本身是一个圆，

而且它还有一些不那么显而易见的起源。圆环面有两种半径：长半径，

即旋转时围绕的半径；

短半径，

即构成圆环面的那个圆的半径。

它还有一些特殊的变体，比如纺锤形圆环面 —— 当长半径小於短半径时，

形状更像一个苹果，

如果长半径为 0，

它就会变成一个球体；还有角形圆环面，

即长半径和短半径相等的情况。

但我们感兴趣的是环形结构，

特別是长半径不仅大於短半径，

而且要大得多的那种，“圆环世界” 这个概念正好符合这一点。

实际上，

这种形状的行星在自然界中是有可能存在的 —— 虽然可能性极低，

但並非完全不可能。

它要么起源於双行星（这是下周宜居行星系列要討论的主题），

要么是一颗旋转速度极快的椭球形行星解体后形成的圆环。

以纺锤形圆环面为例，

它已经非常接近一颗高速旋转的行星可能呈现的样子。

我见过一些关於这类行星可能自然形成的有趣討论，

但这是巨型建筑系列，

所以自然界的情况可以先放一放（毕竟摩天大楼从某种意义上说也是自然存在的，

不是吗？）。

而建造圆环世界也可以利用同样的基本原理：

利用旋转速度极快的轨道质量產生的离心力来防止结构坍塌，

同时在其上方通过磁悬浮技术搭建一个不旋转的静止层 —— 我们可以在这个层上建造行星，

我称之为 “外壳”。

需要说明的是，

巨型建筑系列並不是一个独立完整的系列，

我们会大量引用之前的概念，

尤其是在这一期中。

所以你可能需要回头去看看那些科普和讲解，

以更好地理解。

在某些方面，

建造这样一个圆环世界实际上更容易，

因为它的外壳本身就相当接近稳定状態。

圆环世界虽然不是稳定的自然行星形態，

但已经非常接近了，

所以我们的人造版本只需要额外付出一点努力就能確保其稳定性。

本质上，

你是在建造一个巨大的圆环，

其轨道產生的离心力与试图让它坍塌的引力相互抵消。

这和土星的行星环没有什么不同，

只是圆环世界是实心的，

而且质量要大得多 —— 通常在质量和居住面积上都是地球的十几倍左右。

像土星环这样的行星环在天文时间尺度上並不是非常稳定，

碰撞和引力扰动往往会慢慢消耗它们。

土星並不总是有这么大的环，

將来也不会一直拥有。

地球可能也曾多次拥有过行星环，

而且可能比土星的环厚得多，

只是其中一部分聚合成了月球，

其余的要么落到了地球上，

要么被甩出了地球的引力范围。

在很多方面，

圆环世界其实就是一个保持实心且稳定的行星环。

事实上，

这可能是改造海王星或天王星这类气態巨行星的一个不错的方法：

利用它们的岩石金属核心作为外部外壳，

气態部分作为填充材料，

为外壳上的居民產生引力，

同时防止外壳坍塌。

如果你在设计时考虑到这一点，

这样的结构还能產生极强的磁场，

保护这个世界免受许多有害辐射的侵袭，

並留住大气层。

就像我们在行星改造那次討论过的，

如果你想让一个地方长期宜居，

你要么让它自身產生强大的磁场，

要么在它周围建造一个人造磁场，

要么就不要让大气层暴露在外 —— 比如像封闭棲息地那样，

一切都密封在內部。

而一个拥有熔融核心或高速旋转填充材料的圆环世界，

將会產生非常强大的磁场，

足以抵御更活跃的恆星和银河系中环境最恶劣区域的辐射。

所以，

虽然圆环世界表面上看起来比圆盘世界更铺张、

更不切实际，

甚至比壳层世界还要夸张，

但在很多情况下，

它们会具有显著的优势。

和壳层世界一样，

但与圆盘世界不同的是，

如果圆环世界的自转轴相对於太阳倾斜，

它不仅会有季节变化，

还会有热带和寒带区域。

此外，

在圆环的正中心，

你可以放置一个物体让它上下摆动，

不过它的周期更接近月球，

而不是太阳 —— 这可不是放置人造太阳来提供光照的好地方。

因为人造太阳要想提供足够的光照，

就必须升到足够高的位置，

而在圆环內部上下摆动一次的时间太长了。

不过，

在圆环中心放置一颗月球倒是个不错的选择，

儘管它需要稳定 —— 尤其是当圆环的自转轴相对於太阳倾斜时（否则就没有光照了，

就像在宇宙空间中一样），