Die Umlaufbahn von Cryomoreth

Mit diesem Rechner können Sie die Umlaufdauer anhand der großen Halbachse der Umlaufbahn berechnen. Bei einer großen Halbachse von 42 AE ergibt sich eine Umlaufzeit von 272 Jahren.

Daraus können Sie Aphel und Perihel ableiten, indem Sie die folgenden Beziehungen verwenden :

$R_{min} = a(1-e)$

$R_{max} = a(1+e)$

Wo$e$ist die Exzentrizität, die Sie nicht bieten.

Wenn wir nehmen$R_{min}= 1 \ au$, wir bekommen$e= 1- R_{min}/a = 1-1/42 = 0.976$die geben$R_{max}= 83 \ au$

Schriftsteller, die mehr über die Voraussetzungen für bewohnbare Planeten erfahren möchten, sollten Habitable Planets for Man , Stephen H. Dole, 1964, 2007 lesen. Andernfalls laufen sie Gefahr, in einigen ihrer Geschichten über fünfzig Jahre hinter der Zeit her zu sein.

Ich gehe davon aus, dass die Eingeborenen von Cyromoreth kohlenstoffbasierte Lebensformen sind, die flüssiges Wasser als biochemisches Lösungsmittel verwenden und daher ähnliche Anforderungen an Biochemie und Umwelt haben wie Menschen. Wenn die Cryomonianer tatsächlich flüssiges Methan als Lösungsmittel in Lebensprozessen verwenden, sind einige meiner Schlussfolgerungen möglicherweise nicht vollständig gültig.

Hier noch ein Link zu einer anderen Frage:

https://worldbuilding.stackexchange.com/questions/190628/my-planet-has-a-long-period-orbit-how-can-i-make-the-seasons-change-faster-in-o/190660# 190660[1]

Die Frage bezieht sich auf einen Planeten in einer 6,78 Jahre langen Umlaufbahn. Das sind nicht sechshundertachtundsiebzig Erdenjahre, sondern sechs Komma sieben acht Erdenjahre.

Und meine Antwort auf diese Frage lässt Zweifel aufkommen, ob es möglich wäre, einen Planeten zu haben, der für Menschen oder anderes Erdenleben bewohnbar ist (und nicht bewohnbar für Eich oder Palainianer, die auf sehr kalten Planeten leben und eine völlig andere Biochemie als Erdenleben haben). ein Jahr, das so lang ist wie sechs Komma sieben acht Erdenjahre.

Und jetzt fragen Sie, ob ein Planet mit einem Jahr von 273,15 Erdjahren – was 40,287 mal 6,78 Erdjahren entspricht – der einen Stern mit etwa einer Sonnenmasse umkreist, zu manchen Zeiten viel heißer als die Erde und viel kälter als die Erde sein könnte zu anderen Zeiten und damit durchschnittlich nahe der Erdtemperatur.

Die niedrigste auf der Erde gemessene Temperatur beträgt - 89,2 ° C oder - 128,6 ° F oder 184,0 K. Die Durchschnittstemperatur auf der Erde im Jahr 2017 betrug etwa 58,62 ° F oder 14,9 ° C oder 288,05 K. Die höchste Temperatur auf der Erde betrug 54,0 ° C oder 129,2 F oder 327,15 K.

Die Differenz zwischen 184,0 K und 327,15 K beträgt 143,15 Grad K. Die Hälfte davon sind 71,575 Grad K. Addiert man das zur niedrigsten auf der Erde gemessenen Temperatur, ergibt sich eine Temperatur von 255,575 K, nicht zu weit von der Durchschnittstemperatur von 288,05 K im Jahr 2017 entfernt.

Die Frage fragt nach einem Planeten mit einer Temperatur im Bereich von 270 K bis 313 K. Das ist eine Differenz von 43 K. Die Hälfte davon sind 21,5 Grad K. Addiert man das zu 270 K, ergibt sich eine mehr oder weniger durchschnittliche Temperatur von etwa 291,5 K, oder 18,35 C oder 65,03 F.

Somit hätte der Planet Cryomoreth im Jahr 2017 eine mehr oder weniger durchschnittliche Temperatur, die etwas höher ist als die Durchschnittstemperatur der Erde, während er einen Stern mit ähnlicher Masse wie die Sonne mit einem Jahr von 273,15 Erdjahren umkreist. Da die Strahlung der Sonne die Quelle fast der gesamten Oberflächenwärme der Erde ist, sollte es offensichtlich sein, dass dies fast völlig unmöglich ist.

Planeten werden keine ausreichend konstante Oberflächentemperatur haben, um für die Milliarden von Jahren bewohnbar zu bleiben, die für die Entwicklung intelligenten Lebens erforderlich sind, es sei denn, diese Sterne sind Hauptreihensterne, die für geologische Zeitepochen mit relativ konstanter Leuchtkraft leuchten.

Die Masse eines Sterns bestimmt hauptsächlich, wie hell er auf der Hauptreihe ist, obwohl seine chemische Zusammensetzung und sein Alter auch seine Leuchtkraft beeinflussen. Alle Hauptreihensterne mit der Masse der Sonne haben ungefähr die gleiche Leuchtkraft wie die Sonne, während sie sich auf der Hauptreihe befinden. Also einen Planeten zu haben, der einen Hauptreihenstern mit der Masse der Sonne und einem Jahr 273,15 Mal so lang wie das Erdjahr umkreist – und somit viel weiter von diesem Stern entfernt umkreist – und dennoch einen Temperaturbereich ähnlich dem der Erde hat, ist hübsch viel unmöglich.

Es gibt einen Ausweg. Nach dem Ende der Periode, in der die Sonne ein Hauptreihenstern ist, wird sie zu einem roten Riesenstern anschwellen und ihre Leuchtkraft wird sich vervielfachen. Somit wird ein Planet, der früher bitterkalt und zu kalt für ein erdähnliches Leben war, viel wärmer werden, vielleicht warm genug, um den gleichen Temperaturbereich und die gleiche Durchschnittstemperatur zu haben, wie sie Cyromoreth wünscht.

Noch bevor sie ein roter Riese wird, wird sich die Leuchtkraft der Sonne fast verdoppelt haben, und die Erde wird so viel Sonnenlicht empfangen wie die Venus heute. Sobald der Kernwasserstoff in 5,4 Milliarden Jahren erschöpft ist, wird sich die Sonne in eine Unterriesenphase ausdehnen und ihre Größe über etwa eine halbe Milliarde Jahre langsam verdoppeln. Es wird sich dann über etwa eine halbe Milliarde Jahre schneller ausdehnen, bis es über zweihundertmal größer als heute und ein paar tausendmal leuchtender ist. Damit beginnt dann die Phase des roten Riesenzweigs, in der die Sonne etwa eine Milliarde Jahre verbringen und etwa ein Drittel ihrer Masse verlieren wird.[129]

https://en.wikipedia.org/wiki/Sun#After_core_hydrogen_exhaustion[2]

Die Sonne wird also für etwa eine Milliarde Jahre, Milliarden von Jahren in der Zukunft, ein roter Riesenstern mit etwa 2.000-facher Leuchtkraft sein. Die Entfernung von der Sonne in der Phase des Roten Riesen, die ein Planet umkreisen müsste, um etwa so viel Strahlung von der Sonne zu empfangen wie die Erde jetzt, sollte etwa die Quadratwurzel von 2.000 mal einer Astronomischen Einheit (AE) des Radius betragen Umlaufbahn der Erde.

Die Quadratwurzel von etwa 2.000 wäre etwa 44,721, wenn Cryomoreth also einen Roten Riesenstern mit etwa der Masse der Sonne und etwa dem 2.000-fachen der gegenwärtigen Leuchtkraft der Sonne umkreist, müsste er in einem Abstand von etwa 44,721 AE von ihm umkreisen Stern. Die Länge von Cryomoreths Jahr wäre die gleiche wie das Jahr eines Planeten, der die Sonne in einer Entfernung von etwa 44,721 AE umkreist.

Der äußerste Planet in unserem Sonnensystem, Neptun, umkreist die Sonne mit einem Perihel von 29,81 AE und einem Aphel von 30,33 AE und einer großen Halbachse seiner Umlaufbahn von 30,7 AE und hat ein Jahr von 164,8 Erdjahren.

Ein besserer Vergleich ist der frühere Planet Pluto, der ein Perihel von 29,668 AE und ein Aphel von 40,309 AE und eine große Halbachse seiner Umlaufbahn von 39,482 AE hat und ein Jahr hat, das 247,94 Erdenjahre lang ist. Pluto hat eine stark exzentrische Umlaufbahn wie Cryomoreth.

Der Zwergplanet Haumea passt eher zu Cryomoreth als Pluto. Es hat ein Perihel von 34,767 AE und ein Aphel von 51,989 AE und eine große Halbachse seiner Umlaufbahn von 43,181 AE und hat ein Jahr, das 283,77 Erdjahre lang ist. Haumea hat eine stark exzentrische Umlaufbahn wie Cryomoreth.

Als Annäherung erster Ordnung an Cryomoreth könnte ein Planet, der groß genug ist, um bewohnbar zu sein, mit einer Umlaufbahn ähnlich der von Haumea, eine ähnliche Jahreslänge wie die von Cyromoreth haben und möglicherweise den für Cyromoreth gewünschten Temperaturbereich erfahren, während er einen Stern umkreist mit der Masse der Sonne - wenn, und nur dann, sich dieser Stern in der Roten-Riesen-Phase seiner Entwicklung befindet und mit einer etwa 2.000-fachen Leuchtkraft der Sonne strahlt.

Ich muss sagen, dass ich, als ich mit dieser Antwort begann, nicht erwartet hatte, dass eine Welt wie Cyromoreth so möglich sein würde, wie meine groben Berechnungen zeigen.

Aber es gibt einen Fehler dabei. Es wird erwartet, dass die Sonne etwa eine Milliarde (1.000.000.000) Jahre lang ein roter Riese bleibt. Das ist eine unvorstellbar lange Zeitspanne. Die Erde brauchte jedoch mehrmals so lange, bis sie für große sauerstoffatmende Tiere bewohnbar wurde. Wenn also das Leben auf Cyromoreth erst beginnt, wenn es vom Roten Riesenstern erhitzt wird, sollte dieser Stern nicht lange genug ein Roter Riesenstern bleiben, damit intelligentes Leben darauf entstehen kann.

Eine Möglichkeit, dies zu umgehen, wäre, dass eine extrem fortgeschrittene Zivilisation den Planeten Cryomoreth, auf dem es bereits Lebensformen gibt, von näher an seinem Stern auf eine viel breitere Umlaufbahn bewegt, wenn sein Stern an Leuchtkraft zunimmt, wodurch die Lebensformen auf Cryomoreth weiterleben können und sich entwickeln und schließlich intelligentes Leben entwickeln.

Warum nicht die Anforderung aufgeben, dass Cyromoreth einen Stern mit der Masse der Sonne umkreist, und Cryomoreth einen viel massereicheren Hauptreihenstern mit tausendfacher Leuchtkraft der Sonne umkreisen lassen. Es gibt sehr wenige Sterne mit einer Leuchtkraft von mehr als einer Million Mal der der Sonne, und die bewohnbare Zone dieser Sterne sollte etwa tausendmal so weit von diesen Sternen entfernt sein wie die bewohnbare Zone der Sonne. Ein Stern müsste also nicht der massereichste und leuchtendste Stern sein, von dem bekannt ist, dass er Planeten in seiner bewohnbaren Zone hat, die Jahre hatten, die sogar länger als 273,15 Erdenjahre waren.

Aber diese Sterne verbrauchen ihren Kernbrennstoff extrem schnell. Berechnungen zeigen, dass die massereichsten und leuchtendsten Hauptreihensterne, die lange genug halten könnten, um ihre Planeten für Menschen oder Wesen mit ähnlichen Anforderungen bewohnbar zu machen, Hauptreihensterne der Spektralklasse F wären, und die leuchtendsten von ihnen sind nur wenige Mal so hell wie die Sonne, sicherlich nicht hell genug, um Jahre länger als einen winzigen Bruchteil von 237,15 Erdjahren zu haben.

Schriftsteller, die mehr über die Voraussetzungen für bewohnbare Planeten erfahren möchten, sollten Habitable Planets for Man , Stephen H. Dole, 1964, 2007 lesen. Andernfalls laufen sie Gefahr, mit ihren Geschichten über fünfzig Jahre hinter der Zeit her zu sein.