Является ли эта круговая планета стабильной?

Это идеальная установка для моей Солнечной системы: РЕДАКТИРОВАТЬ Было указано, что это нестабильная установка, поэтому я хочу уточнить, что все в этой настройке может быть изменено по желанию, чтобы соответствовать моей планете. Единственное, что важно, это размер, гравитация и температура Энкея, поскольку он должен поддерживать фауну в моем мире. Яима задуман как планета, но может быть и луной.введите описание изображения здесь

Магнус (Главная звезда):
Масса: 2,1879*(10^30) кг (1,1 сол)
Светимость: 5,3688798*(10^26) Вт (1,396 сол)
Диаметр: 1530540 км (1,073 сол)
Зона обитания: 1,13-1,63 а.е.

Игнис (окружная звезда):
Масса: 5,1714*(10^29) кг (0,26 сол)
Светимость: 3,4467993*(10^24) Вт (0,00896 сол)
Диаметр: 513400 км (0,369 сол)
Большая полуось: ???

Энкей (Планета):
Радиус: 6923,5 км (1,0865 Земли)
Масса: 5,63094*10^24 кг (0,9428 Земли)
Объем: 1390160000000 км^3 (1,2834 Земли)
Гравитация: 7,84 м/с^2 (0,8G)
Плотность: 4,05 г/ см^3 (0,735 Земли)
Температура поверхности: 292K 19°C
Большая полуось: 260615093 км 1,7421042951765742AU

Во-первых, я понятия не имею, каково наиболее подходящее орбитальное расстояние для моей двойной звезды (P-типа), но я обнаружил, что минимальное расстояние составляет 0,11 а.е., поэтому 0,2 кажется хорошим предположением. Очевидно, мне нужна стабильная Система, прежде чем я смогу начать заселять мир, так что это самое важное. В худшем случае я могу выбросить двоичный файл и просто соответствующим образом настроить нашу солнечную систему.

292 кельвина — это максимальная температура, которую я хочу для своей планеты, поскольку она влияет на климат и эволюцию. Поскольку я не нашел ничего конкретного для расчета зависимости между температурой и плотностью атмосферы, я нанес на график разницу между ожидаемой температурой и фактической температурой для Земли, Марса и Венеры вместе с атмосферным давлением (1, 0,006 и 90 соответственно). использование этой шкалы предсказало, что температура моей планеты (в 12 раз больше атмосферы Земли) будет составлять 60-80% от ее фактической температуры, а поскольку альбедо будет похоже на земное, это дало мне орбитальное расстояние примерно 1,74 а.е., что находится за пределами обитаемой зоны. зона. Это делает ожидаемую температуру такой же, как на Марсе, но атмосфера в 12 раз сильнее обеспечит значительный буфер, а земной ландшафт (например, большие океаны) должен помочь регулировать температуру.

Если это кажется неточным, существует ли уравнение для температуры и атмосферного давления? Или кто-нибудь может рассчитать более точное орбитальное расстояние, при котором температура планеты будет около 19°C?

Имейте в виду, что расстояние влияет на продолжительность года. Мои текущие настройки позволяют использовать 32-часовой рабочий день в течение 539 751 дня в году, что составляет 540 дней в году -1 каждые четыре года, за исключением начала нового тысячелетия.

Это не циркумбинарная звезда . Планеты, вращающиеся вокруг барицентра обеих звезд, являются «круговыми». На вашей диаграмме показано все, что вращается вокруг главной звезды.
@JDługosz Игнис — вторая звезда, поэтому планеты за пределами Игниса действительно являются циркумбинарными.
Обычно я бы написал скрипт Rebound и запустил его на этих выходных, чтобы проверить, стабильна ли ваша установка. Однако этого не будет. Со второй звездой, расположенной так близко к первой, приливные силы предотвратили бы образование близлежащих планет, плюс соединения звезд (таких близких по массе) создали бы относительно огромные гравитационные вариации. Нет никакой возможности, чтобы что-то рядом с двумя близкими звездами оставалось стабильным в течение примерно 4 миллиардов лет эволюции жизни.
@kingledion Это не совсем моя область знаний, поэтому мне не нужны знания, необходимые для правильного предположения. Вы представляете, какое расстояние должно быть? Для меня важны только размер планеты, вес и температура, все, по сути, подошло мне наилучшим образом и может быть изменено.
Положите его там. По сути, для того, чтобы система с несколькими телами была стабильной, каждое взаимодействие должно более или менее «действовать как» взаимодействие двух тел. Масса Солнца доминирует над Солнечной системой в достаточной степени, а планеты находятся достаточно далеко друг от друга, так что орбиту каждой планеты можно в основном рассматривать как взаимодействие планеты и Солнца. Множественные звездные системы (более 2) состоят из двойных и одиночных звезд (Альфа Центавра — двойная система с очень удаленным третьим членом — Проксима достаточно удалена, чтобы рассматривать Альфы А и В как единый источник гравитации; Эпсилон Лиры — две двойные системы). , достаточно далеко друг от друга, чтобы каждый мог лечить
другой как единственный источник гравитации.) Таким образом, чтобы ваши планеты были стабильными, Игнис должен быть достаточно далеко, чтобы его гравитация была в основном «игнорируемой». Альфа Центавра (минимальное расстояние 11,2 а.е.) считается очень трудным, но, возможно, возможным местом для формирования планет обитаемой зоны, по крайней мере, с меньшей обитаемой зоной B. Итак, у Игниса значительно меньшая масса, чем у A Cen A или B, но на вашей диаграмме есть группа планет, расположенных дальше, чем обитаемая на расстоянии 1,7 а.е. Так что, вероятно, намного, намного дальше - по крайней мере, 50 AU и несколько сотен AU, вероятно, было бы намного удобнее.
@ZacWalton Я могу попробовать, когда у меня будет время, но в основном потому, что возиться с этим весело. Вернитесь к этому вопросу через неделю или две. Просто имейте в виду, что вопросы типа «развивай мой мир» в целом не подходят для этого сайта.
Это очень полезно! Системы PH1b и Kepler-47 — хорошие примеры того, к чему я стремлюсь. Мне было неудобно просить кого-то просто построить для меня солнечную систему, поэтому я попытался рассчитать то, что считал стабильным. Мне просто не хватает суждения. из того, что я могу сказать, возможно иметь обитаемую околодвойную планету, мне просто нужно добавить математику, чтобы иметь возможность построить точный мир.
Возможно, вы могли бы использовать стабильную точку Лагранжа для системы из двух звезд в качестве координаты центра масс вашей системы из двух планет. Конечно, эта установка кричит об интеллектуальном дизайне, но я думаю, что она должна работать.
Если вы дадите общую сюжетную цель для вашей звездной системы, люди смогут дать вам более стабильный сценарий... Просто говорю.
Это немного неуклюже, но один симулятор гравитации, который вы можете попробовать, находится здесь: phet.colorado.edu/sims/my-solar-system/my-solar-system_en.html .
@David Elm Это не особая история для системы (я знаю, что со стороны это может показаться излишним), но я стараюсь оставаться на 100% научно точным при создании своего мира. Если это позволяет планету, способную поддерживать крупный земной организм, мало чем отличающийся от нашего, то я легко удовлетворюсь. Эта ссылка очень полезна, спасибо, хотя она не дает большого указания на единицы измерения.

Ответы (1)

Настраивать

Я протестировал ваш сценарий с помощью Rebound , пакета орбитального моделирования с отличным интерфейсом Python. Если вы хотите увидеть код, который я использовал, он доступен на моем github здесь .

Вот цифры, которые я использовал для своего первого запуска:

m_magnus = 1.1          #2.19e30 kg
m_ignis =  0.26         #5.17e29 kg 
m_enkei =  2.83e-6      #5.63e24 kg

a_ignis = 0.2     # AU
a_enkei = 1.74    # AU

e_ignis = 0.01
e_enkei = 0.01

В дополнение к числам, которые вы предоставили, я просто добавил некоторые эксцентричности, чтобы посмотреть, сработает ли это.

Результаты

Моделирование длилось 1 миллион земных лет. Я включил в симуляцию только Энкея и две звезды. Находясь на расстоянии 0,2 а.е., Игнис мало что сделал, чтобы нарушить орбиту Энкея.

Максимальное изменение большой полуоси Энкея, которое я видел за эти миллионы лет, составляло около 1,7%; эта вариация была несколько случайной, я не смог построить для нее какие-либо закономерности. Определенно происходят некоторые интересные орбитальные гармоники, как вы можете видеть на графике ниже:введите описание изображения здесь

Я разбил график большой полуоси на более длительный временной масштаб.введите описание изображения здесь

Итак, вот некоторые интересные орбитальные динамики. Изменения эксцентриситета заставят вашу планету в основном чередовать жаркие и холодные годы с примерно такой же изменчивостью, которую мы наблюдаем на нашей планете из года в год. Изменения по большой полуоси будут более значительными, вызывая изменение инсоляции до 3,5% в течение примерно десятилетнего периода времени. Этой инсоляции достаточно, чтобы произвести заметные изменения в несколько градусов по Цельсию от самого теплого до самого холодного.

Таким образом, без учета каких-либо других планет, описанная выше установка кажется стабильной и имеет некоторые интересные орбитальные характеристики. Просто для ясности: численное моделирование, каким бы продвинутым оно ни было, не может доказать устойчивость системы из n тел, но может предположить, что это вероятно.

Если вы хотите добавить информацию о массе, большой полуоси и эксцентриситете для некоторых других планет, я могу добавить их в симуляцию.

Инсоляция

Когда у меня будет больше времени, я обновлю этот вопрос графиками инсоляции, как я сделал в этом вопросе . Надеюсь, это поможет определить, какими будут времена года и средние температуры планеты, а также прольет свет на орбитальные гармоники.

Вау это полезно! В нем говорится, что rebound не поддерживает Windows, поэтому я не думаю, что смогу проверить это самостоятельно. Однако это выглядит многообещающе. Из того, что вы знаете, есть ли основания подозревать, что планета не будет оставаться стабильной достаточно долго, чтобы поддерживать жизнь? Возможно, более 100 миллионов лет назад?
@ZacWalton Ну, системы с n телами (например, солнечная система с 2 звездами и n-2 планетами) по своей сути хаотичны. То есть небольшие возмущения могут иметь огромные последствия для результатов. Что я делаю с моим моделированием, так это демонстрирую, что существует набор начальных условий, которые могут работать. Я не могу со своим маленьким настольным компьютером ничего доказать . однако, если эта система кажется стабильной на протяжении более 1 миллиона оборотов, по крайней мере правдоподобно и даже вероятно, что она будет стабильной на протяжении всей жизни первичной звезды.
«Когда у меня будет больше времени, я дополню этот вопрос графиками инсоляции» - так у вас было больше времени?
@Molot Забавно, кажется, у меня появилось свободное время!
@kingledion Извиняюсь за долгий перерыв, до сих пор я использовал это в качестве основы, но я хотел бы более подробно остановиться на климате планеты. Вы сказали, что видели 1,7% отклонение по большой полуоси, но график показывает разницу только в 0,0005 а.е., что значительно меньше 1,7%. Я что-то упустил или это просто снимок временной шкалы? Я понимаю, что это было давно, но если бы вы могли пролить свет на это, я был бы очень благодарен!
Является ли эта круговая планета стабильной?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v