Det är välkänt att gravitationen vid en punkt på insidan av ett ihåligt skal är noll, eftersom det avbryts av attraktionen från alla andra punkter på inredningen.
Här är en wikipedia-sida på "Shellteorem som kan förklara det bättre.
En Dyson-sfär är ett exempel på en av dessa ihåliga sfärer. Jag har inte läst någon fiktion baserad på dem, men plötsligt är jag intresserad; hur skulle en sådan enhet fungera (för bostad, främst) och hur har den skildrats? Är denna gravitationsproblem mestadels ignorerad eller finns det klara sätt runt det? Det enda sättet jag hittade förklarat är att rotera sfären så att ekvatorn upplever en pseudo-gravitationskraft. Detta är den sida jag läst mest om, om det här ämnet.
Är den rotationslösningen den enda som används i sci-fi-litteraturen eller finns det andra metoder? Vilken metod använde Dyson?
Det finns flera möjliga tillvägagångssätt.
Upprepa problemet. Några böcker hittar användningar för Dyson sfärer som inte kräver att de har inre tyngdkraften. Några exempel på detta är:
Ignorera problemet. Vid denna tidpunkt skriver du inte riktigt hårt sci-fi längre, men det här är ett möjligt tillvägagångssätt.
Skapa en gravitationskälla. Att rotera sfären är ett sätt att göra detta, men det finns andra.
Det finns olika typer av Dyson-sfärer, med de fasta skalen, typ II, som är mest fysiskt problematiska. Dyson föreslog (eller uppgav att det han verkligen menade var) att skalet inte skulle vara fast, men ett virtuellt skal av omloppsobjekt (typ I). Typ III är ojämn och hålls på plats med solvind, men de är så bräckliga att du inte behöver oroa dig för tyngdkraften eftersom du inte kan leva på ytan.
Den här webbplatsen har bra information om egenskaperna och klassificeringen av Dyson Spheres.
Hur som helst, med typ 1, eftersom du har en massa orbitrar, kan du få varje orbiter att rotera (åtminstone den delen som ska ge en känsla av tyngdkraften).
(Observera också att om du ville samla allt ljus från solen med typ I-orbitrar skulle de ockludera varandra (var i varandras skuggor) (pi-2) / pi av tiden eller ~ 36 %.)
Att citera Arthur C Clarke: " En tillräckligt avancerad teknik är oskiljbar från magi ".
Så lösningen blir enkel: använd magi, AKA tillräckligt avancerad teknik för att generera den nödvändiga tyngdkraften. Det finns inget behov av en förklaring när det gäller vår egen nuvarande förståelse av fysikens lagar (och ett försök att laga en sådan förklaring kan se fruktansvärt daterad inom en ganska kort tid).
Jag tycker att det är mycket enklare än det ...
Du kan bygga dyson sfären, säg, vid Mars bana; du kan då ha en planet (eller planeter) i jordens bana som har sin egen gravitation precis som vår gör nu.
Alla samhällen som är tillräckligt avancerade för att bygga en sådan sak kan räkna ut orbitalmekaniken och effekterna av planetens tyngdkraft på sfären.
Du behöver inte leva på ytan av sfären ... du kan bara använda den för att fånga solens utgång.
Klassiskt experiment: Ta en fyrkantig isbit och mät dess massa. Ställ det i solen och testa det som det smälter. Att veta hur mycket energi det tar att smälta den massen i den tiden, multiplicera den här siffran med en faktor som är lika med en isbit med samma radie som solen till diskavståndet. Detta kommer att ge dig en approximation av solens energiproduktion och det är ganska freaking svimlande.
Problemet är inte 0g, det är att en Dyson-sfär är instabil. Du måste ständigt använda energi för att hålla den centrerad, även om den snurrar. Annars går solen sakta in i sfären och vice versa. (Samma med ringvärldar.) Lösningen är att använda en Dyson swarm. Det är en massa självständiga enheter som kretsar solen och det finns tillräckligt för att blockera solen. Den här videon kommer att förklara den.
Fermi Paradox & Dyson Dilemma:
De kan ha gravitetsgeneratorer, eller de kan vara i ringar som roterar för att skapa artificiell gravitation.
Använd gravitetsgeneratorer.
Att kunna skapa ett artificiellt tyngdighetsfält är ett vanligt inslag i sci-fi rymdskepp, så att de inte alla behöver rotera cylindrar. Fartyg i Star Trek har artificiell gravitation .
Eftersom ditt samhälle har byggt en Dyson-sfär, borde de inte ha några problem med att driva generatorer, särskilt eftersom det är uppbyggd teknik, så du kan säga att det tar så mycket ström som du vill.
För en viss grad av giltighet kan du försöka bestämma hur mycket kraft gravitetsgeneratorerna applicerar på ytan och komma med en källa till så mycket energi. Jag förväntar mig att den energi som samlas in från solen i mitten av sfären skulle vara tillräckligt.
Läs andra frågor om taggar hard-sci-fi artificial-gravity gravity dyson-sphere Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna