Если вы не хотите, чтобы свет исходил из одного источника, вероятно, вам нужно примерно равномерное освещение ночного неба. Один из способов добиться этого — создать отражательную туманность , облако пыли, окружающее звезду. Сама туманность не излучает света; вместо этого свет звезды рассеивается пылинками внутри туманности. Если планета вращается вокруг одной из звезд внутри туманности, часть этого рассеянного света отразится обратно на ночное небо планеты, освещая его.

Для вашего сценария вы можете рассмотреть туманность с несколькими звездами в ней — звезду, вокруг которой должна вращаться планета, а также набор массивных светящихся звезд. Если стенка туманности достаточно плотная, этот свет может производить сильное излучение, которое вы ищете ночью. Причем свет должен быть равномерным, как вы ищете, а не исходить из одного источника. Я подозреваю, что, настраивая плотность и свойства звезд, вы можете добиться именно тех свойств, которые вам нужны.

В частности, отношение между светимостью туманности и светимостью освещающих ее звезд равно, по Соболеву 1960 ,

(Кроме того, свет будет довольно синим, как на изображении выше — коротковолновый свет рассеивается легче, чем длинноволновый, смещая цвет в сторону синего. Это означает, что вы также получите ультрафиолетовый свет. ты желаешь.)

Поэтому я хотел бы отметить, что каждая из этих вещей на порядок отличается по яркости. В данном случае чуть меньше 1000Х.

Дневной свет -> Сумерки -> Лунный свет -> Звездный свет

75% дневного света будет значительно ярче, чем на закате. Может быть, немного пасмурный день.

Кроме того, еще одним вариантом, кроме луны для отраженного света, может быть кольцо. Хотя кольца не вечны. Миллионы лет, может быть. Но это время ограничено. Вот пример того, как могло бы выглядеть небо, если бы у Земли были кольца, как у Сатурна.

Вы можете себе представить, что такая вещь, вероятно, будет отражать много света.

Вы заметите, что если вы дойдете до уровня сумерек, звезды начнут исчезать из-за рассеяния света в атмосфере. Хотя этого может быть достаточно, выращивание растений может быть трудным.

Что-то, что могло бы облегчить им жизнь, это если бы они использовали черный пигмент, чтобы максимизировать поглощение света. Если бы они эволюционировали в такой среде, у них мог бы быть сверхэффективный фотосинтез.

Я не уверен, что это реальная возможность иметь растения, способные расти при таком слабом освещении, но я думаю, что это, по крайней мере, сделало бы это более правдоподобным.

В первой части моего ответа я обсуждаю, может ли планета, заблокированная приливом, иметь жизнь. В остальных четырех частях я обсуждаю различные способы получения яркого ночного неба.

Часть первая из пяти: Обитаемость заблокированной приливом планеты.

Если вы спрашиваете о вечной ночи на вечно темной стороне запертой от приливов планеты, то вам придется беспокоиться о том, будет ли она достаточно теплой для жизни или это будет замерзшая, безжизненная пустошь.

Одна проблема с обитаемыми планетами, вращающимися вокруг тусклых звезд, большинства звезд во Вселенной, заключается в том, что обитаемые зоны этих звезд будут настолько близки к этим звездам, что планеты будут заблокированы приливом. Незначительное изменение массы звезды вызовет гораздо большее изменение ее полной светимости. Таким образом, небольшое уменьшение массы звезды значительно уменьшит размер ее обитаемой зоны, и, таким образом, планета в обитаемой зоне будет испытывать гораздо более сильную гравитацию со стороны своей звезды.

Если звезда достаточно тусклая, приливные силы этой звезды будут приливно блокировать планету, так что одна сторона всегда будет обращена в сторону от звезды, а другая сторона всегда будет обращена к звезде.

На близких орбитальных расстояниях, которые должны поддерживать планеты вокруг красных карликов, чтобы на их поверхности существовала жидкая вода, вероятно приливное присоединение к родительской звезде. Приливная блокировка заставляет планету вращаться вокруг своей оси один раз за каждый оборот вокруг звезды. В результате одна сторона планеты всегда была бы обращена к звезде, а другая сторона постоянно была бы обращена в другую сторону, создавая большие экстремальные температуры.

В течение многих лет [необходима цитата] считалось, что жизнь на таких планетах будет ограничена кольцеобразной областью, известной как терминатор, где звезда всегда будет появляться на горизонте. [требуется дальнейшее объяснение]. Также считалось, что эффективный перенос тепла между сторонами планеты требует атмосферной циркуляции атмосферы настолько толстой, чтобы препятствовать фотосинтезу. Утверждалось, что из-за дифференциального нагрева планета, заблокированная приливами, будет испытывать сильные ветры с постоянными проливными дождями в точке, непосредственно обращенной к местной звезде, [21] подсолнечной точке. По мнению одного автора, это делает сложную жизнь маловероятной.[22] Растительной жизни придется приспосабливаться к постоянному шторму, например, надежно закрепляясь в почве и выпуская длинные гибкие листья, которые не ломаются. Животные будут полагаться на инфракрасное зрение, поскольку подача сигналов по зову или запаху будет затруднена из-за шума всепланетного шторма. Однако подводная жизнь будет защищена от сильных ветров и вспышек, а обширные цветения черного фотосинтетического планктона и водорослей смогут поддерживать морскую жизнь.[23]

В отличие от ранее безрадостной картины жизни, исследования 1997 года, проведенные Робертом Хаберле и Маноджем Джоши из Исследовательского центра Эймса НАСА в Калифорнии, показали, что атмосфера планеты (при условии, что она включает парниковые газы CO2 и H2O) должна иметь давление всего 100 миллибар, или 10%. атмосферы Земли, чтобы тепло звезды эффективно переносилось на ночную сторону, что находится в пределах возможностей фотосинтеза.[24] Исследование, проведенное два года спустя Мартином Хитом из Гринвичского муниципального колледжа, показало, что морская вода тоже могла бы эффективно циркулировать, не замерзая, если бы океанские бассейны были достаточно глубокими, чтобы обеспечить свободное течение под ледяной шапкой ночной стороны. Кроме того, исследование 2010 года пришло к выводу, что похожие на Землю водные миры, приливно привязанные к своим звездам, по-прежнему будут иметь температуру выше 240 К (-33 ° C) на ночной стороне. [25] Климатические модели, построенные в 2013 году, показывают, что образование облаков на планетах, подверженных воздействию приливов и отливов, сведет к минимуму разницу температур между дневной и ночной сторонами, что значительно улучшит перспективы обитаемости красных карликов.[4] Дальнейшие исследования, в том числе рассмотрение количества фотосинтетически активной радиации, показали, что заблокированные приливами планеты в системах красных карликов могут, по крайней мере, быть пригодными для жизни высших растений.[26]

Существование постоянной дневной и ночной сторон — не единственная потенциальная неудача для жизни вокруг красных карликов. Приливное нагревание планет в обитаемой зоне красных карликов с массой менее 30% массы Солнца может привести к их «выгоранию» и превращению в «приливные Венеры». 1 В сочетании с другими препятствиями для обитаемости красных карликов 3 это может сделать вероятность того, что многие красные карлики содержат жизнь, какой мы ее знаем, очень низкой по сравнению с другими типами звезд. 2Вокруг многих красных карликов может не хватить воды даже для обитаемых планет; [27] то небольшое количество воды, которое имеется на этих планетах, в частности на планетах размером с Землю, может находиться на холодной ночной стороне планеты. Однако, в отличие от предсказаний более ранних исследований приливных Венер, эта «водная ловушка» может помочь предотвратить безудержный парниковый эффект и улучшить обитаемость систем красных карликов.[28]

Спутники газовых гигантов в пределах обитаемой зоны могли бы решить эту проблему, поскольку они стали бы приливно-привязанными к своей главной звезде, а не к своей звезде, и, таким образом, испытали бы цикл дня и ночи. Тот же принцип применим к двойным планетам, которые, вероятно, будут связаны друг с другом приливами.

Обратите внимание, однако, что то, как быстро происходит приливная блокировка, может зависеть от океанов и даже атмосферы планеты и может означать, что приливная блокировка не происходит даже по прошествии многих гигалет. Кроме того, приливная блокировка - не единственное возможное конечное состояние приливного демпфирования. У Меркурия, например, было достаточно времени для приливной блокировки, но он находится в спин-орбитальном резонансе 3:2.[29]

https://en.wikipedia.org/wiki/Habitability_of_red_dwarf_systems#Tidal_effects[1]

Таким образом, некоторые расчеты предполагают, что температура, заблокированная приливом, может быть подходящей для жизни как на дневной, так и на ночной стороне.

Еще одна проблема с обитаемостью планеты, привязанной к тусклой звезде приливом, заключается в том, что многие тусклые звезды являются вспыхивающими звездами, которые время от времени испускают гигантские вспышки. Находиться на дальней стороне заблокированной приливами планеты может быть безопаснее, чем на ближней. Но если вспышки будут достаточно сильными, чтобы снести всю атмосферу и гидросферу планеты, жизнь погибнет и на дальней стороне.

Таким образом, мы можем предположить, что ваша планета, заблокированная приливом, вращается вокруг тусклой звезды, которая не является яркой вспыхивающей звездой.

Часть вторая: Освещение от звезды или звезд-компаньонов.

Возможно, тусклая звезда и заблокированная приливом планета находятся в двойной или множественной звездной системе с одной или несколькими другими звездами.

Предположительно заблокированная приливом планета будет вращаться вокруг одной тусклой звезды по так называемой нециркумбинарной орбите или орбите S-типа. И будет одна или несколько других звезд, в несколько раз более удаленных.

В некруговых планетах, если расстояние планеты до своей главной звезды превышает примерно одну пятую ближайшего сближения с другой звездой, стабильность орбиты не гарантируется.

https://en.wikipedia.org/wiki/Habitability_of_binary_star_systems#Non-circumbinary_planet_(S-Type)[2]

Таким образом, другая звезда в системе должна была бы иметь самое близкое расстояние, по крайней мере в пять раз превышающее среднее расстояние между планетой и звездой, в которой она была заперта. А другая звезда может быть в десятки, сотни или даже тысячи раз дальше от звезды, вокруг которой вращается планета.

В зависимости от массы, размера и светимости звезды-компаньона, а также от ее расстояния, звезда-компаньон может иметь видимый диск на небе и выглядеть как солнце, или она может выглядеть как крошечная, но яркая светящаяся точка в небе. небо.

В зависимости от массы, размера и светимости звезды-компаньона, а также от ее расстояния, звезда-компаньон может давать планете значительный процент освещения, которое Солнце дает Земле, или она может не давать больше света планеты, чем звезда к Земле. или даже может быть слишком мелким, чтобы быть видимым с планеты.

Было бы довольно легко спроектировать систему, в которой звезда-компаньон была бы такой же яркой, как полная луна на Земле, и, таким образом, давала бы достаточно света для людей, чтобы они могли заниматься своей деятельностью так же, как и при дневном свете. Но для роста растений на дневной стороне потребуется во много раз более яркий свет.

Во всяком случае, ОП говорит:

Освещение не должно исходить от звезды или какого-либо одного яркого источника (луны и т. д.).

Что исключает свет от звезды, или от планеты, или от луны планеты.

Часть третья: Освещение из центра галактики.

Планета Земля вращается вокруг центра галактики примерно в 26 000 световых лет от этого центра и находится в галактическом диске галактики. В галактическом диске вращаются и другие вещи, помимо звезд, в том числе облака газа и пыли. И эти облака пыли блокируют большую часть света из галактического центра — почти весь.

Однажды я прочитал, что если бы не эти облака пыли в галактическом диске, центр Галактики казался бы в несколько раз ярче полной Луны и был бы достаточно ярким, чтобы можно было читать. Этого было бы достаточно для того, чтобы животные и люди могли хорошо видеть, но, вероятно, недостаточно для роста растений. Казалось бы, свет исходит из светящейся области неба, поскольку отдельные звезды будут слишком далеко и по отдельности слишком тусклые, чтобы их можно было увидеть как отдельные звезды, поэтому будет видно рассеянное свечение.

Солнце находится вблизи математической центральной плоскости галактического диска. Если бы звезда вращалась на расстоянии около 500 или 1000 световых лет «выше» или «ниже» центральной плоскости, она была бы «выше» или «ниже» большей части пылевых облаков и, таким образом, имела бы гораздо более четкое представление о центральной выпуклости звездного неба. Галактика и свет от десятков миллиардов звезд.

Или, может быть, звезда в вашем рассказе могла бы вращаться вокруг галактики в гало, сферической области, где вращаются шаровые звездные скопления и изолированные звезды, и иметь еще более беспрепятственный вид на галактический центр.

Если бы ваша вымышленная планета и звезда вращались в два раза дальше от галактического центра, чем Солнце и Земля, галактический центр был бы в четыре раза ярче, чем на расстоянии Земли.

Если бы ваша вымышленная планета и звезда вращались на расстоянии, равном одной трети от галактического центра, как Солнце и Земля, галактический центр был бы в девять раз ярче, чем на расстоянии Земли.

Если бы ваша вымышленная планета и звезда вращались на четверть дальше от галактического центра, чем Солнце и Земля, галактический центр был бы в шестнадцать раз ярче, чем на расстоянии Земли.

Если бы ваша вымышленная планета и звезда вращались на пятой части дальше от галактического центра, чем Солнце и Земля, галактический центр был бы в двадцать пять раз ярче, чем на расстоянии Земли.

Но я не знаю, будет ли этого света достаточно, чтобы растения могли расти за счет галактического света.

Запертая приливом планета на дальней стороне, вдали от Звезды, будет более или менее обращена к галактическому центру только половину года планеты. Таким образом, эта сторона была бы темной, за исключением звездного света, около половины года планеты.

Чем дольше длилась темнота, тем больше вероятность того, что растения погибнут во время нее.

К счастью, если планета вращается достаточно близко к своей звезде, чтобы быть заблокированной приливом, планета будет очень близко к своей звезде, и у нее будет очень короткий год.

Известные экзопланеты, которые, как считается, находятся в обитаемых зонах своих звезд, а также настолько близко, что они, вероятно, приливно привязаны к своим звездам, имеют годы, которые длятся десятки земных дней. У некоторых год длится менее 20 земных дней, и, таким образом, если бы они имели хороший вид на галактический центр или какой-либо другой источник света за пределами их звездной системы, они поочередно поворачивались бы лицом к этим источникам света и от них менее 10 дней за раз. .

У некоторых годов продолжительность составляет менее 10 земных дней, а это означает, что они будут поочередно поворачиваться лицом к источнику света за пределами своей системы и от него в течение менее 5 земных дней за раз.

Крайними известными примерами на данный момент являются Teegarden b с продолжительностью года 4,91 земных дня и, таким образом, с потенциально чередующимися светлыми и темными периодами продолжительностью 2,445 земных суток, и TRAPPIST-1 d с годом продолжительностью 4,05 земных суток и, следовательно, с потенциально чередующимися периодами. лицом к внешнему источнику света и от него в течение 2,025 земных дней.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_potentially_habitable_exoplanets[3]

Часть четвертая: Освещение туманностью.

Один из других ответов предполагает освещение светом туманности, окружающей звезду и планету.

Часть пятая: Освещение планетой или коричневым карликом.

Это будет значительно отличаться от того, что предлагает ОП. Вместо того, чтобы быть заблокированной приливом планетой, это будет заблокированная приливом экзолуна газового гиганта экзопланеты или коричневого карлика.

Коричневый карлик — это объект, по массе промежуточный между планетой-гигантом и маломассивной звездой, достаточно массивный, чтобы синтезировать дейтерий, но недостаточно массивный, чтобы синтезировать водород. Грубая разделительная линия между массивными планетами и коричневыми карликами составляет около 13 масс Юпитера, в то время как грубая разделительная линия между массивными коричневыми карликами и маломассивными звездами должна составлять от 75 до 80 масс Юпитера.

Планета-гигант или коричневый карлик будет планетой-изгоем или коричневым карликом, вращающимся вокруг центра галактики без какой-либо главной звезды. Таким образом, ваш обитаемый мир был бы гипотетической экзолуной размером с планету, если бы она вращалась вокруг планеты-гиганта-изгоя, и я не знаю, что, если бы существовал официальный термин для объекта, который вращается вокруг коричневого карлика.

Я уверен, что подавляющее большинство экзолун, даже размером с планету, планет-изгоев без звезд были бы слишком холодными для жизни. Но некоторые будут разогреты приливными взаимодействиями с их планетами и с другими большими экзолунами, которые могут вращаться вокруг их планет. Считается даже возможным, что слишком сильный такой приливный нагрев может сделать экзолуну слишком горячей для жизни, и, таким образом, кажется возможным, что такой приливной нагрев, если он менее экстремальный, может поддерживать экзолуну размером с планету достаточно теплой для жизни, даже глубоко в межзвездном пространстве. световых лет от ближайшей звезды.

Таким образом, экзолуна планеты-гиганта-изгоя может быть достаточно теплой для жизни и иметь микроскопические формы жизни. Но как на нем могло быть достаточно света для роста растений и создания кислородной атмосферы, подходящей для крупных животных? Планета-гигант и другие спутники планеты-гиганта будут отражать звездный свет, поэтому на поверхности экзолуны будет тусклый свет всякий раз, когда и где бы ни находилась одна из них над горизонтом, делая поверхность немного ярче, чем свет звезд. .

Но этого недостаточно для роста растений.

Возможно, в атмосфере газового гиганта будет много гроз. Если в любой момент времени будет достаточно гроз, объединенный свет миллионов, миллиардов и триллионов молний в одно и то же время может заставить планету-гигант казаться огромным шаром цвета молнии в небе экзолуны. И если небо над экзолуной достаточно туманно, возможно, свет от молнии на планете-гиганте будет рассеян по всему небу и будет казаться, что он исходит сразу со всех сторон, и планета-гигант может быть не видна четко.

И этот свет может быть достаточно интенсивным для роста растений.

Такая экзолуна была бы приливно-приливно привязана к своей главной планете, гигантской планете-изгою, и поэтому одна сторона вечно была бы обращена от нее и никогда не получала бы достаточно света для выращивания растений, а другая сторона была бы обращена извне к планете-гиганту и, возможно, получала бы достаточно света. чтобы растения росли. Так что, предположительно, растительная жизнь была бы только на стороне, обращенной к планете-гиганту.

И все было бы несколько иначе, если бы главной частью вашего мира был коричневый карлик, а не планета-гигант.

В ядре коричневого карлика должно происходить небольшое слияние, и он будет светиться светом, но, вероятно, почти полностью инфракрасным светом и очень небольшим видимым светом.

Таким образом, инфракрасный свет коричневого карлика поможет нагреть планету на орбите вместе с любым возможным приливным нагревом. И, возможно, и сторона, обращенная к коричневому карлику, и сторона, обращенная от коричневого карлика, будут достаточно теплыми для жизни.

И, возможно, коричневый карлик мог бы производить достаточно видимого света от миллионов гроз, чтобы растения могли расти на орбитальном мире. И, возможно, атмосферная дымка может рассеивать свет коричневого карлика настолько, что коричневый карлик становится невидимым. чем ярче и больше звезда, как у коричневого карлика, тем труднее будет атмосферная дымка скрыть его.

Компактная карликовая галактика

1. Планета вращается вокруг красного карлика по узкой орбите и приливно привязана к нему.

2. Звезда является частью сверхкомпактной карликовой галактики , такой как M60-UCD1 с более чем сотней звезд на кубический световой год, или даже такой, как M85-HCC1 , плотность звезд в миллион раз выше, чем у окрестностей Солнца.

3. Звезда, вокруг которой вращается планета, находится недалеко от центра карликовой галактики, вращаясь вокруг своей сверхмассивной черной дыры.

4. Атмосферные газы фильтруют большую часть опасного излучения.

Справедливости ради, я думаю, что очень маловероятно, что сложная жизнь могла бы возникнуть в такой обстановке, поскольку сверхновые от ближайших звезд вызвали бы хаос в эволюции жизни, и я сомневаюсь, что эта обстановка в любом случае просуществовала бы достаточно миллиардов лет для этого. Но эй, это не требование этого вопроса! В любом случае, это решаемо, если существа, наблюдающие за небом, представляют собой развитую расу пришельцев, колонизирующих планету, а не местную жизнь. Кроме того, мы недостаточно знаем, в каких условиях может возникнуть сложная жизнь, потому что мы знаем себя только в качестве примера и можем быть очень предвзяты к этому, так что вполне возможно, что какая-то местная разумная жизнь все равно каким-то образом возникает.

Невозможно. В то время как вы можете разработать устройства, которые создают необходимое небо, вы не можете создать температуру, подобную земной, поскольку вы вливаете в мир слишком много энергии.

Вам нужно либо уменьшить уровень освещенности (день и ночь будут в порядке, вы можете иметь соотношение 75%, но не земное нормальное освещение), либо повысить температуру.

(1) Растениям не нужен УФ-свет для роста. УФ находится за пределами активной полосы фотосинтетического излучения (см. спектр поглощения хлорофилла ).

(2) Как указано в комментариях, люди могут хорошо видеть в безлунные ночи, т.е. только при свете звезд. Глазу требуется около получаса, чтобы полностью адаптироваться к темноте (если только вы не совершите ошибку, посмотрев на какой-нибудь яркий свет или включив фонарик), и после полной адаптации вы сможете видеть не намного хуже, чем при лунном свете. Вы даже можете обнаружить, что некоторые звезды (особенно Сириус) будут казаться достаточно яркими, чтобы повредить глаза.

(3) На заблокированной приливом планете будет перенос тепла с дневной стороны на ночную (см. эти симуляции Земли, заблокированной приливом ). Как видно из моделирования климата, внутри континентов температура опустится примерно до 30-40 градусов ниже нуля, а на побережье она будет держаться около точки замерзания воды (и не будет масштабных замерзание океана на ночной стороне).

Так что даже без дополнительного источника света в прибрежных районах было бы по сути, как в Арктике сегодня (или даже благоприятнее). Люди, вероятно, могли бы жить там так же, как инуиты традиционно выживали в Арктике. Однако низкий уровень освещенности звездного света помешал бы заниматься сельским хозяйством.

Если мы говорим о заблокированном приливами мире, вокруг планеты есть пояс, который постоянно находится в сумерках. Это не вся планета, но это немалая часть недвижимости, которая никогда не перестанет быть сумерками/сумерками.

Есть также интересная морщинка, которую вы можете добавить к этому. Это не равномерная яркость ночного неба, но на самом деле есть способ сделать так, чтобы ночная сторона мира, запертого от приливов и отливов, была яркой половину времени, широкая бинарная система.

Пусть планета вращается вокруг одной звезды, привязанной к ней приливом, но эта звезда является частью двойной звезды с умеренно широкой орбитой*, такой как Альфа Центавра. Вторичное солнце будет восходить и заходить в течение дня по орбите планеты, обеспечивая своего рода ночь и день. Предполагая, что это звезда, относительно похожая на Солнце, освещение, которое будет обеспечивать вторичный элемент, будет в диапазоне от пары сотен до нескольких тысяч раз ярче полной луны, когда она восходит, в зависимости от точного расстояния. Чтобы перевести это в реальные значения, свет будет варьироваться от хорошо освещенной гостиной до яркого офисного рабочего места. Недостаточно, чтобы почувствовать жару или вред климату, но более чем достаточно, чтобы увидеть, когда взойдет вторичное солнце.

* Расстояние между двумя звездами здесь имеет решающее значение. Очень грубое эмпирическое правило состоит в том, что планета может вращаться вокруг члена двойной системы, если ее орбита составляет менее 1/5 расстояния между двумя звездами. Слишком близко, и орбита не сработает. Однако заблокированный приливом мир будет вращаться довольно близко, особенно вокруг красного карлика, так что здесь есть некоторая свобода действий. С другой стороны, сделайте звезды слишком далеко друг от друга (например, Зета Сети), и другое солнце не будет ярче полной луны.

Падающие звезды, все время.

Вся звездная система пересекается с облаком мелких объектов. Маленькие метеоры почти все время сгорают в атмосфере.

Со временем масса планеты будет увеличиваться, а значит, и звезды. Качество воздуха также может быть затронуто.

Просто сырая идея.

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

Не стесняйтесь добавлять больше пыли и/или искусственных отражателей на ту же (довольно нестабильную, но вполне управляемую) орбиту.