Обитаемая планета вокруг красного карлика?

[Skipper_NORTON]

Тогда планета могла бы не иметь осевого вращения, т.е. звездное небо не менялось бы, но все равно была смена дня и ночи.

[vsevolodson]

Нет, вряд ли обогретая планета с периодом 1 сут не была бы синхронизирована осью вращения.

[Skipper_NORTON]

Вообще то если бы планета обращалась вокруг красного карлика с периодом 24 часа ("год"), то скорее всего одна ее сторона была бы повернута к карлику всегда, как Луна повернута к Земле.   
 
А на другой стороне планеты - ВЕЧНАЯ ночь.  Всегда.  При этом период вращения вокруг оси тоже 24 часа  (сутки).  Вот благодать для  астрономов! Всегда можно наблюдать звездное небо.   Поехал в такой район и живи там.  Захотел жить где день, увидеть "солнце" - приехал в дневную зону.

[Vavanzer]

  Прочитал всю эту тему. Немного обобщив сделал следущие выводы.
  Условия для жизни на планетах у КК весьма экстремальные.  Вспышки, коронарные выбросы, ураганные ветры, грозы(!), торнадо, обращенность в одну сторону к звезде, мало комфортной территории. Все это делает такие планеты весьма сложными для обитания. Под вопросом стоит вообще возможность зарождения жизни. Так же почти нет условий для развития растений и сложных форм.

 Хотелось бы еще добавить в список высокую геологическую активность планеты, а значит немыслимые землетрясения, из-за приливных сил, вызванных близостью к звезде. Можно прикинуть на примере Ио. Расстояние до Юпитера 421000км.  Солнце в 1043 раза тяжелее Юпитера. Соответственно уровень гравитационного воздействия Солнцем на гипотетическую планету, равный воздействию Юпитера на Ио будет в 32.3 раза дальше, и находиться на расстоянии 421000км*32.3=13598300км,   =0.09 а.е.   Для в звезды, к примеру, в четверо легче оно уменьшается в 2 раза. В любом случае,  у КК имеет место более сильное воздействие гравитации звезды на планету в обитаемой зоне, и чем меньше масса звезды, тем сильнее этот эффект, потому что светимость убывает быстрее массы.
 
  Короче, все стихийные бедствия в одном месте да еще и в десятеро больше, чем самые страшные на земле. Как-то не очень то для жизни...   Это если планета с сушей.
 На "океаниде" тоже не сладко, в любом случае, будут штормы , мощные течения, ураганы. Низкая соленость из за отсутствия эрозии реками, тоже не добавляет оптимизма.

[Vavanzer]

  Есть еще соображение по спектру, не в пользу фотосинтеза. Если внимательней посмотреть на графики распределения энергии в спектре, то можно заметить одну деталь.  В спектре Солнца, к примеру, доля энергии в ИК диапазоне меньше при большей доле оптического, задействованного растениями.  У "холодных" же, 4500-3500К, более пологая кривая. Выходит, при той же интенсивности необходимого для фотосинтеза излучения, на планету придет гораздо больше ИК излучения. Или наоборот, в зоне, где теплового излучения будет достаточно для поддержания оптимальной температуры, будет в 2, 3 , 5 раз и более  не хватка "полезного" излучения, по сравнению с условиями на Земле.
  Из графика видно, что Солнце излучает света (именно света!) больше чем тепла, по сравнению с более холодными звездами.
Итог - чтобы задействовать хотя бы длинноволновый кусок спектра, пригодный для фотосинтеза, растениям придется слегка поджариться!

[Vavanzer]

   Все ведет к тому, что у планет на красном карлике жизнь , если и возникнет с большим трудом, то будет весьма примитивна, и не разовьется до более-менее сложных форм из-за весьма экстремальных условий. а до разумной - тем более. Слишком много сил придется тратить на борьбу с неблагоприятными условиями. Будет вечная нехватка продовольствия из-за низкой урожайности растений. Даже если что-то полу - разумное и возникнет, то ему будет точно не до скрипки и астрономии. Какая "цивилизация" навечно погрязнет в борьбе за выживание, и преодолении экстремальных условий. Да и численность особей не сможет достичь уровня, необходимого для индустриализации и создания корпораций, способных произвести сложный интеллектуальный продукт, типа космических ракет.
  Заселять такие планеты тоже как-то нецелесообразно. Разве что скидывать туда преступников чтоб им жизнь медом не казалась.
   Но не смотря на это все, найти там даже плесень какую-нибудь, было бы очень замечательно. Хоть она и плесень, а живое, как никак...

[Nucleosome]

   Все ведет к тому, что у планет на красном карлике жизнь , если и возникнет с большим трудом, то будет весьма примитивна, и не разовьется до более-менее сложных форм из-за весьма экстремальных условий. а до разумной - тем более. Слишком много сил придется тратить на борьбу с неблагоприятными условиями.

такая борьба и есть движетель эволюции - тому пример - эволюция на суше

Будет вечная нехватка продовольствия из-за низкой урожайности растений. Даже если что-то полу - разумное и возникнет, то ему будет точно не до скрипки и астрономии.

исторически именно страны, где была хронически нехватка продовольствия из-за низкой продуктивности растений первыми достигли индустриальной эпохи

[L_Pt]

Хотелось бы еще добавить в список высокую геологическую активность планеты, а значит немыслимые землетрясения, из-за приливных сил, вызванных близостью к звезде. Можно прикинуть на примере Ио. Расстояние до Юпитера 421000км.  Солнце в 1043 раза тяжелее Юпитера. Соответственно уровень гравитационного воздействия Солнцем на гипотетическую планету, равный воздействию Юпитера на Ио будет в 32.3 раза дальше, и находиться на расстоянии 421000км*32.3=13598300км,   =0.09 а.е.   Для в звезды, к примеру, в четверо легче оно уменьшается в 2 раза. В любом случае,  у КК имеет место более сильное воздействие гравитации звезды на планету в обитаемой зоне, и чем меньше масса звезды, тем сильнее этот эффект, потому что светимость убывает быстрее массы.

Да, приливные силы на планеты в обитаемой зоне возле КК должны быть очень сильными. Поэтому и считается, что там все планеты должны иметь синхронное вращение.
А после того, как вращение стабилизировалось и планета все время повернуто одной стороной ко своему светилу – приливная энергия  иссякнет.
Приливные взаимодействия на ИО не столько из-за массы на Юпитера, а через взаимодействия с другими спутниками.

Высокая геологическая активность это скорее плюс для теоретической биосферы – больший приток газов в атмосферу. Которая, как тут многие опасаются, может терять много газов при взаимодействии с корональными выбросами.

Есть еще соображение по спектру, не в пользу фотосинтеза. Если внимательней посмотреть на графики распределения энергии в спектре, то можно заметить одну деталь.  В спектре Солнца, к примеру, доля энергии в ИК диапазоне меньше при большей доле оптического, задействованного растениями.  У "холодных" же, 4500-3500К, более пологая кривая. Выходит, при той же интенсивности необходимого для фотосинтеза излучения, на планету придет гораздо больше ИК излучения. Или наоборот, в зоне, где теплового излучения будет достаточно для поддержания оптимальной температуры, будет в 2, 3 , 5 раз и более  не хватка "полезного" излучения, по сравнению с условиями на Земле.

Цифры откуда взяли?

[Vavanzer]

исторически именно страны, где была хронически нехватка продовольствия из-за низкой продуктивности растений первыми достигли индустриальной эпохи

  Я может в моих мыслях есть доля максимализма, но реальный опыт показывает, что пока человек занимается ВЫЖИВАНИЕМ, от не способен выдать ничего "путного". Весь его разум направлен на то, как добыть пропитание, как защититься от окружающей среды, как защититься от себе подобных, которые так и норовят что-нибудь спереть...
   И только тогда, когда есть мало-мальское изобилие, один человек способен накормить 2-3, появляется свободное время для созидания и мышления, и разум уже не занят круглосуточно решением животных вопросов.

   "Индустриальная" - это когда появилось разделение труда, надо понимать? опять же, это возможно исключительно при условии наличия незанятых добычей людей. А когда, извините меня, придется круглосуточно жрать траву, в которой толком нет ни сахара, ни белков... Максиум там, на КК, возникнет корова круглосуточно жующая "пустую " траву,  толком молока даже не даст, разве что один -2 раза за всю жизнь, накопив за несколько лет, чтобы оставить потомство...

[Vavanzer]

   У Ио эксцентриситет заявлен 0.0041. почти круг, но этого достаточно для эффекта "гармошки" видимо.  А планетные системы у КК как правило тесные, так что там влияние их друг на друга должно быть большим. Любая вытянутость орбиты  усилисает этот эффект.   В итоге выходит, что поверхность будет весьма нестабильная, как на Ио, постоянно обновляться. Уровень землетрясений и подвижности коры просчитывать не умею, поэтому в этой идее просто экстраполировал имеющиеся данные о спутниках Юпитера.
Так что придется отодвигать, точнее урезать обитаемую зону подальше от звезды. А это значит, что теплые "марсы" не прокатят. Остаются "венеры" и суперземли.

   О спектре - цифры взяты примерно. Кол-во энергии всего излучения - площадь фигуры, ограниченной графиком. И если увеличить график холодной звезды так, чтобы сопоставить интенсивность Солнца и Звезды на длине волны 660нм, то выходит, что более пологая кривая в ИК области красной звезды дает нам большую площадь, а значит большее кол-во получаемой тепловой энергии. Разность определял так, на глаз, потому что сразу видно, что отличие в разы.     Проще говоря, если у нас, в солнечной системе мы можем прочитать газету где-нибудь на Юпитере, но при этом замерзнем, то на Красной звезде, на расстоянии , где освещенность в оптическом диапазоне будет как и на Юпитере, читать эту газету нам будет гораздо теплее...

[Vavanzer]

   Есть еще один малоизученный вопрос в этой теме. Фигура планеты.   В нашей СС все наблюдаемые резонансные планеты - почти монолиты, давно застывшие (Луна,например). и вроде как они сферичные.    Вопрос в том, как себя поведет в условиях повышенной гравитации крупная планета, которая внутри по большей части жидкая. Что, если Землю  отправить к Солнцу на расстояние 0.05-0.1 а.е? Как изменится форма? (при условии, что осевое вращение сравнялось с орбитальным)
   Одно пока только ясно, что геологические катаклизмы на крупных планетах будут иметь куда больший размах, чем на мелких, типа Ио, ( при одинаковых условиях естественно)

[Vavanzer]

   Привожу "вещественные доказательства" про спектр.    На графике черными точками - пропорционально увеличенный график черного тела при 4000К. Чтобы интенсивность совпала на 660 нм с 5500К, надо светить ярче в 3.6 раза. А значит излучать придется на всех длинах волн во столько же раз больше. Т.к. температура неизменна, придется приближаться к звезде до достижения необходимой интенсивности. И помимо оптической составляющей, растет ИК диапазон и микроволновый!, (жаль график короткий).
   Так что понятие обитаемой зоны сильно усложняется. Помимо температурного фактора придется учитывать много других одновременно. В целом же, чем звезда краснее, тем хуже для ее потенциальных обитателей выходит, по совокупности факторов!

[L_Pt]

   Привожу "вещественные доказательства" про спектр.    На графике черными точками - пропорционально увеличенный график черного тела при 4000К. Чтобы интенсивность совпала на 660 нм с 5500К, надо светить ярче в 3.6 раза. А значит излучать придется на всех длинах волн во столько же раз больше. Т.к. температура неизменна, придется приближаться к звезде до достижения необходимой интенсивности. И помимо оптической составляющей, растет ИК диапазон и микроволновый!, (жаль график короткий).
   Так что понятие обитаемой зоны сильно усложняется. Помимо температурного фактора придется учитывать много других одновременно. В целом же, чем звезда краснее, тем хуже для ее потенциальных обитателей выходит, по совокупности факторов!

При уменьшении температуры с 5500К до 4000К интегральная светимость падает в 3,574 раза. Т.е. доля длин волн 660 нм остается такой же.

Для лучшей визуализации спектра можно воспользоваться программой BlackBody  http://www.vias.org/simulations/bin/blackbody_eng.zip
Вот, для примера, для 4000 К:

[vsevolodson]

Т.к. температура неизменна, придется приближаться к звезде до достижения необходимой интенсивности. И помимо оптической составляющей, растет ИК диапазон и микроволновый!, (жаль график короткий).
   Так что понятие обитаемой зоны сильно усложняется. Помимо температурного фактора придется учитывать много других одновременно. В целом же, чем звезда краснее, тем хуже для ее потенциальных обитателей выходит, по совокупности факторов!

Альбедо планет в ИК диапазонах сильно меньше оптического. Поэтому ваши утверждения не совсем верны.

[Nucleosome]

  Я может в моих мыслях есть доля максимализма, но реальный опыт показывает, что пока человек занимается ВЫЖИВАНИЕМ, от не способен выдать ничего "путного". Весь его разум направлен на то, как добыть пропитание, как защититься от окружающей среды, как защититься от себе подобных, которые так и норовят что-нибудь спереть...

именно это и есть прогресс - все путные вещи нижны в конце концов для более эффективного добывания продовольствия, когда же цель достигнута начинает деградация - что уже заметно в нашем мире, я так думаю, правда это не надолго

   "Индустриальная" - это когда появилось разделение труда, надо понимать?

индустриальная это индустриальная.

опять же, это возможно исключительно при условии наличия незанятых добычей людей.

такие люди появились в доисторическое время. шаманы. вожди, наконец женщины, хранительнциы очага

А когда, извините меня, придется круглосуточно жрать траву, в которой толком нет ни сахара, ни белков...

такого в истории человечества не было никогда

Максиум там, на КК, возникнет корова круглосуточно жующая "пустую " траву,  толком молока даже не даст, разве что один -2 раза за всю жизнь, накопив за несколько лет, чтобы оставить потомство...

а размножаться эта "пустая трава" как по вашему будет? в смысле семена должны сожержать нечто более легкоусваимое, чем целлюлоза

Проще говоря, если у нас, в солнечной системе мы можем прочитать газету где-нибудь на Юпитере, но при этом замерзнем, то на Красной звезде, на расстоянии , где освещенность в оптическом диапазоне будет как и на Юпитере, читать эту газету нам будет гораздо теплее...

то нам, рождённым под жёлтой звездой, а то, что глаза житилей планет под красными карликами могут лучше воспринемать ИК в голову не приходит? вообще говоря не у всех животных глаза имеют одинаковый профиль чусвтельности по спектру...
кроме того - уровень освещения довольно редко в земных условиях оказывается лимитирующем. Наоборот - нередко растения растущие на открытых пространствах принимают меры чтобы снизить количество света попадающего на листья... видимо для "стандартных" светолюбов снижение освещённости в 10 раз не особо сказывается на продуктивности - иначе бы растения росли бы только в солнечную погоду - ведь в пасмурную как раз-таки инфракрасного излучения много.

[vsevolodson]

В североевропейской тайге инсоляция составляет ~100 Вт/квм, что соответствует условиям в поясе астероидов на расстоянии в 3-4 раза дальше от Солнца, чем Земля. Если планета КК будет получать в среднем своим солярным пятном 100 Вт/квм, то там возможны приемлемые для земных форм жизни условия. Например, для звезды Глизе581 такое расстояние от звезды составит 0,37 АЕ (более чем в полтора раза дальше орбиты планеты d). Учитывая что приемлемые для земной жизни температурные условия могут быть и на близких планетах на тёмной стороне, получаем, что в условиях приливного захвата зона жидкой воды на землеподобных планетах у КК намного шире, чем считается.

[Vavanzer]

    Речь идет о реально существующем фотосинтезе, а не гипотетическом, противоречащем законам физики и химии.
    Вы сути не поняли.  Пример попроще.   Если возьмем источник света со спектром 5500К и полной излучаемой мощностью 100 вт, поместим  над растением на расстоянии к примеру 2м, то оно получит N количества энергии в диапазоне 660 нм. (+ M энергии в синем). Остальная часть спектра уйдет на нагрев окружающей среды.    Теперь берем 4000К источник света. То же самое расстояние. Согласно графику распределения энергии в спектре, на этом же расстоянии растение получит в 3.6 раза меньше света в 660 нм и раз в 10 меньше синего. Фотосинтез в разы замедлился. Чтобы компенсировать потери, надо либо увеличить мощность источника, не меняя его температуры, причем больше чем 3.6 раза, чтобы компенсировать потери в синей части, либо приблизить растение. В обоих случаях, увеличивается еще и тепловая составляющая получаемой энергии, а связано это с особенностью распределения энергии в спектре 4000К, по сравнению с 5500К.
   Итог - растение (наше, земное) недополучит в разы энергии для фотосинтеза, при том что тепловой на планете КК баланс сохранится.  Вдумывайтесь, вникайте.

[L_Pt]

  Теперь берем 4000К источник света. То же самое расстояние. Согласно графику распределения энергии в спектре, на этом же расстоянии растение получит в 3.6 раза меньше света в 660 нм и раз в 10 меньше синего.

Я вам уже писал выше. Вы забыли, что и интегральная мощность излучения при переходе от 5500К к 4000К падает в 3,574 раза.
Так что, если мощность излучения будет одинакова, спектральная плотность при 660 нм, в данном случаи, тоже будет одинакова.

[Vavanzer]

В североевропейской тайге инсоляция составляет ~100 Вт/квм, что соответствует условиям в поясе астероидов на расстоянии в 3-4 раза дальше от Солнца, чем Земля. Если планета КК будет получать в среднем своим солярным пятном 100 Вт/квм, то там возможны приемлемые для земных форм жизни условия. Например, для звезды Глизе581 такое расстояние от звезды составит 0,37 АЕ (более чем в полтора раза дальше орбиты планеты d). Учитывая что приемлемые для земной жизни температурные условия могут быть и на близких планетах на тёмной стороне, получаем, что в условиях приливного захвата зона жидкой воды на землеподобных планетах у КК намного шире, чем считается.

   Не стоит забывать о том, что и североевропейская и "северорусская" тайга подогревается еще и за счет переноса тепла воздухом из более теплых широт. А если 80% планеты, сильно отдаленной от звезды, будет покрыто льдом, излучать она  будет больше, чем получать, в силу отдаленности и высокого альбедо поверхности. А значит, холодные потоки из внесолярной области окончательно сведут на нет влияние этих 100вт/м.
   Все ведет к тому, что обитаемая область неумолимо уменьшается.      Я не противник жизни возле красных звезд, но совокупность фактов рушит все надежды. А иллюзии питать не хочется.

[vsevolodson]

  Теперь берем 4000К источник света. То же самое расстояние. Согласно графику распределения энергии в спектре, на этом же расстоянии растение получит в 3.6 раза меньше света в 660 нм и раз в 10 меньше синего.

Я вам уже писал выше. Вы забыли, что и интегральная мощность излучения при переходе от 5500К к 4000К падает в 3,574 раза.
Так что, если мощность излучения будет одинакова, спектральная плотность при 660 нм, в данном случаи, тоже будет одинакова.

660 нм - это красный край. Как раз оранжевые и красные карлики будут излучать его относительно больше.

   Не стоит забывать о том, что и североевропейская и "северорусская" тайга подогревается еще и за счет переноса тепла воздухом из более теплых широт. А если 80% планеты, сильно отдаленной от звезды, будет покрыто льдом, излучать она  будет больше, чем получать, в силу отдаленности и высокого альбедо поверхности.

1) излучать солярное пятно не может меньше, чем получать - равновесие же
2) с чего вдруг альбедо высокое?
3) альбедо также влияет на количество излучаемого тепла

А значит, холодные потоки из внесолярной области окончательно сведут на нет влияние этих 100вт/м.
   Все ведет к тому, что обитаемая область неумолимо уменьшается.

Вы забыли, что в североевропейской тайге ещё есть ночь и полярная ночь. Тогда как в солярном пятне на планете у КК поток тепла из зенита будет постоянен. Это может легко компенсировать холодный ветер с тёмной стороны. А если ещё будут удачные особенности рельефа, влияющие на воздушные течения?

      Я не противник жизни возле красных звезд, но совокупность фактов рушит все надежды. А иллюзии питать не хочется.

Исповеди здесь интересуют меньше всего. Речь была не о возможности жизни, а о том, что диапазон орбит, где землеподобные планеты могут иметь жидкую воду на поверхности, очень широк. По причине приливного захвата и разброса - от вечной ночи (если слишком близко к звезде) до вечного дня (если слишком далеко) - радиус полуоси планеты может варьироваться раз эдак в 5, что невозможно в случае Солнечной Системы. У таких звёзд как GJ581, GJ1214, GJ667 сразу по несколько землеподобных планет могут попасть в подходящие условия. Теперь моя мысль ясна?