Ja, det här är möjligt. Det är helt bra för en masskonfiguration att

• producera, för punkter utanför en sfär med radie $ R $ centrerad vid $ \ mathbf r_0 $, ett gravitationsfält identiskt med det för en punktmassa vid $ \ mathbf r_0 $, och ändå

• vara helt tom i en mindre sfär med radie $ a $ runt $ \ mathbf r_0 $.

Den sfäriska skalmodellen du beskriver är det enklaste exemplet på detta. (Å andra sidan beskriver den inte en fysiskt realiserbar modell ur materialsynpunkt, som beskrivs i Rod Vances svar.)

Utöver detta är ditt sfäriska skal av en planet kommer att ha den ytterligare egenskapen att när du är inne i skalet kommer planetens gravitation attraktion att försvinna. Objekt där kommer att utföra enhetlig linjär rörelse med konstant hastighet tills de naturligtvis når kanten av skalet.

Detta har varit känt sedan Newtons tid och det är en av standardövningarna inom elektrostatik (som är matematiskt identisk med newtonsk gravitation) för en fysikgradsgrad. System som detta är ganska vanliga och relativt roliga att analysera; du kanske tycker att "gravitation train" är intressant.

Emilio Pisantys svar är ett utmärkt svar på just detta svar, dvs. det finns ingen principfält från fysikens lagar till en struktur som din och det skulle ha nollgravitationen inuti egenskapen som Emilio beskriver.

Men ur ett materialperspektiv skulle det vara ganska omöjligt för en planet som denna att bildas om den inte var mycket liten. Den stabilaste (lägsta energikonfigurationen) av en klump av materia är en sfärisk fast substans, varför himlakroppar över en viss storlek är sfäriska. Med tiden kommer håligheter att falla in på sig själva på grund av stress, asteroidpåverkan och liknande. Mindre kroppar kan vara nonsfäriska på grund av deras styrka (kännetecknas av mängder som draghållfasthet) dvs. de inre krafterna som de kan stödja innan de klipps isär och "flyter" som en vätska är icke-noll. De kommer att "flöda" tills alla inre krafter är komprimerande: material tenderar att vara mycket starkare i kompression än spänning. Men denna gräns uppnås för de typer av ämnen som asteroider och planeter är gjorda av ganska snabbt. Ta en titt på den här tabellen över solsystemmånar från NASA och kontrollera deras mått: detta ger dig en god uppfattning om denna gräns. Allt med mått på flera hundra kilometer eller mer listas som sfäriskt. Ett bra exempel är Ceres: en mycket sfärisk asteroid (och den största asteroiden). Nedan följer en skalajämförelse av asteroiderna Ceres, Vesta och Eros och det ger en bra, kvalitativ känsla för förhållandet mellan rundhet och storlek:

Källa Wikipedia-sidan "Ceres (Dwarf Planet)"

Dessa är solida strukturer. Den maximala sfäriska storleken för en ihålig struktur skulle vara mindre.

En struktur som din skulle vara en byggd struktur som endast varar tidsskalor för civilisationens livslängd: förmodligen mycket mindre än en miljon år.

Enligt skalsatsen skulle gravitationskraften inuti en sådan ihålig sfärisk planet vara 0

På utsidan skulle gravitationskraften vara som om planeten var en vanlig planet. Vid någon tidpunkt under ditt fall skulle tyngdkraften som drar dig till mitten minska till 0. Om det finns atmosfär på planeten skulle det sakta ner dig tills du slutade stoppa. Utan en atmosfär för att stoppa dig, enligt satsen finns det ingen kraft för att förändra din rörelse och du kommer att falla till andra sidan av skalet.

Vad händer om den här planeten existerade och du föll in? Låt oss ta en titt på det och se.

Jag sparar en lista över alla skäl till varför en planet som denna inte kan existera och inte skulle hålla länge om den gjorde det; det är inte kul. Så i stället, låt oss säga att denna planet av någon anledning existerar i någon galax långt långt borta och den är gjord av något tillräckligt starkt för att den kommer att finnas kvar under lång tid (så det var där all adamantium gick!). Som nämnts någon annanstans säger skalsatsen att tyngdkraften inuti denna stora, metall, ihåliga sfär ska sjunka till noll. Detta händer för att fördelningen av materia på alla sidor har en nettoavbrytande effekt på gravitationskraften som känns av något inuti skalet. Men nu antar vi att det absolut inte finns något inuti planetskalet. Är detta verkligen realistiskt? (det vill säga är det realistiskt för vårt orealistiska växtskalscenario? För om det måste vara orealistiskt borde det åtminstone vara realistiskt orealistiskt. Jag tycker det är ett realistiskt krav).

Så här är du och promenerar runt på detta planetskal för, som du säger, det är en neato-burrito-upptäckt (det är den tekniska termen tror jag). Finns det luft? Eller är du i en rymddräkt? Om det finns luft har vi ett problem. Du sa att detta skal har ett hål som du oundvikligen faller igenom. Hur stort är det här hålet? 2 meter över? (Varför, det är inte större än en womp-råtta). Det betyder att atmosfären är kopplad till vakuumet inuti skalet. Jag ger dig två gissningar vad som händer härnäst; det är inte vackert. Trycket från atmosfären skulle snabbt pressa luft in i insidan av skalet med hjälp av hålet som ett massivt Venturi-rör. För att inte tala om den minskande tyngdkraften på vägen ner skulle fortsätta öka luftmolekylernas hastighet och därmed dra luft snabbare från atmosfären. Jag är ingen läkare, men jag kan säga att det skulle göra en ganska stor chockvåg genom atmosfären. Du skulle nog inte leva igenom det (pfft! Inte med SÅ attityd!). Om du gjorde det, vad du skulle hitta efter att en jämvikt har uppnåtts är att nu skalet inte är tomt. Som sådan skulle du inte bara ha luftmotstånd att hantera när du faller genom hålet, men det skulle ha en nettogravationseffekt inuti skalet på grund av den luftmassa det innehåller (om än inte så stark som gravitationen utanför skalet). Resultatet? Du kommer inte tillbaka. Du kommer att svänga lite och vila i mitten av sfären. Eller så kommer du att förintas när atmosfären rusade in i skalet, men låt oss inte dröja vid obehagliga saker.

Okej, säger du, tänk om jag var i en rymddräkt och det inte fanns någon atmosfär? Phew. Jag har bara ett problem nu. Du är nu i en galax långt borta, på en jätte metallsfär ungefär storleken på en liten måne som mestadels är ihålig inuti och har en 2 meter axel som leder direkt till sin kärna. Du bör förvänta dig regelbunden gravitation överallt inuti, till skillnad från vad skalsatsen säger i det här fallet är jag ganska säker på att Death Star hade konstgjorda tyngdkraftsgeneratorer.

Ta en baseboll och lägg den på ungefär marknivå och släpp den i hålet.

Gravitationen kommer att dra på bollen och kommer att accelerera och kasta sig genom planeten, tomrummet, och på väg upp igen (eller ner från ditt perspektiv) kommer tyngdkraften att sakta uppåt till den punkt att det Jag kommer nästan att göra det till marknivå på den andra. Bollen kommer att springa upp igen (?) Till dig men den gör den bara utom räckhåll. Om du låter det falla ner igen (?) (Här kommer det igen, och igen och igen) bör det så småningom slå sig ner i mitten av den ihåliga planeten.