В настоящее время я создаю мир для серии фантастических рассказов (и, надеюсь, однажды фильмов), и мне нужна помощь с наукой. В идеале я хотел бы, чтобы история происходила на луне, которая немного меньше Земли, с похожей атмосферой и температурой, которая вращается вокруг газового гиганта, который, в свою очередь, вращается вокруг звезды, похожей на Солнце. Луна должна быть в состоянии поддерживать человеческую жизнь. У меня есть несколько вопросов, на которые я не смог ответить самостоятельно:
Так как это для фэнтезийного мира, он не должен быть на 100% реалистичным, но я хотел бы быть максимально точным с научной точки зрения.
Спасибо
Это вполне возможно.
В качестве модели я использую Callisto. Это второй по величине из спутников Юпитера и самый дальний большой спутник от планеты. Чтобы совершить оборот вокруг Юпитера, требуется 16 дней, и поэтому он страдает от меньшего приливного нагрева, чем другие спутники. Он также находится дальше от полос излучения Юпитера. (Последний важный момент. Радиация вокруг Юпитера сильная.) Нам не нужен приливный нагрев планеты, так как у нас есть солнце, чтобы согревать нашу атмосферу. Приливное нагревание только создаст больше вулканов.
Вы можете быть весьма гибкими в выборе звезды. Что-то похожее на солнце безопасно. Также возможны более тусклые звезды (хотя планета должна быть ближе к звезде, поэтому вспышки представляют большую проблему). Очень яркие звезды, вероятно, не живут достаточно долго. Продолжительность года была бы короче, если бы солнце было тусклым, дольше, если бы солнце было ярче, от нескольких земных месяцев до нескольких земных лет.
Планета может быть любой, от размера Сатурна до большего, чем Юпитер. Масса повлияет на период обращения Луны (для орбиты того же размера больше масса = более быстрая орбита). Но радиус планеты будет примерно таким же.
Луна будет привязана к планете приливами, поэтому планета будет видна только с одной стороны Луны. Это может иметь большое значение для жителей (те, кто родился на «дальней» стороне, вообще знают, что планета существует?) Приливная блокировка также означает, что длина дня = длине орбиты. Около 16 земных дней для Каллисто. Ночи будут длинными и холодными. Если это слишком долго, вы можете увеличить массу планеты, чтобы немного сократить день.
Так как Луна заблокирована приливом, прилива не будет. Моря не изменятся по высоте из-за солнечных приливов и, возможно, небольших эффектов от других лун, но ничего похожего на земные приливы. И не было бы месяцев.
Луна будет вращаться в экваториальной плоскости планеты (в отличие от нашей Луны, которая вращается в плоскости эклиптики), периодически луна будет попадать в тень планеты, вызывая затмение. Те, кто на дальней стороне, вероятно, даже не заметят, но для тех, кто на планете, это будет большое событие. Планета будет яркой, возможно, слишком яркой, чтобы люди на ее поверхности могли видеть звезды, кроме как во время затмения. Затмения будут происходить во время равноденствия планет, два раза в год,
Скорее всего, существуют и другие спутники, которые могут быть довольно важными элементами неба, четко показывающими диск наблюдателям.
Итак, подведем итог
Глядя на текущие спутники Юпитера, Европа и Ио дают вам некоторое представление о том, что вам нужно учитывать. Начиная с модели Солнечной системы:
Европа (как прокомментировал Аарон) является наиболее вероятным кандидатом, но, вероятно, она слишком мала (чуть меньше размера нашей Луны) и слишком холодна — но, вероятно, имеет корку из водяного льда, а это значит, что она недалеко от необходимой температуры.
Ио поддерживает несколько более высокую температуру, но является самым вулканическим объектом Солнечной системы (эти 2 факта связаны с близостью к Юпитеру - Ио является ближайшим из галилеевых спутников)
Таким образом, в точном аналоге нашей Солнечной системы вам, вероятно, потребуется, чтобы эта луна находилась так же близко к Юпитеру, чтобы учесть приливное нагревание, вулканизм был бы вероятен (и, возможно, помог бы с потеплением, если бы достаточное количество парниковых газов было частью этого), но ваш реальный Проблема в точной юпитерианской копии заключается в том, что вы находитесь так далеко от солнца, поэтому солнечное отопление будет крошечным, фотосинтез не обеспечит растения такими, какими мы их знаем, и, следовательно, кислород нужно будет откуда-то получать.
Решение проблемы температуры/энергии состоит в том, чтобы газовый гигант располагался намного ближе к звезде или имел более крупную звезду. Вы действительно сталкиваетесь с ограничением минимального орбитального расстояния для газовых гигантов, однако, если бы газовый гигант был единственным планетным телом в системе, он, безусловно, мог бы быть намного ближе, чем Юпитер в нашей Солнечной системе.
Таким образом, планета размером с Юпитер, вращающаяся немного дальше орбитального расстояния Марса, с луной, немного большей, чем Европа, может удовлетворить ваши потребности. Таким образом, вы могли бы использовать год около 3 земных лет для газового гиганта, но вам нужно посмотреть, как вращение вокруг этого газового гиганта влияет на вещи (орбитальный период в 3 дня или около того находится в пределах границ этой модели) в дополнение к вращательному период. Для интереса вы могли бы посмотреть на то, что орбита Луны сильно наклонена к газовому гиганту — это могло бы упростить некоторые концепции дней и лет.
Вращательный период может быть очень долгим - вероятна приливная блокировка. Если луна не заперта, то приливное воздействие не только на любую жидкую воду, но и на саму луну будет экстремальным.
Отраженный свет создаст впечатляюще яркое ночное небо на стороне, обращенной к газовому гиганту (посмотрите, насколько ярким выглядит Юпитер с Земли, для примера) — по умолчанию газовые гиганты имеют большое альбедо, поэтому, если у вас есть приливный замок, сторона, обращенная к газу гигант увидит тьму только тогда, когда его затмит газовый гигант.
Либо вы ждете этих парней, знающих математику, либо выбираете простой подход, который я могу вам предложить.
1
Таким образом, обитаемый мир должен быть по крайней мере таким же тяжелым, как Марс (с точки зрения массы), но лучше быть в той же весовой категории, что и Земля - меньшая масса позволит проводить причудливые прыжковые бои, но вы можете потерять свою атмосферу, большая масса - да. .. делать много вещей. Чтобы сломать ситуацию: стремитесь к поверхностному ускорению, близкому к нашему, чтобы получить максимально похожий на землю вид. Что-то среднее между Землей и Марсом по массе и размеру может сработать. Если сомневаетесь, добавьте в ядро сверхтяжелые элементы ;)
Насчет других протагонистов... тут надо стремиться к чему-то похожему на нашу систему. Большие солнца могут давать более яркие дни, но также и большее излучение... которое может быть сведено на нет, если ваша Земля-Луна находится внутри магнитного поля газового гиганта. С другой стороны, это означало бы, что он будет настолько близким, что вращение перейдет в связанное (одна сторона все время обращена к газовому гиганту). В конце концов, то же самое делает и наша собственная луна (Луна). Если вы хотите, чтобы эта луна имела более земное вращение, она должна находиться на довольно большой орбите, но... Я думаю, что может быть какой-то предел. Здесь ребята с правильными формулами на руках могут дать более точное объяснение: как далеко это может зайти, не попрощавшись с газовым гигантом окончательно?
Итак, возьмем скромное солнце, поместим этот газовый гигант в его обитаемую зону, добавим луну, которая немного меньше Земли, но немного больше Марса, и начнем. Должен работать и может предложить довольно впечатляющее полярное сияние при правильных обстоятельствах.
Еще кое-что: большие газовые гиганты сами нагреют вашу луну. Не как настоящее солнце, но достаточное, чтобы немного сместить орбиту от солнца. Если вместо него установить коричневого карлика, велики шансы, что жизнь будет процветать даже за пределами обитаемой зоны на расстоянии до нескольких миллионов километров. Но все время будет довольно тускло.
2
О... математика. Как сказал Аарон Лейверс в своем комментарии, вы можете посмотреть, что происходит с большими лунами в нашей системе. Газовому гиганту может понадобиться больше или меньше года (меньше, если Солнце меньше нашего, и намного больше, если оно больше, когда его орбита настроена так, чтобы оставаться в обитаемой зоне). Твоя планета (луна)... Я думаю, ему потребуется больше месяца для полного оборота, но намного меньше года. Три-четыре месяца (настоящие земные месяцы)?
Между прочим, времена года были бы довольно интересными, потому что у вас может быть несколько дней, когда ваша луна будет находиться в тени ядра газового гиганта. Напоминает фильм "Черная дыра" с Вином Дизелем.
Ну... чтобы придерживаться четырехмесячной орбиты (это хорошо для объяснения), у вас будет один месяц для северного полушария на зиму, один на весну, один на лето и один на осень... и представьте, что газовому гиганту нужно двенадцать чтобы вращаться вокруг центральной звезды и иметь некоторый собственный орбитальный эксцентриситет, у вас может быть три «зимы», которые варьируются от «чертовски холодных **» до «довольно жарких», в то время как три раза в год вы страдаете от полной темноты на пару дней... Если это произойдет в "холодную зиму", то ваш народ будет... очень беден, а в "жаркую зиму" может быть и поприличнее. С другой стороны, во время «жаркого лета» они будут наслаждаться отдыхом от палящих температур.
В заключение: на вашей Луне будет лето, осень, зима и весна три раза в году, один в горячем варианте, один в холодном варианте, один в среднем варианте... и я думаю, что они будут меняться с годами. Правильный расчет станет кошмаром, если вы решите перейти к сверхреалистичному орбитальному времени... Может быть, хорошей идеей будет придерживаться 4-месячной орбиты для Луны и 12 (или, может быть, 16) месячной орбиты для газового гиганта, так что вы можете легче определить, как все выглядит на этой луне.
РЕДАКТИРОВАТЬ: Оказывается, я кое-что забыл: чтобы у Луны было долгое время обращения, этот газовый гигант не может быть довольно большим (чем больше, тем быстрее вы должны бежать по своей орбите, чтобы не рухнуть). Так что либо отойдите от гиганта (что сделает затмения менее интенсивными), либо уменьшите гиганта... хм. У Титании с Урана действительно есть орбита, похожая на ту, что есть у нашей Луны, но тем не менее, чтобы совершить полный оборот, требуется всего около недели. Это будет сложно. Может быть, 4-месячная орбита в конце концов выходит за рамки любой возможности... или газовый гигант был бы таким же маленьким, как наша луна в ночном небе, и потерял бы свою привлекательность ;)
3
Ожидайте гигантских приливов. И светлые ночи. Последнее произойдет только тогда, когда ваша луна окажется между газовым гигантом и солнцем. Когда это яркий шар из гелия и водорода, такой как Сатурн, Отражение приведет к тому, что ночи будут такими же яркими, как дни (с выключенным на несколько люменов), в то время как что-то большее ... Нептун вызовет более темные ночи.
Как только ваша луна окажется за его газовой планетой (последовательность: солнце-газ-луна), ночи внезапно станут довольно темными, и даже дни могут стать очень темными, когда луна идет на полное солнечное затмение.
Ну... хватит пока. Коллеги уже начинают задаваться вопросом, почему я вдруг так занят набором текста. Мой ответ может быть не самым точным, но я надеюсь, что большинство эффектов было рассмотрено, так что вы можете начать ожидать, как все будет выглядеть. Теперь ждите этих ребят с формулами и маленькими картинками орбит. Или бросьте все это, потому что если это фэнтезийный мир без современных технологий, подобные вещи не будут иметь такого значения, чтобы тратить строки, точно описывающие, как выглядит Солнечная система.
С практической точки зрения можно писать научно-фантастические и фэнтезийные романы, действие которых происходит на обитаемых землях, подобных лунам планет-гигантов, и публиковать их.
Например, действие серии восьми романов Лин Картер «Каллисто» происходит на Каллисто, настоящей луне настоящей газовой гигантской планеты Юпитер. Их описывают как научно-фантастические романы поджанра «меч и планета». Поджанр «меч и планета» определенно близок к довольно размытой грани между научной фантастикой и фэнтези.
И то, что многие люди могут подумать, выталкивает серию Каллисто за черту фэнтези, так это то, что Каллисто описывается как обитаемый мир, который нарушает все, что наука открыла о Каллисто с 1972 по 1978 год, когда романы были опубликованы, и с тех пор.
Действие фэнтезийного романа о вымышленной обитаемой луне вымышленной газовой планеты-гиганта в другой звездной системе кажется мне столь же разумным, как и действие фэнтезийного романа о Земле в прошлом или будущем, или на известной или неизвестной чужой планете, или на мире плоского диска, или в альтернативном измерении, или в неуказанном сеттинге, или с использованием любого из обычных фэнтезийных сеттингов.
И у него есть бонус в том, что он имеет большой объект, планету-гигант, видимую в небе на половину Луны и создающую очень впечатляющее зрелище, даже если вы не сделаете его угловой диаметр больше, чем это возможно с научной точки зрения.
Аарон Лейверс
HDE 226868