Таким образом, в основном здесь нужно решить три проблемы:

Атмосфера.

Три ваших луны должны поддерживать разные атмосферы, а для этого они должны быть большими и, возможно, магнитными . Планеты постоянно теряют массу атмосферы из-за того, что солнце нагревает их поверхности, что нагревает газы в атмосфере: поскольку случайные тепловые удары дают атомам слишком много кинетической энергии, они улетают в бесконечность, освобождаясь от гравитационного колодца. Вы можете в основном смоделировать это как отношение температур: существует четко определенная температура, при которой случайных тепловых ударов всегда достаточно, чтобы оттолкнуть молекулы определенной молекулярной массы.$m$, в зависимости от температуры поверхности. Первое число дается$k_\text B T = G M m / R,$для Земли и газа N ₂ это что-то вроде 210 000 кельвинов, в отличие от фактической температуры поверхности ~ 300 кельвинов, что дает коэффициент 700 между ними. Приближаясь к водороду, которого не так много в нашей атмосфере, вы видите, что этот коэффициент уменьшается примерно до 50.

Обратите внимание, что ни у Венеры, ни у Марса нет магнитных полей, поэтому полезно анализировать их по этому критерию. В обоих случаях их атмосфера в основном состоит из CO ₂ . Мы видим, что Венера имеет сверхплотную углекислотную атмосферу с температурным отношением ~400, а Марс почти не имеет атмосферы с температурным отношением ~90. Таким образом, если минимальное соотношение температур для поддержания осмысленной атмосферы было бы, скажем, 100-200, то вы не можете сделать их намного меньше, чем от 1/3 до 1/7 массы Земли. Возможно, вы можете увеличить центральную планету, но вы не можете сделать спутники намного меньше этого.

Температура и продолжительность дня

Если вы собираетесь иметь эти планеты на взаимной орбите в течение длительного времени, то, вероятно, большинство из этих спутников будут заблокированы приливом . Приливная блокировка описывает то, что наша Луна сделала с нами, когда она всегда обращена к нам одной стороной, вращаясь ровно один раз вокруг своей оси за один оборот вокруг планеты. Как следует из названия, это происходит потому, что приливная сила Земли слегка деформирует Луну, точно так же, как ее приливная сила делает с нашей водой, вызывая наши приливы. Это всегда вызывает трение, и на Луне это трение достигло своего окончательного результата: теперь Луна настолько «стационарна», насколько позволяет ей ее сохраняющийся угловой момент. Вот что такое приливная блокировка.

Ну, в основном, день на Луне длится 28 дней лунного цикла, если смотреть с Земли. Таким образом, циклы, которые вы увидите, на самом деле будут состоять из своего рода месячного цикла лето-зима-лето-зима или около того, особенно если у вас нет чего-то вроде большого океана, чтобы поглотить большую часть этой изменчивости. Итак, вы хотите поработать над объяснением того, почему температура не колеблется быстро на каждой из этих лун, потому что ожидается, что она будет.

Хаос и откуда взялись луны.

Луна удивительно велика по отношению к нам, более 1% нашей массы. Это невероятно необычно среди известных нам спутников и обычно объясняется огромным катастрофическим столкновением, превратившим нас в большой жидкий шар магмы, в то время как он выбросил огромный кусок земной массы на орбиту вокруг себя.

К счастью, Солнце и другие планеты находятся очень далеко, и мы можем игнорировать их влияние на систему Земля-Луна. Весьма вероятно, что другие луны мы не могли таким образом игнорировать. Помните, что они должны иметь относительно большие массы по сравнению с Землей, и это создает неприятную ситуацию в уравнениях, которая называется «задачей трех тел»: у нас нет аналитических решений для более чем двух тел, обращающихся друг вокруг друга в небесных телах. механика. На самом деле, во многих ситуациях с сопоставимыми массами эти проблемы с тремя телами превращаются в неприятные хаотические вещи: и жизнь имеет тенденцию нуждаться в предсказуемых обстоятельствах, иначе эволюция не сможет легко приспособить эту жизнь к этим изменениям.

Таким образом, вы хотите разнести луны как можно дальше, и вы ограничены в этом, потому что самая дальняя луна должна все еще находиться в пределах сферы Хилла , чтобы ее можно было удобно считать спутником.

Даже в этом случае вы сильно рискуете, потому что на этих внутренних планетах часто могут наблюдаться серьезные приливные силы от комбинации других лун и центральной планеты. Например , из-за такой ситуации Ио является самым вулканическим объектом в Солнечной системе; из-за этих других планет она не может прийти к хорошему заблокированному приливу равновесию.

Двоичные системы и более крупные

Часть проблемы заключается в том, что вы описываете «луны», а не «планеты», а луны по определению маленькие. Нет никаких причин, по которым в системе Земля-Луна вы не можете сделать Луну значительно больше, пока она не станет размером с Землю, и обе они вращаются вокруг центральной точки. Тогда они могут быть заблокированы приливами, но они также могут один раз в день обращаться вокруг этой центральной точки в так называемой системе «двойной планеты». На самом деле мы наблюдали тройные звезды с планетами , и поэтому мы знаем, что возможны тройные планетные системы и что у них даже потенциально может быть луна.

(Примечание: будьте осторожны при поиске в Google примеров тройных планет, так как вы получите вводящие в заблуждение ответы. Мы только недавно смогли обнаружить планеты, вращающиеся вокруг далеких звезд, поэтому «тройная планета» в настоящее время обычно означает «колебание в сигнале». кажется несовместимым с двумя синусоидальными волнами, поэтому вокруг этой звезды должно быть по крайней мере три планеты». На самом деле увидеть свет, освещающий одну из этих скал, и обнаружить, что на самом деле это три скалы, вращающиеся вокруг общего центра, сейчас невозможно, по моему мнению. знание: даже если бы вы увидели «выпуклость» в звезде в отраженном свете, я не думаю, что вы бы увидели «щель» между планетами.)

Несколько орбит

Вы также можете иметь несколько планет, вращающихся вокруг центральной звезды в обитаемой зоне на разных орбитах, если они находятся на расстоянии многих радиусов холма друг от друга, чтобы они не слишком сильно мешали друг другу. Этот пост в блоге имеет 6 концентрических орбит в обитаемой зоне Солнца, но также предлагает гипотетическую систему, созданную инопланетянами, которая может иметь до 416 орбит вокруг звезды размером с Солнце. Он искусственный — он не мог бы образоваться в природе — но указывает на то, что это действительно осязаемая возможность.

Короткий ответ. Возможно, что планета, похожая на Землю в широком смысле, может иметь одну или несколько лун, достаточно больших, чтобы на их поверхности располагались внешние биосферы.

Но кажется трудным даже для огромных газовых планет-гигантов, таких как Юпитер, иметь спутники, достаточно большие, чтобы иметь существенную атмосферу и, следовательно, биосферы на внешней поверхности (как у Земли, вместо того, чтобы быть подо льдом или скалой).

Теоретически планета-гигант может вращаться в обитаемой зоне звезды («горячий Юпитер») и иметь одну или несколько гигантских лун, достаточно больших, чтобы иметь земные биосферы. Нет известных примеров планет-гигантов, имеющих спутники такого размера.

И теоретически для земного мира с земной биосферой может быть одна луна, достаточно большая, чтобы иметь земную биосферу. Это должно быть гораздо реже, чем планеты-гиганты с такими большими лунами. Это был бы пример похожей на Землю планеты, имеющей лунную систему с гораздо большей общей массой, чем лунные системы планет-гигантов, таких как Юпитер или Сатурн.

Но в этом случае взаимосвязь планета-луна не была бы столь очевидной. Размеры этих двух тел были бы достаточно схожими, чтобы люди склонны думать о нем как о двойной планете, точно так же, как Земля, Луна, Плутон и Харон были описаны как двойные планеты.

Если вы добавите третье тело, достаточно большое, чтобы иметь земную биосферу, все станет еще более странным. еще раз у вас есть крошечная планета, похожая на Землю, имеющая лунную систему с общей массой, в несколько раз превышающей общую массу лунной системы планеты-гиганта, такой как Юпитер или Сатурн. Конечно, можно предположить, что планета, похожая на Землю, такая маленькая, потому что она отделила большую часть своей массы, образовав гигантские луны.

Недавно я написал ответ на аналогичный вопрос о землеподобном самолете с земноподобной луной или (младшей сестринской планетой).

Как устроена похожая на Землю планета с обитаемой луной и как туда добраться?

В нем я даю советы, как не показаться глупым, когда пишу о землеподобной планете с единственной луной, достаточно большой, чтобы иметь земную биосферу.

Обратите внимание, что я цитирую источник, который предполагает, что обитаемый мир, подобный Земле, будь то планета или луна планеты, должен иметь массу от 0,25 до 2,0 массы Земли. Таким образом, планета может иметь массу не более чем в четыре-восемь раз больше, чем одна из ее обитаемых лун, что делает их похожими на двойную планету, и если у нее есть несколько обитаемых лун, ее масса может быть не больше, чем общая масса лун.

Таким образом, вы можете думать о своей установке как о системе с несколькими планетами, примерно аналогичной системе с несколькими звездами. Множественные звездные системы обычно имеют иерархическое расположение орбит. Две самые внутренние звезды вращаются вокруг друг друга на близком расстоянии, а другая звезда или пара звезд вращаются вокруг них на расстоянии, в несколько раз превышающем их расстояние, а третья звезда или пара звезд вращаются вокруг них на расстоянии, в несколько раз превышающем расстояние второй звезды или пары.

Например, в звездной системе Кастора есть три пары двойных звезд, каждая из которых очень близка. Звездная пара Кастор A и звездная пара колесика B разделены во много раз расстоянием между звездами внутри пар, а пара Кастор C вращается на расстоянии, возможно, в десять раз превышающем расстояние между A и B.

Так что, возможно, вашу планету и луны следует рассматривать как четверную планету, состоящую из двух двойных планет, разделенных расстоянием, по крайней мере, в несколько раз превышающим орбитальное расстояние каждой пары.

Например, каждая пара может быть разделена на 50 000 миль, а пары to могут быть разделены на 500 000 миль.

Другая версия заключалась бы в том, чтобы «планета» и «внутренняя луна» вращались вокруг друг друга на расстоянии около 50 000 миль друг от друга, чтобы «вторая луна» вращалась вокруг пары на расстоянии около 100 000 миль, а «третья луна» вращалась вокруг пары. на расстоянии около 200 000 миль.

Но я подозреваю, что эксперт по орбитальной динамике мог бы найти недостатки и в этих предположениях, демонстрируя, почему они были невозможны, так же, как и ваше первоначальное предположение.

Было бы гораздо более правдоподобно иметь горячую планету типа Юпитера с четырьмя обитаемыми лунами, одна из которых является «планетой» в вашем вопросе, а три других - «лунами в вашем вопросе».

Как устроена похожая на Землю планета с обитаемой луной и как туда добраться?

Жизнь на вашей планете возможна, вам нужно будет учитывать влияние трех лун на прилив. наша луна притягивает к себе воду; если у вас есть две луны, приливы будут очень слабыми, когда они находятся на противоположных концах, и очень сильными, когда они находятся на одном конце. представьте три отдельные луны одновременно. У вас были бы времена, когда приливы были бы чрезвычайно сильными, а другие, когда они были бы близки к немым, и все, что между ними. Это повлияет на жизнь, как и наши приливы. жизнь на планете работает, но луны коварны, наша луна не имеет достаточного веса, чтобы удерживать газы рядом с собой, поэтому нет атмосферы. что означает, что у вас не может быть жизни на вашей луне. Создание жизни по-прежнему остается огромной загадкой. Вам нужно тепло и химический состав. Одна теория, которую я читал, гласит, что Мэйби даже освещение сыграло свою роль. все, для чего вам нужна атмосфера и луны, чтобы зажечь, так что это не сработает. если вы не можете найти сумасшедший способ объяснить это, может быть, флора и фауна пришли на луны с вашей планеты, перемещаясь туда каким-то образом? это сложно. Я знаю, это не то, что ты хотел услышать, извини. Получайте удовольствие от строительства!

Первое, что нужно помнить, это то, что в своей собственной вселенной вы можете делать все, что пожелаете. Однако, когда дело доходит до реализма, ваш сценарий очень, очень маловероятен.

Прежде всего, учтите, что для сохранения своих атмосфер каждому спутнику потребуется довольно сильное магнитное поле (по крайней мере, по сравнению с нашей собственной Луной). Эти атмосферы также предохранят поверхность каждой луны от микроволнового излучения Солнца. Это подразумевает довольно сильную атмосферу и, следовательно, расплавленное ядро, как у Земли. Однако это не слишком хорошо работает для «маленьких» лун, вращающихся вокруг планеты среднего размера. Вам нужна планета большего размера, чем эта, чтобы «поместить» в нее расплавленное ядро.

Во-вторых, вы говорите о том, что у каждой из этих лун совершенно разные биомы. Одна замерзшая, одна очень горячая и сухая, другая очень горячая и влажная и т. д. Однако все эти луны будут вращаться вокруг вашего мира и подвергаться воздействию одинакового (или, по крайней мере, очень похожего) количества тепла от Солнце.

Итак, я не думаю, что мир такого размера, который вы описываете, был бы в состоянии поддерживать три луны, достаточно большие, чтобы каждая из них имела расплавленное ядро ​​и гравитационное поле, достаточно сильное, чтобы создать атмосферу, которая могла бы удерживать достаточно газов для земного климата и эволюции фауны.

Более того, даже если бы эти спутники сформировались таким образом, чтобы сохранить атмосферу, и жизнь расцвела бы на каждом из них, я не понимаю, как у каждого из них мог бы быть такой разный температурный диапазон (сухой или влажный можно объяснить количеством доступная вода, но не температура).