Обитаемый спутник газового гиганта - новые вопросы

[Инопланетянин]

- экзопланета – газовый гигант, около 3 масс Юпитера, 1,5 радиуса Юпитера, период обращения около 450 земных суток

Не может быть. Радиус Юпитера предельный для газовых гигантов и не увеличивается из-за роста массы. Водород и гелий просто сжимаются под давлением и умещаются в тот же юпитерианский объём. Расти он начинает только с разогревом. Или у горячих юпитеров, но это оборот вокруг звезды за часы и никакой обитаемости или уже у красных и коричневых карликов.

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)?

Сомнительно. Марс практически не удержал и на довольно большом расстоянии. Может и эта планета не удержит.
Хотя, звезда F, у ней хромосфера спокойнее, может и удержит. Но ничего наверняка сказать не могу.

2. Будет ли на ней сильная вулканическая активность? Если да, то как это можно изменить (добавить ещё один спутник, сделать более удаленную орбиту)?

Да, Ио как пример. Скорее всего, меньше, но сколько именно сказать сложно. Впрочем, это зависит от остальных спутников.

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?

Планета будет вращаться над экватором газового гиганта, а каков наклон оси самого гиганта неизвестно. Но именно от него зависят времена года.

7. Не будет ли планета слишком сильно нагреваться и остужаться на противоположном от гиганта полюсе?

Вы хотите сказать, на противоположных от солнца сторонах гиганта? Не должно быть слишком сильно. Хотя, эффекты из-за разного нагрева полушарий спутника будут заметны.

8. Возможно ли будет расположение на стороне, обращенной к гиганту, океана с небольшими участками суши, а на обратной - почти полностью только суши?

Не знаю. Но почему не наоборот? См. приливное искажение формы Луны, например.

9. Возможны ли будут при данной силе тяжести наземные существа высотой в 3 метра?

Они и на Земле возможны. Слоны, к примеру. А если вспомнить динозавров…

10. Возможно ли будет размещение 1-2 спутников на синхронной орбите дальше этой экзолуны без серьёзных негативных последствий для жизни?

А вот от них-то и зависит вулканизм. Вполне можно и перебрать до сплошного серного ада как на Ио.

[vika vorobyeva]

Ну что ж, давайте считать.
Если масса планеты равна 3 массам Юпитера, а орбитальный период спутника составляет 60 часов, расстояние между планетой и звездой составит (в случае круговой орбиты) 765 тыс. км = 0.0051 а.е.
При массе звезды 1.25 солнечных и орбитальном периоде 450 суток расстояние между планетой и звездой составит 185 млн. км = 1.24 а.е.
Отсюда можно сделать вывод, что положение спутника на орбите вокруг планеты-гиганта практически не будет влиять на его инсоляцию и климат, гораздо сильнее будут влиять эксцентриситет орбиты гиганта и наклон оси вращения к плоскости его орбиты.
Как совершенно правильно заметил Инопланетянин, радиус гиганта будет примерно равен радиусу Юпитера. С расстояния 765 тыс. км угловой размер гиганта в небе спутника составит 10.5° (21 поперечник луны в земном небе).
Раз гигант находится примерно в обитаемой зоне, его облака будут сложены из кристаллов водяного льда, т.е. планета будет очень яркой. Она может быть почти белой, может быть полосатой, как Юпитер, тогда белые полосы будут перемежаться голубыми (голубой цвет – следствие рэлеевского рассеяния в чистой атмосфере). Возможно, кроме полос на диске будут многочисленные белые овалы циклонов и синие – антициклонов. Скорее всего, гигант быстро вращается, делая один оборот вокруг своей оси за 9-10 часов, поэтому облачные детали будут все время меняться, какое-нибудь Большое Синее Пятно будет пересекать видимый диск планеты за 4-5 часов.
Вызывает удивление средняя плотность спутника – 7.7 г/куб.см. Он у вас что – из чистого железа? Даже у Меркурия средняя плотность 5.43 г/куб.см, а он за вычетом тонкой мантии и коры состоит почти из одного ядра. Насколько необходима по сюжету такая высокая средняя плотность?
Планета с массой 0.285 масс Земли – это 2.6 масс Марса. У Марса есть тонкая углекислотная атмосфера, так что и у вашего спутника она возможна. Но! Марс летает в межпланетном пространстве, а ваш спутник летает в радиационных поясах своего гиганта. На атмосферу спутника будет непрерывно обрушиваться ливень высокоэнергичных заряженных частиц, способствующий улетучиванию атмосферы. Поэтому вам нужен спутник с сильным магнитным полем. Это вполне возможно – и у Меркурия, и у Ганимеда магнитное поле есть. Но все же спутник лучше сделать побольше и помассивнее.
Смена сезонов на спутнике будет зависеть от эксцентриситета орбиты гиганта и наклона оси его вращения к плоскости орбиты. Тут возможны самые причудливые варианты.

[sharp]

С учётом современных представлений экзолуна на орбите газового гиганта представляется наиболее возможной для обитаемости.

Довольно дискутабельное утверждение, учитывая что единственная известная нам на сегодняшний день обитаемая планета не является спутником газового гиганта.

[Dayan]

С учётом современных представлений экзолуна на орбите газового гиганта представляется наиболее возможной для обитаемости.

Очень сомнительно, как уже сказали. Более того, нет таких "современных представлений".

- одиночная звезда – 1,25 массы солнца, т около 6300 к, класс F

Почему вы выбрали в качестве пристанища для жизни такую довольно массивную звезду? Звёзды с массами 1.25 солнечной и при солнечном химсоставе живут около 5 млрд лет на главной последовательности. Их светимость составляет примерно 2.5–3 светимости Солнца. Не лучше ли взять звезду поменьше? Хотя, если речь о колонии и терраформировании, то почему бы и нет.

- экзопланета – газовый гигант, около 3 масс Юпитера, 1,5 радиуса Юпитера, период обращения около 450 земных суток, эксцентриситет близок к нулю

Аналогичный предыдущему вопрос по планете – зачем нужна такая массивная планета, если можно обойтись планетой поменьше Юпитера или даже Сатурна? Я так понимаю, что раз уж вы обращаетесь с вопросами, значит для научной правдоподобности можно скорректировать параметры звезды и планеты, а не только спутника?

1.5 радиуса Юпитера для планеты-гиганта возрастом более 1 млрд лет и находящейся в зоне обитаемости, как уже сказали, это много. Радиусы планет с массой в 3 массы Юпитера достигают максимума, при составе аналогичном Юпитеру холодные газовые гиганты такой массы имеют радиусы около 12 радиусов Земли, т.е. 1.1 радиуса Юпитера (см статью).

При массе звезды 1.25 солнечных и орбитальном периоде 450 суток расстояние между планетой и звездой составит 185 млн. км = 1.24 а.е.

Поскольку звезда массой 1.25 солнечной имеет светимость 2.5–3 солнечной, то при такой орбите планеты инсоляция на ней (и соответственно на спутнике) будет в 1.5–2 раза превышать земную. Спутник имеет неплохой шанс стать аналогом Венеры, особенно если учесть, что его дополнительно нагревают приливы и немного диск самой планеты, который ярче лунного в пару-тройку тысяч раз.

- 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

Пара ошибок при входных параметрах. Средняя плотность планеты с радиусом точно 0.6 земного и массой 0.285 земной составляет 7.27 г/см³, а ускорение свободного падения – 7.77 м/с² (или около 0.79 земного). Вторая космическая на такой планете будет равна 7.71 км/с (против 5.03 км/с для Марса).

Вызывает удивление средняя плотность спутника – 7.7 г/куб.см. Он у вас что – из чистого железа? Даже у Меркурия средняя плотность 5.43 г/куб.см, а он за вычетом тонкой мантии и коры состоит почти из одного ядра. Насколько необходима по сюжету такая высокая средняя плотность?

Видимо, имеется ввиду просто массивный аналог Меркурия. Почему бы и нет? Меньший радиус даёт большую вторую космическую, что помогает лучше сохранить атмосферу при данной массе. Ускорение силы тяжести, больше сравнимое с земным, чем с марсианским, тоже плюс для возможной жизни. И магнитное поле посильнее.
Кстати, массовую долю железа при радиусе 0.6 земного и массе 0.285 земной я оцениваю в ~70% (из соотношения "масса – радиус" из этой статьи), т.е. близко к значению на Меркурии.

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)?

Полагаю, что да, но если такая планета находится в зоне обитаемости F, G и K-звёзд, и не является спутником значительно более массивного тела. Как уже сказала Vika, есть проблема эрозии атмосферы в условиях магнитосферы очень массивной планеты. Гораздо лучше для сохранности атмосферы маломассивного аналога Земли выглядит ситуация например, если он обращается вокруг газового гиганта с массой Сатурна или меньше раза в 2, притом, что радиус гиганта всё ещё близок к радиусу Юпитера. Ещё стоило бы увеличить период обращения спутника.
Меньше 0.25 массы Земли спутник лучше не делать из-за эрозии атмосферы.

11. Будет ли данная система стабильна в течение 1-2 млрд лет?

Да, будет (см статью). И не 1–2 млрд лет, а за время, превышающее время жизни F-звезды.

3. Самое главное - возможны ли на ней климат и жизнь наподобие земной?

Если сделать планету как я сказал, и отодвинуть её дальше от звезды, то жизнь на спутнике возможна. Только климат будет зависеть от наклона оси вращения, химического состава и плотности атмосферы, количества воды, а также инсоляции.

8. Возможно ли будет расположение на стороне, обращенной к гиганту, океана с небольшими участками суши, а на обратной - почти полностью только суши?

Случайным образом, да. Океан вполне может располагаться на оси "планета – спутник" на ближней стороне (и вообще где угодно), над наиболее массивной аномалией внутри спутника. Взять ту же Луну – большая часть её "морей", т.е. низменностей, находятся на видимой стороне.

10. Возможно ли будет размещение 1-2 спутников на синхронной орбите дальше этой экзолуны без серьёзных негативных последствий для жизни?

А что значит "на синхронной орбите дальше этой экзолуны"? Имеется ввиду спутники в орбитальных резонансах?
Да, возможно такое. Зависит от массы спутников и их орбит (и параметров системы в целом).

[revan125]

Почему вы выбрали в качестве пристанища для жизни такую довольно массивную звезду? Звёзды с массами 1.25 солнечной и при солнечном химсоставе живут около 5 млрд лет на главной последовательности. Их светимость составляет примерно 2.5–3 светимости Солнца. Не лучше ли взять звезду поменьше? Хотя, если речь о колонии и терраформировании, то почему бы и нет.

Побоялся, что не будет хватать инсоляции спутнику. Хотя да, вероятно она будет избыточна. В таком случае, скажем, 1.1 массы Солнца хватит для текущей орбиты гиганта, чтобы при этом спутник был жизнепригоден?

Аналогичный предыдущему вопрос по планете – зачем нужна такая массивная планета, если можно обойтись планетой поменьше Юпитера или даже Сатурна? Я так понимаю, что раз уж вы обращаетесь с вопросами, значит для научной правдоподобности можно скорректировать параметры звезды и планеты, а не только спутника?

1.5 радиуса Юпитера для планеты-гиганта возрастом более 1 млрд лет и находящейся в зоне обитаемости, как уже сказали, это много. Радиусы планет с массой в 3 массы Юпитера достигают максимума, при составе аналогичном Юпитеру холодные газовые гиганты такой массы имеют радиусы около 12 радиусов Земли, т.е. 1.1 радиуса Юпитера (см статью).

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)?

Полагаю, что да, но если такая планета находится в зоне обитаемости F, G и K-звёзд, и не является спутником значительно более массивного тела. Как уже сказала Vika, есть проблема эрозии атмосферы в условиях магнитосферы очень массивной планеты. Гораздо лучше для сохранности атмосферы маломассивного аналога Земли выглядит ситуация например, если он обращается вокруг газового гиганта с массой Сатурна или меньше раза в 2, притом, что радиус гиганта всё ещё близок к радиусу Юпитера. Ещё стоило бы увеличить период обращения спутника.
Меньше 0.25 массы Земли спутник лучше не делать из-за эрозии атмосферы.

Да, безусловно, исходные данные я предоставлял из своих представлений и расчётов, а в них наверняка могут быть ошибки, поэтому корректировки для меня как раз желательны. В таком случае, по вашему мнению, гигант где-то с 0,5 масс Юпитера будет более правдоподобно?
Если увеличить время обращения спутника до 80 часов, скажем, этого будет достаточно? Не будет ли сильных перепадов температуры на спутнике в течение этого времени?

10. Возможно ли будет размещение 1-2 спутников на синхронной орбите дальше этой экзолуны без серьёзных негативных последствий для жизни?

А что значит "на синхронной орбите дальше этой экзолуны"? Имеется ввиду спутники в орбитальных резонансах?
Да, возможно такое. Зависит от массы спутников и их орбит (и параметров системы в целом).

Да, имелись в виду орбитальные резонансы. Возможно ли их разместить так, чтобы они не увеличивали вулканическую активность обитаемого спутника?

Спасибо за ответ.

[revan125]

Смена сезонов на спутнике будет зависеть от эксцентриситета орбиты гиганта и наклона оси его вращения к плоскости орбиты. Тут возможны самые причудливые варианты.

Спасибо за ответ.

Я предполагаю, что эксцентриситет не сильно большой (около 0,005), а наклона оси у гиганта (как и у спутника) нет. В этом случае ведь не будет ярко выраженной смены сезонов, а лишь климатические пояса (от более теплых на экваторе до более холодных на полюсах)?

[revan125]

2. Будет ли на ней сильная вулканическая активность? Если да, то как это можно изменить (добавить ещё один спутник, сделать более удаленную орбиту)?

Да, Ио как пример. Скорее всего, меньше, но сколько именно сказать сложно. Впрочем, это зависит от остальных спутников.

Спасибо за ответ.

А как можно было бы уменьшить вулканическую активность?

[Инопланетянин]

А как можно было бы уменьшить вулканическую активность?

В идеале - спутник у газового гиганта один. Почему бы и нет в такой близи от светила? Тогда приливного влияния соседних спутников  на наш спутник практически не будет. Только либрация.

В этом случае ведь не будет ярко выраженной смены сезонов, а лишь климатические пояса (от более теплых на экваторе до более холодных на полюсах)?

А тут уже всё зависит от величины парникового эффекта. Можно и на разгонный ледниковый период нарваться.

[Klapaucius]

Побоялся, что не будет хватать инсоляции спутнику. Хотя да, вероятно она будет избыточна. В таком случае, скажем, 1.1 массы Солнца хватит для текущей орбиты гиганта, чтобы при этом спутник был жизнепригоден?

0,8 может сойдёт. 0,9 точно, там может светимость почти как у Солнца, диаграмма Герцшпрунга-Рассела не строгая, небольшие отклонения возможны (и не только из-за возраста звезды). Почему "стоит" уменьшать массу звезды? Во-первых как указали выше, на эволюцию жизни больше времени. Во-вторых, чисто статистически звёзд меньше солнечной массы (не так уж сильно менее массивных, скажем жёлтых после G2V и оранжевых карликов) на порядки больше чем G2V-F8V. В чём беда для обитаемых спутников газовых гигантов? У таких маломассивных звёзд планета-гигант слишком близка к звезде, и больше одного спутника может не удержит. И чем мельче эта планета-гигант, тем в идеале лучше (но меньше сфера Хилла). У звезды солнечной массы и светимости полагаю может быть что-то вроде Нептуна, со спутником-Землёй, но немного подальше чем мы (что не очень хорошо для фотосинтеза, но наверняка терпимо). Городить Юпитер imho больше проблем. В идеале вообще если бы луна и планета были бы одинаковой земной массы (можно представить раза в два поменьше), с периодом обращения в сутки. Они бы были приливно захвачены в резонанс 1:1 как наша Луна Землёй в начале Времён, так что никаких проблем кроме солнечных приливов.

[vika vorobyeva]

Я предполагаю, что эксцентриситет не сильно большой (около 0,005), а наклона оси у гиганта (как и у спутника) нет. В этом случае ведь не будет ярко выраженной смены сезонов, а лишь климатические пояса (от более теплых на экваторе до более холодных на полюсах)?

Да, в этом случае смены сезонов не будет.
Чтобы обитаемый спутник не колбасило, как Ио, надо, чтобы он был единственным крупным спутником планеты-гиганта, как Титан у Сатурна. Остальные спутники должны быть гораздо мельче, например, размером с Цереру или даже еще меньше. Их влияние слегка подогреет недра обитаемого спутника, но не превратит его в булькающую вулканическую кастрюльку. При этом они будут достаточно крупными, чтобы выглядеть в небе спутника не яркими точками, а маленькими дисками или "картофелинами" со сменой фаз, как Фобос в небе Марса.

Присоединяюсь к предложению сделать гигант не таким массивным. Есть сильное подозрение, что чем массивнее гигант, тем сильнее его магнитное поле и мощнее радиационные пояса. А выглядеть условный Сатурн будет так же, размеры планет-гигантов почти не зависят от их массы.
С другой стороны, наличие радиационных поясов у гиганта приведет к красочным полярным сияниям каждую ночь, особенно на хвостовом полушарии спутника.
В общем, смотрите, что вам по сюжету важнее – космические перелеты в системе гиганта или красочные спецэффекты на поверхности обитаемого спутника

[Еловая шишечка]

газовый гигант, около 3 масс Юпитера, 1,5 радиуса Юпитера, период обращения около 450 земных суток, эксцентриситет близок к нулю

Это единственный газовый гигант в системе?

0,6 радиусов Земли, 0,285 масс Земли, плотность 7,7 г\см3

Не верю.
Это практически как у железа и больше, чем у железных метеоритов. На кору вообще ничего не остаётся.
Можно, конечно, объяснить примесью магического металла, раз уж фэнтези, но в реальности тяжелые металлы очень рассеяны. Какое-нибудь импактное событие (а они не редкость) могло ободрать значительную часть мантии и коры, но не настолько.

g около 17 м\с2 (1.7 земного)

Это слишком завышенное значение.

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)?

В общем-то при заявленных параметрах какую-то атмосферу удержит, но, похоже, что у ПГ чем больше масса, тем сильнее магнитное поле. А это значит, что атмосферу будет усиленно сдувать. Тут уж без магии не обойтись.

Будет ли на ней сильная вулканическая активность? Если да, то как это можно изменить (добавить ещё один спутник, сделать более удаленную орбиту)?

Если спутник в приливном захвате, то не должна. Но:
1. Если орбита спутника круговая
2. Это единственный массивный спутник
Как правило, у гигантов много спутников, так что остаётся либо прочие спутники делать лёгкими либо отдалять орбиту тяжёлых. Кстати, чем больше масса материнской планеты, тем больше разогрев из-за эллиптичности орбиты. Так что эксцентреситет тоже снижать.

Самое главное - возможны ли на ней климат и жизнь наподобие земной?

Если ПГ в обитаемой зоне звезды - то почему нет. На той же Земле, однако, бывают ледниковые периоды и межледниковья с очень различающимся климатом.

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

Это зависит от наклона оси гиганта. Хотя спутник вращается в экваториальной плоскости ПГ, наклон самой ПГ не указан. Может случиться так, что спутник очень редко попадает в тень ПГ.

смена сезонов будет отсутствовать

Опять же зависит от наклона оси. Если наклон оси околонулевой, то и смены времён года не будет. Иначе будет, причём вплоть до полярных лет и зим на целом полушарии (если ПГ вращается на боку).

Не будет ли планета слишком сильно нагреваться и остужаться на противоположном от гиганта полюсе?

Нет причин для этого.

Возможно ли будет расположение на стороне, обращенной к гиганту, океана с небольшими участками суши, а на обратной - почти полностью только суши?

Да.

Возможны ли будут при данной силе тяжести наземные существа высотой в 3 метра?

Земные жирафы смотрят с удивлением.

Возможно ли будет размещение 1-2 спутников на синхронной орбите

Если "синхронной" с рассматриваемым спутником, то да. Планеты и спутники очень любят захватываться в орбитальные резонансы. Если соблюден п.2, то всё хорошо.

Будет ли данная система стабильна в течение 1-2 млрд лет

Зависит от других компонентов системы. В общем случае можно не заморачиваться.

[Dayan]

В таком случае, скажем, 1.1 массы Солнца хватит для текущей орбиты гиганта, чтобы при этом спутник был жизнепригоден?

В таком случае, по вашему мнению, гигант где-то с 0,5 масс Юпитера будет более правдоподобно?
Если увеличить время обращения спутника до 80 часов, скажем, этого будет достаточно? Не будет ли сильных перепадов температуры на спутнике в течение этого времени?

Давайте попробуем смоделировать систему с учётом физики (многих замечаний) и пересмотром исходных параметров. Если что-то не понравится, поправим.

Итак, если обитаемый спутник терраформирован, как вы сказали, возьмём звезду побольше Солнца для разнообразия, но не слишком. Пусть она имеет массу 1.07 M⊙, возьмём аналог звезды Kepler-485. Её металличность близка к солнечной, возраст 4 млрд лет. Радиус равен 1.09 R⊙, эффективная температура 5958 K, т.е. спектральный класс звезды G0 V. Её светимость равна 1.35 L⊙. Такая звезда находится на ГП примерно 8.6 млрд лет.

Пусть инсоляция на интересующей нас планете и, соответственно, на спутнике немного уступает земной, и равна 0.8 земной. В этом случае орбита планеты имеет большую полуось 1.299 а.е. (или 194.3 млн км). Период обращения составит 1.43 года (или 522.5 суток).
Пусть масса планеты составляет 63 M⊕ – это почти 2/3 массы Сатурна или 1/5 массы Юпитера. Согласно ранее приведённой статье её радиус составит 8.9–9.0 R⊕ при составе, подобном Сатурну. Ну пусть составит 8.95 R⊕ (или 114 тыс км в диаметре). Слой металлического водорода в такой планете тоньше, чем на Сатурне, и значительно тоньше, чем на Юпитере, поэтому мощность её магнитосферы должна уступать сатурнианской, что поможет сохранить атмосферу спутника астрономически значимое время.
Пусть период вращения планеты будет превышать период вращения Юпитера или Сатурна, чтобы ещё сильнее ослабить магнитное поле, ну пусть он будет 16 часов.

Не будем приближать спутник слишком близко к планете, чтобы лучше сохранить атмосферу. Пусть большая полуось обитаемого спутника составляет 0.55 большой полуоси Титана, т.е. 672 тыс км. В таком случае его орбитальный период составит 7.97 суток, т.е. день и ночь на экваторе спутника составят почти 4 земных суток.
Средний угловой размер планеты со спутника будет равен 9.73°, т.е. ~ 19 лунных. С учётом полярного сжатия планеты из-за вращения и эксцентриситета орбиты спутника угловой размер будет немного отличаться в большую и меньшую сторону.

Массу спутника тоже увеличим, и сделаем его аналогом Меркурия по составу, чтобы лучше сохранить атмосферу. Пусть его масса 0.33 M⊕, в этом случае согласно ранее приведённой статье радиус составит около 0.62 R⊕ (диаметр 7900 км), что даёт среднюю плотность 7.63 г/см³. Ускорение свободного падения на нём будет равно 0.86 g, вторая космическая составит 8.16 км/с.

С климатом и средней температурой сложнее. Нет возможности смоделировать точный климат, но я использую очень приблизительную модель. Чтобы обеспечить среднюю температуру на спутнике, равную средней температуре поверхности Земли, то при аналогичных земному альбедо (отражающей способности поверхности) и химсоставе (0.25 доли объёма кислорода и 0.75 азота), при инсоляции 0.8 земной атмосфера должна иметь давление около 1.2 бар.
Возьмём 1.4 бар – это создаст среднюю температуру на спутнике 20 °C, что на 5 °C больше, чем на Земле. Более плотная атмосфера даёт сразу три плюса: тёплый климат в условиях более низкой освещённости; более высокую эффективность теплопереноса – температура дневной и ночной стороны будет различаться не сильно, несмотря на продолжительность; тот же теплоперенос сделает жаркий тропический регион не таким жарким и более узким, околополярный регион не таким холодным и более узким, а полосы умеренного климата самыми широкими.
Минус в этом случае будет в том, что сильный ветер будет способен куда сильнее сбивать с ног, особенно при такой гравитации.

Да, имелись в виду орбитальные резонансы. Возможно ли их разместить так, чтобы они не увеличивали вулканическую активность обитаемого спутника?

Радиус сферы Хилла планеты составит 7.56 млн км, а радиус стабильных орбит спутников – до 0.4 R_Hill, т.е. до 3 млн км. Без угрозы стабильности системе можно разместить ещё несколько спутников, но как правильно сказала Vika, если не хотим большой вулканической активности обитаемого спутника, нужно сделать его самым крупным, а все остальные значительно меньше, и лучше без резонансов низкого порядка с ним.

Смоделирую пару дополнительных спутников. Их орбиты круговые, мало наклонены друг к другу, и к орбите обитаемого.
Пусть спутник №2 имеет орбитальный период в 1.46 раза больше периода обитаемого спутника, 11.64 суток, тогда радиус его орбиты составит 865 тыс км. Пусть его размеры 2100 км, а масса 1/380 M⊕. В противостоянии с обитаемым его угловые размеры составят 0.623°, т.е. 1.2 лунного.
Пусть спутник №3 – внутренний к обитаемому, и является неправильным по форме. Пусть имеет орбитальный период в 1.53 раза меньше периода обитаемого спутника, 5.21 суток, тогда радиус его орбиты составит 506 тыс км. Пусть его средние размеры 600 км, а масса несущественна. В нижнем соединении с обитаемым его угловые размеры составят 0.207°, т.е. 0.4 лунного.

[Dayan]

Update к предыдущему сообщению. Сделал внешний спутник на более близкой орбите для большей эффектности.
Кстати, забыл добавить, что пусть наклон орбиты обитаемого спутника к орбите планеты будет небольшим, но отличается от нуля, равен, например, 7° – так реалистичнее. И да, она лежит в плоскости экватора планеты.

[revan125]

Давайте попробуем смоделировать систему с учётом физики (многих замечаний) и пересмотром исходных параметров. Если что-то не понравится, поправим.

Спасибо большое за столь развернутый и всеобъемлющий ответ, и за точные расчёты, наверное, это заняло уйму времени. В ваших параметрах мне всё нравится, они полностью подходят для моего сеттинга.  

[revan125]

Спасибо  всем за обсуждение, конструктивную критику и предложения. Помощь каждого ответившего для меня была очень ценна.

[Dayan]

Спасибо большое за столь развернутый и всеобъемлющий ответ, и за точные расчёты, наверное, это заняло уйму времени. В ваших параметрах мне всё нравится, они полностью подходят для моего сеттинга.

Да, заняло много времени. Спасибо за интересную задачу!

[Cler]

Минус в этом случае будет в том, что сильный ветер будет способен куда сильнее сбивать с ног, особенно при такой гравитации.

Добрый день. А разве за счет более плотной атмосферы в следствии более эффективного теплопереноса ветер не станет наоборот слабее?  ну или менее порывистым.

[Инопланетянин]

Да, вы правы.

[Dayan]

Добрый день. А разве за счет более плотной атмосферы в следствии более эффективного теплопереноса ветер не станет наоборот слабее?  ну или менее порывистым.

Трудно сказать без моделирования. Атмосфера рассматриваемой луны ненамного плотнее земной (не в разы), поэтому порывы будут, и не слабые. Например, на Титане бывают редкие бури. Связь с эффективностью переноса, думаю, нелинейная. При большом периоде вращения может возникать суперротация как на Венере, ветер у поверхности не очень сильный, но может быть постоянным и почти повсеместным, а поскольку плотность атмосферы обитаемой луны меньше, чем у Венеры и даже Титана, то порывы могут быть даже более распространённым явлением, чем на Земле.
Ещё интересен вопрос с рельефом обитаемой луны, тут уж задача ещё сильнее усложняется.

[P.V.Koroliov]

Видимо, имеется ввиду просто массивный аналог Меркурия. Почему бы и нет? Меньший радиус даёт большую вторую космическую, что помогает лучше сохранить атмосферу при данной массе. Ускорение силы тяжести, больше сравнимое с земным, чем с марсианским, тоже плюс для возможной жизни.

Уважаемый Dayan! С одной стороны Вы правы, но с другой стороны, начиная с некоторого "предела" большая плотность планеты не очень большой массы не должна способствовать сохранению атмосферы. Если ускорение свободного падения меньше, чем на Земле (и вследствие меньшего радиуса планетки быстрее (чем у нас) падает с ростом высоты g=g₀/(1+h/r₀)² ), то плотность атмосферы с ростом высоты будет падать медленнее, чем на Земле. Экзобаза окажется слишком высоко. И по причине относительно малого радиуса планетки отношение высоты экзобазы к этому самому радиусу окажется достаточно большим. Вторая космическая скорость на высоте экзобазы будет существенно меньше, чем на поверхности планетки. Таким образом, наращивание второй космической скорости на поверхности путём увеличения плотности планеты удержанию атмосферы способствовать не будет.
Где предел плотности планетки, за которым атмосфере станет только хуже, для меня пока не очевидно.