Двойная Земля

[Klapaucius]

Могут ли быть теоритически двойные планеты? Чтобы не растекаться мыслью по древу (два Юпитера, коричневых карлика и т.д.), ограничимся звездой солнечной массы, планетами земного типа. Всё как у нас, но на расстоянии 1 а.е. не одна Земля, а две. Вторая вместо Луны, несколько ближе. Тоже с массой равной земной. Период обращения обоих компонентов равен периоду вращения (это неизбежно), скажем 1-3 суток.
То есть они повёрнуты друг к другу одной стороной, световой день подобен нашему. Приливов нет, только солнечные. В отличие от системы Земля-Луна уже нет эволюции, взаимного удаления.

Может ли такая система образоваться, существовать? Понятно что статистически это не частое явление, и следовательно не очень интересное. Насколько не частое не важно, главное принципиальная возможность.

И в чём могут быть принципиальные отличия для возможностей возникновения и развития жизни?

[FRIM@N]

ИМХО не реально ни разу, подобное не может образоваться естественным путем из протопланетного диска.
Если создать такую систему искуственно, то тоже не факт что она окажется стабильной. Скорее всего через энное время из за гравитационного воздействия материнской звезды объекты сольются образовав новое тело.

[Михаил l]

Могут ли быть теоритически двойные планеты?

Может ли такая система образоваться, существовать?

И в чём могут быть принципиальные отличия для возможностей возникновения и развития жизни?

Могут. Но относительно короткое время, так как система не стабильна, и должна разрушиться. На последний вопрос - ответ  в перавом.

[Klapaucius]

А почему она нестабильна? Кто-то считал и расчёты широко известны? Звезда может вызывать эволюцию системы (хотя бы приливы-то будут, на Земле они есть, в 2 раза меньше лунных), но разве на несколько миллиардов лет не хватит? До столкновения или разлёта. Вроде бы запас времени должен быть больше чем у нас, так как взаимная эволюция компонентов завершена в самом начале.

Насчёт происхождения, так можно сказать, что и система Земля-Луна не может образоваться. А тем более долго существовать, раз даже Земля ещё не обращена к Луне одной стороной. Если не знать конкретных расчётов, не выдвигать гипотезы и оценивать их. На происхождении предлагаю вообще пока не заострять внимание, для начала интересно оценить характерное время существования такой системы.

[vsevolodson]

недавно сообщали об открытии двойной массивной планеты, обращающейся вокруг двойной звезды
помню что между двумя газовыми гигантами говорилось о 5 АЕ расстояния, а до двойной звезды - вроде бы 250 АЕ
новость похожа на утку слегка, так как на exoplanet.eu, например, ничего подобного так и не появилось

[Klapaucius]

Ну это несколько не то. Таких-то систем должно быть навалом, и не о них речь.
Ближе к теме если привести примеры тройных-четверных звёздных систем. Где расстояния между парами (или парой и одиночной звездой) порядка 1 или нескольких a.e., а между компонентами в парах много меньше (видимо спектрально-двойные). Так сходу не нашёл, да и как-то не интересовался кратными звёздами раньше настолько подробно. Впрочем распространены такие системы или отсутствуют, тоже вряд ли будет сильным аргументом в любом случае...

[Borislаv]

В Архиве находится только одна работа по этой теме
http://arxiv.org/abs/1007.1418
Тут рассматривается возможность приливного захвата.

Но в общем видимо такие системы должны достаточно часто встречаться. На примере Солнечной Системы к примеру получается, что из 6 крупных плането-подобных тел (по размеру (больше 2000 км в диаметре) и орбите вокруг Солнца) - Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон и Эрида у 2 есть очень массивные спутники (Земля и Плутон), которые видимо сформировались не из прото-спутникового диска, а в результате древнего столкновения с третьим телом - соотношение масс близко к 1:81 и 1:9. Обе эти системы часто и называют "двойными планетами". Поэтому ничто не мешает образовать системы с более близким к 1 соотношением масс.
В принципе на основе Солнечной Системы видно, что отношение двойных планет к одиночным на примере твердых планет (из металлов, скал и льда) должно составлять в районе 1/3. Хотя конечно есть подозрение, что термин двойная планета не закрепится и будут чаще искать большее и меньшее тело - "планету" и "спутник". И потом конечно в ближайшие 1-2 года вероятно будут и реальные наблюдательные ограничения - от Кеплера.

[Klapaucius]

Спасибо! Но всё же я хотел бы пока не углубляться именно в возможность возникновения таких систем, и сколько их может быть процентно по отношению к одиночным планетам. Хотя это конечно очень интересно и актуально для будущих наблюдений. Причём планет в целом, не только землеподобных.
 Просто постулируем что такая система, как я описал выше, образовалась. Изначально конечно с другим взаимным расстоянием и пусть быстрым собственным вращением компонентов.

Если рассматривать её с точки зрения эволюции системы Земля-Луна, очевидно что в первое время компонентам придётся несладко. Большие приливные силы и быстрая эволюция. Можно наверное показать, что повысив массу Луны до земной мы быстро придём к выкидышу или столкновению. Или наоборот, существует возможность стабилизации - компоненты успеют повернуться одной стороной друг к другу, потерять энергию.

И тогда вступает в силу взаимодействие со звездой. Вот тут как раз похоже, что на эволюцию системы она может влиять не больше, чем наше Солнце на систему Земля-Луна.

То есть бурное детство (возможно со 100% смертельным исходом - но это не выглядит очевидным), зато потом условия по сравнению с земными, уже с ранней молодости, с первых миллиардов лет, гораздо комфортнее.
Вот 2 принципиальных момента, ответить на которые могло бы простое моделирование или даже подсчёт по неким нескольким формулам. Неужели этим никто не занимался, все оценивали такое только "на глазок"?

[Kweni]

Я тоже думаю, что двойные системы возможны, только солнечная система, по-моему, не даёт близких примеров. Соотношение масс земли и луны всё же слишком велико, а плутон и прочая мелочь... мелких тел всегда больше чем крупных и столкновение их вероятнее. Тем не менее, в столкновении двух крупных зародышей с землю размером с образованием двойной планеты я не вижу противоречий с теорией образования планет.

Правда, тут есть один нюанс. При столкновении столь массивных тел может произойти их разрушение с образованием большого количества астероидных брызг.
http://www.psrd.hawaii.edu/Nov06/hit-and-run.html
Если большее из тел сохраняется, часть брызг начинает обращаться вокруг него, и при их объединении образуется крупный спутник вроде Луны. Очевидно, вряд ли это тело сможет захватить количество брызг, равное своей массе, так что наверняка  путём столкновения могут образоваться лишь двойные планеты с существенно неодинаковыми массами компонентов. А моделирований, при которых в ходе столкновения образуется только два крупных тела, я никогда не видел.

[Klapaucius]

Возможен вариант захвата: столкновение не обязательно. Просто захват возможно гораздо менее вероятен, т.к. подразумевает узкий диапазон скоростей. Тритон резонно считается захваченным спутником, так как имеет ретроградную орбиту. Может конечно это тоже результат столкновения, но вроде современные гипотезы так не считают.

Ну и всё это только современные представления - вряд ли 100% можно доказать, что "зародыши" не могут именно так и образоваться, двойной планетной системой, подобно звёздам.

А вот дальнейшая эволюция такой системы вроде должна хорошо моделироваться. Мы знаем,что Луна удаляется, что она обращена к нам одной стороной, что Земля замедляет своё вращение, что существуют лунные и солнечные приливы - и все эти факты численно увязаны. Т.е. существуют модели "как было" и "как будет". По крайней мере у меня сложилось такое представление.

Казалось бы, подставить массу Земли вместо лунной, посчитать - и вопросы исчерпаны. Но видимо или не всё так просто, или это мало кому интересно.

[SpaceEngineer]

В принципе на основе Солнечной Системы видно, что отношение двойных планет к одиночным на примере твердых планет (из металлов, скал и льда) должно составлять в районе 1/3.

Есть гипотеза, что Меркурий был спутником Венеры, потерянным ею, когда в результате приливной эволюции достиг границы сферы Хилла. Тогда вероятность образования двойной планеты становится аж 2/5 = 0.4 (Венера, Земля, Плутон - двойные, Марс и Эрида одиночные). Хотя по-моему нельзя в общую кучу сваливать близкие к Солнцу крупные планеты и далёкие тела из пояса Койпера - слишком разные условия. (тем более что статистика по поясу Койпера ещё крайне бедная). Вблизи Солнца могло изначально быть около десятка протопланет, многие из которых занимали общие орбиты, находясь в точках Лагранжа друг друга. А потом сближались и сталкивались на малых скоростях, образуя двойные планеты. Тогда вероятность образования двойных планет может быть очень высока, порядка единицы. В районе гигантов скорее всего работал механизм конденсации спутников из околопланетного диска - поэтому их много. Во внутренних частях системы почему-то это не происходило, может из-за больших орбитальных скоростей частиц и близкого солнца, которое уменьшает радиус сферы Хилла протопланет.

Теперь к вопросу о рассчёте. Время приливной синхронизации:

T = 2.654*10^-9 * a⁶ / (p₀ * M),

Т - в годах, a - большая полуось орбиты в тыс. км, M - масса возмущающего тела в массах Земли, p₀ - начальный период осевого вращения. Его можно найти по эмпирической формуле:

p₀ = 1.11*R*sqrt(J/M)

p - в сутках, R и M - радиус и масса планеты в земных единицах, J - безразмерный момент инерции, для твёрдых планет он равен 0.33 - 0.4.

Допустим у нас есть двойная планета, оба компонента размером с Землю. Тогда p₀ = 0.7 сут, а T равно всего 3780 лет для a = 100 тыс. км, и 15.5 млн лет для a = 400 тыс. км. Точное значение будет несколько миллионов лет, ведь радиус орбиты в процессе эволюции увеличивается. А начальный радиус должен быть порядка нескольких радиусов самой планеты, если верить симуляциям столкновений.

Для эволюции со временем радиуса орбиты я формул не нашёл, буду признателен, если кто-то поделится, мне они как раз очень нужны))

Для планет массой порядка земной в обитаемой зоне солнцеподобной звезды радиус Хилла порядка миллиона км, поэтому систмема будет устойчивой и в процессе эволюции, и в конце. Если конечно рядом не будет пролегать орбита массивного гиганта. Но тогда вряд ли образуется сама рассматриваемая планета.

[UMKA]

Возможен и такой вариант, что возможности разришения современных телескопов показывают нам одну монолитную массу ,например 8 массы земли. А если увеличить разришение? Может тогда увидим и двойные землеподобные планеты ,и тройные ,и маленькие луны врощающиеся вокруг всего этого разнообразия. Вообщем разнообразные по сложности системы ,ограниченьем которых может быть лишь наша фантазия. Вообщем может же здесь присутствовать так называемый принцип матрешки, или иначе говоря элементы фрактальной геометрии ,в природе кстати многое ей подчинено начиная от ракушек ракообразных , кончая спиралями галактик и мотрешек 
З.Ы. Хотел уточнить картину по поводу тройных и других кратных планетных систем вращающихся вокруг одного центра массы . Например две планеты могут вращаться относительно друг друга по горизонтальной орбите, а третья по перпендикулярной к ним вертикальной орбите аналогично и 4х кратные системы, такой клубок из плонет:), с общем центром тяжести.И кстати почему бы вокруг этого клубка не вращаться еще и лунам.
З.Ы.Ы Но это я уже разошелся чет наверно спать пора просто

[SpaceEngineer]

Возможен и такой вариант, что возможности разришения современных телескопов показывают нам одну монолитную массу ,например 8 массы земли. А если увеличить разришение? Может тогда увидим и двойные землеподобные планеты ,и тройные ,и маленькие луны врощающиеся вокруг всего этого разнообразия. Вообщем разнообразные по сложности системы ,ограниченьем которых может быть лишь наша фантазия. Вообщем может же здесь присутствовать так называемый принцип матрешки, или иначе говоря элементы фрактальной геометрии ,в природе кстати многое ей подчинено начиная от ракушек ракообразных , кончая спиралями галактик и мотрешек 

Разрешение телескопов тут не при чём. Даже в Хаббл и Кеки не увидеть диск планеты у ближайших звёзд. Даже 100-метровый оптический телескоп не поможет. Планеты в основном открывают не прямым фотографированием.

З.Ы. Хотел уточнить картину по поводу тройных и других кратных планетных систем вращающихся вокруг одного центра массы . Например две планеты могут вращаться относительно друг друга по горизонтальной орбите, а третья по перпендикулярной к ним вертикальной орбите аналогично и 4х кратные системы, такой клубок из плонет:), с общем центром тяжести.И кстати почему бы вокруг этого клубка не вращаться еще и лунам.

Невозможно. Такая система распадется за считанные месяцы. Я где-то видел рассчёт движения Луны, запущенной по полярной орбите вокруг Земли. Так вот, из-за влияния Солнца и несферичности Земли Луна упадёт на Землю всего за 5 лет!
[/quote]

[arduan]

Хорошее чтиво на эту тему   http://www.fenzin.org/book/5760

[Борис Казанский]

У меня есть ответ на вопрос о двойной Земле. Я - автор модели эволюции Земли, которую я назвал адунационной (adunation - слияние, объединение в одно целое). Суть адунационной модели в том, что современная Земля образовалась более 200 млн. лет назад в результате адунации двух планет одинакового размера и массы, ранее составлявших тесную бинарную систему. Этим двум планетам я дал известные имена - Пангея и Панталасса, т.к. первая была покрыта сплошной континентальной корой, а вторая - сплошным океаном. Равенство размеров и масс принципиально, т.к. только в таком случае становится возможной некатастрофическая коллизия (через фазы гантели Пуанкаре, эллипсоид Якоби и т.д.), с не 100%-м вымиранием жизни Пангеи и с сохранением значительной части ее коры, площадь которой легко рассчитывается. В результате адунации за 200 млн. лет произошла планетарная перестройка, которую пытались объяснить гипотезами расширения Земли и плитовой тектоники.

[ivanij]

  Имеются ли в геологической истории Земли реальные следы, которые реально указывали бы на возможность подобной гипотезы? И если имеются, то какие вы таковыми считаете?

[SpaceEngineer]

Интересно было бы ознакомиться с моделью. Есть статьи?

[Klapaucius]

SpaceEngineer, а откуда формула времени приливной синхронизации (и вторая формула)? Она правдоподобна, скажем что касается эволюции система Земля-Луна (хотя если применять "в лоб", получится как бы ерунда, всего миллиард лет для Земли), но всё же интересно.

Вчера начитался статеек по системе Земля-Луна, как-то вообще грустно стало. Или мы почти ничего не знаем, или кроме лженауки в инете уже ничего не осталось.
Может кто оценить, насколько научны например вот такие представления (это касается как самого В.С. Сафронова - впрочем надо читать что именно он писал в 69 году, так и автора статьи - с виду довольно приличной и внушительной): http://www.meteorite.narod.ru/proba/stati/stati23.htm
Вроде довольно правдоподобно. Суть в том, что земное ядро начало формироваться не сразу, а через 600-800 миллионов лет. А Луна расплавилась сразу, именно из-за приливных сил.

Что впечатлило в этой альтернативной модели (применительно к этой теме):

При полном плавлении молодой Земли, сопровождаемом выделением земного ядра, обязательно произошла бы и полная дегазация ее недр. При этом в атмосферу Земли за сравнительно короткое время поступило бы около 5·1023 г углекислого газа, ныне связанного в карбонатных породах, и более 2,5·1024 г воды. Единовременное образование столь плотной углекислотной атмосферы с давлением около 100 атм. привело бы к возникновению исключительно сильного парникового эффекта с подъемом приземной температуры выше критической температуры воды (+374 ° С). После этого вскипели бы океаны, а давление земной атмосферы поднялось бы еще приблизительно на 500 атм. В результате на Земле, как и на Венере, установился бы необратимый (подчеркнем, необратимый!) парниковый эффект, со средними температурами, стабильно превышающими 550 - 600 °С. В этом случае на Земле не было бы жидкой фазы воды и ни каких намеков даже на самую примитивную жизнь. К счастью для нас и всего живого на Земле, этого не произошло.

(извиняюсь за "улетевшие" степени в числах при цитировании, лень править)
Если рассматривать двойную планету, и быстрый выход на синхронизацию периодов вращения. За короткий период выделится много больше энергии, чем на ранней Земле. И может оказаться так, как описано выше. Но с другой стороны, несмотря на увеличение массы "Луны" в 81 раз, всё же эволюция такой системы может напоминать эволюцию Земли - энергии может не хватить на начальный расплав и дегазацию.
Или "играясь" начальными параметрами (например массой компонентов, взаимным расстоянием и расстоянием до звезды...) можно тоже получить похожие на Землю, по условиям на поверхности, планеты.

[SpaceEngineer]

SpaceEngineer, а откуда формула времени приливной синхронизации (и вторая формула)? Она правдоподобна, скажем что касается эволюции система Земля-Луна (хотя если применять "в лоб", получится как бы ерунда, всего миллиард лет для Земли), но всё же интересно.

Из книги "Астрономические формулы" Ибатуллина. Эти формулы, по-видимому, не учитывают увеличение большой полуоси орбиты в процессе эволюции. По-хорошему, надо найти формулы для большой полуоси, подставить туда, и проинтегрировать. Но и в таком виде они дают правильный порядок величины.

[UMKA]

Возможен и такой вариант, что возможности разришения современных телескопов показывают нам одну монолитную массу ,например 8 массы земли. А если увеличить разришение? Может тогда увидим и двойные землеподобные планеты ,и тройные ,и маленькие луны врощающиеся вокруг всего этого разнообразия. Вообщем разнообразные по сложности системы ,ограниченьем которых может быть лишь наша фантазия. Вообщем может же здесь присутствовать так называемый принцип матрешки, или иначе говоря элементы фрактальной геометрии ,в природе кстати многое ей подчинено начиная от ракушек ракообразных , кончая спиралями галактик и мотрешек 

Разрешение телескопов тут не при чём. Даже в Хаббл и Кеки не увидеть диск планеты у ближайших звёзд. Даже 100-метровый оптический телескоп не поможет. Планеты в основном открывают не прямым фотографированием.

З.Ы. Хотел уточнить картину по поводу тройных и других кратных планетных систем вращающихся вокруг одного центра массы . Например две планеты могут вращаться относительно друг друга по горизонтальной орбите, а третья по перпендикулярной к ним вертикальной орбите аналогично и 4х кратные системы, такой клубок из плонет:), с общем центром тяжести.И кстати почему бы вокруг этого клубка не вращаться еще и лунам.

Невозможно. Такая система распадется за считанные месяцы. Я где-то видел рассчёт движения Луны, запущенной по полярной орбите вокруг Земли. Так вот, из-за влияния Солнца и несферичности Земли Луна упадёт на Землю всего за 5 лет!

[/quote]

Я имел введу повышение чувствительности у будущих телископав