Возможна пустынная планета с одним биомом (горячая планета)?

У меня есть приведенный ниже фрагмент, описывающий планету в (жестком) научно-фантастическом сеттинге. На этой суровой планете есть несколько поселенцев, которые могут выжить в климате в легких защитных костюмах.

Планета представляет собой большой, сухой, пустынный мир без каких-либо заметных ресурсов и практически без поверхностных вод, хотя подземные воды существуют. Его поверхность сплошь покрыта песком и сухими скалистыми образованиями. Дни обжигающе жаркие, а ночи ледяные. Его атмосфера часто разрушается сильными, электрически заряженными песчаными бурями, часто длящимися несколько дней.

Планету сопровождают две луны, одна из которых представляет собой шар из замороженных камней и льда, а другая — просто небольшой голый камень, окруженный полем обломков.

В рамках приведенного выше описания я пытаюсь найти способ удовлетворить описанное выше «дни обжигающе жаркие, а ночи ледяные» для всей планеты, если это возможно.

Очевидная проблема, конечно, заключается в том, что если планета очень горячая вблизи экватора, она не будет такой же горячей в полярных областях.


Итак, мой вопрос: есть ли способ создать единый биом (горячую) пустынную планету?


Я думал о таких вещах, как:

  • неверная орбита?
  • экстремальный осевой наклон (может быть, как у Урана )?
  • шатается осевой наклон?
  • ветер переносит тепло?

Но я не знаю, как эти варианты повлияют/могут повлиять на климат на планете и к каким еще непредвиденным последствиям приведут эти изменения.

Вы можете поместить свою планету во внутренние пределы Кольца Златовласки. Таким образом, будет жарко, как в аду, но все же может появиться жизнь. Хотя шансов очень и очень мало, потому что вся жизнь, как мы знаем, берет свое начало в воде.
Вам также нужен способ производства кислорода, что обычно означает растения. Может быть, растения находятся глубоко под землей и для производства кислорода используют не только фотосинтез, но и другие механизмы? Если бы он находился на внутренней стороне зоны Златовласки, то полярные районы были бы еще более прохладными, но, вероятно, не ледяными. Не будет преувеличением сказать «горячо, но не волдыри прямо на полюсах». Кроме того, при нулевом осевом наклоне они будут получать одинаковое количество солнечного света в течение всего года.
Вам нужно, чтобы он был равномерно горячим? Если вы позволите своему экватору быть похожим на Сахару, а ваши полюса — на Гоби, то у вас все равно останется негостеприимная пустыня, и это гораздо легче объяснить.
Нет необходимости, чтобы планета была равномерно горячей. Я согласен с тем, что в районе экватора даже жарче, чем в других регионах (но это не должно быть регионом «вы умрете в течение нескольких минут»), но в самых холодных местах все же должно быть намного жарче, чем комфортно (я не ищу пустыню в чувство «нет воды»).
@ AndyD273 AndyD273, для простоты, давайте пока оставим проблему кислорода, для целей этого вопроса давайте просто предположим, что его достаточно, чтобы поселенцы как-то сработали и выжили.
В качестве примечания: если планета находится достаточно близко к Солнцу, чтобы быть обитаемой, не говоря уже о знойной пустыне, у нее не будет ледяной луны.
@ckersch, спасибо за внимание к деталям :-) это имеет смысл и, к счастью, легко изменить.
Вопрос: а что насчет Венеры? Сильный парниковый эффект может значительно повысить температуру даже на темной стороне планеты... Остерегайтесь, что это может иметь негативные последствия для жизни на планете.

Ответы (5)

Таким образом, в общих чертах, если бы планета была похожа на Землю по размеру и атмосфере, но имела бы орбиту 0,8 а.е. вместо 1 а.е., тогда планета имела бы среднюю температуру поверхности Кельвина: 322, по Цельсию: 49, по Фаренгейту: 120.

На орбите Венеры (0,723 а.е.) средняя температура составит 338 градусов по Кельвину, 65 по Цельсию, 149 по Фаренгейту.

Для справки Земля имеет среднюю температуру Кельвина: 288, Цельсия: 15, Фаренгейта: 59.

На столбах будет довольно тепло.

Не берите в расчет большие океаны, и в воздухе не будет много водяного пара. Это означает мало облаков и очень редкий дождь. Из-за отсутствия облаков все тепло ночью будет уходить в космос. Ночью в пустыне Сахара становится холодно.

Если бы не было наклона оси, то не было бы и времен года, а значит, и зимы.

Редактировать: В качестве альтернативы для большей креативности звезда может быть частью двойной / тройной звездной системы, и поэтому на нее накачивается много дополнительного тепла. Хотя ночи могут быть сомнительными в этот момент.

Причина, по которой может быть мало воды, заключается в том, что есть что-то, что расщепляет воду. Это может быть фотобиология, с суперводорослями, которые дремлют в песке, пока не намокнут. Затем он размножается так быстро, как только может, и в процессе расщепляет воду на кислород и водород. Это также решит проблему с кислородом. В конце концов часть кислорода и водорода снова соединяется с водой, и процесс начинается сначала.

Я писал что-то в этом духе, но ты сделал это лучше меня. +1.
Я надеялся на более творческий метод :-)
@Jacco Это твоя история, ты можешь делать с ней буквально все, что захочешь. :) Ограниченная/отсутствующая вода означает, что вы получите пустыню, а более близкая орбита принесет вам тепло. Причина, по которой Арракис является пустыней в Дюне, очень глупа, и это огромный успех. И даже не надо объяснять! Просто скажи, что так оно и есть. Или, может быть, это будет немного ближе и какой-то естественный процесс, который удерживает воду от поверхности. Играйте с этим, пока не получите желаемый результат: astro.indiana.edu/ala/PlanetTemp/index.html
@Jacco Добавил несколько других идей. Надеюсь, они помогут некоторым. с научным тегом я обычно стараюсь не позволять своему воображению зайти слишком далеко, если я могу помочь ему.
Хороший ответ, но часть моей придирчивой терминологии хочет указать, что «перекачивается много лишнего тепла» неверно - тепло не может проходить через вакуум. Однако радиации больше :)
@Zxyrra Zxyrra, это правда, но я не решаюсь сказать «добавить много радиации», так как это слово имеет негативный оттенок. Чистым эффектом излучения, попадающего в атмосферу, является тепло, поэтому я решил сосредоточиться на конечном продукте ;)

На самом деле не уверен, что это соответствует тому, что вы имели в виду, но как насчет того, чтобы планета просто вращалась медленно?

Я имею в виду, что дни теплее ночи, а солнечные дни теплее облачных, красиво и просто — так что, если солнце находится в небе в течение более длинных дней, дни должны становиться намного жарче с большим количеством солнечного света и радиации, а ночи намного прохладнее, так как это дольше, пока солнце не согреет их снова. Чем быстрее вращается планета, тем более выравнивается температура, я думаю, а чем медленнее она вращается, тем жарче день и холоднее ночь (как у Меркурия , правда, ваша планета будет иметь атмосферу и поэтому не будет такой экстремальной )

Итак, идея, которая пришла мне в голову в качестве отправной точки, заключалась в том, что день примерно в три раза длиннее нашего дня. Средняя треть этого дня, вероятно, будет более жаркой, а средняя треть этой ночи, вероятно, холоднее, чем, вероятно, даже самый жаркий день и самая холодная ночь в эквивалентной области на Земле, поскольку эта область не остынет и не нагреется в тем временем. Дневные колебания температуры могут варьироваться от нескольких градусов (4*C) до более чем ста градусов (102*C, при условии, что это мировой рекорд), в зависимости от ландшафта и времени года, но где-нибудь, например, в пустыне, колебания будут самыми высокими. . Одним из приведенных примеров суточного колебания низменной равнины было 30°C, что значительно увеличило быс более длинными днями, поскольку день в три раза длиннее (без других различий) может означать увеличение или уменьшение температуры на 90°C, а также может означать большее , поскольку повышение температуры в течение дополнительных часов солнечного света нагревает еще теплую область. от часов, эквивалентных нашему дню, без возможности остыть первым. Точно так же у ночи будет больше времени, чтобы отдать тепло, и, вероятно, станет холоднее, чем дольше она будет без солнечного света.

Еще пара соображений: если температура будет повышаться с каждым днем ​​и намного холоднее каждую ночь, то любое растение, которое выживет, должно будет адаптироваться к этим температурным колебаниям — оно может благоприятствовать растительности, которая больше похожа на пустыню (поскольку эти приспособления работают ).в нашем мире, в подобных условиях). А районы, которые больше похожи на пустыню, испытывают больше суточных колебаний температуры, поскольку растительность также не держит температуры, поэтому это может быть цикл, имеющий тенденцию к опустыниванию любых равнинных территорий. Если мир немного теплее, чем наш (возможно, из-за того, что он находится ближе к солнцу, как предположил AndyD273), или немного суше, или даже немного ровнее, это может снизить частоту других экосистем (таких как тропические леса, другая адаптация к более высоким температурам). ) до гораздо менее заметного уровня. Таким образом, там, где у нас есть пустыни, они могут быть в основном непригодными для жизни, там, где у нас есть равнины, они будут пустынями, леса, вероятно, будут равнинами (и в конечном итоге адаптируются к пустыням), тропические леса будут больше похожи на леса умеренного пояса (после адаптации к более холодным ночным температурам) и так далее. .

Во-вторых, сильные штормы имеют смысл в мире с высокими перепадами температур — атмосфера будет пытаться уравнять экстремальные температуры с дневной стороны на ночную, что означает сильные ветры, которые могут легко сыграть роль в ваших гигантских электрических песчаных бурях.

Я не совсем уверен в деталях этого, но размер вашей планеты также может играть роль — большая планета может иметь большую тепловую массу для выравнивания температур, а меньшая может не удерживать дополнительное тепло. и поэтому имеют более экстремальные температуры. Кроме того, планета с более теплым ядром может быть теплее в целом (как вам и нужна горячая планета), но она также может быть менее подвержена экстремальным температурам, поскольку это внутреннее тепло может удерживать температуру от дневных и ночных колебаний. Я знаю меньше об этом, однако, воспринимайте это как предположение, а не как факт.

Ледяная луна может быть относительно большой, иметь сильно отражающую поверхность и находиться относительно близко, чтобы отражать значительное количество солнечной радиации на поверхность планеты. Если бы он находился на эксцентричной полярной орбите, то провел бы непропорционально большую часть своего времени над полюсами. Так что столбы должны получать дополнительное тепло и свет. Если бы Луна не вращалась вокруг своей оси и была бы приливно привязана к родительской звезде, ее орбита всегда была бы от полюса к полюсу над солнечным терминатором на рассвете / закате, поэтому она всегда появлялась бы только прямо над головой над полярными регионами и на более короткие периоды. рассвет и закат в других регионах.

Побочными эффектами этого будут дополнительное тепло и свет на рассвете и в сумерках в некоторых областях и в некоторые моменты времени (в зависимости от орбитального периода), когда Луна быстро проходит через экваториальную плоскость. Он также будет в некоторой степени освещать ночную сторону планеты, но будет находиться низко над горизонтом, если смотреть с экватора ночью, а также будет иметь форму полумесяца, поэтому будет давать гораздо меньше света и тепла. Игнорируя осевой наклон планеты, Луна всегда будет появляться только в фазе полумесяца с полюсов, в виде полумесяца с экваториальной ночной стороны и в виде луны с экваториальной дневной стороны.

Если смотреть с полюсов, восход и заход Луны всегда будут отстоять друг от друга на 180 градусов, и точки будут медленно перемещаться по горизонту в течение года. Если смотреть с экватора, Луна появится в фазе выпуклости низко над горизонтом в полдень и в фазе полумесяца низко над горизонтом в полночь. Переход Лун будет зависеть от времени года. В какой-то момент, назовем это «весенним равноденствием», луна всегда будет казаться низко над горизонтом и будет перемещаться от одной стороны горизонта к другой в течение дня, меняя фазу от выпуклой в полдень до полумесяца в полночь. В течение следующих 3 месяцев луна будет подниматься выше в небе, пока в «середине лета» не пройдет прямо над головой. В течение следующих 3 месяцев он снова будет тонуть, пока к «осеннему равноденствию» не вернется к горизонту, после чего начнет опускаться за горизонт. В «середине зимы» луна будет видна только на рассвете и в сумерках.

Точный размер планеты и Луны, форма орбиты Луны и любой осевой наклон или эксцентриситет орбиты планеты могут существенно повлиять на ситуацию.

Является ли это возможным? Ну, я написал "нет", но защищая эту позицию, я подумал о возможном сценарии, где это было. Во-первых, как равномерно осветить сферу? Ну никак не могу придумать даже с 3-мя источниками (звездами). Итак, можете ли вы раскрутить его достаточно быстро, чтобы вся поверхность была за один локальный «день», подвергаясь такому же нагреву? Может быть, но я не могу уложить это в голове. Я предполагаю, что вы не можете. В моей исходной модели главное солнце всегда над экватором, а два более тусклых солнца находятся прямо над осями вращения северной и южной сторон. Количество освещения в среднем почти одинаково, а с ветром погода такая же (почему постоянное освещение (на полюсах) приводит к тому же биому, что и (быстрый?) цикл дня и ночи, это другая проблема). Так что, возможно, вы можете что-то сделать с этим. Пара простых расчетов позволит определить количество инсоляции в день на квадратный метр на полюсах, экваторе и на 45°. Они должны быть рядом. Ладно, это было отступление. Если бы у вас были облака, вы могли бы изменить инсоляцию, но я не думаю, что это работает. Водяные облака = дождь, и это сухой мир, песчаные облака = вклад в разную погоду/климат. Чем плотнее атмосфера, тембольше освещенность может быть усреднена. Итак, вот моя идея: почему бы не создать очень плотную атмосферу вокруг планеты, которая находится далеко от любой звезды, которая полагается на свое внутреннее тепло — звезда практически не дает своей энергии. Предполагается, что планеты такого типа существуют и не обязательно прикреплены к звезде. (блуждающая планета).

Ответ AndyD273 имеет много достоинств, но я думаю, что есть более простой ответ; чем тоньше и суше атмосфера, тем выше будет дневная температура и тем больше будет разница дневных и ночных температур, поскольку атмосфера также быстрее отдает тепло. Кроме того, чем тоньше атмосфера, тем сильнее могут быть ветры.быть, так что атмосфера с едва пригодной для дыхания плотностью сделает мир более жарким днем ​​и холоднее ночью, а также намного более ветреным, чем он был бы в противном случае. С чем я не могу вам помочь, так это с полярным распределением температуры, полярные регионы всегда будут холоднее, чем тропики, даже если вы направите воздух прямо с севера на юг от экватора, чтобы нагреть их. Более тонкая атмосфера автоматически более сухая, чем толстая, потому что пропускная способность воды падает вместе с давлением. Таким образом, в мире с большим количеством воды, но разреженной атмосферой по-прежнему будет меньше облачного покрова, жарких дней и холодных ночей. Вы можете копаться в реголите и добывать воду для питья, ведения сельского хозяйства и т. д., что позволит вам иметь относительно большое население, если вы этого хотите.

Вы также можете изменить другие аспекты атмосферы в соответствии с вашими целями; меньшее количество озона сделало бы солнечный свет сильнее, а большее количество волн синего и ультрафиолетового излучения привело бы к падению планеты. Большее количество углекислого газа и/или метана позволит вам лучше удерживать тепло, но дни все равно будут намного жарче, чем ночи из-за воздействия солнечной радиации, на самом деле это может позволить вам достичь чего-то близкого к глобальному температурному равенству в ночных минимумах, дневных температурах по-прежнему будут варьироваться в зависимости от широты.