Какая солнечная система / атмосферные условия, если таковые имеются, позволили бы очень холодной планете, которая все еще получает много света от своего солнца?

Сеттинг, который меня интересует, будет включать холодную планету (достаточно холодную, чтобы большинство водоемов замерзло — я имею в виду среднюю глобальную температуру -20°C или ниже). Простейшим способом было бы иметь планету далеко от своей звезды. Однако я бы не хотел иметь дело с аспектом слабого освещения, поэтому мне было интересно, есть ли способ избежать этого. Уровень яркости, к которому я стремлюсь, выше «Солнце, как видно с Марса».

Без атмосферы было бы легко, но это не совсем то, к чему я стремлюсь. Я бы предпочел атмосферу, в которой возможна человеческая жизнь. (Я имею в виду дыхание. При необходимости можно предусмотреть отдельную защиту от космических лучей) Я бы предпочел погоду (например, землю, покрытую снегом, будь то на водной основе или что-то еще, что также повысит альбедо). Я понимаю, что на Земле было несколько эпох снежного кома, но мне интересно, может ли существовать планета с вышеуказанными характеристиками, основное состояние которой — «снежный ком».

Кроме того, возможно ли это с голубой звездой?

Вы, конечно, знаете, что наша собственная Земля провела несколько долгих периодов замерзания , в общей сложности около ста миллионов лет, будучи «очень холодной планетой, которая все еще получает много света от Солнца».
Было бы достаточно более высокого альбедо, например, из-за того, что он был покрыт льдом. Вам нужно много света, но не так много тепла, поэтому вам нужно, чтобы тепло отражалось. Отсутствие парниковых газов (как отмечено в одном ответе), улавливающих тепловое излучение, и высокое альбедо, отражающее другие диапазоны волн, должны помочь. Даже для идентичных близнецов Земли.

Ответы (5)

Просто удалите из атмосферы парниковые газы: CO2, H2O, CH4, например.

Это уменьшит количество инфракрасного излучения, улавливаемого атмосферой, и, как следствие, снизит температуру.

Имейте в виду, что, поскольку климат представляет собой сложную систему с несколькими обратными и прямыми связями, планета-снежный ком укрепит свои условия: больше воды в виде льда ==> меньше воды в атмосфере ==> более низкие температуры ==> больше воды в ловушке в виде льда.

Я печатал гораздо более запутанный ответ, касающийся захваченных планет-изгоев с замороженными ядрами. Этот намного проще и реализуемее.
Смогут ли люди дышать в такой атмосфере? Я знаю, что все может стать довольно запутанным, когда дело доходит до изменения состава атмосферы и влияния на жизнь.
@ Foosic17, это во многом зависит от того, насколько холодно становится, и есть ли жизнь, вырабатывающая кислород. Земля пережила несколько суровых холодных периодов, и атмосфера была бы пригодна для дыхания, если бы была очень сухой. Вы бы потеряли воду быстро, с такой же скоростью, как в жаркой пустыне. уровень кислорода был ниже, чем сегодня на большой высоте.

Наша планета находится всего в нескольких тысячах лет от ледникового периода. Чтобы планета, пригодная для жизни, была покрыта льдом (или полностью покрыта льдом):

  • Сделайте солнце немного тусклее (меньше излучаемого тепла)
  • Сделать планету немного дальше от солнца (меньше перехваченного тепла)
  • Сделайте так, чтобы на планете было немного меньше парниковых газов (меньше остаточного тепла)
  • Находиться в крайне холодной точке естественного цикла тепла/холода планеты.

Разница, которая вам понадобится, чтобы иметь планету в требуемом диапазоне, будет на удивление незначительной. Любая из перечисленных корректировок может привести к тому, что планета станет холоднее Земли на тысячи или, может быть, миллионы лет.

В качестве примечания: чтобы иметь местную земную жизнь, на планете в какой-то момент должен был быть открытый океан и теплая земля, чтобы поощрять флору и фауну на суше. Также имейте в виду сезонные колебания. С сезонами из-за осевого наклона это будет означать открытый океан около экватора и дальше к одному полюсу в течение полугода. Для сезонов, вызванных эллиптическими орбитами, это будет означать открытый океан в течение части года и паковый лед в течение другой части.

Добро пожаловать на сайт Helion. Когда у вас будет несколько минут, пройдите экскурсию и узнайте в нашем справочном центре о том, как мы работаем: Как ответить . Мы ожидаем, что ответы будут «четкими, авторитетными и объясняющими, почему они верны». Если вы можете отредактировать свой ответ, чтобы ответить на вопрос, как написано, тогда отлично. IE. Как поддерживается основное состояние вашего «снежного кома»?
Отличный ответ Гелион! Для моего собственного любопытства (может быть, это полезно и для ОП): какую роль будет играть неактивное / менее продуктивное железное ядро ​​​​на планете в целом? Я всегда слышал, что отсутствие на Марсе расплавленного ядра привело к тому, что у него не было хорошего магнитного поля, что вызвало бы всевозможные проблемы с излучением для будущих исследователей, но как насчет влияния этого на климат? Будет ли планета с расплавленным ядром гарантированно «теплой», как Земля? Пожалуйста, дайте нам знать, если у вас есть информация об этом.
@cyber101, планета с расплавленным ядром, такая как Земля, не обязательно будет теплой на поверхности. Солнце обеспечивает почти все тепло поверхности Земли: physics.stackexchange.com/questions/183235/…
@cyber101 Отсутствие магнитного поля на Марсе привело к тому, что большая часть его атмосферы была удалена. Если бы он был размером с Землю и мог удерживать плотную атмосферу, он мог бы удерживать достаточно тепла, чтобы поддерживать жидкую воду на поверхности. На самом деле предполагается, что на раннем Марсе были океаны.
Спасибо за ответы, ребята!

Ответы, которые вы получили, великолепны! Я хотел бы добавить их, особенно L.Dutch:

Мы можем добавить к этому ответу, включив вулканическую активность. Приличный супервулкан запустит ядерную зиму. Сверхактивное «огненное кольцо» по всей планете с множеством небольших вулканов потенциально может предотвратить вечно холодную петлю обратной связи. Я мог бы упомянуть что-то вроде среды, поддерживающей создание озона, чтобы предотвратить ненужное накопление льда + обеспечить слабый парниковый газ, но вулканы круче, ха-ха.

Если вы говорите о проблемах с плохим освещением в том смысле, что люди плохо видят, у вас все должно быть в порядке. Человеческий глаз может адаптироваться к резким изменениям уровня освещенности. Например, несмотря на то, что Плутон получает около 1/1000 света, как и Земля, если бы вы стояли на Плутоне в полдень, вы могли бы читать книгу при солнечном свете.

Чтобы получить среднюю температуру -20 градусов по Цельсию, орбита Марса или немного выше была бы подходящей для солнцеподобной звезды с правильными планетарными условиями. Но даже на расстоянии Юпитера (что было бы ОЧЕНЬ холодно) вы бы получили около 3% света, который получаете на Земле. Это может показаться не таким уж большим, но ваши глаза легко справятся с этим, так как человеческий глаз может обрабатывать примерно 4 ступени изменения яркости — диапазон около 1 000 000:1. Например, световой день на улице будет около 100 000 люмен, но даже в ярко освещенной комнате, такой как класс или офис, может быть только около 2 000-3 000 люмен. И как только ваши глаза адаптируются, вы сможете так же хорошо видеть внутри.

Таким образом, на планете, где находится Юпитер, она будет казаться такой же яркой, как и на Земле, но у людей глаза будут расширены больше. Количество света будет примерно таким, какое вы получаете в хорошо освещенной комнате в помещении.

Но на самом деле вам не нужно выходить так далеко, как Юпитер. Равновесная температура на орбите Марса составляет -63 градуса по Цельсию. Таким образом, планета на расстоянии от Марса со скромной теплицей может производить необходимую вам температуру. А Марс получает много солнечного света — примерно половину того, что получает Земля. Человеческий глаз вряд ли заметит разницу. У людей были бы немного более расширенные зрачки, и они все еще воспринимали бы такое же количество света.

Для голубой звезды просто уменьшите расстояние, чтобы скорректировать более высокую светимость звезды. Пригодная для жизни зона Голубой звезды больше, чем у желтой звезды, такой как наше Солнце, поэтому у вас будет больше места для игры с расстоянием.

Солнечная энергия, с другой стороны, должна быть увеличена, чтобы соответствовать доступному свету.

Очень полезно! Я не уверен, что могу принять несколько ответов, но это тоже очень помогает.

Уже есть хорошие ответы. Если вы не против заняться математикой, посмотрите эффективную температуру планеты. Вы можете рассчитать размер звезды, альбедо планеты и рассчитать эффективную температуру.

Эффективная температура Земли не так уж и далека от -20 градусов по Цельсию, на самом деле это -21 по Цельсию.

https://en.wikipedia.org/wiki/Эффективная_температура#Earth_Effective_Temperature

Некоторые проблемы, с которыми вы столкнетесь, заключаются в том, что без CO2 вашей планете будет трудно проходить фотосинтез, но вы можете сделать планету светлого цвета, чтобы большая часть тепла отражалась, а не поглощалась, и это значительно увеличило бы охлаждение. Покрыть планету льдом — это один из способов сделать ее отражающей.

Кто-то упомянул вулканы, но вулканы коварны. Вулканическая сажа имеет тенденцию быть темной, и считается, что одним из способов, которым Земля вышла из фазы снежного кома, является темная вулканическая сажа, затемняющая лед. (гипотеза не достоверность).

Покройте свою планету белым песком, и она может быть приятной и холодной. Белый песок также может увеличить видимую яркость. Создайте достаточное количество морского льда на Северном и Южном полюсах или, если хотите, постоянный ледник на любом из полюсов.

Вы упомянули об отсутствии атмосферы, но никакая атмосфера на самом деле не нагревает планеты под прямыми солнечными лучами. Луна, например, сильно нагревается под прямыми солнечными лучами. Атмосфера распространяет тепло вокруг, поэтому вам, вероятно, нужна атмосфера.

Вы также можете поэкспериментировать с осевым наклоном и временами года, а также с холодом локально и глобально, если хотите. Много способов пойти с этим.