Вопрос о формировании планет в системе и их порядке

[petrovich1964]

нет

Не понятно. Вот Антарктида - льды сползают в океан, и так возвращают воду в кругооборот. Неужели и там будет сползание льда? Сомневаюсь - ведь при такой площади вечного мороза сколько же надо будет высоты ледяной шапки, чтобы поползли  айсберги?

[николай теллалов]

Вода то уж точно соберётся в ледяную шапку тени

нет
обсуждалось много раз в темах о красных карликах

[Benjee]

Что вы называете гравитационным захватом?

Конкретно в моём случае - когда звезда захватывает планету по принципу системы "Земля-Луна", т.е. когда возникает синхронное вращение. Сам факт того, что такое взаимодействие между планетой и звездой возникает, в принципе мне давно известен. Кроме того, когда стал выяснять подробности возникшего у меня вопроса, узнал, что в случае с более холодными, чем Солнце, звёздами (например, с красными карликами), возможно синхронное вращение, при котором планета будет находиться в обитаемой зоне. Понятно, что обитаемость при этом будет крайне маловероятна, но меня интересует не возможность зарождения жизни, а именно наличие атмосферы, допустим, из углекислого газа и метана и более-менее комфортная температура на поверхности

[Ultima Thulean]

Да, полярные ночи на Земле занимают небольшую площадь, и недостаточно длинны, однако, ходят слухи, что где-то в Антарктиде было зарегистрировано и -89^о С...

Кстати, сухой лёд образуется из СО₂ при температуре -78,5 ^oC

Я как-то на форуме поднимал вопрос об образовании в антарктических условиях сухого льда. Большинство участников обсуждения сочло, что концентрация CO₂ в воздухе слишком мала, чтобы сформировалось заметное количество углекислотного льда

[zam2]

Что вы называете гравитационным захватом?

Конкретно в моём случае - когда звезда захватывает планету по принципу системы "Земля-Луна", т.е. когда возникает синхронное вращение.

Эта штука называется на "гравитационный захват", а "приливный захват". Читайте вот тут: https://ru.wikipedia.org/wiki/Синхронное_вращение .

[Benjee]

Эта штука называется на "гравитационный захват", а "приливный захват". Читайте вот тут: https://ru.wikipedia.org/wiki/Синхронное_вращение

Виноват, немного ошибся терминами. Но думаю, мысль смог донести))

[Dayan]

Счастливчиком оказалась небольшая экзопланета, всегда повёрнутая к звезде одной стороной. Согласно программе, она является второй по счёту в системе, а первой - газовый гигант, который с довольно частой периодичностью устраивает красивые затмения. Только представьте, вы находитесь на солнечной стороне планеты с какой-никакой атмосферой, у вас всегда светлое время суток, но как только между вами и местным светилом пролетает газовый гигант - происходит неописуемая красота на полтора часа раз в несколько дней. Это выглядит классно, романтично, и вписывается в антураж содержания. Однако, со временем до меня начало доходить, что такое расположение планет в системе в принципе невозможно

Невозможно что? Ситуация, когда небольшая планета обращается по орбите вокруг звезды дальше орбиты горячего юпитера? Почему невозможна и откуда следует этот вывод?
На самом деле такая ситуация вполне возможна. Примером может быть даже наша Солнечная система, где на внешних по отношению к Юпитеру орбитах обращаются меньшие, чем Юпитер тела. Примером среди экзопланет может быть система WASP-47, где на внешней по отношению к горячему юпитеру WASP-47 b орбите обращается нептун WASP-47 d (и ещё газовый гигант WASP-47 c на значительно более широкой орбите). Вместо нептуна можно представить ещё меньшую планету, скажем, миниземлю – как в желаемом вами случае. А вместо жёлтого карлика WASP-47 какой-нибудь красный карлик, чтобы одновременно обеспечить приливной захват и более-менее мягкий климат. Планеты-гиганты на тесных орбитах красных карликов хоть и встречаются реже, чем у солнцеподобных звёзд, но всё же бывают.
Только если мы хотим, чтобы система была устойчива на временах в миллиарды лет, отношение орбитальных периодов планет должно превышать 2:1 (т.е. большие полуоси орбит планет должны иметь отношение не меньше ~ 1.6:1), как в случае с WASP-47 b и d.

кроме того, в программе используется процедурная генерация планет, то есть, сама система в реальности существует, а вот её планеты - нет. И если планета в принципе может быть обращена одной стороной к светилу в системе с красным карликом, при этом не имея экстремальных условий на поверхности, то это только в том случае, если она будет находиться в "авангарде".

Про "авангард" непонятно. Что имеется ввиду?

Следовательно, от затмений придётся отказаться, а это один из важных моментов в повествовании.

Полные затмения газовым гигантом звезды с внешней планеты возможны лишь в случаях, когда размеры гиганта и звезды сравнимы между собой, т.е. только в случае, если центральная звезда системы – поздний красный карлик наподобие TRAPPIST-1 или звезды Тигардена, спектрального класса не ранее M7 примерно.
Если для вашего повествования допустимы частичные затмения, когда угловой размер газового гиганта во время транзита заметно меньше углового размера диска звезды, то можно взять и более ранние красные карлики.

Кстати, в Space Engine указаны ошибочные параметры звезды HIP 23512: при спектральном классе K5 V она почему-то имеет массу около 0.07 M⊙ и радиус ~ 0.12 R⊙. На самом деле звёзды спектрального класса K главной последовательности не могут иметь радиусы меньше примерно 0.5–0.6 R⊙. Согласно Gaia DR2 её эффективная температура ~ 3600 K, что соответствует классу ~ M3 (в Симбаде верно указано). А действительные масса и радиус этой звезды примерно равны 0.3–0.4 солнечного значения.
Такое часто бывает с параметрами звёзд, взятыми из каталога Гиппарха. Даже в каталоге Gaia встречаются подобные несоответствия из-за систематических ошибок измерений, неучёта кратности звёзд и т.д. (но значительно реже, чем у Гиппарха).

Скажите, можно ли как-то решить этот вопрос, не нарушая законы физики?))
При этом должны быть соблюдены следующие условия:
-Планета всегда обращена одной стороной к звезде
-Она не имеет экстремальных условий
-Есть какая-никакая атмосфера
-Гравитация ниже Земной

Буду очень благодарен за информацию! Уже понятно, что переписать придётся довольно приличный кусок, но достоверность важнее

1) По первому пункту проблем нет. Зрелые планеты в зоне обитаемости красного карлика, или на более близких орбитах, находятся в приливном захвате.
2) С этим проблематичнее, как уже сказали в этой теме. Но как я понимаю из более поздних ваших постов важна не планета без бурь и т.п. условий, а прозрачность атмосферы для визуального наблюдения затмений и использования атмосферы для чего-то (неважно для чего)? Если так, тогда вполне подойдёт несколько разреженная атмосфера с давлением, скажем, 0.2 атм. Слишком разреженную атмосферу наподобие марсианской брать не стоит, особенно если она состоит в основном из углекислого газа – в этом случае она просто коллапсирует на ночной стороне планеты (согласно моделированию климата в этих статьях, углекислотные атмосферы с давлениями ниже ~ 0.1 атм не слишком устойчивы).
4) Насколько ниже? Ускорение свободного падения на Марсе ~ 0.38 g. Для планеты с размером около 8 тыс км и типично хондритовым составом (т.е. с массовой долей железа около 20%) оно будет порядка 0.46–0.49 g.

[Benjee]

Невозможно что? Ситуация, когда небольшая планета обращается по орбите вокруг звезды дальше орбиты горячего юпитера? Почему невозможна и откуда следует этот вывод?
На самом деле такая ситуация вполне возможна. Примером может быть даже наша Солнечная система, где на внешних по отношению к Юпитеру орбитах обращаются меньшие, чем Юпитер тела. Примером среди экзопланет может быть система WASP-47, где на внешней по отношению к горячему юпитеру WASP-47 b орбите обращается нептун WASP-47 d (и ещё газовый гигант WASP-47 c на значительно более широкой орбите). Вместо нептуна можно представить ещё меньшую планету, скажем, миниземлю – как в желаемом вами случае. А вместо жёлтого карлика WASP-47 какой-нибудь красный карлик, чтобы обеспечить приливной захват. Планеты-гиганты на тесных орбитах красных карликов хоть и встречаются реже, чем у солнцеподобных звёзд, но всё же бывают.
Только если мы хотим, чтобы система была устойчива на временах в миллиарды лет, отношение орбитальных периодов планет должно превышать 2:1 (т.е. большие полуоси орбит планет должны иметь отношение не меньше ~ 1.6:1), как в случае с WASP-47 b и d.

Да, экзопланета может идти второй по счёту после газового гиганта, но будет ли она при этом в состоянии синхронного вращения со звездой? Мне, с моими дилетантскими знаниями, кажется, что газовый гигант будет оказывать значительное гравитационное воздействие на эту планету, в связи с чем она не будет повёрнута всегда одной стороной к звезде. Повествование ограничивается днями-месяцами (плюс несколько лет до этого строилось промышленное сооружение), так что устойчивость не имеет значения.

Про "авангард" непонятно. Что имеется ввиду?

Имел в виду, что нужная планета будет стоять первой по счёту, без газового гиганта перед ней

Полные затмения газовым гигантом звезды с внешней планеты возможны лишь в случаях, когда размеры гиганта и звезды сравнимы между собой, т.е. только в случае, если центральная звезда системы – поздний красный карлик наподобие TRAPPIST-1 или звезды Тигардена, спектрального класса не ранее M7 примерно.
Если для вашего повествования допустимы частичные затмения, когда угловой размер газового гиганта во время транзита заметно меньше углового размера диска звезды, то можно взять и более ранние красные карлики.

Кстати, в Space Engine указаны ошибочные параметры звезды HIP 23512: при спектральном классе K5 V она почему-то имеет массу около 0.07 M⊙ и радиус ~ 0.12 R⊙. На самом деле звёзды спектрального класса K главной последовательности не могут иметь радиусы меньше примерно 0.5–0.6 R⊙. Согласно Gaia DR2 её эффективная температура ~ 3600 K, что соответствует классу ~ M3 (в Симбаде верно указано).
Такое часто бывает с параметрами звёзд, взятыми из каталога Гиппарха. Даже в каталоге Gaia встречаются подобные несоответствия из-за систематических ошибок измерений, неучёта кратности звёзд и т.д. (но значительно реже, чем у Гиппарха).

Затмение - как красивый романтический момент. Оно никак не влияет на суть повествования. В Space Engine заметил, что, по счастливой случайности, газовый гигант примерно раз в несколько земных суток устраивает такое представление, и решил уделить этому пару абзацев

1) По первому пункту проблем нет. Зрелые планеты в зоне обитаемости красного карлика, или на более близких орбитах, находятся в приливном захвате.
2) С этим проблематичнее, как уже сказали в этой теме. Но как я понимаю из более поздних ваших постов важна не планета без бурь и т.п. условий, а прозрачность атмосферы для визуального наблюдения затмений и использования атмосферы для чего-то (неважно для чего)? Если так, тогда вполне подойдёт несколько разреженная атмосфера с давлением, скажем, 0.2 атм. Слишком разреженную атмосферу наподобие марсианской брать не стоит, особенно если она состоит в основном из углекислого газа – в этом случае она просто коллапсирует на ночной стороне планеты (согласно моделированию климата в этих статьях, углекислотные атмосферы с давлениями ниже ~ 0.1 атм не слишком устойчивы).
4) Насколько ниже? Ускорение свободного падения на Марсе ~ 0.38 g. Для планеты с размером около 8 тыс км и типично-хондритовым составом (т.е. с массовой долей железа около 20%) оно будет порядка 0.46–0.49 g.

С приливным захватом - да, это самое простое, тут проблем нет. Атмосфера нужна не для наблюдения за затмением, а для переработки в пригодный для дыхания воздух. Тут я позволил себе пофантазировать и написал, что из имеющихся в атмосфере газов можно сделать азотно-кислородную смесь (хотя, пофантазировал ли?..).

Согласно программе, мы имеем: планета диаметром 7200км, атм.давление 0.639, сила тяготения 0.545, температура на солнечной стороне - около 6ти градусов по Цельсию. Состав атмосферы - CO2, азот и различные углеводороды.
Для повествования совершенно не играет роли класс звезды, да и сила тяготения в районе половины Земной - самое то (однако, можно поменять значение)

Огромное спасибо за такой развёрнутый ответ!

[Benjee]

Если процедурная генерация в Space Engine работает как надо, и небесные тела создаются согласно законам физики, то меня всё более чем устраивает

[vasanov]

С прошлого года я решил написать книгу в жанре научной фантастики, а следовательно, стараюсь многие её аспекты сделать максимально приближенными к реальности.

И чего Вас так беспокоит приближение к реальности. Большинство читателей в астрофизике не разбирается, главное красочность описания и оригинальный сюжет. А критики всегда будут и они везде найдут к чему прикопаться, но их меньшинство и их мало слушают. Вон, даже Ефремова раскритиковали, а раньше он шёл на Ура и им зачитывались, конечно не там, где он политику расписывал на 2/3 книги- я эти моменты просто бегло просматривал.

[Benjee]

И чего Вас так беспокоит приближение к реальности. Большинство читателей в астрофизике не разбирается, главное красочность описания и оригинальный сюжет. А критики всегда будут и они везде найдут к чему прикопаться, но их меньшинство и их мало слушают. Вон, даже Ефремова раскритиковали, а раньше он шёл на Ура и им зачитывались, конечно не там, где он политику расписывал на 2/3 книги- я эти моменты просто бегло просматривал.

Тут дело принципа)) На самом деле, я не представляю, как писать в жанре научной фантастики, не опираясь на реальные законы физики. Да, нередко авторы опускают все эти подробности по тем или иным причинам, в том числе для драматического эффекта. Но лично мне приятно думать, что, несмотря на фантастическую составляющую, в будущем эти события действительно могут произойти. Я и так подарил персонажам варп-прыжки и искусственную гравитацию на корабле без использования вращения...

[Dayan]

Да, экзопланета может идти второй по счёту после газового гиганта, но будет ли она при этом в состоянии синхронного вращения со звездой? Мне, с моими дилетантскими знаниями, кажется, что газовый гигант будет оказывать значительное гравитационное воздействие на эту планету, в связи с чем она не будет повёрнута всегда одной стороной к звезде.

Газовый гигант будет оказывать влияние прежде всего на орбитальный период второй планеты – он будет немного изменяться, и планета будет как бы то запаздывать, то опережать средний период на несколько часов.
По поводу синхронизации вопрос сложнее. Скорее всего вторая планета будет повёрнута к звезде одной стороной, поскольку от центральной звезды приливные силы всё равно намного мощнее, чем от планеты-гиганта, а приливные силы со стороны гиганта будут равное количество времени действовать как с одной стороны звезды (когда планета-гигант идёт от верхнего соединения к нижнему), так и с другой (когда планета-гигант движется от нижнего соединения к верхнему). Чем-то похожая ситуация существует и для Луны: несмотря на то, что со стороны Солнца тоже действуют приливные силы, осевой период Луны синхронизирован с орбитальным периодом вокруг Земли, поскольку приливные силы от Земли намного мощнее.

Повествование ограничивается днями-месяцами (плюс несколько лет до этого строилось промышленное сооружение), так что устойчивость не имеет значения.

Я думаю, что это должно иметь значение. Наверняка планета, на которой происходят события вашей книги, является естественным космическим телом с собственной историей, насчитывающей миллиарды лет – как у большинства планет Галактики, а не, например, искусственным объектом, на поверхности которого понатыканы гигантские ракетные двигатели для постоянной коррекции орбиты?

Затмение - как красивый романтический момент. Оно никак не влияет на суть повествования. В Space Engine заметил, что, по счастливой случайности, газовый гигант примерно раз в несколько земных суток устраивает такое представление, и решил уделить этому пару абзацев

Считаю, это хороший приём, добавляющий сюжету притягательности. Ведь физика не запрещает чего-то подобного.

Согласно программе, мы имеем: планета диаметром 7200км, атм.давление 0.639, сила тяготения 0.545,

То есть вы решили просто взять планету из Space Engine, а не придумывать новую?
Для такой небольшой планеты слишком велико тяготение, однако это не невозможно. Значит это некий массивный аналог Меркурия, в котором доля железа превышает 40% по массе.

Кстати, одним из существенных на мой взгляд недостатков Space Engine является тотальное обилие богатых железом планет – какую твердотельную планету не возьми, скорее всего доля железа в ней будет как у Земли (~ 33%) или больше, причём это доля мало меняется от планеты к планете.
На самом же деле массовая доля железа в скалистых планетах должна варьироваться в очень широких пределах – от почти 0% до более, чем 50% с пиком (наибольшей вероятностью) в районе 10–15%, судя по соотношению магния, кремния и кислорода к железу у звёзд в среднем в Галактике. В нашей Солнечной системе у обыкновенных хондритов эта доля составляет в среднем около 15%.
Я не один раз говорил Владимиру (автору SE) об этом, но он почему-то не хочет или не может исправить это недоразумение.

Давление 0.639 атм – довольно большое, поэтому релеевское рассеяние атмосферы сделает небо планеты голубым. При таком давлении глобальная буря на дневной стороне практически обеспечена. В некоторых местах ветер будет иметь достаточную силу, чтобы сбивать космонавтов с ног. Если на планете ещё есть вода, то значительная часть дневной стороны будет закрыта облачностью. 

температура на солнечной стороне - около 6ти градусов по Цельсию. Состав атмосферы - CO2, азот и различные углеводороды.

Температура в SE не зависит от времени года и суток, что не физично. Там просто показана равновесная температура с поправкой на парниковый эффект (причём без учёта химического состава атмосферы) на "нулевом" уровне.

Для повествования совершенно не играет роли класс звезды

Очень даже играет. От массы звезды чрезвычайно сильно зависит её светимость и спектральный класс, а от светимости – равновесная температура на поверхности планеты. Спектральный класс также определяет границы зоны обитаемости и реальные условия на поверхности планеты.

Я уже сказал, что параметры HIP 23512 в SE нереалистичны, и думаю вам стоит придумать новую систему на основе найденной вами в SE, только с более реалистичными параметрами: для полных затмений планетой-гигантом стоит взять поздний красный карлик, плюс две планеты, одна из которых является не очень большим по массе, но большим по размеру гигантом, а другая – миниземля в зоне обитаемости с подобранными параметрами атмосферы. Если хотите, я помогу вам с этим (лучше в личке).

Хотя, конечно, конкретные цифры в фантастическом романе не нужны, главное красиво описать обстановку словами. Но если нужно построить максимально правдоподобную систему с числами и параметрами, обращайтесь.

[РВС]

Если процедурная генерация в Space Engine работает как надо, и небесные тела создаются согласно законам физики, то меня всё более чем устраивает

Поставленная при создании SE цель - получить максимально точное и реалистичное представление реальной Вселенной в соответствии с имеющимися знаниями о ней и ее законах. Но, естественно, в рамках возможного для моделирования на ПК, в пределах того, что удалось реализовать пока что, на данный момент (за 12 лет работы), и просто ошибки там, как и вообще в любом творении человеческих рук, не то что бы возможны, а попросту неизбежны...
В общем, вам бы самого Инженера сюда все же затащить, но у него, видимо, теперь не очень хорошо со свободным временем.

[Dayan]

В общем, вам бы самого Инженера сюда все же затащить, но у него, видимо, теперь не очень хорошо со свободным временем.

Это сделать очень легко: @SpaceEngineer

[Benjee]

Поставленная при создании SE цель - получить максимально точное и реалистичное представление реальной Вселенной в соответствии с имеющимися знаниями о ней и ее законах. Но, естественно, в рамках возможного для моделирования на ПК, в пределах того, что удалось реализовать пока что, на данный момент (за 12 лет работы), и просто ошибки там, как и вообще в любом творении человеческих рук, не то что бы возможны, а попросту неизбежны...
В общем, вам бы самого Инженера сюда все же затащить,  но у него, видимо, теперь не очень хорошо со свободным временем.

Я ему в личку написал в первый же день, пока молчит))

[Benjee]

Я думаю, что это должно иметь значение. Наверняка планета, на которой происходят события вашей книги, является естественным космическим телом с собственной историей, насчитывающей миллиарды лет – как у большинства планет Галактики, а не, например, искусственным объектом, на поверхности которого понатыканы гигантские ракетные двигатели для постоянной коррекции орбиты?

Земляне не рассматривали планету для дальнейшего терраформирования, а лишь построили комплекс по добыче ресурсов, который не оправдал себя)) поэтому его покинули, и герои входили в состав группы, чьей задачей было свернуть всё добро. Но всё пошло не по плану, как обычно. И встал вопрос о выживании на необитаемой планете

Если хотите, я помогу вам с этим (лучше в личке).

Хотя, конечно, конкретные цифры в фантастическом романе не нужны, главное красиво описать обстановку словами.  Но если нужно построить максимально правдоподобную систему с числами и параметрами, обращайтесь.

Ну, я не зря взял на себя смелость назвать произведение научной фантастикой)) и хотя на первом плане исключительно люди и их взаимоотношения в процессе выживания, подробности, основанные на реальной физике и цифрах, помогут сделать всё максимально достоверным

[AlAn 3/4+]

Вода то уж точно соберётся в ледяную шапку тени

нет
обсуждалось много раз в темах о красных карликах

Уважаемый Николай, "обсуждалось" не эквивалентно -- "доказано". А если учесть, что погодно-климатические теории хромают на две ноги, то и с моделированием возникают вопросы...

[SpaceEngineer]

В принципе на все вопросы уже ответили. Думаю, в реальности такая конфигцрация возможна. Правда, звезда должны быть красным карликом, как уже заметили. Климат на планете может быть какой надо для сюжета - можно так поло рать параметры планеты и ее атмосферы (хотя надо смотреть, не получится ли много облаков). Гравитация уже следует из параметров планеты, поэтому это не совсем свободный параметр.

[Benjee]

В принципе на все вопросы уже ответили. Думаю, в реальности такая конфигцрация возможна. Правда, звезда должны быть красным карликом, как уже заметили. Климат на планете может быть какой надо для сюжета - можно так поло рать параметры планеты и ее атмосферы (хотя надо смотреть, не получится ли много облаков). Гравитация уже следует из параметров планеты, поэтому это не совсем свободный параметр.

Спасибо! Рад знать, что в целом изначальные данные оказались не такими уж невозможными. Всего пара незначительных корректировок и можно смело говорить, что повествование основано на реальных параметрах небесных тел. Для обывателя это не сыграет практически никакой роли, и, как было замечено ранее, для читателя важнее сюжет. Но лично для меня этот вопрос важен

[AlAn 3/4+]

Мне попадались НФ произведения, где вокруг красного карлика обращалась планета, обращённая к звезде одной стороной, жаль не помню ни авторов, ни названий.