Игра ума: обитаемый спутник газового гиганта в системе двойной звезды

[Olweg]

Рекомендую посмотреть вот эту работу: http://openearthsystems.org/data/readings/Cretaceous-modeling-papers/Cretaceous%20Climate-2/SellwoodandValdes2006.pdf

Любопытно, спасибо.

[taurus23]

вообще не понятно,зачем этот огород городить?что,основная идея рассказа,будет заключаться в описании небесных явлений,в столь сложной системе небесных тел?)тогда уж,лучше описать жизнь на планете,которая вращается  лежа на боку,как уран...это тоже можно интересно обыграть в сюжете...)

[CTPAHHNK]

вообще не понятно,зачем этот огород городить?что,основная идея рассказа,будет заключаться в описании небесных явлений,в столь сложной системе небесных тел?)тогда уж,лучше описать жизнь на планете,которая вращается  лежа на боку,как уран...это тоже можно интересно обыграть в сюжете...)

Ефремов "Час быка" 

[Euron]

Благодарю за ответы
1. Как я понял, для сохранения достоверности приходится выбирать: а) либо S1 будет в приливном захвате у G1 и для наблюдателя с S1 гигант будет выглядеть как огромный красный шар, либо б) S1 не будет синхронизирована, но в таком случае будет находится на куда большем расстоянии от G1, и G1 для наблюдателя будет похож (размерами на небосводе) на нашу Луну, только красного цвета.

2. Я сделал небольшие расчеты. Параметры у S1 получились следующими:
m=4,45*10^24 кг
r=5,5*10^6 м
ускорение свободного падения - примерно как на Земле (9,8)
v=0,696*10^11
p=6,3 г/см^3
Собственно, вопрос. Такая средняя плотность, с учетом всех вышеперечисленных свойств, возможна?

3. AlexAV, по поводу 23-часовых суток и размера в 2,3 от размера Ю. в небе Е.:спасибо, это то, что нужно!

4. "Но очевидно, что меньше некоторого расстояния у таких планет, даже гигантов, не может быть миллиарды лет спутников. Особенно к близким по массе к земной, и больше, вопрос."
В таком случае вопрос: каким должно быть соотношение масс между планетой и спутником, чтобы эта пара была стабильна в течении долгого периода времени? (1+ млрд лет)

5. Мысль, возникшая после осмысления 4-го пункта. Насколько я понимаю, верхний предел по массе у планет (в т.ч. газовых гигантов) ограничен. Можно ли заменить газовый гигант на красного карлика? С сохранением всех остальных параметров.
Если да, можно, то как будет выглядеть красный карлик для человека, находящегося на поверхности S1? С газовым гигантом представляю: как Юпитер, а вот для красного карлика воображение буксует.

6. Расстояние от барицентра звездной системы до G1 должно составлять примерно 1,3 а.е., чтобы спутник находился в зоне жизни. Здесь вопрос: может ли он находится дальше, и при этом сохранять на своей поверхности условия, пригодные для жизни, с учетом повышенной геологической активности из-за воздействия приливных сил от газового гиганта? Как я понимаю, у Европы по той же причине под ледяной коркой находится жидкий океан.

вообще не понятно,зачем этот огород городить?что,основная идея рассказа,будет заключаться в описании небесных явлений,в столь сложной системе небесных тел?)тогда уж,лучше описать жизнь на планете,которая вращается  лежа на боку,как уран...это тоже можно интересно обыграть в сюжете...)

Основная идея повести не будет связана с природой как таковой. Но некоторую роль будут играть все те визуальные эффекты, которые происходят в небе S1. К тому же, хочется как можно лучше представить мир, который собираюсь описывать. Из-за этого намеренно ищу избыточную (для повести) информацию

[shuricos]

Красный карлик неустойчив - будет вспыхивать, выжигая всё на обращенной к нему стороне.

Земные растения прекрасно себя чувствуют при потоке 100...150 Вт/кв.м,, т.е в 10 раз меньше, чем на Земле.
Если тепло будет поддерживаться геологической активностью, то для достаточной освещённости можете размещать планету вплоть до 4 а.е. от солнц.

Учтите заметную переменность свечения солнц при их затмении друг друга. Меньше всего света будет при проходе К звезды перед G   звездой.

[AlexAV]

Красный карлик неустойчив - будет вспыхивать, выжигая всё на обращенной к нему стороне.

Вспышки красного карлика на климат и условия на поверхности планеты практически влиять не будут. Там другая проблема. Это резко ухудшает условия удержания атмосферы планетой. Т.е. рядом со вспыхивающим красным карликом даже Земля бы атмосферу не удержала бы. Там обитаема планета должна быть существенно больше Земли, т.е. суперземля с массой в несколько раз больше.

 

Если тепло будет поддерживаться геологической активностью, то для достаточной освещённости можете размещать планету вплоть до 4 а.е. от солнц.

Не хотел бы я жить на такой планете, где климат поддерживается геологическим теплом.  На её фоне Ио покажется просто тектонически мертвым миром. Это какой-то сплошное вулканическое поле будет, а планета.

[taurus23]

Благодарю за ответы
1. Как я понял, для сохранения достоверности приходится выбирать: а) либо S1 будет в приливном захвате у G1 и для наблюдателя с S1 гигант будет выглядеть как огромный красный шар, либо б) S1 не будет синхронизирована, но в таком случае будет находится на куда большем расстоянии от G1, и G1 для наблюдателя будет похож (размерами на небосводе) на нашу Луну, только красного цвета.

2. Я сделал небольшие расчеты. Параметры у S1 получились следующими:
m=4,45*10^24 кг
r=5,5*10^6 м
ускорение свободного падения - примерно как на Земле (9,8)
v=0,696*10^11
p=6,3 г/см^3
Собственно, вопрос. Такая средняя плотность, с учетом всех вышеперечисленных свойств, возможна?

3. AlexAV, по поводу 23-часовых суток и размера в 2,3 от размера Ю. в небе Е.:спасибо, это то, что нужно!

4. "Но очевидно, что меньше некоторого расстояния у таких планет, даже гигантов, не может быть миллиарды лет спутников. Особенно к близким по массе к земной, и больше, вопрос."
В таком случае вопрос: каким должно быть соотношение масс между планетой и спутником, чтобы эта пара была стабильна в течении долгого периода времени? (1+ млрд лет)

5. Мысль, возникшая после осмысления 4-го пункта. Насколько я понимаю, верхний предел по массе у планет (в т.ч. газовых гигантов) ограничен. Можно ли заменить газовый гигант на красного карлика? С сохранением всех остальных параметров.
Если да, можно, то как будет выглядеть красный карлик для человека, находящегося на поверхности S1? С газовым гигантом представляю: как Юпитер, а вот для красного карлика воображение буксует.

6. Расстояние от барицентра звездной системы до G1 должно составлять примерно 1,3 а.е., чтобы спутник находился в зоне жизни. Здесь вопрос: может ли он находится дальше, и при этом сохранять на своей поверхности условия, пригодные для жизни, с учетом повышенной геологической активности из-за воздействия приливных сил от газового гиганта? Как я понимаю, у Европы по той же причине под ледяной коркой находится жидкий океан.

вообще не понятно,зачем этот огород городить?что,основная идея рассказа,будет заключаться в описании небесных явлений,в столь сложной системе небесных тел?)тогда уж,лучше описать жизнь на планете,которая вращается  лежа на боку,как уран...это тоже можно интересно обыграть в сюжете...)

Основная идея повести не будет связана с природой как таковой. Но некоторую роль будут играть все те визуальные эффекты, которые происходят в небе S1. К тому же, хочется как можно лучше представить мир, который собираюсь описывать. Из-за этого намеренно ищу избыточную (для повести) информацию

все же интересно,почему именно такая схема?это что,влияние прометея?)и еще был фильм,с вином дзелем,там тоже,планетка обращалась,вокруг какого то местного сатурна..)

[Инопланетянин]

S1 будет в приливном захвате у G1 и для наблюдателя с S1 гигант будет выглядеть как огромный красный шар

Почему красный то? Как обычный юпитер, только ярче, потому, что сильнее освещается. Суть в том, что он двигаться в небе не будет.

5. Мысль, возникшая после осмысления 4-го пункта. Насколько я понимаю, верхний предел по массе у планет (в т.ч. газовых гигантов) ограничен. Можно ли заменить газовый гигант на красного карлика? С сохранением всех остальных параметров.
Если да, можно, то как будет выглядеть красный карлик для человека, находящегося на поверхности S1? С газовым гигантом представляю: как Юпитер, а вот для красного карлика воображение буксует.

А это уже абсолютно другой случай. Как раз в нём этот самый G1 и будет красным. Не надо буксовать воображением, просто красный шар в небе, который не только светит, но и греет.

Возможно, S1 и синхронизированным не будет, т.к. основную энергию будет получать от А1 и А2, а карлик G1 будет вкладывать менее 10%. Но всё равно S1 можно будет расположить в такой тройной системе слегка за обитаемой зоной.
Тогда там будет интересное распределение суток. Карлик движется по небу, либо подходя к двум основным звёздам и тогда сутки почти как на Земле (ну, только источников света три) либо отходит и тогда вместо ночи сумерки, а вместо дня тоже сумерки, но поярче (А1 и А2 дают много света, но не 100% как у Земли). Красиво, но и несколько уныло.

Т.е. рядом со вспыхивающим красным карликом даже Земля бы атмосферу не удержала бы.

Не все красные карлики вспыхивают и он не будет единственным источником освещения для S1, а значит и вспышки (даже если они будут) будут далеко.

[AlexAV]

1. Как я понял, для сохранения достоверности приходится выбирать: а) либо S1 будет в приливном захвате у G1 и для наблюдателя с S1 гигант будет выглядеть как огромный красный шар, либо б) S1 не будет синхронизирована, но в таком случае будет находится на куда большем расстоянии от G1, и G1 для наблюдателя будет похож (размерами на небосводе) на нашу Луну, только красного цвета.

Где-то так.

4. "Но очевидно, что меньше некоторого расстояния у таких планет, даже гигантов, не может быть миллиарды лет спутников. Особенно к близким по массе к земной, и больше, вопрос."
В таком случае вопрос: каким должно быть соотношение масс между планетой и спутником, чтобы эта пара была стабильна в течении долгого периода времени? (1+ млрд лет)

Мне кажется Dayan  в этом сообщение дал исчерпывающий ответ. Если орбита будет ближе к гиганту, чем половины радиуса сферы Хилла, то орбита спутника будет устойчива, т.е. спутник на ней сможет находиться условно вечно. При массе центрального тела (в вашем случае сумма масс звёзд, образующих двойную) 1,7 масс солнца,  массе гиганта равной массе Юпитера и радиусе орбиты в 1,3 а.е. это даст радиус сферы Хилла гиганта  - 0,074 а.е. или 11,1 млн. км. Радиус устойчивой орбиты должен быть менее  5,5 млн. км. Этого достаточно с избытком для существования целой системы спутников.

Так что эта проблема несколько надуманна. 

Можно ли заменить газовый гигант на красного карлика?

Зачем? Всё сходится и с обычным гигантом.

Если да, можно, то как будет выглядеть красный карлик для человека, находящегося на поверхности S1?

Как любая звезда. Т.е. ослепительно яркий диск. Температура поверхности красного карлика вполне соизмерима с температурой нити в лампе накаливания.

Насколько я понимаю, верхний предел по массе у планет (в т.ч. газовых гигантов) ограничен.

Планеты - 12,6 массами Юпитера. Дальше уже будет бурый карлик. При массе более 80 масс юпитера - уже скорее всего нормальный красный карлик (граница зависит от металличности).

[AlexAV]

Не надо буксовать воображением, просто красный шар в небе

Это он для спектрометриста будет красным. А для простого наблюдателя просто ослепительно ярким диском. Свет только будет чуть теплее (не как от солнца, а ближе к свету лампы накаливания).

[taurus23]

вообще не понятно,зачем этот огород городить?что,основная идея рассказа,будет заключаться в описании небесных явлений,в столь сложной системе небесных тел?)тогда уж,лучше описать жизнь на планете,которая вращается  лежа на боку,как уран...это тоже можно интересно обыграть в сюжете...)

Ефремов "Час быка" 

в час быка,основной акцент,делался на социально-политические аспекты..)

[AlexAV]

2. Я сделал небольшие расчеты. Параметры у S1 получились следующими:
m=4,45*10^24 кг
r=5,5*10^6 м
ускорение свободного падения - примерно как на Земле (9,8)
v=0,696*10^11
p=6,3 г/см^3
Собственно, вопрос. Такая средняя плотность, с учетом всех вышеперечисленных свойств, возможна?

Плотность Земли 5,5 г/см3. Радиус железное ядра при этом только 1/3 радиуса. Полагаю, что плотность  6,3 г/см3 вполне реалистична. При этом естественно железное ядро планеты будет больше чем у Земли и планета должна обладать сильным магнитным полем (скорее всего заметно сильнее земного).

[Nucleosome]

Это какой-то сплошное вулканическое поле будет, а планета.

ну ничего! на склонах Этны тоже живут! правда домики иногда заливает лавой... но атмосфера такой планеты да... скорее всего - никаких реактивных двигателей... а вообще мир получается интересный.

К тому же, хочется как можно лучше представить мир, который собираюсь описывать. Из-за этого намеренно ищу избыточную (для повести) информацию

и это правильно. я тоже так делаю. вообще главное - рассчитайте период обращения звёзд вокруг барицентра - чтобы дать картину изменений яркости дня - звёзды же будут иногда затмевать друг друга. хотя при заданном расстоянии вроде не слишком часто - это же уже не тесная пара получается. также - двойные затмения будет исключительное явление - четыре тела на одной линии!

[CTPAHHNK]

в час быка,основной акцент,делался на социально-политические аспекты..)

Ну, автор же написал, что он не собираетмся описывать пейзажи, закаты и восходы, просто антураж такой, как и у Ефремова.

[AlexAV]

6. Расстояние от барицентра звездной системы до G1 должно составлять примерно 1,3 а.е., чтобы спутник находился в зоне жизни. Здесь вопрос: может ли он находится дальше, и при этом сохранять на своей поверхности условия, пригодные для жизни, с учетом повышенной геологической активности из-за воздействия приливных сил от газового гиганта? Как я понимаю, у Европы по той же причине под ледяной коркой находится жидкий океан.

Ну влиянием геологической активности на климат с высокой точностью можно пренебречь. Даже если она такая же как для Ио (что явный перебор).

Что касается расстояния до звезды, соответствующего области жизни, то могу дать такую диаграмму:



Это результаты 1D моделирования.  Некоторые трёхмерные эффекты оно не ловит (это особенно важно для медленно вращающихся планет), но в целом картину отражает правильно.

Ширина области сильно зависит от атмосферного давления. При давление в 1 атм это соответствует потоку излучения приблизительно 1200 - 2000 Вт/м2. Чтобы перейти к радиусу орбиты надо точнее задать светимости звёзд (просто классы G и K - это слишком грубо ).

[shuricos]

Если S1 будет так близок к G1, что умудрится иметь сутки за 23 часа, то у него каждый полдень будет наступать мининочь, так как G1 закроет собой оба солнца. Зато по краям G1 будут красиво светиться верхние слои его атмосферы (свет звёзд там преломляться будет).

[Euron]

все же интересно,почему именно такая схема?это что,влияние прометея?)и еще был фильм,с вином дзелем,там тоже,планетка обращалась,вокруг какого то местного сатурна..)

Нет, хотя я и смотрел оба фильма, на схему они не повлияли (к слову, "Прометей" мне очень не понравился). Как выше писал, нужно создать "абсолютно чужое небо" и в целом мир, который, с одной стороны, был бы похожим на Землю, с другой - чужим (пока не знаю, удастся ли мне создать нужную атмосферу в повести, достаточно тонкая грань). Висящий в небе гигант (да, после обсуждения решил, что правильней будет спутник синхронизировать), двойное Солнце - вполне достаточно для "чужого неба".
Наверняка можно придумать еще с десяток схем, выполняющих ту же задачу, но в мою голову первой пришла та, которую я описал в первом сообщении

Хотелось бы получить ответ на п. 9. из моего первого сообщения. "Периодически на S1 должно случаться затмение, когда G1 будет собой заслонять А1-А2. Как это будет выглядеть для наблюдателя с S1?" Собственно, вопрос вот в чем: G1 будет выглядеть как большой черный диск? При периоде обращения спутника вокруг гиганта в 23 часа несколько часов в сутки будут приходится на эту своеобразную ночь.

Будет ли G1 для наблюдателя с S1 всегда выглядеть как диск? Или он будет менять свою форму на серпообразную в течение определенного периода времени?

[Инопланетянин]

Это он для спектрометриста будет красным. А для простого наблюдателя просто ослепительно ярким диском.

А такие картины даются не для открытого космоса? Солнце на восходе и закате заметно красное. Не будет ли свет красного карлика после прохождения атмосферы, когда и без того немногочисленные синие фотоны окончательно рассеются, выраженно красным?
А то я читал, что и на Плутоне освещение как в Петербурге. Ну явно же не после прохождения этого освещения через земную атмосферу.

Будет ли G1 для наблюдателя с S1 всегда выглядеть как диск? Или он будет менять свою форму на серпообразную в течение определенного периода времени?

Естественно. Обычные фазы луны будут и при синхронизированном вращении. Причём эти фазы будут полностью проходить в течении суток.

А как чёрный диск - нет. На фоне чего? Если свет обоих светил закрыт, то будет просто настоящая ночь (и, кстати, это будет единственное время, когда она действительно будет), а в остальное время будет или день или сумерки когда следовало бы быть ночи.

[shuricos]

Для тех, кто будет на S1  в самой близкой к G1 точке, ночью будет светить G1 достигая в полночь максимума. Тени от S1 видно не будет если светят оба солнца. Если же солнца будут на одной линии с G1, то S1 будет отбрасывать в районе полночи слабую маленькую тень на G1.

Во второй половине ночи диск G1 будет уменьшаться, пока не превратится на рассвете в букву D.

От рассвета до полуденной ночи G1 будет продолжать убывать превращаясь во всё более тонкий месяц. Навстречу месяцу будут подниматься оба солнца, пока не скроются за G1. Наступит полуденная ночь. Обитатели планеты устроят сиесту.

После обеда солнца выйдут из-за G2 и начнут склоняться к горизонту. А G1, неподвижно висящий над головой, превратится в тонкий С-образный месяц, потом будет расти и к закату превратится в полукруг. А после заката продолжит расти до полуночи (см. начало).

Для жителей противоположной стороны планеты всё будет тривиальнее: обычная ночь, но безлунная; обычный день.

[Olweg]

Может быть, и лунная, если есть ещё спутники.