Моделируем обитаемые суперземли.

[armadillo]

Хотя наша Земля по-видимому должна считаться супертяжем для "среднего зеленого человечка", попробуем представить более крупные планеты.
Итак, для ровного счета плотность равна земной, сила тяжести растет линейно от радиуса.
Радиус равен двум земным, масса - 8, площадь - 4, ускорение свободного падения - 20м/с^2.
Рельеф будет намного более сглаженным, чем на Земле. Горы по сотни метров будут высокими. Глубоких океанских впадин не будет. Моря и океаны будут скорее напоминать Азовское и Аральское моря. Для таких океанов нужно намного меньше воды, чем для земных. Очень вероятно появление планеты-океана с отдельными островами, круговой приливной волной и большими штормами.


Такая планета высосет не так много легких элементов, как Юпитер, но больше чем Земля, и уж точно ничего не отпустит. Водорода, воды и других элементов будет скорее больше, чем на Земле.
Вообще, при каком сочетании энергии от звезды и второй космической твердая планета становится ловушкой для водорода и превращается в газовый гигант с твердым ядром?
В солнечной системе есть рубежи - Меркурий - внутренняя граница твердых планет, Венера - ловушка для углерода, кислорода и тп, за себя и за весь внутренний объем. Земля получила "объедки" легких элементов, которых нам хватило, и собрала большую часть оставшихся тяжелых элементов. Я предполагаю, что в Юпитере тяжелых элементов немного, судя по Марсу и поясу астероидов.
То есть количество легких элементов у суперземли будет зависеть от удаления от звезды и порядкового номера в системе.
Но атмосфера вероятно будет более плотной чем у Земли. Хотя, учитывая силу тяжести, ее плотность будет очень резко падать даже на сотнях метрах от уровня моря.

Кислородно-органические преобразования.
При фотосинтезе СО2 и водород из воды связывается в органику. Конечный результат будет зависеть от соотношения СО2 и воды.
При нехватке воды будем иметь странную структуру, описания такой я нигде не видел - до тех пор пока температура не перевалит черту и не превратимся в Венеру.
При избытке воды получим Землю.

При нехватке стабилизатора (азота или другого) состав атмосферы будет колебаться пожарами около пожарной границы. Примечательно, что на Земле, несмотря на связывание всего СО2, содержание кислорода выровнено по верхней границе.
Возможно, оно тоже колебалось около пожарной границы, до тех пор, пока лишний кислород не был связан в молекулы с богатым содержанием О.


Разумная жизнь.
Все живые существа на планете с гравитацией два находятся под существенным прессингом. Минимизация массы для любой задачи будет рулить.
Это входит в противоречие с требованием крупного мозга для разумного существа.
При минимальных отличиях от человека (допустим заселили с Земли) получаются широкие коротконогие гномы с хорошо развитыми внутренними органами. Возможно полыми костями и модификациями кровеносной системы - сосуды по типу тюленей и состав крови по типу жирафов.

[Бородатый Кабан]

При гравитации 2 и более прямохождение неэффективно. Рулят небольшие четвероногие наземные и всякие подводные животные.

[armadillo]

Прямохождение вообще мало где эффективно, но для разумной жизни оно перестает быть критичным. Зато еще сильнее проблема с рождением с крупной головой.
То же самое с подводным миром. Оно зашибись, но разумные вырастут из изгоев, выгнанных на поверхность.

[L_Pt]

armadillo

ускорение свободного падения - 20м/с^2.
Рельеф будет намного более сглаженным, чем на Земле. Горы по сотни метров будут высокими. Глубоких океанских впадин не будет. Моря и океаны будут скорее напоминать Азовское и Аральское моря.

Ускорение свободного падения всего в два раза больше, а рельеф у вас выровнен на порядок. Почему? Логично было б, что перепад высот и уменьшится лишь в два раза.

[armadillo]

Зависимость нелинейная. )
Начиная от веса такой горы и заканчивая пределами прочности даже просто материалов, не упоминая о трении, сыпучести и прочем.

[Бородатый Кабан]

Зато еще сильнее проблема с рождением с крупной головой.

Крупная голова умное лицо - ещё не признак ума, господа! © Тот самый Мюнхаузен.


Под водой родиться и жить с крупной головой легче, но нашим китам это ума не добавило. Кстати, слоны тоже пока до цивилизации не дотягивают. Хотя, да, скорее всего, Вы правы. Разумными смогут стать лишь те изгои, которые смогут максимально эффективно использовать свой мелкий мозг. Но не все.

[vsevolodson]

Итак, для ровного счета плотность равна земной,

она будет выше земной, поэтому...

ускорение свободного падения - 20м/с^2.

будет тоже ещё выше
(если конечно у вас не водный океан глубиной пару тыщ км)

Такая планета высосет не так много легких элементов, как Юпитер, но больше чем Земля, и уж точно ничего не отпустит.

сильно зависит от массы звезды, могу пояснить, если требуется
иначе - если же берутся в рассмотрение только аналоги Солнца, то действительно так

[armadillo]

http://www.astronet.ru/db/msg/1213453

Высота гор растет до предела, обусловленного прочностью пород (R 200 МПА для одноосевого сжатия гранита и базальта без дефектов) и силой тяжести g на планете. При превышении этого предела начинает выдавливаться новый горный хребет, почти параллельный предыдущему - генерируется целая горная провинция. По этой причине высота гор на Земле (h) ни при каких условиях не может быть больше 14.8 км ~ 2 * 7.4 км (200 МПА > 0,5 * (g * d * h) = 0,5 *(9.8*2800*7400),где d - плотность мантии ). Коэффициент 2 появляется из-за того, что горы не параллелепипеды, а, скорее, лежащие на боковой грани треугольные призмы с сечением S=0,5 *B*h. Поскольку реально высота гор от подножия до вершины (а не над уровнем моря) не превышают 5 км, мы должны сделать вывод, что эффективная прочность пород коры, по крайней мере, втрое меньше взятой из справочника (для бездефектного образца).

она будет выше земной, поэтому...

или ниже как у Марса. Для упрощения примем плотность равную земной, чтобы не выдумывать сучности с зависимостью плотности ядра от давления, которые мы все равно не знаем.

сильно зависит от массы звезды, могу пояснить, если требуется

Мы предполагаем достаточно стабильную звезду для разумной жизни. То есть водородную и планету на расстоянии, обеспечивающем световой  поток сравнимый с земным. Как еще повлияет размер звезды?

[armadillo]

сильно зависит от массы звезды, могу пояснить, если требуется

Если речь идет о планетообразовании, то лучше сначала хотя бы предложить гипотезу, объясняющую крутящий момент и разные варианты эксцентриситетов.

[L_Pt]

armadillo

Зависимость нелинейная. )
Начиная от веса такой горы и заканчивая пределами прочности даже просто материалов, не упоминая о трении, сыпучести и прочем.

Высота гор растет до предела, обусловленного прочностью пород (R 200 МПА для одноосевого сжатия гранита и базальта без дефектов) и силой тяжести g на планете. При превышении этого предела начинает выдавливаться новый горный хребет, почти параллельный предыдущему - генерируется целая горная провинция. По этой причине высота гор на Земле (h) ни при каких условиях не может быть больше 14.8 км ~ 2 * 7.4 км (200 МПА > 0,5 * (g * d * h) = 0,5 *(9.8*2800*7400),где d - плотность мантии ). Коэффициент 2 появляется из-за того, что горы не параллелепипеды, а, скорее, лежащие на боковой грани треугольные призмы с сечением S=0,5 *B*h. Поскольку реально высота гор от подножия до вершины (а не над уровнем моря) не превышают 5 км, мы должны сделать вывод, что эффективная прочность пород коры, по крайней мере, втрое меньше взятой из справочника (для бездефектного образца).

Как видите, таки линейная.
Давление на основу прямо пропорционально высоте, а не общей массе/объему или чему-то другому.

[an]

если конечно у вас не водный океан глубиной пару тыщ к

А это скорее всего, пусть и не тыщи км, но океан будет сплошной. Поверхность растёт пропорционально  квадрату радиуса а масса кубу. На единицу площади при дегазации будет с увеличением диаметра выход пара и газов возрастать нелинейно. Достаточно сравнить поверхность океана Марса примерно 1/3 площади и земного океана 2/3 поверхности.

[armadillo]

Да, в пределе горы могут быть в два раза ниже земных. Реально чуть меньше, хотя общая прочность будет чуть повыше - материал изначально лучше уплотнен. Плюс основание будет ниже.
Итого гора 2500 - рекорд, и наличие для нее плато 1500 вызывает сомнения.
Но в первую очередь я говорил про общий рельеф, а не местные гималаи. Холмы будут сглаживаться сильнее.

На единицу площади при дегазации будет с увеличением диаметра выход пара и газов возрастать нелинейно. Достаточно сравнить поверхность океана Марса примерно 1/3 площади и земного океана 2/3 поверхности.

расскажите об океанах на Марсе. )) И общем объеме воды на нем.
Но в любом случае главное распределение будет не отсюда - для примера на Венера воды почти нет.

[vsevolodson]

она будет выше земной, поэтому...

или ниже как у Марса. Для упрощения примем плотность равную земной, чтобы не выдумывать сучности с зависимостью плотности ядра от давления, которые мы все равно не знаем.

если вы хотите равную земной плотность для планеты, которая значительно массивнее, то вам придётся снабдить её мощной атмосферой и глубокими океанами - т.е. без всяких там материков и островов
и только так
http://allplanets.ru/model_of_planets.htm

сильно зависит от массы звезды, могу пояснить, если требуется

Мы предполагаем достаточно стабильную звезду для разумной жизни. То есть водородную и планету на расстоянии, обеспечивающем световой  поток сравнимый с земным. Как еще повлияет размер звезды?

не размер, а масса
просто у красных карликов есть своя специфика, которая заметно изменит облик планеты

[armadillo]

http://allplanets.ru/model_of_planets.htm
 - спасибо, ссылка очень интересная. Хотя Земля как я понял на рисунке 5 получается полностью силикатная. Не уверен, что давление в ядре Земли достаточно для вырождения газа, думаю на эту тему будет еще много копий сломано.
Но в любом случае для первой прикидки для этой ветки это придиразм. Ну возьмем силикатную планету.

Красные карлики конечно имеют конвекцию. Их мы тут обсуждали, вспышки в основном в рентгене и непродолжительные. Более важно, что солнечный ветер и свет у них имеют меньшую энергию и будут меньше сдувать водород на том же расстоянии.

[an]

расскажите об океанах на Марсе. )) И общем объеме воды на нем.

Vastitas Borealis имелась в виду, с Hellas, предполагаемые палеоокеаны.

[armadillo]

Океаны на Марсе - это отдельная тема. Если где-то есть вменяемая инфа, то стоит завести отдельную ветку. Мне хотелось бы понять, как при наличии океанов маринер не залило доверху. Представим на Земле впадину на пару км ниже уровня моря.

[vsevolodson]

Красные карлики конечно имеют конвекцию. Их мы тут обсуждали, вспышки в основном в рентгене и непродолжительные. Более важно, что солнечный ветер и свет у них имеют меньшую энергию и будут меньше сдувать водород на том же расстоянии.

была интересная схема, может быть вы помните
планета в о/з кк = приливной захват = нету м/п = быстрое сдувание водорода = распад карбонатов = толстая углекислотная атмосфера = парниковый фэйл

[armadillo]

Один из вариантов. Но как раз суперземля удержит водород и без магнитного поля. И наоборот магнитное поле будет при наличии ионизированного тора на орбите, который не может удрать.

[vsevolodson]

я просто за то, чтобы намоделировать более точно

[armadillo]

Да, по поводу желтых карликов мы можем говорить хоть что-то - про остальные типы звезд мало знаем, надо отделять моделирование у них отдельно.
И да, если принять модель плотности из той статьи, то сила тяжести 2ж нарастет очень быстро при увеличении радиуса, далеко не в 2 раза по радиусу. А для супермеркурия вообще может оказаться равным радиусу Земли.
Дома посчитаю.