Каково максимально возможное появление небесного тела на небе?

Первое, что нужно помнить, это то, что когда вы находитесь близко к сферическому объекту, вы можете видеть только часть его поверхности ( горизонт ). Поэтому угловой диаметр некоторого тела радиусом$r$если смотреть издалека с поверхности$h$будет$2\sin^{-1}\frac{r}{r + h}$.

(это также означает, что максимальный угловой диаметр небесного объекта (например, галактики, в которой вы находитесь) для человека, стоящего на какой-либо луне или планете, будет больше 180°, если только этот человек не имеет нулевого роста, но это бесполезно. ответ на ваш вопрос)

Ясно, что это стремится к максимуму 180°, поскольку$h$стремится к нулю, поэтому нужно найти самое большое из возможных и вращать его как можно ниже. Самый большой объект, видимый в настоящее время людьми на чем-то с краткосрочной стабильной орбитой, — это Земля, если смотреть с МКС. При высоте 408 км и экваториальном радиусе 6378,1 км угловой диаметр Земли составляет 140°3'42,68'', и пока МКС обитаема, вы не можете стоять на ней как таковой, так что она не это вполне ответ.

Я не собираюсь рассматривать Солнце, так как оно слишком опасно.

Самое большое, что вы могли бы разумно увидеть в Солнечной системе с орбиты, подобной МКС, — это Юпитер. Вы можете представить себе стоянку подходящего тела прямо над экзобазой Юпитера . Экзобаза Земли обычно не опускается ниже 500 км, поэтому, находясь чуть выше нее, наша теоретическая Луна будет иметь более стабильную орбиту, чем МКС. Экзобаза Юпитера находится на высоте около 2300 км . На этой высоте Юпитер будет иметь угловой диаметр 151 ° 18'52,44'' , что больше, чем у Земли, если смотреть с МКС.

Предел Роша для вашей луны во многом определяется плотностью и размером тела, вокруг которого она вращается:$l_R = R_J \sqrt[3]{\frac{2\rho_J}{\rho_m}}$где$R_J$радиус Юпитера,$\rho_J$плотность Юпитера и$\rho_m$искомая плотность Луны. Это означает, что все, что более чем в два раза превышает плотность Юпитера, будет иметь предел Роша, меньший собственного радиуса Юпитера! Юпитер, будучи газовым гигантом, имеет довольно низкую плотность ~1326 км/м ³ . Все ледяные спутники Юпитера имеют меньшую плотность, чем эта , но если бы ваша теоретическая низкорослая луна была даже такой же плотной, как Луна (3346 км/м ³ ), она не превышала бы предела Роша!

Похоже, что никто не рассматривал какой-либо другой нижний предел радиуса орбиты Луны, кроме предела Роша, поэтому в настоящее время известно, что мое предположение неправдоподобно ( Ограничения орбит и масс лун вокруг известных в настоящее время транзитных экзопланет ).

Обратите внимание, что сейчас это находится на грани правдоподобия . Долгосрочная стабильность орбиты Луны сомнительна, и если бы Юпитер находился достаточно близко к Солнцу, чтобы Луна находилась в обитаемой зоне, дополнительный приток тепла от солнечного излучения нагрел бы газовый гигант и раздул бы его атмосферу, а также вашу низкорослую Луну. вероятно, будет утащен в атмосферу за относительно короткий период времени. Поскольку точную взаимосвязь между высотой атмосферы газового гиганта и температурой поверхности установить не так уж и просто, можно предположить, что у него есть менее массивный гигант, чем Юпитер, который расширился до тех же размеров в жару... конечно, влияет на такие вещи, как орбитальный период, но, поскольку вы не спрашивали об этом в своем вопросе, это не должно ни в малейшей степени влиять на ответ.

Однако он устанавливает довольно разумную верхнюю границу видимого размера объекта в небе. Возможно, можно вписать что-то немного большее, но у меня возникли проблемы с поиском правдоподобной границы коричневого карлика / газового гиганта, которая имеет значение для радиационного нагрева вашего спутника. Я обновлю информацию в будущем, если найду что-то большее, но на данный момент Юпитер является разумным прокси для очень большого газового гиганта без плавких предохранителей.

Вот простая диаграмма зависимости углового диаметра от высоты. Оранжевый кружок отмечает Метиду , которая, как я полагаю, имеет самый большой объект на своем небе из всех известных тел в Солнечной системе, и с ее гравитацией на поверхности в полмиллиГи вы могли бы стоять на ней. Тем не менее, вам придется пристроить к нему среду обитания, чтобы жить там. При периджове 127 974 км (что эквивалентно высоте 56 482 км) Юпитер имеет угловой диаметр 67°55'27,29'' . Это хороший показатель для наилучшего достижимого обзора, который, вероятно, останется стабильным, даже когда родительская планета раздуется, если ее купить ближе к Солнцу.

Этот вопрос обитаемости является отдельным вопросом, который был рассмотрен во многих, многих других вопросах и ответах здесь, мимоходом до тошноты , поэтому я не буду вдаваться в подробности. Достаточно сказать, что ваша атмосфера, царапающая Луну, может быть пригодна для жизни.

• Он будет защищен от приливов, но отраженный свет и лучистое тепло гиганта будут поддерживать тепло и свет на стороне планеты, а при продолжительности дня чуть более 3 часов риск того, что непланетарная сторона станет холодной ночью, невелик. , устраняя обычные проблемы с заблокированными приливом мирами.
• Он будет в пределах магнитосферы своего родителя, поэтому ему не нужно создавать свою собственную, чтобы сохранить свою атмосферу.
• В отсутствие гравитационного влияния со стороны других больших спутников вокруг газового гиганта можно ожидать, что его орбита будет довольно круговой, что означает, что он не будет страдать от чрезмерного приливного нагрева, как Ио, у которого есть орбитальные резонансы с другими галилеевыми спутниками, которые, в свою очередь, приводят его в движение . массивный приливный нагрев и вулканизм.
• Без вулканизма, подобного Ио, вокруг газового гиганта нет плазменного тора , что делает пространство вокруг него гораздо менее враждебным, чем Юпитер.

Все, что нужно сделать, это держать экзобазу атмосферы Луны подальше от экзобазы газового гиганта, чтобы предотвратить любые проблемы с сопротивлением или разрушением атмосферы.

Вот немного отличающаяся от обычной диаграммы для выхода из атмосферы , просто для разнообразия. Вы можете видеть, что Марс находится прямо на нижнем пределе массы, необходимой для удержания атмосферы _N2 . Он также достаточно плотный, ~3900 кг/м ³ , чтобы быть в безопасности от разрушения приливными силами. В отличие от реального Марса, марсианская луна, прижатая к газовому гиганту, находится в безопасности в защитной магнитосфере своего родителя и поэтому должна удерживать гораздо больше газа гораздо дольше.

Масштабная высота марсианской атмосферы со средней земной температурой атмосферы 287 К определяется как$H = \frac{k_BT}{mg}$где$k_B$постоянная Больцмана,$T$287К,$m$- масса на молекулу атмосферы (4,65x10 ^-26 кг для N ₂ ) и$g$ускорение поверхности под действием силы тяжести, которое для Марса составляет ~3,7 м/с ² .$H$поэтому составляет ~ 22,9 км, что недалеко от собственного Юпитера. Масштабная высота Земли составляет около 8,5 км, а ее экзобаза ~ 500 км. При тех же пропорциях экзобаза Марса-Луны будет начинаться с высоты в ~ 58,8 раза больше ее масштаба, или ~ 1350 км. На практике вы могли бы уйти с более низким поверхностным давлением, чем у Земли, для меньшей высоты экзобазы, но это адекватное начало.

Таким образом, ваша минимальная высота становится 2300 км (для экзобазы родителя) + 3400 км (для радиуса Луны) + 1350 км (для экзобазы Луны) или ~ 7045 км для барицентра, или просто 2300 км + 1350 км для ближайшей подлодки. -Точка Юпитера, дающая все еще довольно впечатляющий максимальный угловой диаметр Юпитера в 131° .

Давайте разберем это по типу системы, так как системы планета-луна или планета-планета будут иметь другие ограничения, чем системы звезда-планета.

---

Система планета-луна/планета-планета

Глядя на системы планета-луна или двойные планеты, ответ на ваш вопрос всегда будет заключаться в том, чтобы стоять на луне приличного размера и смотреть на планету-хозяин. Луна по определению имеет центр масс (барицентр) своей орбиты внутри планеты-хозяина, поэтому ее нельзя сделать произвольно тяжелой. Если нам нужна стабильная система, нам нужно находиться на определенном минимальном расстоянии (предел Роша), и, таким образом, если нам нужен наибольший угловой размер, для которого мы хотим максимально близкое расстояние, нам нужно увеличить размер и, следовательно, массу объект, на который мы смотрим. Для наибольшего углового размера мы рассмотрим самый крайний случай системы, в которой наблюдатель находится на луне, вращающейся вокруг планеты-гиганта.

Чтобы немного упростить расчеты и не оставлять под вопросом, обитаемо ли это место, давайте предположим, что наблюдатель стоит на аналоге Земли.

Предел Роша (твердое тело) дает радиус, при котором гравитационное притяжение второго тела равно гравитационному притяжению основного тела, что обеспечивает минимальное расстояние, на котором тело может вращаться по орбите, прежде чем его разорвет приливные силы.

$$d=R_2\left(2\frac{M_1}{M_2}\right)^{\frac13}$$

Параметр$R_2$и$M_2$к значениям Земли показывает, что наше минимальное расстояние масштабируется с кубическим корнем массы первичного. Конечно, обитаемость такой системы становится сомнительной, потому что гравитация, ощущаемая на Луне, будет сильно различаться в зависимости от того, где вы на ней стоите, и может упасть до нуля. Кроме того, мы не рассмотрели эффект приливного нагрева, который возникает, когда приливная сила хозяина достаточно сильна, чтобы как бы размять луну и, таким образом, нагреть ее трением. Вы, конечно, могли бы использовать это в своих интересах и позволить ему противодействовать тому факту, что вы намного дальше от звезды, чем Земля.

Угловой размер получается из радиуса первичной обмотки и расстояния с помощью:

$$\delta=\arctan\left(\frac{R_1}d\right)$$

Газовые гиганты, такие как Юпитер, больше не ведут себя как обычные твердые планеты в том смысле, что радиус не сильно увеличивается с массой. Газ сожмется и установится в гидростатическое равновесие, если добавить больше массы. Если мы посмотрим на крайний конец, мы дойдем до предела коричневых карликов. Это определяется при массе$13 M_{\text{Jupiter}}$, но радиус не будет сильно отличаться от$1 R_{\text{Jupiter}}$. Цитирую Википедию :

Все коричневые карлики примерно такого же радиуса, как Юпитер. В верхней части диапазона масс (60–90 МДж) объем коричневого карлика определяется в основном давлением вырождения электронов [26], как и у белых карликов; в нижней части диапазона (10 МДж) их объем определяется в основном кулоновским давлением, как и у планет. Конечным результатом является то, что радиусы коричневых карликов различаются всего на 10–15% в диапазоне возможных масс.

Большие радиусы некоторых экзопланет, о которых вы, возможно, читали, связаны с их гораздо более высокой температурой, поскольку они находятся очень близко к своему солнцу. Они не просто так называются «горячий Юпитер». Поэтому я не буду их рассматривать и просто приму размер Юпитера за максимальный размер нашей планеты. Мы видели, что минимальное расстояние увеличивается с массой, поэтому брать более массивную планету на самом деле невыгодно. Удаление массы за пределы определенной точки снова уменьшит наш радиус, так что давайте возьмем$M_{\text{Jupiter}}$как наш реалистичный крайний случай.

Заполнение всего этого соответствующими формулами дает угловой размер 374000 угловых секунд или 104 градуса. Но вы будете вращаться на расстоянии 8,6 радиуса Земли или всего 0,78 радиуса Юпитера!

Допустим, мы удвоим это орбитальное расстояние, чтобы чувствовать себя немного безопаснее, и в итоге получим размер 65 градусов. Хотя в некоторых местах на Луне вы все еще можете чувствовать себя немного легче...

Если это все еще кажется слишком сомнительным с точки зрения реализма, мы можем поставить себя на$6 R_{\text{Jupiter}}$(примерно, как далеко Ио вращается вокруг Юпитера). Теперь Юпитер все еще имеет угловой размер около 19 градусов (у нашей Луны 0,5 градуса, так что это все еще довольно много! :D).

---

Система звезда-планета

Что касается звезд, мы должны учитывать дополнительное ограничение потока, получаемого планетой. Закон Стефана-Больцмана говорит нам, что поток, излучаемый черным телом (в хорошем приближении = звезда), масштабируется с температурой до четвертой степени. Если мы не хотим слишком сильно поджариваться, нам лучше выбрать холодную звезду (по звездным меркам). Полная мощность, излучаемая звездой, равна потоку, умноженному на излучающую площадь. Чтобы рассчитать поток на Земле (или на любом расстоянии), мы просто делим эту мощность на общую площадь поверхности сферы с центром в звезде и радиусом, равным расстоянию до планеты.

Красные гиганты являются идеальным кандидатом здесь: они могут иметь температуру до 3000 Кельвинов (на поверхности) и около 200 солнечных радиусов, так что, на первый взгляд, это может максимизировать угловой размер.

Если мы возьмем Землю в качестве примера удобного количества потока, мы можем объединить эти формулы, чтобы масштабировать поток к новой температуре и расстоянию, отбрасывая все константы:

$$P\propto A_R\cdot T^4\propto R^2\cdot T^4\implies F=\frac P{A_d}\propto\frac{R^2\cdot T^4}{d^2}$$

поэтому, если мы установим$F_1 = F_{\text{Earth}} = F_2$:

$$\frac{R_1^2\cdot T_1^4}{d_1^2}=\frac{R_2^2\cdot T_2^4}{d_2^2}$$

Мы вычисляем новое расстояние, на котором находилась бы наша планета, чтобы получить такой же поток от красного гиганта: это ставит нас примерно в 54 (!) раза дальше, чем расстояние Земля-Солнце. Оказывается, красный гигант генерирует гораздо больший поток, хотя он намного холоднее (именно поэтому Земля сгорит, когда Солнце станет красным гигантом). Мы просто снова используем формулу для углового размера с 200-кратным солнечным радиусом, чтобы получить угловой размер: 7122 угловых секунды или ~ 2 градуса. Это все же лучше, чем у нашего Солнца на ~0,5 градуса!

Что было бы, если бы мы взяли маленькую холодную звезду? Если снова взять цитату из Википедии :

Самые холодные красные карлики вблизи Солнца имеют температуру поверхности ~ 2000 К, а самые маленькие имеют радиус ~ 9% от солнечного.

Использование этого в наших уравнениях дает расстояние всего в 0,01 раза больше расстояния Земля-Солнце и с угловым размером: 16000 угловых секунд или 4,4 градуса. Мы на самом деле сделали лучше! Имейте в виду, что сейчас приливная блокировка может быть проблемой из-за очень близкого расстояния до звезды, что опять же может повлиять на обитаемость (не говоря уже о сильных вспышках, которые могут возникать у этих типов звезд).

---

Заключительное замечание:

Это было забавное упражнение, чтобы на самом деле вычислить цифры, и даже я не осознавал, что, глядя с Ио, Юпитер выглядит таким большим! Как мы видели, угловой размер очень быстро уменьшается с расстоянием. Расстояния во Вселенной огромны, и большинство небесных тел на самом деле не расположены очень близко друг к другу, а если и находятся, то не очень гостеприимны. К сожалению, это делает такие красивые сценарии с большой планетой в небе маловероятными.

Короткий ответ:

Многие из этих изображений могут быть предназначены для показа астрономических объектов через воображаемые телеобъективы. Согласно моим исследованиям, самый большой возможный астрономический объект, если смотреть с поверхности обитаемого или потенциально обитаемого мира, будет иметь угловой диаметр 22,9183 угловых градуса, или около 82 505,88 угловых секунд. За исключением третьей части моего ответа на вопрос: как отражение солнечного света изменит дневной/ночной цикл двойной планетной системы? Обсуждается другой тип астрономической ситуации, когда два астрономических объекта могут иметь очень большие угловые диаметры в небе друг друга. Возможны самые большие угловые диаметры.

Длинный ответ в шести частях:

Я часто задумывался над этой темой.

Часть первая: телеобъективы.

Я отмечаю, что люди изобрели так называемые телеобъективы для неподвижных и движущихся камер.

Таким образом, вы должны были часто видеть неподвижные фотографии или сцены в фильмах и телепередачах, где Луна Земли кажется огромной и покрывает большую часть неба. И земная Луна покрывает большую часть крошечного угла неба, который виден в сценах, снятых телеобъективами.

И все мы видели сцены в научно-фантастических фильмах, где Луна кажется имеющей огромный угловой диаметр. Как в ET: The Extraterrestrial , где велосипед летит по поверхности Луны, которая кажется огромной. Эти сцены в научно-фантастических фильмах не предназначены для того, чтобы показать Луну с гораздо большим угловым диаметром, чем она есть на самом деле, они предназначены для того, чтобы показать, как сцена будет выглядеть, сфотографированная через телеобъектив, который делает Луну намного больше.

Точно так же многие иллюстрации инопланетных миров, а также кино- и телесцены показывают звезды, планеты или луны вблизи горизонта, которые кажутся имеющими огромный угловой диаметр. В некоторых случаях сцены могли быть разработаны, чтобы показать то, что кто-то увидит без какого-либо увеличения, в других они, возможно, были разработаны, чтобы показать, как это будет выглядеть через телеобъектив, делающий объекты в небе намного больше, а во многих случаях никто не задумывался о том, будет ли кажущийся угловой диаметр действительным угловым диаметром, видимым невооруженным глазом.

Часть вторая: угловой размер звезд.

Небольшая разница в массе звезд главной последовательности вызовет гораздо большую разницу в их светимости. Небольшое увеличение массы вызовет большее увеличение светимости. Небольшое уменьшение массы вызовет большее уменьшение светимости.

Более массивные звезды также излучают больше света на единицу своей поверхности. Менее массивные звезды излучают меньше света на единицу своей поверхности.

Таким образом, планета с такой же температурой, как у Земли, вращающаяся вокруг более массивной и яркой звезды, должна будет вращаться вокруг нее дальше, чем расстояние, на котором звезда будет иметь тот же угловой диаметр, что и Солнце. Планета с той же температурой, что и Земля, вращающаяся вокруг менее массивной и менее яркой звезды, должна будет вращаться вокруг нее ближе, чем расстояние, на котором звезда будет иметь тот же угловой диаметр, что и Солнце.

Астрономы рассчитали размеры околозвездных обитаемых зон звезд главной последовательности различных спектральных классов. Все, что нужно сделать, это найти светимость звезды по сравнению со светимостью Солнца, а затем умножить внутренний и внешний края околозвездной обитаемой зоны Солнца на это отношение.

К сожалению, различные расчеты внутренних и внешних краев околозвездной обитаемой зоны Солнца сильно различаются, как показано в этом списке:

https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone#Solar_System_estimates[1]

Писатель, который хочет, чтобы несколько обитаемых планет обращались вокруг одной и той же звезды, должен посмотреть, сможет ли он поместить их в обитаемую зону, которая кажется ему разумной и правдоподобной. Писатель, которому нужна одна и только одна пригодная для жизни планета в его звездной системе, может перестраховаться и вычислить эквивалентную орбиту Земли для этой звезды, орбиту, на которой планета будет получать ровно столько же излучения от своей звезды, сколько Земля получает от Солнца. Таким образом, он узнает, что планета на этой орбите может быть обитаемой.

Ответ пользователя 177107 на вопрос:

https://astronomy.stackexchange.com/questions/40746/как-будут-характеристики-обитаемой-планеты-изменения-со-звездами-из-различия%5B2%5D[2]

Имеет таблицу со списком звезд главной последовательности различных спектральных классов.

Для каждого спектрального типа звезды указана масса, радиус (половина диаметра), светимость и т. д., а также расстояние, которое планета должна пройти по орбите, чтобы получить ровно столько излучения, сколько Земля получает от Солнца.

Наименьший из перечисленных типов звезд относится к спектральному классу M8V с массой около 0,082 массы Солнца и диаметром около 0,111 Солнца, а планета на орбите, эквивалентной Земле, будет вращаться вокруг нее на расстоянии 0,0207 астрономическая единица (а.е.), расстояние от Земли до Солнца.

Поскольку орбита Земли является эллиптической, угловой диаметр Солнца при наблюдении с Земли колеблется от 31,6 до 32,7 угловых минут, или от 1896 до 1962 угловых секунд. Поскольку в угловом градусе 60 угловых минут, мы можем упростить расчет, предположив, что Солнце имеет средний угловой диаметр 0,5 углового градуса, или около 1800 угловых секунд.

Поскольку планета на эквивалентной Земле орбите вокруг звезды M8V будет находиться на расстоянии всего 0,0207, насколько Земля находится от Солнца, угловой диаметр Солнца нужно будет умножить на 1, деленное на 0,0207, или на 48,309, чтобы получить угловой диаметр. 24,1545 градуса, а затем разделить на 1, деленное на 0,111, или 9,009, отношение диаметров двух звезд, чтобы получить угловой диаметр 2,681 градуса, или около 9651,6 угловых секунд.

Таким образом, звезда M8V будет выглядеть примерно в 5,3 раза шире, если смотреть с планеты на орбите, эквивалентной Земле, чем Солнце выглядит с Земли. Что было бы весьма заметно для человека на планете, но, вероятно, не слишком эффектно.

Конечно, если планета вращается немного ближе к своей звезде, чем орбита, эквивалентная Земле, звезда будет иметь больший угловой диаметр.

Согласно оценке Коппарапу и др. в 2013 году, внутренний край околозвездной обитаемой зоны Солнца находится на 0,99 а.е., или всего на 0,01 а.е. ближе к орбите Солнца. Однако Зсом и др. в 2013 году подсчитали, что внутренний край обитаемой зоны Солнца может находиться на расстоянии от 0,38 а.е. Их оценка, вероятно, относится к планете с атмосферными условиями, подходящими для некоторых форм земной жизни, а не для людей, которые, однако, могли бы жить на такой планете с защитным снаряжением.

На таком расстоянии вокруг звезды M8V звезда будет иметь угловой диаметр около 7,055 градуса или примерно в 14,11 углового диаметра Солнца, если смотреть с Земли.

Чем ближе планета вращается по орбите к своей звезде, тем сильнее гравитация и приливы звезды будут воздействовать на планету. Поскольку светимость маломассивных звезд уменьшается быстрее, чем их масса, планеты в околозвездных обитаемых зонах маломассивных звезд будут испытывать сильную гравитацию и приливы, которые будут иметь тенденцию замедлять вращение этих планет.

Так что по мере того, как звездные обитаемые зоны вокруг звезд становятся все меньше и меньше для все менее и менее массивных звезд, в конечном счете внутренние края их околозвездных обитаемых зон достигают расстояния, на котором планета быстро становится привязанной к своей звезде. Для звезд с еще меньшей массой орбита, эквивалентная Земле, будет равняться расстоянию, на котором планета будет приливно привязана к звезде. У звезд еще меньшей массы внешние края их обитаемых зон будут достигать расстояния, на котором планета становится приливно-запертой, и ни одна планета не сможет попасть в их обитаемые зоны. чтобы избежать приливной блокировки.

Стивен Х. Доул в книге «Обитаемые планеты для человека » считал, что планета, заблокированная приливами, будет непригодной для жизни. Он также подсчитал, что при массе Солнца 0,88 внутренний край околозвездной обитаемой зоны, или «экосферы», как он ее называл, достигнет расстояния, на котором планета будет заблокирована приливом, а при массе звезды 0,72 Солнца, внешний край обитаемой зоны достиг бы расстояния, на котором планета была бы заблокирована приливом.

https://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/commercial_books/2007/RAND_CB179-1.pdf[3]

Доул также заметил оговорку о потенциальном освобождении, согласно которой планета, ставшая приливно-приливной связью с большой луной или планетой-компаньоном, могла избежать приливно-приливной привязки к своей звезде. По оценке Доула, это могло бы позволить обитаемым палнетам существовать в обитаемых зонах звезд вплоть до звездной массы в 0,35 массы Солнца, прежде чем солнце поднимет слишком высокие приливы на планете.

O.35 масса Солнца была бы где-то между звездой M5V и звездой M2V; 0,72 масса Солнца приблизительно равна звезде K1V; и 0,88 массы eh Солнца примерно соответствует звезде G9V.

Но были расчеты, указывающие на то, что заблокированная приливами планета могла бы быть обитаемой, если бы на ней было достаточно атмосферы и воды, чтобы распределять тепло с дневной стороны на ночную. Это довольно спорно.

Часть третья: Угловые размеры коричневых карликов.

Коричневые карлики — это объекты, масса которых примерно в 13 раз больше массы Юпитера и примерно в 75–80 раз больше массы Юпитера. Коричневые карлики занимают промежуточное положение по массе и условиям между планетами и звездами, и вокруг них могут вращаться естественные спутники, возможно, достаточно большие для жизни.

Учитывая, насколько тусклыми являются коричневые карлики, любые теоретически обитаемые спутники, планеты или что-то, что их окружает, должны вращаться очень близко. Таким образом, возможно, что коричневый карлик появится на небе обитаемого мира, вращающегося вокруг него, в несколько раз шире, чем любая звезда на небе своих обитаемых планет. И, возможно, люди в скафандрах или с меньшим уровнем защиты окружающей среды могли бы работать на поверхности необитаемых миров с большими коричневыми карликами в небе.

Я не могу вычислить максимально возможный угловой диаметр коричневого карлика, видимого из мира, на который люди могут захотеть приземлиться.

Часть четвертая: Планеты с соседними орбитами.

Звезда TRAPPIST-1 — тусклая звезда класса M8V, известная тем, что в ее околозвездной обитаемой зоне вращаются несколько потенциально обитаемых планет.

Орбиты планетарной системы TRAPPIST-1 очень плоские и компактные. Все семь планет TRAPPIST-1 вращаются намного ближе, чем Меркурий вращается вокруг Солнца. За исключением b, они вращаются дальше, чем галилеевские спутники вокруг Юпитера, но ближе, чем большинство других спутников Юпитера. Расстояние между орбитами b и c всего в 1,6 раза больше расстояния между Землей и Луной. Планеты должны выделяться на небе друг друга, а в некоторых случаях казаться в несколько раз больше, чем Луна кажется с Земли.[42] Год на ближайшей планете проходит всего за 1,5 земных дня, а год седьмой планеты проходит всего за 18,8 дня.

https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1#Planetary_system[4]

Потенциально обитаемые поддоны TRAPPIST-1: d, e, f. и г. Они могут быть обитаемыми, а если нет, то их можно терраформировать, чтобы они стали обитаемыми. В любом случае, обитаемы они или нет, люди должны иметь возможность ходить по ним в скафандрах и, возможно, с меньшей защитой окружающей среды.

Большая полуось орбиты Луны составляет около 384 399 километров, или около 0,002569 а.е. На таком расстоянии Земля имеет угловой диаметр примерно 2 градуса дуги или 7200 угловых секунд.

Расстояние между TRAPPIST-1 f и TRAPPIST-1 g составляет около 0,00834 а.е., что примерно в 3,246 раза больше расстояния между Землей и Луной. Таким образом, если бы эти планеты имели тот же диаметр, что и Земля, их угловой диаметр составлял бы 0,616 градуса или 2 218,114 угловых секунды. Они оба больше Земли. Более крупный, TRAPPIST-1 g, имеет диаметр в 1,129 земного, и, следовательно, угловой диаметр будет 0,695 градуса или 2 504,251 угловой секунды, если смотреть с TRAPPIST-1 f с наибольшего расстояния.

Самая внутренняя потенциально обитаемая планета, TRAPPIST-1 d, вращается всего на 0,00647 а. 1d, за исключением того, что TRAPPIST-1c имеет диаметр в 1,308 раза больше земного. Таким образом, TRAPPIST-1 c будет иметь угловой диаметр около 1,0387 угловых градусов или 3739,517 угловых секунд, когда две планеты будут ближе всего.

Абсолютный максимально возможный угловой диаметр планеты, видимой с обитаемой или потенциально терраформируемой планеты на соседней орбите, должен быть как минимум таким.

Лучшее еще впереди, когда я закончу этот ответ.

Часть четвертая: Абсолютно реторградная солнечная система.

В блоге planetPlant есть раздел «Совершенная солнечная система», в котором предпринимаются попытки спроектировать воображаемые солнечные системы с максимально возможным количеством пригодных для жизни планет.

В сообщении под названием «Абсолютная ретроградная Солнечная система» цитируется документ, демонстрирующий, что в околозвездной обитаемой зоне звезды может поместиться больше планетных орбит, если половина планет вращается в обратном или ретроградном направлении по сравнению с другими планетами.

Это имеет большое значение. Вы можете поместить примерно в два раза больше планет на заданный участок орбитальной недвижимости. Требование состоит просто в том, что любая другая планета должна вращаться в противоположном направлении. Итак, планеты 1, 3, 5 и 7 вращаются вокруг звезды по часовой стрелке, а планеты 2, 4, 6 и 8 - против часовой стрелки.

Возьмите планеты с массой Земли, вращающиеся вокруг звезды, подобной Солнцу. На прямых орбитах в обитаемую зону помещаются 4 Земли. Для чередования прямых и обратных орбит подходят 8 Земель.

https://planetplanet.net/2017/05/01/the-ultimate-retrograde-solar-system/[5]

Таким образом, в зависимости от того, насколько близко система TRAPPIST-1 подходит к максимально возможной плотности, в ретроградной системе TRAPPIST-1 может быть 7, 8 или 9 планет, вращающихся вокруг околозвездной обитаемой зоны H e, если каждая палитра вращается в противоположном направлении. к планетам на ближайших к нему внутренних и внешних орбитах.

Таким образом, возможно, ретроградная Солнечная система может иметь планеты, которые могут иметь угловой диаметр около 2 градусов дуги или 7200 угловых секунд, если смотреть с потенциально обитаемых планет в околозвездной обитаемой зоне.

Но:

С ретроградной абсолютной солнечной системой мы теперь плаваем в невозможных водах. Две планеты могут в конечном итоге вращаться вокруг одной и той же звезды в противоположных направлениях, но только если их орбиты сильно разнесены. Я не знаю, каким образом природа могла бы создать систему плотно упакованных планет, где каждый набор планет вращается в направлении, прямо противоположном направлению ближайших соседей.

Это означает, что необходимо будет спроектировать Абсолютную Ретроградную Солнечную Систему. Создан специально некоторыми очень умными и могущественными существами.

Писатели, использующие такую ​​солнечную систему, должны будут показать, что она должна быть искусственной, созданной очень развитым обществом.

Часть пятая: Планеты-гиганты, вид с их обитаемых спутников.

Должно быть очевидно, что луна может вращаться вокруг достаточно большой планеты достаточно близко, чтобы планета почти заполнила все полушарие лунного неба. Но, к сожалению, вопрос требует, чтобы просмотр происходил из миров, которые являются обитаемыми или которые могут быть терраформированы, чтобы стать обитаемыми. Обитаемые луны не очень распространены.

Вполне возможно, что экзолуна планетарной массы может вращаться вокруг гигантской экзопланеты и быть пригодной для жизни. Но такой экзомон должен соответствовать требованиям, предъявляемым к экзопланете, чтобы быть обитаемой, то есть иметь массу в надлежащем диапазоне. И экзомун также должен был бы соответствовать особым требованиям из-за того, что он является луной планеты-гиганта.

Например, существует концепция обитаемого края, минимального расстояния от планеты, на котором должна находиться потенциально обитаемая экзолуна, чтобы избежать слишком сильного приливного нагрева от планеты. Слишком сильный приливный нагрев заставит экзолуну страдать от безудержного парникового эффекта и сделать ее безжизненной.

Рене Хеллер и Хорхе Зулуага в книге «Магнитное укрытие экзолуны за пределами обитаемой планеты» обсуждают максимально возможное расстояние обитаемой экзолуны от ее планеты.

https://arxiv.org/pdf/1309.0811.pdf[6]

Они обсуждают экзолуны, которые достаточно велики для жизни, но значительно меньше Земли, и поэтому не имеют собственных магнитных полей, защищающих их от частиц высокой энергии из космоса. Эти луны должны были бы находиться в пределах магнитных полей своих планет и быть защищены этими планетарными магнитными щитами.

Они считают, что вокруг планет размером с Нептун нет безопасной зоны. Их экзолуны будут вращаться либо в пределах обитаемого края и будут страдать от безудержного парникового эффекта, либо вращаться вне защиты планетарных магнитных полей.

Но луны вокруг планет размером с Юпитер могут быть обитаемы на орбитах на расстоянии от 5 до 20 планетарных радиусов или от 2,5 до 10 планетарных диаметров.

Согласно моим грубым расчетам, экзолуна на внешнем краю, или около 20 планетарных радиусов, увидит планету с угловым диаметром около 5,7295 угловых градусов, или 20 626,2 угловых секунды.

И, согласно моим грубым расчетам, экзолуна на внутреннем краю, или около 5 планетарных радиусов, увидит планету с угловым диаметром около 22,9183 угловых градуса, или около 82 505,88 угловых секунд.

Часть шестая: Большая Луна, вид с ее планеты.

Планета Земля в настоящее время пригодна для проживания людей и имеет большую Луну, которая в настоящее время обращается вокруг Земли по эллиптической орбите с большой полуосью 384 399 километров.

На этом расстоянии Луна имеет угловой диаметр от 29,3 до 34,1 угловых минут или от 1758 до 2046 угловых секунд, в зависимости от ее текущего расстояния от Земли.

Но так было не всегда. Земля получила достаточное количество кислорода в атмосфере, чтобы люди могли дышать, несколько сотен миллионов лет назад, после того как она просуществовала миллиарды лет.

И Луна не всегда находилась на нынешнем расстоянии от Земли.

Согласно современной теории, Луна образовалась после столкновения Земли с другой планетой, называемой Тейя, более четырех с половиной миллиардов лет назад. Большая часть массы двух планет слилась, большая ее часть была выброшена в космос и потеряна, а часть образовала кольцо вокруг Земли, из которого в итоге образовалась Луна. приливные взаимодействия между Землей и Луной заставляли Луну постепенно перемещаться на все более и более высокую орбиту в течение миллиардов лет.

Когда Луна сформировалась из кольца, она находилась примерно в 4 земных радиусах или на расстоянии от 15 000 до 20 000 миль от Земли. Он казался бы в 15 раз шире, чем кажется сейчас, и светился бы тускло-красным от горячей лавы, из которой он был сделан. Таким образом, Луна имела бы угловой диаметр около 7,5 градусов или около 27 000 угловых секунд.

Около четырех миллиардов лет назад, через 500 миллионов лет, Луна переместилась бы на орбиту примерно в 80 000 миль от Земли и имела бы примерно в три раза больше своего нынешнего углового диаметра, т. е. около 1,5 углового градуса или около 5 400 угловых секунд.

https://www.forbes.com/sites/quora/2018/07/11/what-did-the-moon-look-like-from-earth-4-billion-years-ago/?sh=1a465ddf1151[7 ]

И я предполагаю, что гипотетические инопланетяне, обнаружившие подобную систему молодой планеты с удаляющейся от нее молодой луной, могли решить терраформировать планету, чтобы сделать ее пригодной для жизни в точке, где луна была намного ближе, чем 80 000 миль, и имела гораздо большую угловой диаметр более 1,5 градусов или 5400 угловых секунд.

И я полагаю, что когда-нибудь люди будущего смогут найти такую ​​молодую планету с луной, которая кажется очень большой в ее небе, и решат терраформировать эту планету, чтобы сделать ее пригодной для жизни людей.

Заключение:

Как я сказал в первой части, многие из этих изображений астрономических объектов, выглядящих очень большими в небе, могут изображать, насколько большими эти объекты будут выглядеть через телеобъектив, а не какими большими они кажутся невооруженным глазом.

Наибольший угловой диаметр астрономического объекта, видимый с поверхности обитаемого или терраформируемого астрономического объекта, который я мог бы найти, был бы гигантской планетой, наблюдаемой с поверхности большой обитаемой или потенциально обитаемой луны, с угловым диаметром до 22,9183 градуса. дуги, или примерно 82 505,88 угловых секунды. За исключением третьей части моего ответа на вопрос: как отражение солнечного света изменит дневной/ночной цикл двойной планетной системы? обсуждает другой тип астрономической ситуации, когда два астрономических объекта могут иметь очень большие угловые диаметры в небе друг друга. Возможны самые большие угловые диаметры.