Обитаемый спутник газового гиганта - новые вопросы

[Golossvyshe]

Хотелось бы уточнить про затмения, если они все-таки будут. Раз осенью, раз весной уже не работает? Чаще?
И как долго затмения будут продолжаться?

Представьте, что в небе на одном и том же месте постоянно висит диск с угловыми размерами 6-10° (т.е. в поперечнике в 12-20 раз больше видимого размера Луны). Примерно на половине поверхности спутника (точнее, немного меньше половины) этот диск не будет виден никогда, он всегда под горизонтом. На полушарии, обращенном к планете, вид диска будет меняться в течение суток. В полночь гигант ярко освещен, и ночи, собственно, нет, есть довольно яркие сумерки. Чем ближе утро, тем более ущербным делается диск, на рассвете он виден полумесяцем. В течение дня солнце поднимается по небу, серп гиганта становится все более узким, и наконец, около полудня маленький диск солнца скрывается за гораздо большим диском гиганта. Только в это время наступает ночь (и видны звезды)! Затмение длится примерно полчаса. Дальше солнце выглядывает из-за диска гиганта (который в этот момент в "новолунии" и его не видно), и возвращается ясный день. Дальше солнце клонится к горизонту, и одновременно узкий серп гиганта в небе становится все более полным, на закате превращаясь в полумесяц (но обращенный в другую сторону, нежели утром). С заходом солнца яркий "солнечный" день сменяется светлыми "полноюпитерианскими" сумерками.
Этот цикл повторяется ежесуточно. Если наклон оси вращения гиганта к плоскости его орбиты мал, то затмения будут каждый полдень. Если орбита существенно наклонена, вблизи солнцестояний солнце будет проходить или ниже, или выше гиганта, и затмений не будет (но осенью и весной они будут непременно).
В итоге климат обращенного к гиганту полушария и противоположного будут разными. На обращенном к гиганту полушарии ночь будет наступать внезапно в разгар ясного дня (и возможно, это породит глубокомысленные философские обобщения о тьме, наступающей в разгаре дня, и о зле, неизбежном во всяком добре). Другой ночи там не будет. Напротив, условия освещенности на обратном полушарии будут как на Земле – день без сюрпризов, темная ночь). Плюс небо будут украшать другие крупные спутники в разных фазах и, ночью – звезды.
Как-то так

Вика, Ваш коммент как всегда исчерпывающ.

p.s. Правда, я-то лично вопрос изучил и закрыл давненько. Когда ещё писал "Чёрные скрижали", вторую часть дилогии "Последний корабль в Бессмертные Земли"
http://samlib.ru/k/komarnickij_p_s/chernye_skrijali_18.shtml
глава "Сияние бессмертных" и далее...

Но подрастающему поколению может и пригодиться.

[LL]

Для начала, надо разобраться с механикой. Раз спутник газового гиганта в приливном захвате, значит:

Благодарю за развернутые ответы!

[LL]

Но может это снова сюжету на пользу - находиться на повернутой к гиганту стороне опасно подолгу. И звери с растениями там отличаются от другого полушария.
Особенностей у такого мира столько, что целый букет разных приключений можно описать

но сначала надо все расчитать, хотя бы упрощенно, вывести периоды затмений, сколько суток на год приходится, видимые размеры гиганта и других его лун (и нам периодичности поведения).
если неохота возиться с ножницами и бумагой, можно в КорелДроу начертить, получается и вращать планеты, прикидывать углы и все такое.
Что само по себе удовольствие ДАЖЕ до начала разработки сюжета (реалии мира определяют его, а не наоборот)

Боюсь, рассчеты мне пока не осилить.
Спасибо за ответы и отдельно за заботу о сюжете )

[николай теллалов]

рассчеты мне пока не осилить

попробуйте начать "набивать руку", не спеша - не пожалеете, увлекательно

Спасибо за ответы

другие коллеги дали вам более полезные, чем я

не за что

успеха

[LL]

На полушарии, обращенном к планете, вид диска будет меняться в течение суток. В полночь гигант ярко освещен, и ночи, собственно, нет, есть довольно яркие сумерки. Чем ближе утро, тем более ущербным делается диск, на рассвете он виден полумесяцем. В течение дня солнце поднимается по небу, серп гиганта становится все более узким, и наконец, около полудня маленький диск солнца скрывается за гораздо большим диском гиганта. Только в это время наступает ночь (и видны звезды)! Затмение длится примерно полчаса. Дальше солнце выглядывает из-за диска гиганта (который в этот момент в "новолунии" и его не видно), и возвращается ясный день. Дальше солнце клонится к горизонту, и одновременно узкий серп гиганта в небе становится все более полным, на закате превращаясь в полумесяц (но обращенный в другую сторону, нежели утром). С заходом солнца яркий "солнечный" день сменяется светлыми "полноюпитерианскими" сумерками.

Детально и красочно. Спасибо!!

Также будет полоса (большой круг с долготой ± 90°), где диск гиганта будет казаться куполом, торчащим из-за горизонта.

Тоесть, в первом примере виден будет весь диск, но с ним будут происходить значительные метаморфозы в течение суток, и днем серп в любом случае будет сравнительно ущербным. Сравнивая с Луной, такие фазы гиганта, как первая-последняя четверть, прибывающая-убывающая и полно"луние" будут выпадать на ночное время суток, утро и вечер?

Возможно ли как-то достичь зрелища этих фаз и/или купола гиганта в дневное время?

[Андрей Астрофизический]

Возможно ли как-то достичь зрелища этих фаз и/или купола гиганта в дневное время?

В некоторых регионах спутника - вполне. Но не повсеместно.

[vika vorobyeva]

LL, я цепляю к этому посту схему такой системы. Представьте, что мы висим над северным полюсом и смотрим на систему сверху. Солнце находится справа и очень далеко.
Спутник делает один оборот вокруг гиганта и вокруг своей оси за одно и то же время, поэтому человек, находящийся на обращенном к гиганту полушарии, будет видеть его в одной точке неба. Про ситуацию с человеком на нулевом меридиане я уже писала. Если наблюдатель (черный человечек) находится на экваторе, гигант будет в зените, если у северного/южного полюса – то у южного/северного горизонта, но картина освещенности будет прежней (полумесяц на рассвете/закате, "полногигантие" в полночь, "новогигантие" и затмение в полдень.

Давайте теперь рассмотрим наблюдателя на экваторе на долготе 90° (серый человечек). Такой наблюдатель будет видеть гигант куполом (половинкой, выглядывающей из-за горизонта на востоке, всегда в одном и том же месте). На закате он будет видеть "полногигантие", в полночь купол станет освещен наполовину, к рассвету он превратится в тонкий серп, и затмение случится на восходе – солнце внезапно выйдет из-за края гиганта. В полдень гигант опять освещен наполовину (но половина эта другая, чем в полночь). Видно его будет - даже Луну видно днем, а у нее альбедо в несколько раз меньше, чем альбедо планеты, затянутой облаками.
На экваторе на долготе 270° картина зеркальная: купол гиганта будет на западе, и садиться солнце будет не за горизонт, а за край гиганта, невидимый в небе из-за "новолуния". В полночь освещенной окажется половина купола, к рассвету - весь купол целиком.
В средних широтах на долготах ±90° купол будет на северо-западе или юго-востоке

[Инопланетянин]

Вот вам и картинки:

Явно система двойной звезды, поэтому даже не освещённые основным солнцем стороны гиганта и спутников видны.


Тут гигант с сильной турбулёнтностью атмосферы.


Вид с моря.


Нулевой меридиан, высокие широты.


Низкие широты, курорт.


А вот гигант с ярко выраженным кольцом.

[РВС]

LL, как я обычно делаю во всех, подобных этой, темах - советую Вам проявить интерес к SpaceEngine. Вообще, полагаю, что SE должен стать обязательным инструментом для всех фантастов, желающих писать реалистичную космическую фантастику. (Только не говорите мне, что "реалистичная фантастика" - оксюморон. ). Продается в Стиме, цена в России - 465 руб., предыдущую версию можно скачать бесплатно с оф. сайта.

[LL]

Вот вам и картинки:

Именно такие картинки восхищали меня всегда. Однако система двойной звезды казалась, особенно после Аватара, слишком клишейной. Теперь думаю, что зря

[LL]

Конкретные параметры системы, конечно, на вкус автора, но могу предложить пару конфигураций.

Благодарю!!
Теперь меня не отпускают мысли о системе двойной звезды. С сожалением предполагаю, что это внесло бы ряд сложностей в начавшую логически выстраиваться систему.

[Инопланетянин]

Однако система двойной звезды казалась, особенно после Аватара, слишком клишейной. Теперь думаю, что зря

Дело в том, что рисовальщики зачастую не учитывают, что в космосе свет не рассеивается. И не освещённые стороны планет будут просто невидимы. Хотя Луна перед глазами. И приходится объяснять видимость полного диска только подсветкой второго светила. Но, конечно, злоупотреблять кратностью системы не стоит, лучше дать себе труд выбрать более правильные рисунки.

[Dem]

3. Смена и длина дня и ночи? Как будет выглядеть дневное и ночное небо? Бледный газовый гигант и набирающие к сумеркам четкость мелкие спутники? Собственные спутники, видимые круглые сутки?

Будет резкая разница между "внутренним" и "внешним" полушариями.
Внешнее - в общем как на обычной планете.
Внутреннее - будет освещаться отражённым светом, там будет значительно теплее и фактически не будет ночи. Плюс затмения.

[Инопланетянин]

При этом внешнее будет освещаться с чуть более близкого расстояния (до 10 млн. км.). Внутреннее, соответственно, с чуть более дальнего расстояния. Ещё вопрос где будет теплее.

[sharp]

смена времен года - за счет экцентриситета орбиты гиганта. Зима - когда гигант наиболее удален, лето - когда ближе всего к звезде системы.
иначе - никак.

Почему это? если плоскость орбиты спутника наклонена по отношению к плоскости орбиты гиганта, то смена времен года происходит точно по тем же причинам, что и на Земле. И никаких эксцентриситетов не ннада.

[sharp]

Смотря какой наклон системы... в системе Урана например, может не быть затмений годами. Т.к. система на боку лежит, и период 84 года.

Скорее всего, затмения будут достаточно редки и на обсуждаемом спутнике. Он вряд ли может находиться на слишком низкой орбите, ввиду чрезмерной радиации в радиационных поясах планеты-гиганта. А на высокой орбите, при значительном наклонении орбиты, затмения будут возможны только "весной" и "осенью", т.е. в периоды, близкие к равноденствию.

[Инопланетянин]

если плоскость орбиты спутника наклонена по отношению к плоскости орбиты гиганта, то смена времен года происходит точно по тем же причинам, что и на Земле

Это маловероятно. Обычно спутники планет находятся на экваториальных орбитах. Но кто мешает оси гиганта быть наклонённой?

Он вряд ли может находиться на слишком низкой орбите, ввиду чрезмерной радиации в радиационных поясах планеты-гиганта.

Землеподобная планета сможет генерировать своё хорошее магнитное поле, если её период вращения будет сопоставим с земным. Это ж не Титан и не Ио. Ну даже марсоподобная планета тоже себя покажет. Атмосфера к тому же. Вот с пилотируемой космонавтикой будет очень плохо, это да.

[LonelyWanderer]

Тему пока не читал, может кто уже и высказывал подобное, но мне представляется, что образование спутника массой с Землю у газового гиганта массой с Юпитер - крайне маловероятно. Этот спутник, чтобы он оказался достаточно большим - должен был бы образоваться ещё на этапе становления самого газового гиганта (ведь тот же Юпитер состоит в основном из газов, а силикатов там не так и много), а тогда более вероятно, что спутник Земля превратился бы в мини-Нептун, т.е. тоже наполненный газами. Если бы образование спутника запоздало (т.е. образование его бы пошло не как двойной планеты Земля-Юпитер, а как спутника из колец и т.д.), тогда подавляющее большинство силикатов забирал бы газовый гигант, и тогда разница в массе силикатного ядра и массой спутника отличалась бы в гораздо большее количество раз, чем в случае с силикатным ядром Юпитера и Землёй (разница около 10 раз, а может и менее), ведь, например, сейчас, если какое-либо тело будет лететь в сторону Юпитера, вокруг которого обращалась бы Земля, с вероятностью, наверное, свыше 99% упало бы оно именно на Юпитер, а не на Землю. Т.е. изначально такая пара не может образоваться, чтобы получилась в итоге Юпитер и Земля. Земля могла бы сформироваться потом, если бы Юпитер сразу бы обзавёлся столь мощным кольцом, основная масса которого бы не упала на Юпитер, а сконденсировалась в спутник. Но я слабо представляю себе кольцо вещества массой с Землю - оно бы быстро слиплось бы в спутники, которые друг друга бы повыталкивали в открытый космос (похожую ситуацию я моделировал в Universe Sandbox 2) в силу того, что масса кольца и гравитационные манёвры образующихся тел весьма существенны относительно гравитации центрального тела, и легко бы приобретали 2-ю космическую скорость. Т.е. такой вариант тоже крайне маловероятен.
Вывод: чтобы найти спутник массой с Землю, планета должна быть намного крупнее Юпитера, и скорее всего как минимум 10 Юпитеров (и то, скорее всего тоже маловероятно - те же спутники Юпитера вместе взятые не дотягивают до 1/10 Земли, и состоят в значительной мере из воды, т.е. само их происхождение уже другое, да и вообще - они раздельны, а столкни их - не выйдет планеты массой в 1/10 Земли: значительная часть вещества разлетится от ударов.
Т.е., чтобы у газового гиганта был спутник, похожий по массе на Землю и при этом не быть мини-нептуном (т.е. не иметь обширную атмосферу), он должен быть весьма большим и тяжёлым, сформировавшимся из гораздо более тяжёлого протопланетного диска, нежели тот, который был некогда вокруг Солнца. 15-20 Юпитеров минимум. А это уже лёгкий коричневый карлик (без термоядерных реакций горения дейтерия в начале жизни, которые начинаются от 20 масс Юпитера).

Существование обитаемой планеты у коричневого карлика поднимает уже другие вопросы, ведь там уже и условия существенно отличаются от Юпитера - более сильные приливные силы, больше магнитные поля, более мощные радиационные пояса и т.д.

[Dayan]

Образование спутников у планет происходит сложнее, чем видится некоторым.
Планеты-гиганты, как сейчас считается, могут образоваться очень "быстро", не за миллионы лет. Чаще всего такие планеты возникают за линией льда системы. Из-за обмена угловым моментом с массивным протопланетным диском они по спирали приближаются к звезде. Расчищая себе путь, новообразованная планета-гигант создаёт разрыв в протопланетном диске, т.е. диск разделяется на внутреннюю и внешнюю части, а орбита планеты становится относительно свободной от материи. Гравитация планеты заставляет вещество перетекать из внешней части протопланетного диска во внутреннюю (иногда наоборот) через её окрестности, и этот поток тем сильнее, чем более плотным является диск. Поток из одной части диска в другую питает протоспутниковый аккреционный диск вокруг планеты.
За время миграции планеты в её окрестностях может смениться несколько поколений спутников. Из-за взаимодействия с протоспутниковым диском, длительное время подпитываемом извне, некоторые спутники могут упасть на планету.
Спутники планеты-гиганта, миграция которого закончится в зоне обитаемости, могут возникать из уже обеднённых лёгкими веществами частей диска, поскольку те вещества выметаются звездой из зоны внутри линии льда. Эти спутники, вероятно, будут иметь преимущественно железно-силикатный состав.
Современное моделирование показывает (спасибо за ссылку на статью SpaceEngineer-у, которая по какой-то причине была пропущена мной), что образование очень массивных спутников – не такое уж и маловероятное событие (с соотношением суммарной массы спутников к планете аж до 0.1!). Так например у авторов приведённой статьи получилось, что вероятность возникновения спутниковой системы с массой, превышающей 0.005 массы планеты, составляет более 5%.
По поводу масс планет стоит ещё сказать, что у планет-гигантов с массой Сатурна (или даже Нептуна) радиус сферы Хилла в ЗО жёлтых карликов будет составлять несколько млн км – довольно обширная область питания протоспутникового диска, движущаяся через диск в процессе миграции планеты (плюс вещество, текущее из другой части протопланетного диска пока тот существует).
Всё это означает, что даже у малых планет-гигантов в ЗО спутники могут быть сравнимыми с Землёй как по массе, так и по составу, и что они не так уж редки. Конечно, спутники планет-гигантов, представляющие собой мининептуны или океаниды, вероятно, являются правилом по распространённости, а не исключением. Но среди них могут встречаться и подобные Земле, Марсу, Венере и т.д.

[revan125]

Всем добрый день. Дабы не плодить темы, решил здесь же задать вопросы по примеру ТС.
С учётом современных представлений экзолуна на орбите газового гиганта представляется наиболее возможной для обитаемости. Мне нужна луна для фэнтези-сеттинга, но дабы соблюсти хоть какой-то реализм и возможность дальнейшего развития истории вне её, хочется сделать её приближенной к реальности. Просмотрев подобные темы на форуме, я сделал примерные расчёты и хотел бы утвердиться или усомниться в их правильности.
Итак, параметры:
- одиночная звезда – 1,25 массы солнца, т около 6300 к, класс F
- экзопланета – газовый гигант, около 3 масс Юпитера, 1,5 радиуса Юпитера, период обращения около 450 земных суток, эксцентриситет близок к нулю
- экзолуна – приливной захват гиганта, 0,6 радиусов Земли, 0,285 масс Земли, плотность 7,7 г\см3, g около 17 м\с2 (1.7 земного), период обращения вокруг гиганта - около 60 часов, наклон оси и эксцентриситет близки к нулю; искусственно терраформирована
Собственно, вопросы:
1. Достаточна ли масса планеты для удержания атмосферы и жидкой воды? Если да, то возможно ли сделать массу и радиус меньше (или не стоит делать меньше 0.25 массы Земли)?
2. Будет ли на ней сильная вулканическая активность? Если да, то как это можно изменить (добавить ещё один спутник, сделать более удаленную орбиту)?
3. Самое главное - возможны ли на ней климат и жизнь наподобие земной?
4. Правильно ли я понимаю, что на стороне, повернутой к гиганту, будет смена суток по типу: рассвет - затмение гигантом солнца в полдень на 1-1,5 часа - заход - светлые сумерки со светом от гиганта; а на противоположной стороне - обычная смена суток?
5. Каков будет угловой размер гиганта в небе экзолуны при данных характеристиках системы?
6. Я правильно понимаю, что смена сезонов будет отсутствовать, а климатические пояса будут идти как: условно лето - на экваторе, весна\осень - в средних широтах, зима - на полюсах?
7. Не будет ли планета слишком сильно нагреваться и остужаться на противоположном от гиганта полюсе?
8. Возможно ли будет расположение на стороне, обращенной к гиганту, океана с небольшими участками суши, а на обратной - почти полностью только суши?
9. Возможны ли будут при данной силе тяжести наземные существа высотой в 3 метра?
10. Возможно ли будет размещение 1-2 спутников на синхронной орбите дальше этой экзолуны без серьёзных негативных последствий для жизни?
11. Будет ли данная система стабильна в течение 1-2 млрд лет?

Всем заранее спасибо за ответы.