Планета с вечными днём и ночью

[AlexOrex]

Что, действительно нашли? Пожалуйста, об этом подробнее. Находится в зоне жизни? Может, и жизнь есть?

Нашли
Альфа Центавра B b
или
http://www.eso.org/public/news/eso1241/
Разумеется, планета гораздо ближе обитаемой зоны, но хоть что-то для начала.

[Ремвер]

Под впечатлением этой находки я даже тему открыл:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,101010.0.html

[Аннаэйра]

Приветствую форумчан! Возник вопрос, при этом косвенно относящийся к данной теме: а что представляет из себя планета, которая попросту "лежит на боку" и обращена осью вращения в сторону солнца? То есть вращаться-то она вращается, но толку никакого, и на половине ее - вечный день, а на второй - нескончаемая ночь?
Буду признательна за рассмотрение "чисто океанической" (одна вода, суши нихт) и "земной" моделей.
Спасибки!

[Инопланетянин]

Гироскоп противится попыткам изменить положение оси, так что такая схема будет неустойчивой и быстро вернётся к более естественному положению.

[vika vorobyeva]

Приветствую форумчан! Возник вопрос, при этом косвенно относящийся к данной теме: а что представляет из себя планета, которая попросту "лежит на боку" и обращена осью вращения в сторону солнца? То есть вращаться-то она вращается, но толку никакого, и на половине ее - вечный день, а на второй - нескончаемая ночь?

Это невозможно. Планета может вращаться "лежа на боку", но ее ось вращения будет все время параллельна сама себе и не будет разворачиваться в сторону звезды во время движения планеты по орбите. Примерно так вращается планета Уран.
Наблюдатель, находящийся на полюсе такой планеты, увидит, что после полугодовой полярной ночи солнце будет обходить горизонт по кругу (точнее, по спирали), постепенно поднимаясь в зенит. В разгаре лета оно окажется в зените (по прежнему нарезая в небе суточные "колечки"), а потом опять таки по спирали спустится вниз и уйдет за горизонт.
Наблюдатель, находящийся на экваторе, в разгар зимы будет видеть солнце ровно на юге, выглядывающим из-за горизонта. Постепенно оно будет восходить все ближе к точке восхода, а заходить все ближе к точке запада, накручивая все расширяющиеся колечки и в полдень поднимаясь в небе все выше. Во время равноденствия оно взойдет ровно на востоке, пройдет через зенит и опустится на западе, а потом начнет восходить и заходить все ближе к северу, сужая суточные "колечки". В разгар лета в северном полушарии (во время солнцестояния) оно будет видно на горизонте строго на севере.
Ну и так далее
На мой взгляд, достаточно интересная смена сезонов.

[Инопланетянин]

Не поможет, я думаю, и синхронизация с красным карликом. Вращающаяся планета выйдет и из такого резонанса и снова в него войдёт уже вращаясь синхронно с облётом карлика. Кора расплавится, конечно.

А вот, если рассмотреть такую планету у квазара в его предполагаемой обитаемой зоне, то, может, будет интересно. У квазара эта зона наверняка занимает солидный процент галактического ядра и там можно быть миллионы лет повёрнутым осью в сторону излучения.
Атмосферу, конечно, придётся нарастить, чтобы как следует поглощала жёсткое излучение. Это, кстати, создаст хороший парниковый эффект с одной стороны, но с другой, кориолисовы силы будут закручивать потоки воздуха вокруг полюсов и препятствовать теплообмену. В результате, на освещённом полюсе будут плавиться камни (это невозможно на приливно синхронизированных планетах, там тёплый воздух будет уходить), а на тёмном полюсе воздух будет кристаллизироваться на земле. Этак, можно и всю атмосферу выморозить на тёмной стороне.

[Аннаэйра]

Ясно, большое спасибо. А жаль, идея была забавная... Хотя, конечно, остаеся вариант с геосинхронизованной планетой.
В чем соль: в последнее время мне что-то понравилось задумываться об инопланетной биологии. И поскольку экосистему газового гиганта я уже описала, внезапно мне захотелось придумать что-то подобное и для океанической планеты, и для планеты с такими вот вывертами в смене дня и ночи. Скажем, если действительно взять геосинхронизованную планету, то можно даже вообразить "половинчатую" систему жизни: на дневном полюсе мы будем жить на дне, на ночном - под коркой льда... а на экваторе будет существовать некая буферная система, возможно, там даже зародится особая пелагическая система. Или еще как-нибудь. В общем, ребят, если вдруг на ум придет РЕАЛЬНО способная к существованию планета с водой (или, по крайней мере, более-менее адекватными условиями для существования организмов развитее бактериальных) - я буду оч-чень рада выслушать варианты и подключить свое биологическое образование для очередного "научно-фантастического бреда". 

[AlexOrex]

Насчет "реально способной к существованию планеты", то, боюсь, мы вряд ли сможем учесть все необходимые факторы, чтобы такую планету комплексно смоделировать. В теме "Обитаемая планета вокруг красного карлика?" долго обсуждали и склонились к тому, что непреодолимых преград для жизни там не должно быть. Как дело обстоит в реальности, помогут узнать новые телескопы.
Могу также привести примеры своих "мечтаний" о разных вариантах планет:
Планета в резонансе 2:3 (как Меркурий) - бурное место с резкими изменениями:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,103204.msg2319522.html#msg2319522
"Двухфазная" планета - из "Ганимеда" в "Марс" (лучше у оранжевого карлика):
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,80777.msg2046507.html#msg2046507
Еще пытался продумать вариант океаниды с плотной паро-углекислотной атмосферой, но прохладнее Венеры. Облачный слой там густой, до океана свет почти не доходит. Высшие фотосинтезирующие растения похожи на китайские фонарики (свернутый лист) и выделяют кислород внутрь себя, засчет чего летают в углекислом газе на высотах, где больше света (не оригинально, но нравится ). Периодически, когда иссякает запас минеральных веществ, растения опускаются в облачный слой, собирают влагу в балластные мешочки, опускаются к океану и сидят на волнах несколько дней, фильтруя корнями соли. Потом сбрасывают балласт и взлетают.

[Аннаэйра]

Кхм, последний вариант очень даже любопытный... Правда, раз уж растения выделяют кислород внутрь себя, то, предполагаю, что с животными на такой планете будет напряг (анаэробная жизнь далеко не продвинется, аэробы без кисолорода загнутся - разве что станут сожителями растений, что ограничит их в размерах... но зато можно придумать забавные "летающие города"  ), но сама система "фонариков" очень любопытна. Полагаю даже, что у них может быть смена "цветов" (при малом количестве света проще выжить красным фотосинтетикам (красные и бурые водоросли), а при нормальном - желтым и зеленым), так что на море сидят "красные фонарики", плавают в небе - золотисто-зеленые.
С планетой-океанидой, кстати, есть еще один любопытный вопрос: где-то я прочитала, что у таких планет дно заморожено, так что никакого обмена минеральными веществами с водой не происходит. Как быть?..
Планета с вытянутой орбитой хороша, но все же слишком нестабильна. Жизнь в ней, скорее всего, не выползет за рамки бактерий и протистов, так как в столь неспокойных условиях будет критически важно оставить как можно больше потомства до того, как тебя заморозит (зажарит). Чуть-чуть поприличнее будут обстоять дела в океане, но тоже не фонтан, учитывая годовые колебания температуры, так что лучше всего себя будут чувствовать придонные организмы, ибо на глубине хотя бы в несколько километров условия будут более-менее постоянными. Однако опять же - ничего супер-развитого там не получится, ибо давление шкалит, еды мало, а поводов развивать мозги еще меньше.
Касательно экзолун - тоже неплохой вариант, хотя менее оригинальный, а за несколько тысячелетий разумная жизнь разовьется разве что в лаборатории. Время, время, времечко...
Планета вокруг красного карлика - оч-чень любопытно. Но о двуформенной жизни (на темном и светлом "полюсах") я уже размышляла. Естественно, опять же - желателен хороший океан, дабы хоть как-то увеличить зону жизни вокруг экватора, вдобавок, слой воды, плюс хорошая атмосфера, плюс магнитное поле - и уже неплохая "колыбелька" для водных форм. Правда, возникает вопрос с цикличностью, но, в принципе, как-нибудь эту проблему можно решить - скажем, постоянными миграциями.

[Ремвер]

Есть разные варианты синхронизированных планет. Допустим в двойной системе красных карликов. Из-за возмущений второго компонента орбита синхронизированной планеты будет иметь существенный эксцентриситет и испытывать либрацию. Так что некоторые "ночные" территории в зоне гражданских, навигационных, а то и астрономических сумерек иногда будут освещаться "Солнцем", или хотя бы краем его диска (угловые размеры которого будут от 1 - 2 до 6 - 8 град. в зависимости от светимости, необходимой для того, чтобы планета могла находиться в обитаемой зоне). На такой планете солнечного полюса не будет. Вместо него будет Соларное пятно - эллиптическая область в центральной части дневного полушария. Своего рода единственный тропик - место, находясь в котором ещё можно увидеть светило в зените. Формально, тогда солнечный полюс - это точка, расположенная в центре этого эллипса.
Далее. Дрейф подсолнечной точки будет зависеть от периода обращения компонентов двойной системы и от её эксцентриситета. Влияние второго компонента вряд ли стоит учитывать в формировании климата, так как его звёздная величина должна быть существенно меньше основного "Солнца". В противном случае, из-за близких прохождений второй звезды орбита планеты будет неустойчивой, и в конце-концов, её вышвырнет куда-нибудь за пределы обитаемой зоны.
Третье. Переменная светимость звезды, как например в системе Лейтен 726-8.
Короче, факторов, влияющих на формирование конвективных ячеек в атмосфере и течений в гидросфере множество даже у синхронизированной планеты. Кипящий океан и материковый ледник на одной и той же планете - по-моему черезчур. Если есть гидросфера, то это уже мощный сглаживающий фактор.

[Dem]

С планетой-океанидой, кстати, есть еще один любопытный вопрос: где-то я прочитала, что у таких планет дно заморожено, так что никакого обмена минеральными веществами с водой не происходит. Как быть?..

Дно конечно будет покрыто слоем тяжелого льда, но вулканы без особых проблем пройдут сквозь него.  И этот лёд может оказаться вообще весь захоронен под лавовыми полями.

[Аннаэйра]

Dem - забавно, однако. Что ж, тогда, раз есть "очаги" выброса минералов, то, думаю, может сформироваться вполне симпатичная экосистема. Правда, в основном пелагическая - ибо жить на льду не очень уютно, не говоря уж о том, что прохладно.
Ремвер - кхм, а если для идиотов? Просто в астрономии я лично не очень хорошо разбираюсь (обращаюсь к ней лишь по мере необходимости - меня больше биология интересует)... Вы имеете в виду, что на "дневном" полюсе будет кипящий "овал"? А по мере приближения к границе между "дневной" и "ночной" половинками - зона с более приличными условиями? Просто, если, скажем, такая планета полностью покрыта океаном, то сможет ли гидросфера (плюс плотный слой облаков) обеспечить стабильные условия в течение... ну, хотя бы миллиарда лет, для более-менее полноценного развития жизни? Или все равно будет ледышка на одном полюсе и раскаленная жаровня - на другом?

[Ремвер]

Вариантов множество. В-основном, чем больше планета, тем большая часть её поверхности покрыта океаном и тем он глубже. Если рассматривать только синхронизированные планеты (с "вечными" днём и ночью), то в зависимости от светимости центральной звезды будет меняться температура в подсолнечной точке. У звезд с солнечной светимостью, более-менее приемлемые условия будут разве что в центре ночного полушария. У оранжевых карликов эта зона распространится уже на всё ночное полушарие. У относительно ярких красных карликов более-менее сносные условия будут по всей планете. При условии, что они имеют на поверхности океаны и достаточно плотную атмосферу. В противном случае, на ночной стороне будет материковый ледник, а на дневной будет слишком жарко для высших растений. А жизнь сконцентрируется вдоль терминатора. У планет тусклых красных карликов нормальные условия будут только на дневном полушарии. И чем более тусклая звезда, тем меньше диаметр зоны жизни, которая будет стремиться к диаметру соларного пятна. У коричневых карликов холодно будет и в самом пятне.
Это грубые оценки. Так, написал сам принцип, по которому это всё "работает".

[Инопланетянин]

Аннаэйра, атмосферная динамика приливно захваченных планет уже разбиралась. http://arxiv.org/abs/1001.5117

жить на льду не очень уютно, не говоря уж о том, что прохладно.

Там подразумевался не лёд, а твёрдая вода. Поменявшая механические свойства от давления, не от температуры. Это ещё хуже, т.к. даже самые стойкие белки денатурируют задолго до достижения таких глубин.

Просто, если, скажем, такая планета полностью покрыта океаном, то сможет ли гидросфера

Сможет и легко. Теплоёмкость воды выше воздуха и в случае сплошного океана именно она будет определять теплоперенос. И натеплопереносит так, что там везде будет одинаковая (или близкая к одинаковой) температура. За исключением полюсов из-за кориолиса, но и это там будет слабо выражено. Вращение-то тоже не так уж сильное.

PS. Кстати, привет!

[Аннаэйра]

Кхм, занятно. Но с красными, карликами, конечно, свои проблемы - читала в теме. Правда, вода-то может неплохо все скомпенсировать. Воздушной жизни, может, и не получится, разве что "летучие рыбы" (на худой конец - "фризалия"), а вот в толще воды может, в соответствии с течениями, сформироваться оч-чень хорошая жизнь. Еще будут подсистемки на склонах этих самых вулканов, какие-нибудь приповерхностные "поля" (скорее всего - красных и бурых оттенков), миграции... Ничего особо крупного, скорее всего, не возникнет, ибо, полагаю, эффективность фотосинтеза в лучах красного карлика - не фонтан, но, тем не менее...
Кстати, а если звезда будет светимости Солнца - выходит, льда не будет на всей планете, а вот солнечный полюс будет кипеть, так что на нем выживут разве что экстремофилы?..

[Ксавье]

Что произойдет с климатом планеты (и с жизнью), если суточное вращение Земли станет равным ее годовому периоду (перед началом процедуры торможения планеты давайте забудем о инерции)?

Понятно, что на одной стороне планеты будет вечный день, на другой - вечная тьма, а на узкой полосе на границе света и тьмы может быть удастся найти подходящие для жизни условия. Вопрос такой - как быстро будет расти температура на солнечной стороне, и как быстро будет падать - на ночной. Ну и каких температур собственно удасться достичь? Что произойдет с атмосферой? Не замерзнет ли например воздух на темной стороне и т.д.

И возможны ли такие обитаемые планеты в принципе?

Будет что-то похожее на Венеру. ИМХО

[AlexOrex]

А почему солнечный полюс будет кипеть? Мы же, вроде, рассматриваем планету в обитаемой зоне? В земных условиях на экваторе температура около 30⁰, при постоянной инсоляции будет грубо (очень) в "пи" раз больше энергии, т.е. равновесная температура в корень 4 степени из "пи" выше - в 1,33 раза. По идее это и получится 130⁰С, но у нас потери тепла не только на излучение, но и на теплоперенос океаном и атмосферой. Учитывая испаряемость теплого океана, там облачность должна сильно повыситься, что снизит нагрев.
Другое дело, как образуется приливно-захваченная планета в обитаемой зоне солнцеподобной звезды. Венера и то не до конца синхронизировалась с Солнцем.
Указанная статья "Атмосферная динамика...", на мой взгляд, даже слишком оптимистична. Расположение континентов и горных хребтов может сформировать местные аналоги циркумполярных течений (в т.ч. воздушных), что приведет к усилению температурного контраста (+ высотная поясность) и возможность вымерзания углекислоты где-то на темном полушарии я бы не отрицал. Другое дело, что планеты у красных карликов, как оказалось, менее чувствительны к колебаниям парникового эффекта и скатыванию в оледенение (замерзание океана не вызывает сильного увеличения его альбедо в инфракрасном свете, который преобладает у КК). Подобная статья про океаниды:
http://compulenta.computerra.ru/universe/astronomy/10010764/
Плюс там еще интересный эффект сравнительно высокого (до нескольких промилле) уровня абиогенного кислорода:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,69118.msg2619278.html#msg2619278.

[Аннаэйра]

Кстати, народ, нашла крайне любопытственный проект планеты с "вечным днем и ночью": http://robert-ibatullin.narod.ru/kanghor/kanghor.html . Вопрос: насколько же реалистично все тут описано?..

[Ремвер]

Сразу же возник вопрос - на сколько стабилен столь большой период осевого вращения? За какой промежуток времени происходит полная синхронизация? Да и эксцентриситет хоть и мал, но есть, значит есть либрации.

[Инопланетянин]

насколько же реалистично все тут описано?..

Противоречит схеме атмосферной циркуляции, а так ничего. Очень интересный проект.

За какой промежуток времени происходит полная синхронизация?

Вот не знаю. У Роберта тысячелетиями не синхронизируется, но я не берусь тут что-либо утверждать.