Вулканиды - разновидность Океанид или самостоятельный класс?

[Ремвер]

В разделе "Горизонты науки" в начале темы "Классификация экзопланет" (ещё 2007 год) было хорошее обсуждение свойств Океанид. Помимо воды в жидком агрегатном состоянии, там рассматривалась возможность существования глобальных океанов из других жидкостей - аммиак, углекислота, азот и т.д. Все они низкокипящие. Поэтому Океаниды как бы априори - прохладные и холодные суперземли. С тех пор в науке об экзопланетах появилось много нового и интересного. Последняя нашумевшая новость - открытие планеты у Альфа Центавра В. По идее, она должна вписываться в класс горячих суперземель. В целом я поддерживаю "плоскую" классификацию по массе и эффективной температуре. Она строго научна, границы между классами проведены чётко. Но, как часто бывает в науке, широко распространёнными оказываются  и "литературные", или "интуитивные" термины. Достаточно зайти в Википедию и поискать гелиевую планету, железную планету и т.д.
Итак, Вулканиды (может быть для них уже есть другой термин?). Прошу прощения у Вики Воробьёвой, что "развожу ненужные сущности сверх меры", когда ещё нет статистики, но уж больно интересным мне показалось наличие планет на таких низких орбитах - ведь в нашей системе нет ничего подобного. 

[Ремвер]

Вообще, самое широкое определение Океанид - это планеты с жидким агрегатным состоянием вещества, занимающего сколько-то процентов поверхности (51, 90, 99,9 или 100%?). А как быть с лавой?

[Ремвер]

Если попробовать классифицировать Вулканиды (горячие супер и миниЗемли) по массе. Ясно, что она может варьировать в очень широких пределах - от мелких астероидов до суперземель. С классификацией по температуре сложнее. Можно пока что дать лишь интуитивные прикидки процессов плавления и испарения, происходящих под воздействием энергии центральной звезды. Скажем, первый признак - наличие стационарного в течение геологического времени лавового озера в подсолнечной точке. Последний - интенсивно кипящая и испаряющаяся планета. По преобладающему хим. составу - преимущественно базальтовая, преимущественно силикатная, карбонатная, карбидная.

[Dem]

А вот интересно, какая тектоника в таких условиях будет.
Нисходящий поток в мантии на теневой стороне и расплавленная до недр  дневная сторона...

[Ремвер]

Очень много зависит от массы планеты. Большая масса - большое давление, следовательно мантия твёрдая и над ней мелководный лавовый океан. Малая масса - планетка почти вся жидкая, до самого ядра. Мне так кажется...
С конвекцией действительно сложно. Сколько будет конвективных ячеек, как они будут располагаться - большой вопрос. Если на ночной стороне окажется нисходящий поток, то может быть в том районе сформируется эдакая воронка, над которой будет медленно вращаться одна единственная на всю планету более-менее жёсткая континентальная плита, состоящая преимущественно из тугоплавких базальтов с примесью карбидов (если, конечно, система богата углеродом). Над ней будет формироваться глобальный холодный антициклон, как у нас в Антарктике. Вместо инея над континентом будет выпадать горячий пепел. Накапливаясь, он будет погружать платформу, нижние части её будут плавиться, растворяться в лавовом океане и затем снова "примерзать" к "берегам" ночного "шлакового" континента...
Какое романтичное описание получилось! Аж самому захотелось там побродить   

[Klapaucius]

Очень много зависит от массы планеты. Большая масса - большое давление, следовательно мантия твёрдая и над ней мелководный лавовый океан. Малая масса - планетка почти вся жидкая, до самого ядра. Мне так кажется...

Большая масса - это горячий Нептун. Уменьшаем массу, до некоторого предела, всё равно останется плотная атмосфера, пусть в основном не из водорода а из более тяжёлых веществ. Даже наверное если переместить Меркурий на орбиту с периодом в 3 дня, он обрастёт специфической плотной атмосферой.

Голая кипящая лава в вакууме - это фантастика. Испарится, как и кипящая вода. Некая атмосфера гарантированна, а значит будут процессы в ней, и поведение жидких или твёрдых слоёв определяться уже этим фактором наличия атмосферы.

[Ремвер]

Атмосфера, конечно же будет у достаточно крупных тел. А мелкие просто не смогут долго существовать на таких низких орбитах - испарятся за короткий по геологическим меркам срок. И ещё. Уместно ли говорить об атмосфере крайне горячих планет, практически "бороздящих протуберанцы"? Скорее, они будут обладать мощным газо-пылевым шлейфом. Кстати, планеты, вообще-то, могут сходить с орбиты и падать на звезду?

[xd]

Специфическая атмосфера - имелось в виду временная атмосфера, которая пополняется за счёт центральной звезды, ей же и "сдувается". Под сдуванием тут следует понимать диссипацию атмосферы из-за нагрева.

[Ремвер]

И вот ещё такой вопрос. Вулканиды обязательно должны быть в резонансе 1:1 со звездой, или на них могут быть смены дня и ночи? В-принципе, если в их коре очень большое содержание карбонатов натрия и калия, то в экваториальной зоне они могут выплавляться из горных пород и образовывать расплавленные озёра соды и поташа. Карбонатная лава очень жидкая и холодная (не помню, кажется всего 600 - 700 С, надо уточнить). Атмосфера скорей всего будет углекислотная. Да, наверное, не обязательно им быть в резонансе...

[Ремвер]

У планет, становящихся в резонанс 1:1 (прекращается смена дня и ночи) какой должна быть "солнечная постоянная" - Вт/м2*сек? Ведь такие планеты могут быть как у красных карликов, так и у горячих звёзд, просто на разном расстоянии.
Или если по другому сформулировать вопрос - планета может "остановить" осевое вращение у красного карлика, оставаясь в-целом прохладной. Но, с другой стороны, может ещё продолжать вращаться далеко от голубого гиганта, но уже плавясь от высоких температур? Или есть какая-то эффективная температура околозвёздной орбиты, на которой приливы уже в состоянии привести планету в резонанс со звездой?

[Polnoch Ксю]

Атмосфера, конечно же будет у достаточно крупных тел. А мелкие просто не смогут долго существовать на таких низких орбитах - испарятся за короткий по геологическим меркам срок. И ещё. Уместно ли говорить об атмосфере крайне горячих планет, практически "бороздящих протуберанцы"? Скорее, они будут обладать мощным газо-пылевым шлейфом. Кстати, планеты, вообще-то, могут сходить с орбиты и падать на звезду?

Насчет того, что легкие тела быстро "испарятся", имхо, это нужно считать (нужно подумать, как): водород, гелий, даже кислород, наверное, запросто будут выдуваться... А более тяжелые элементы? Сможет ли их сдуть солнечным ветром?

[vika vorobyeva]

Или если по другому сформулировать вопрос - планета может "остановить" осевое вращение у красного карлика, оставаясь в-целом прохладной. Но, с другой стороны, может ещё продолжать вращаться далеко от голубого гиганта, но уже плавясь от высоких температур? Или есть какая-то эффективная температура околозвёздной орбиты, на которой приливы уже в состоянии привести планету в резонанс со звездой?

Такой температуры нет.
Если я правильно помню, характерное время захвата планеты в резонанс 1:1 ~a⁶ (где a - большая полуось орбиты), зависимость от массы звезды гораздо более слабая. А светимость ~M_star⁴ а значит, радиус эффективной земной орбиты ~M_star² ). Иначе говоря, чем меньше масса звезды, тем более прохладные планеты будут захватываться в орбитально-вращательный резонанс. Предельным случаем такой ситуации является пара Земля-Луна: собственная светимость Земли ничтожна, но Луна в резонанс захвачена

[Polnoch Ксю]

Можно еще раз?

Если я правильно помню, характерное время захвата планеты в резонанс 1:1 ~a6 (где a - большая полуось орбиты),

a^6? Звучит правдоподобно

зависимость от массы звезды гораздо более слабая. А светимость ~Mstar4 а значит, радиус эффективной земной орбиты ~Mstar2 ). Иначе говоря, чем меньше масса звезды, тем более прохладные планеты будут захватываться в орбитально-вращательный резонанс.

Почему? Как это получается?

[vika vorobyeva]

Почему? Как это получается?

Ну смотрите.
Предположим, светимость зависит от массы звезды по степенному закону:
L ~ M^x.
Чтобы найти x, надо прологарифмировать левую и правую части уравнения:
log L ~ x log M.
Если слева и справа подставлять конкретные значения масс и светимостей конкретных звезд, точки почти точно лягут вдоль одной прямой, а x окажется близким к 4.
Т.е. L ~ M⁴
(речь, конечно, идет только о звездах главной последовательности)
Радиус эффективной земной орбиты равен
R_эф = 1 а.е. (L/L_sol)^1/2
Если у нас L ~ M⁴, то R_эф ~ M², согласны?
К сожалению, я не нашла точной формулы для характерного времени захвата планеты в резонанс.
Но пусть оно будет P ~ a⁶/M (у меня смутное ощущение, что зависимость от массы там даже более слабая, но пусть)
Нас, собственно, интересует отношение a/Rэф для конкретного времени P = const.
a/R_эф ~ (PM)^1/6 /M² ~ M^-11/6
Иначе говоря, чем массивнее звезда, тем меньше отношение a/R_эф (т.е. тем "горячее" будут захваченные в резонанс 1:1 орбиты планет). А чем звезда легче, тем отношение a/R_эф больше, т.е. в резонанс оказываются захвачены и вполне прохладные планеты.

[Polnoch Ксю]

Не сразу поняла, с чего:

Rэф = 1 а.е. (L/Lsol)1/2

Но сейчас догадалась, что эффективный радиус только от светимости и может зависеть!
Только тут же коэффициент нужен же для размерности,да?

Но почему все-таки корень от отношения светимостей?

Остальное понятно, спасибо )

[xd]

Закон обратных квадратов в действии.

[Ремвер]

Кстати, планеты, вообще-то, могут сходить с орбиты и падать на звезду?
 

Подумал и решил, что вряд ли. Скорее всего их просто разорвёт приливными силами и образуется тор или аккреционный диск. Рекордно малые расстояния могут быть в системах холодных красных карликов. Я прав?

[Ремвер]

Предельным случаем такой ситуации является пара Земля-Луна: собственная светимость Земли ничтожна, но Луна в резонанс захвачена

Спасибо за разъяснения. Особенно наглядно про систему Земля - Луна, как сам не догадался?  Итак, что получается. Для начала посмотрим, что было бы на примере Земли, обращайся она вокруг массивной горячей звезды на относительно низкой орбите. Вращение вокруг своей оси присутствует, хотя и медленное. Гидросфера отсутствует, атмосфера - наверное двуокись углерода, атомарный натрий. В зонах спрединга, там, где на Земле располагаются срединно-океанические хребты, на "горячей Земле" находятся узкие и протяжённые лавовые моря. Циркуляция атмосферы во многом будет определяться тектоникой, конфигурацией мантийных потоков. Над зонами спрединга будут формироваться восходящие потоки, над зонами субдукции - нисходящие. Из экзогенных процессов большую роль будут играть эоловые. За счёт физического выветривания, обусловленного сменой времён года, на континентах породы будут разрушаться и переноситься ветром в районы "океанической" коры. Поверхность последней будет очень ровной, почти всю территорию будут занимать песчаные пустыни (зона аккумуляции), ближе к берегам лавовых морей - спёкшийся шлак. Контакт "океанической" и "континентальной" коры, так же, как и на Земле, будет прослеживаться в виде желобов и следующих за ними цепочками вулканов. Сейсмические явления, возможно, будут менее выражены, за счёт меньшей толщины коры и большей её пластичности.

[xd]

Кстати, планеты, вообще-то, могут сходить с орбиты и падать на звезду?
 

Подумал и решил, что вряд ли. Скорее всего их просто разорвёт приливными силами и образуется тор или аккреционный диск. Рекордно малые расстояния могут быть в системах холодных красных карликов. Я прав?

Ну, смотря что называть падением
Движение по орбите - это тоже падение, только вот постоянно промахиваемся мимо центрального тела.

[Dem]

Кстати, планеты, вообще-то, могут сходить с орбиты и падать на звезду?

Ну тут всё упирается в причину схода с орбиты. Если это проход мимо другой планеты - то эта может просто воткнутся в звезду. А если будет медленно - то да, рассыпется. Но не факт что хоть что-то долетит, а не будет сдуто ветром.

Рекордно малые расстояния могут быть в системах холодных красных карликов. Я прав?

Скорей белых карликов и нейтронок - те ещё меньше и по размерам, и по светимости.