Обитаемая планета в резонансе 2:3

[Инопланетянин]

К слову о Меркурии, на правах бреда.
В конце концов, остается вариант планеты на меркуриеобразной резонансной орбите вокруг позднего К или раннего М-карлика. И вот там с магнитным полем, дегазацией и атмосферой все будет очень хорошо, возможно даже слишком. Интересно было бы промоделировать климат и биосферу. Видел статьи, но там температуры только средние за цикл.

При резонансе 2:3 образуются 2 "холодных" и 2 "горячих" "четвертьшария" планеты. В каждом из них один орбитальный период (30-50 дней примерно) царит день, другой период - ночь. Получается усиленный аналог зимы-лета, сопровождаемый медленной приливной волной высотой метров 10-20 в океанах. На горячих долготах экватора в полдень (планета в периастре) звезда  делает петлю (есть несколько дней обратного движения) в зените и жарит с полуторной силой, вероятно, чуть позже полудня образуется система мощных циклонов с осадками. Многодневной ночью - погода в зависимости от плотности и теплопереноса атмосферы. На холодных долготах звезда долго топчется на горизонте, имея максимальный размер, а потом идет через небо, уменьшаясь в зените до минимума (планета в апоастре), и снова увеличивается у горизонта, дважды заходя. Это сглаживает поступление энергии в течение дня, а ночью в периастре приходит ветер с жаркой стороны.
Получается сочетание широтной и "концентрической" (приливно-захватной) поясности, с огромными сезонными перепадами всех параметров. И если синхронная планета - слишком статичный мир, то этот мир, вероятно, слишком динамичен для появления жизни. Хотя с ранней Землей по приливам сравнимо, а плотная первичная атмосфера всё сгладит.
Для холодных долгот можно представить земной аналог - северная тайга и тундра спокойно переживет долгий неяркий день и долгую ночь даже при земной атмосфере. А вот представить себе супер-экваториальные супер-дождевые джунгли, на месяц-два уходящие во тьму и холод, мне сложно. Причем короткий цикл может сделать привычные нам сезонные механизмы приспособления растений менее эффективными: сбрасывать листву и подыхать целиком раз в 2 месяца может быть нерационально. Видимо, потребуется что-то хвойное или травянистое, быстро-однолетнее или корневищное.

Еще такой аспект - при разных параметрах орбиты холодные и горячие долготы могут находиться в обитаемой зоне или нет. К примеру, планета явно за границами ОЗ (что более вероятно при несинхронизированной орбите), вся во льдах, но раз в оборот сначала на одной стороне планеты, потом на другой образуется пятно тепла и оживает жизнь. При этом "пятна" разделены холодными поясами и изрядно отличаются по эволюции. Либо наоборот, только на холодных долготах есть жизнь, связывающая две  полярных области, а на горячих слишком жарко (это при условии, что планета не венеризуется).

PS.  При массе звезды, допустим, 0,5 солнечной и светимости грубо 0,06% (эффективная земная орбита 0,25 а.е) приливная обстановка, равная меркурианской, будет при орбите с большой полуосью около 0,3 а.е (0,38 / куб. корень из 0,5) и с периодом около тех же 87 суток (получилось, что определенный приливный градиент связан с определенным периодом обращения независимо от массы звезды). При эксцентриситете 0,2 и выше, планета в периастре будет находиться ближе эффективной орбиты. Это опуская возможность формирования более тесных резонансных орбит.
..........
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2041-8205/791/1/L12/pdf
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1710/1710.01405.pdf

Любопытно. Я думаю, что обитаемая планета должна в обязательном порядке выходить из ОЗ в перигелии и афелии, чтобы средняя инсоляция была приблизительно земной. Ну и очень желателен мощный парниковый эффект для сглаживания температурных колебаний. А вода и так обладает достаточной инерцией чтобы усреднить температуру хотя бы в океане и прибрежных областях.

[AlexOrex]

http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2041-8205/791/1/L12/pdf
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1710/1710.01405.pdf

Добавлю:
Некоторые идеи из второй статьи (моделировались планеты с эксцентриситетом 0,2 и 0,4 и резонансом 1:1, 1:1,5, 1:2 и 1:2,5) :
1) У планет с нецелыми резонансами более узкая обитаемая зона звезды: инсоляция от 1550  до 700 Вт/м2 против 1700-500 Вт/м2 у синхронных планет.
2) У планет с нецелыми резонансами, по сравнению с синхронными, ниже процент льдов, выше температура,  и ниже альбедо (поскольку меньше облаков, чем на синхронной, из-за меньшего градиента температур). При этом на планете с резонансом 1:2 второе полушарие, освещаемое в апоастре, даже не успевает оттаять, поэтому альбедо тоже высокое и температура ниже. Картина температурных зон при нецелом резонансе больше размазывается в широтном направлении.
3) При любых резонансах с ростом орбитального периода планеты становятся в целом прохладнее из-за роста облачности. При этом даже при эксцентриситете 0,4 в океане в слое 50 м колебания температуры не превышают 5К (0,6К при орбитальном периоде 20 дней, 3,4К при периоде 80 дней).
4) У нашей любимой синхронной планеты 1:1 с ростом эксцентриситета до 0,4 глобальная температура повышается на 21К (солар смещается при либрации и отогревает большую площадь), соответственно отодвигая внутреннюю границу ОЗ.
Авторы заключают, что климат планет с целыми резонансами более устойчив (особенно 1:1).

Во второй статье авторы, кстати, упоминают, что в различия в температуре горячих и холодных долгот при 1:1,5 могут сглаживаться атмосферой (как получилось в их первой статье 2014 года), и получаются просто широтные пояса (влажный экваториальный между тридцатыми параллелями, сухие "тропики" между 30 и 60 широтой, чуть влажные полюса).

[LonelyWanderer]

Что-то я сомневаюсь насчёт возможности достаточно долговечной резонансной орбиты у КК. Эллиптическая орбита всё-равно станет достаточно быстро круговой из-за приливных сил, а тогда и резонанс по вращению исчезнет, и вращение остановится.
Кстати, а как насчёт миграции планеты? Близкое расстояние, сильные приливные силы будут быстро выталкивать планету с первоначальной орбиты - она будет удаляться от звезды, подобно Луне от Земли, пока не покинет зону жизни, где замедлит своё убегание по мере ослабления приливных сил.

[Инопланетянин]

Что-то я сомневаюсь насчёт возможности достаточно долговечной резонансной орбиты у КК. Эллиптическая орбита всё-равно станет достаточно быстро круговой из-за приливных сил, а тогда и резонанс по вращению исчезнет, и вращение остановится.

Речь идёт о поздних оранжевых карликах и, может быть, ранних красных. У них это возможно. Приливные силы не больше, чем у Меркурия, а освещённость земная. В среднем.

[AlexOrex]

Что-то я сомневаюсь насчёт возможности достаточно долговечной резонансной орбиты у КК. Эллиптическая орбита всё-равно станет достаточно быстро круговой из-за приливных сил, а тогда и резонанс по вращению исчезнет, и вращение остановится.
Кстати, а как насчёт миграции планеты? Близкое расстояние, сильные приливные силы будут быстро выталкивать планету с первоначальной орбиты - она будет удаляться от звезды, подобно Луне от Земли, пока не покинет зону жизни, где замедлит своё убегание по мере ослабления приливных сил.

В первой статье авторы рассматривают вероятность различных резонансов, для исходно быстровращающихся планет резонанс 1:1,5 довольно вероятен. Для планеты земной массы на орбите 0,1 а.е у звезды 0,3 солнечной массы время сохранения эксцентриситета оценивают порядка 3,6 млрд лет. На Экзоархей точно хватит А миграции не будут намного больше, чем у Меркурия (и меньше, чем у близких синхронных планет), особенно учитывая, что у красных карликов потери массы ничтожны, а вращение звезды (Проксимы, Барнарды и т.д.) может быть медленнее обращения планеты, то есть приливные силы будут сужать орбиту планеты.