Могут ли две соседние поддерживающие жизнь планеты вращаться вокруг звезды так, чтобы они редко находились рядом друг с другом?

Вы можете поместить обе планеты в обитаемую зону на подковообразные орбиты. Янус и Эпиметей вращаются вокруг Сатурна по такой орбите. С точки зрения одной луны, другая следует подковообразной форме вокруг Сатурна (или звезды в вашем случае). Большую часть времени они находятся относительно далеко, но однажды в каждом цикле две планеты подходят довольно близко друг к другу и вступают в гравитационное столкновение — достаточно близко, чтобы на короткое время в небе появился довольно гигантский объект. Орбита одной планеты становится немного ближе к звезде, а другой — немного дальше.

Вот как это выглядит для Януса и Эпиметея в системе отсчета, вращающейся вокруг Сатурна. (Имейте в виду, что они оба вращаются вокруг Сатурна намного быстрее, чем делают подковы)

Это всего лишь одна из специфических форм орбитального резонанса 1:1. (Подробнее см. здесь , здесь или здесь ).

Из комментариев я вижу много путаницы в том, как на самом деле выглядит этот тип орбиты. Вот красивая анимация, сравнивающая разные системы отсчета: https://youtu.be/gsHBE3DWCP4 .

И вот еще пара анимаций, которые я нашел. Это показывает, что Янус и Эпиметей на самом деле не сильно меняют орбитальное расстояние: https://youtu.be/jIlTyFU4kUw . Фактическое изменение составляет менее 1 части на 1000, поэтому оно не окажет большого влияния на климат. Я полагаю, что если бы у вас было более экстремальное соотношение масс между двумя планетами, то меньшая из них могла бы иметь большее отклонение по орбитальному радиусу.

А вот действительно хорошая статья об орбитах Януса и Эпиметея: http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2006/janus-epimetheus-swap.html

Хорошо, если вы поместите планету B в точку Лагранжа L3 планеты A, она будет на противоположной стороне звезды и будет довольно скрытой и недоступной.

https://en.wikipedia.org/wiki/Lagrangian_point

Эта орбита не является стабильной в течение длительного времени, планета, скорее всего, дрейфовала бы по так называемой подковообразной орбите, которая периодически сближала бы планеты друг с другом. Несколько спутников Сатурна находятся на таких сложных орбитах друг друга, спутники Эпиметея и Януса находятся на коорбитальной орбите с близким сближением каждые четыре года (по сравнению с периодом их обращения вокруг Сатурна менее суток).

https://en.wikipedia.org/wiki/Horseshoe_orbit

Это очень маловероятно, чтобы произойти естественным образом, но теоретически возможно.

Я на самом деле удивлен, что никто еще не придумал это.

Сделайте орбитальные плоскости двух планет примерно смежными и добавьте им немного эллиптичности:

Плюсы:

• Планеты почти не встречаются друг с другом — период их обращения можно сделать примерно одинаковым, без риска столкновения.
• Даже когда они находятся близко, их относительная скорость чрезвычайно высока: они движутся рядом.
• Путешествие между двумя планетами всегда требует очень высокого дельта-V, поэтому технически это очень сложно и требует очень больших затрат энергии. Вероятно, потребуется маневр рогаткой, на который уходит много времени — годы.
• С точки зрения повествования это действительно легко объяснить: это гораздо более простая концепция, чем лагранжиан.

Минусы:

• Как указывалось в комментариях, система несколько нестабильна, за исключением некоторых особых случаев. Хотя вы не уточнили, хотите ли вы его, это может быть проблемой, если вам нужен точный научный ответ - в противном случае вы могли бы просто махнуть рукой, возможно, обвиняя некоторые другие планеты (необъяснимый) стабилизирующий эффект.
• С астрономической точки зрения очень маловероятно, что местная планета могла бы выйти на такую ​​внеплоскостную орбиту без серьезного события.

Итак, как на Земле (кхм) планета могла оказаться с такой орбитой? Я вижу три варианта:

1. Это чужая планета: она пришла из космоса миллиарды лет назад и попала в ловушку. Она более древняя, чем любая другая планета — звучит как крутая сюжетная линия с огромными возможностями. ;)
   Примечание: для взаимодействия с ней потребуются другие, возможно, газовые планеты-гиганты в вашей системе.
2. Солнечная система пережила катастрофическое событие в далеком прошлом: произошел сбой орбитальной системы, она была «сбита» быстро движущейся черной дырой, столкнулась с другой солнечной системой и т. д., что сильно нарушило планетарные орбиты. Должно быть, это вызвало столкновения и сильную бомбардировку — так что заполните свою систему астероидами и кратерами ;)
3. Даже лучше - планета попала из другой звездной системы, вызвав катаклизм наверху! Это имеет все преимущества (1) и на самом деле звучит лучше и более осуществимо, чем (2). (Я полагаю, что немного сложно заработать смещение орбитальной плоскости на 90° от нуля... но если бы оно всегда было на планете...) Может быть, в то время уже была развита жизнь? Катаклизм уничтожил развитую цивилизацию?... очки истории, очки истории повсюду...

Из всех опубликованных решений я не вижу ни одного упоминания о расширении обитаемой зоны таким образом, чтобы поместились две планеты с длинными, немного разными орбитальными периодами. Для этого потребуется очень яркая звезда, я полагаю, что удвоение светимости (в среднем по длинам волн) утроит расстояние до внутреннего и внешнего краев обитаемой зоны.

В нашей Солнечной системе есть две планеты (Уран и Нептун) на расстоянии 20 и 30 астрономических единиц, которые соединяются примерно раз в 170 лет . Чтобы расширить обитаемую зону с нынешних 0,7 а.е. до 1,5 а.е., нам нужна звезда примерно в 8-10 раз ярче Солнца. Если предположить, что звезда того же цвета , что и Солнце, это будет субгигант класса IV, который будет слишком недолговечным для развития жизни, но теоретически может поддерживать человеческую жизнь, которая прибывает туда на миллионы лет. Это нередкие звезды, поэтому вполне вероятно, что люди найдут и колонизируют одну из них, если они все равно колонизируют ее.

Если вам нужно предусмотреть более длительные или более короткие периоды между возможными переходами между планетами, вы можете настроить яркость звезд и соответствующим образом изменить размер обитаемой зоны. В интересах реализма убедитесь, что выбранная вами яркость попадает в область на диаграмме Герцшпрунга–Рассела с тем же цветом, что и Солнце (выше или ниже него на диаграмме) в относительно плотной части (т. е. без солнечного цвета 100). светящиеся звезды).

Думаю, подошла бы наклонная орбита с аналогичным периодом обращения со смещением на пол года.

У вас нет большой гибкости в орбитальном периоде, и вы все еще находитесь в той же привычной зоне звезды. Остаются наклонение, эксцентриситет и то, где на орбите находится «точка нового года».

Эксцентричность будет влиять на то, находитесь ли вы на холодном или горячем краю своей привычной зоны. Но не так много с точки зрения планетарного расстояния друг от друга.

Наклонение орбиты увеличит расстояние между объектами, сместив их из плоскости, не сильно изменив климат. Имея большое наклонение на одной планете (45 градусов) и нулевое на другой, а также смещая свои орбиты на пол года, планеты будут различаться примерно от трети орбиты до половины орбиты друг от друга.

Другой подход: нам нужно сделать систему двойной звездной системой, хотя партнер может быть недостаточно горячим, чтобы светиться в видимом спектре. Две планеты находятся на резонансных орбитах с бинарным партнером, что во многом поможет сделать систему более стабильной.

Обе орбиты немного эллиптические. При близком сближении внешний мир (во внутренней точке своей орбиты) приближается к внутреннему миру (во внешней точке своей орбиты) — пока они находятся довольно близко друг к другу в пространстве, разницы орбитальных скоростей будет достаточно, чтобы обеспечить при каждой встрече между ними есть одно транзитное окно.

В то время как в целом близость физически, но большая разница в скорости не считается близкой в ​​пространстве, это особый случай, поскольку ваша цель имеет атмосферу, что означает аэродинамическое торможение. Все, что вам нужно, это коснуться мира, вам не нужно соответствовать скорости. Путь миссии в основном состоит в том, чтобы попасть в другой мир.

Обратите внимание, что бинарный партнер не защитит луны — эти миры должны быть безлунными, поскольку близкие столкновения разрушат их орбиты.

Однако до сих пор не существует такой вещи, как грубое космическое путешествие. Энергетические потребности космической миссии просто слишком высоки. Требуется довольно сложная инженерия, чтобы получить плотность энергии, необходимую для выхода в космос. Сырым кораблям просто не хватает мощности для этого.

Планеты почти не могли удерживать свою орбиту.

Предположим, вы нашли подходящее расположение орбит.

Вывод пилотируемых кораблей (не только машин) на низкую околоземную орбиту с помощью современных технологий становится дешевле, но все еще очень дорого, и никто не назовет это грубым или случайным, кроме как в очень относительном выражении.

Чтобы другая планета была более досягаемой, она должна быть ближе, чем спутники на НОО, и/или проходить мимо гораздо медленнее, причем медленность гораздо важнее . Когда планеты находятся рядом друг с другом в течение длительного периода времени, их гравитация влияет друг на друга. Чтобы они не удержали свои орбиты.

Возможно, в ожидании расчета, что они не могли даже удержать свою структуру, то есть свою примерно сферическую форму, когда другая планета притягивала ближнюю сторону сильнее, чем дальнюю.

Стабильные орбиты невозможны при очень близком сближении крупных землеподобных планет. Каждая планета будет оказывать гравитационное притяжение на другую, которое будет особенно сильным при ближайшем сближении, что, в свою очередь, изменит орбиты обеих. Тем не менее, это может произойти в течение нескольких миллионов лет как нестабильная договоренность, в зависимости от того, насколько близко «близко».

Одна конфигурация, которая обеспечит то, что вам нужно, будет состоять в том, чтобы одна планета вращалась близко к теплому краю обитаемой зоны, а другая имела эллиптическую орбиту, простирающуюся от внутреннего края обитаемой зоны до внешнего края обитаемой зоны. Таким образом, иногда планеты будут находиться близко друг к другу, когда обе они одновременно находятся на максимальном расстоянии от Солнца. Однако, как упоминалось выше, эта орбита будет нестабильной в долгосрочной перспективе.

Одним из ключевых элементов, который вы должны учитывать, является скорость. Все это очень хорошо, находясь в непосредственной близости от пункта назначения, но если пункт назначения будет пролетать мимо вас со скоростью несколько км/с, вы не сможете там приземлиться.