Könnte eine unregelmäßige Umlaufbahn zu deutlich längeren Jahreszeiten führen?

Nur mit Magie

Eine Umlaufbahn kann "unregelmäßig" sein, aber ihr "durchschnittlicher" Umlaufbahnradius bleibt konstant. Es ist fast die Definition einer Umlaufbahn. Das bedeutet, dass er in jedem Jahr zeitweise näher an der Sonne und zeitweise weiter entfernt sein wird. Dies bedeutet übersetzt "Jahreszeiten" innerhalb eines jeden Jahres.

Um das zu erreichen, was Sie für den gesamten Planeten gleichzeitig wollen (Willks Antwort gibt eine Alternative für lokale Bedingungen, erlaubt aber keine "Tage" mehr), muss der Planet tatsächlich alle zwei Jahre auf eine völlig andere, aber sehr kreisförmige Umlaufbahn wechseln. Für die Erde würde es bedeuten:

• Zwei Jahre Umlaufbahn bei 1 AE (Frühling)
• Zwei Jahre Umlaufbahn bei 0,98 AE (Sommer)
• Zwei Jahre Umlaufbahn bei 1 AE (Herbst)
• Zwei Jahre Umlaufbahn bei 1,02 AE (Winter)

Beachten Sie, dass ich hier nur Zahlen erfinde - möglicherweise sollte die Abweichung nur 0,005 AU statt 0,02 AU betragen. Unabhängig davon wäre die zum Verschieben der Umlaufbahn erforderliche Energie buchstäblich astronomisch und jeder Mechanismus, der den Planeten bewegen könnte, ohne alles Leben auszulöschen, wäre magisch – was in einer Fantasiewelt in Ordnung sein könnte.

Ein alternativer Mechanismus wäre, den Planeten auf einer konstanten Umlaufbahn zu halten, aber die Energieabgabe des Sterns in einem regelmäßigen Achtjahreszyklus zu- bzw. abnehmen zu lassen. Ich habe keine Vorschläge bezüglich eines Mechanismus, um dies zu erreichen, aber da dies für eine Fantasiewelt ist, geben Sie es einfach als Tatsache an. (Jeder, der eine gute Idee hat, wie man dies wissenschaftlich erreichen kann, mischt sich bitte ein.)

Sie könnten definitiv einen längeren Winter haben.

https://www.windows2universe.org/physical_science/physics/mechanics/orbit/ellipse.html

Sie fordern eine erdähnliche Umlaufzeit und auch eine unregelmäßige Umlaufbahn, was ich als eine elliptische Umlaufbahn verstehe. Die Jahreszeiten würden definitiv davon abhängen, wie nahe der Planet dem Stern war. Der Planet bewegt sich am schnellsten, wenn er am nächsten ist, daher wäre die heiße Jahreszeit am kürzesten. Der Planet bewegt sich am langsamsten, wenn er am weitesten entfernt ist, sodass die kalte Jahreszeit am längsten wäre. Wikipedia hat ein schönes GIF, das verschiedene Umlaufbahnen mit der gleichen Periode zeigt.

https://en.wikipedia.org/wiki/Elliptic_orbit

Was Sie verlangen, ist super knifflig. Sie wollen Jahreszeiten, die länger als ein Jahr dauern. Das heißt, der Planet dreht sich um den Stern und die Jahreszeit ändert sich nicht.

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Hier ist, wie es geht. Es geht nicht darum, wie nah der Planet an der Sonne ist. Es geht darum, welche Seite ihm zugewandt ist.

Ihre Welt mit langen Jahreszeiten hat eine Umlaufbahn vom Typ S um einen von zwei Doppelsternen. https://en.wikipedia.org/wiki/Habitability_of_binary_star_systems

Der Planet dreht sich sehr langsam. Es ist fast gezeitengebunden an seinen Stern gebunden. Die Seite, die dem Stern zugewandt ist, den dieser Planet umkreist (die Sommersonne), hat Sommer. Die andere Seite ist im Winter, aber sie bekommt etwas Licht vom fernen Stern (Wintersonne), damit sie nicht gefriert. Während des sehr langsamen Wechsels der Jahreszeiten stehen beide Sterne am Himmel.

Mehrere Jahre (Umkreisungen um den Stern) vergehen, bevor der Planet eine einzelne Umdrehung vollendet. So ist der Wechsel der Jahreszeiten wirklich das Vergehen eines einzigen Tages. Am Ende des Herbstes geht die Sommersonne endgültig unter.

Dieser Planet wird keine Nacht haben.

Du kannst nicht alles haben.

Die Frage präzisiert

• Planet ähnlich der Erde
• Stern ähnlich der Sonne
• Umlaufzeit ähnlich der der Erde
• 2-Jahres-Saisons / 8-Jahres-Zyklus

Es gibt keinen guten Weg, das alles zu bekommen. Schauen wir uns also an, was wir opfern können, um Ihnen nahe zu kommen.

Binäre Sterne: Wie von anderen (Willk und Ash) vorgeschlagen, gibt es binäre Anordnungen, die Ihre Jahreszeiten richtig machen würden. Beide beinhalten die Umrundung eines Sterns, der einem anderen Stern auf seiner Umlaufbahn sehr nahe kommt. Das stellt viele Herausforderungen an die Orbitalstabilität und könnte dazu führen, dass Ihr Planet in den interstellaren Raum geschleudert wird – wahrscheinlich nicht Ihr Ziel. Mit genügend Feintuning (oder Handbewegungen) könnten Sie es zum Laufen bringen, aber Ihr Planet wäre nicht so erdähnlich.

Lange Umlaufbahn: Sie könnten Ihren Planeten in eine Umlaufbahn von 8 Jahren (2292 Tage) bringen. Jede Saison würde immer noch nur ungefähr 1/4 eines Jahres dauern, aber das Jahr wäre 8-mal länger. Dies würde erfordern, dass Sie sich auf eine durchschnittliche Entfernung von etwa 4 AU bewegen. Das liegt weit außerhalb der habitablen Zone für einen Stern vom Typ G wie die Sonne. Stattdessen bräuchten Sie etwas, das fast doppelt so groß ist wie die Sonne (hellblauer bis weißer A-Typ). Ein Stern vom Typ A bringt einige Probleme mit hochenergetischer Strahlung und stellarer Langlebigkeit mit sich. Das würde einige ernsthafte Erklärungen in hartem SF erfordern, könnte aber vielleicht in weichem SF handgewunken und in Fantasie vielleicht ignoriert werden.

Äußerst exzentrische Planetenumlaufbahn: Sie könnten eine Umlaufbahn erstellen, die den Planeten in sehr unterschiedliche Entfernungen von seinem Stern bringt: von einem Rand oder der bewohnbaren Zone zum anderen. Dies würde Ihnen Jahreszeiten ohne axiale Neigung bringen, aber es würde ihre Dauer nicht wirklich ändern.

Unterschiedliche durchschnittliche Entfernungen auf jeder Umlaufbahn: Hier haben Sie einen Planeten, der in einer normalen, nahezu kreisförmigen Umlaufbahn umkreist, aber seine Umlaufbahnentfernung zyklisch ändert (z. B. 2 Umlaufbahnen in innerer bewohnbarer Entfernung, 2 in mittlerer bewohnbarer Entfernung, 2 in äußerer bewohnbarer Entfernung). Entfernung, dann zurück zu 2 in der Mitte). Dies bringt Ihnen meistens das, was Sie wollen, mit zwei Problemen. (1) Jahre sind nicht gleich lang. Die „Winterumlaufbahn“ wird viel länger sein als die „Sommerumlaufbahn“. (2) Im Grunde braucht man Magie, um es zu verwirklichen. Theoretisch könnte man es mit genügend richtig platzierten massiven Objekten erreichen, aber man bräuchte ein so komplexes System, dass man es sowieso genauso gut Magie nennen könnte. Aber Sie sagten, dies sei eine Fantasiewelt, also ist das vielleicht in Ordnung?

Ein variabler Stern: Es gibt Sterne da draußen, die ihre Energieabgabe zyklisch ändern, was Ihren Anforderungen entsprechen könnte. Die meisten von ihnen radeln in viel kürzeren Perioden, als Sie möchten (Minuten bis Tage, einige wenige bis Monate), aber es gibt eine Klasse, die eine ausreichend lange Periode hat, um Ihre Bedürfnisse zu erfüllen, die geschickt als "variable Sterne mit langer Periode" bezeichnet wird. Sie sind unserer Sonne nicht sehr ähnlich. Wir sprechen von wirklich großen orangefarbenen Monstern, aber vielleicht mit etwas Handbewegung?

Abschließend zur axialen Neigung: Eine Änderung der axialen Neigung auf nahezu Null wird erhebliche Auswirkungen auf das Klima haben. Am bemerkenswertesten ist, dass Ihre Stangen viel kälter werden. Unter der Annahme ähnlicher Bedingungen wie auf der Erde ist zu erwarten, dass sich Eiskappen nach unten erstrecken, um einen Großteil Europas und Nordamerikas zu bedecken (ähnlich hoch in der südlichen Hemisphäre). Vielleicht ist dies für Ihre Einstellung nützlich, vielleicht auch nicht. Beachten Sie jedoch, dass die axiale Neigung mehr als nur Jahreszeiten verursacht.

Als Zwei-Körper-Problem mit nur einem Stern könnten Sie einen längeren Winter haben, wenn Sie das Jahr dehnen, aber Sie würden Ihre anderen Jahreszeiten komprimieren, insbesondere würde der Sommer auf etwa 1/8 oder weniger der Umlaufzeit reduziert . Wenn Sie nun einen Primärstern haben, der von dem betreffenden Planeten umkreist wird, und einen zweiten Stern in einer geeigneten Umlaufbahnresonanz, erhalten Sie möglicherweise den gewünschten Effekt, da der Winter die Jahreszeit ist, in der der Planet und der Sekundärstern der Opposition nahe sind , wobei der Sommer die Zeit ist in der Nähe der Konjunktion und Frühling und Herbst sind die dazwischen liegenden Zeiten. Ich denke, Sie wollen eine 8: 1-Resonanz, der Planet absolviert 8 Umlaufbahnen für jede 1, die der Begleitstern macht, aber es kann tatsächlich ein ganz anderes Verhältnis sein.

Dies ist nicht ganz das Gegenteil von dem, was Willk vorgeschlagen hat, in diesem Fall umkreisen der Planet und die "Wintersonne" die "Sommersonne" seiner Antwort auf verschiedenen Umlaufbahnen. So gibt es im Winter einen normalen Tag/Nacht-Zyklus, das Tag/Nacht-Verhältnis ändert sich im Frühjahr und im Herbst und im Hochsommer gibt es einige Tage mit fast durchgehendem Tageslicht, wobei die Sommersonnenwende um etwa 48 Stunden markiert ist (unter der Annahme einer ungefähr 24 Stunden axiale Drehung) des Tageslichts auf der ganzen Welt.

Kurze Antwort:

Möglicherweise müssen Sie Ihren Planeten zu einem Planeten machen, der künstlich terraformt wurde, um von einer fortgeschrittenen Zivilisation bewohnbar zu werden. Wenn Sie möchten, dass ein Planet mit so langen Jahren und Jahreszeiten natürlich bewohnbar ist, müssen Sie Ihr Sonnensystem sehr sorgfältig entwerfen.

Lange Antwort:

Erster Teil: Planetarische Jahreslängen.

Das Problem bei einem Planeten mit beliebig langen Jahreszeiten und Jahren, der bewohnbar ist, ist der bewohnbare Teil.

Der Planet SWIFT J1756.9−2508 b hat eine Umlaufzeit oder ein Jahr um seinen Stern von etwa 0,0379907 Erdtagen oder 48 Minuten 56,5 Sekunden.

https://en.wikipedia.org/wiki/SWIFT_J1756.9%E2%88%922508

[https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes#Orbital_characteristics] 2

Der Primärstern ist in diesem Fall jedoch ein Pulsar, eine Art Neutronenstern.

Der Exoplanet mit dem kürzesten bekannten Jahr, der einen normalen Stern umkreist, ist K2-137 b, der eine Umlaufzeit von etwa 0,2 Erdtagen hat. Wikipedia sagt 4.31 Stunden.

https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-catalog/6071/k2-137-b/

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes#Orbital_characteristics

Der Exoplanet 2MASS J2126–8140 hat ein Jahr von etwa 328.725.000 Erdtagen oder etwa 900.000 Erdjahren.

https://en.wikipedia.org/wiki/2MASS_J2126%E2%80%938140

Aber die Jahreslängen potenziell bewohnbarer Exoplaneten, die innerhalb der zirkumstellaren bewohnbaren Zonen ihrer Planeten kreisen, weisen viel weniger Schwankungen auf.

Sie können das in jeder Liste potenziell bewohnbarer Exonetze sehen, wie dieser hier:

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_potentially_habitable_exoplanets

Wenn ich die Spalte der Umlaufzeit nach Länge sortiere, sehe ich, dass ab heute, dem 2. September 2021, 59 Exoplaneten mit Jahreslängen aufgelistet sind, die kürzer sind als die der Erde mit 365,25 Tagen – 40 mit Jahren, die weniger als 100 Tage lang sind. Die kürzeste ist 4,05 Erdtage. Es gibt drei mit Jahreslängen, die länger als die 365,25 Tage des Erdjahres sind, nämlich 384,8, 448,3 und 636,1 Erdtage.

Eine zwei Erdjahre lange Jahreszeit wäre 730,5 Erdtage lang, ein Jahr mit vier solchen Jahreszeiten wäre 2.922 Erdtage lang.

Je massereicher und leuchtender ein Stern ist, desto weiter ist natürlich seine zirkumstellare bewohnbare Zone entfernt und desto länger werden die Jahre aller Planeten in seiner bewohnbaren Zone sein. Wenn die Sterne des Planeten hell genug sind, könnte ein Planet in der bewohnbaren Zone umkreisen und immer noch ein Jahr haben, das zehn oder hundert Erdjahre lang ist.

Zweiter Teil: Die Grenzen der Arten von Sternen, die natürlich bewohnbare Planeten haben können.

Aber:

Es wird angenommen, dass die Erde Milliarden von Jahren brauchte, um eine sauerstoffreiche Atmosphäre zu entwickeln und große mehrzellige Pflanzen und Tiere an Land zu haben und für Menschen bewohnbar zu werden.

Wenn Sie also möchten, dass Ihr fiktiver Planet eine der oben genannten Eigenschaften hat, sollte er Milliarden von Jahren alt sein.

Die einzige Alternative ist, dass irgendwann in der Vergangenheit eine hochentwickelte Gesellschaft einen jungen und unbewohnbaren Planeten terraformte und ihn bewohnbar machte.

Ein Planet mit Leben muss eine ziemlich gleichmäßige Beleuchtung von seinem Stern haben, um Oberflächentemperaturen zu haben, die für das Leben geeignet sind. Und es dauert Milliarden von Jahren mit solch konstanten Beleuchtungsniveaus, bis ein Planet für Menschen bewohnbar oder für die Zwecke der meisten Science-Fiction-Geschichten auf andere Weise interessant wird.

Und verschiedene Arten von Sternen variieren stark darin, wie lange sie als Hauptreihensterne mit einer ziemlich konstanten Leuchtkraft leuchten, bevor sie in die Stadien der Sternentwicklung eintreten, in denen sich ihre Leuchtkraft drastisch ändert und alles Leben – falls vorhanden – auf ihren Planeten stirbt, und manchmal die Planeten selbst werden zerstört.

Und seit Jahrzehnten sind Astronomen in der Lage, die Lebensgeschichte verschiedener Arten von Sternen zu berechnen, einschließlich der Frage, wie lange sie auf der Hauptreihe bleiben können.

Stephen H. Dole diskutierte in Habitable Plenets for Man , 1964, die Qualitäten, die eine Welt braucht, um bewohnbar zu sein. Auf den Seiten 67 bis 72 diskutierte er die Eigenschaften, die ein Stern benötigt, um einen bewohnbaren Planeten zu haben, und berechnete untere und obere Grenzen von Masse und Leuchtkraft.

Auf Seite 68 berechnete Dole die Obergrenze der Sternmasse für einen Stern, um möglicherweise einen bewohnbaren Planeten zu haben, bei etwa 1,4 Sternmassen, einem Stern der Spektralklasse F2V.

https://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/commercial_books/2007/RAND_CB179-1.pdf

Auf diese Frage gibt es mehrere Antworten:

https://astronomy.stackexchange.com/questions/40746/how-would-the-charakteristika-of-a-habitable-planet-change-with-stars-of-differe/40758#40758

Die Antwort von Benutzer 177107 enthält eine Tabelle mit den Eigenschaften verschiedener Spektralklassen von Sternen, einschließlich Spalten, die die Entfernung angeben, in der ein Planet genau so viel Beleuchtung und Wärme für den Stern erhalten würde wie die Erde von der Sonne, und wie lange das Jahr dauert ein Planet in einer solchen Umlaufbahn wäre.

Die Umlaufzeit reicht von 3,82 Erdentagen um einen Stern der M8V-Klasse bis zu 2.526,01 Erdentagen um einen Stern der A2V-Klasse. Aber die Umlaufzeit um einen Stern der Klasse F2V – der massereichste Sterntyp, von dem Dole annahm, dass er einen bewohnbaren Planeten haben könnte – würde nur 1.018,01 Erdentage betragen.

Vielleicht umkreist Ihr Planet nahe dem äußeren Rand der zirkumstellaren bewohnbaren Zone des Sterns und hat eine Durchschnittstemperatur, die niedriger ist als die der Erde, aber hoch genug, um Leben zu erhalten. Wie weit ist der äußere Rand der zirkumstellaren habitablen Zone der Sonne entfernt?

Gemäß dieser Tabelle haben Wissenschaftler oft die inneren und äußeren Ränder der nutzbaren Zone der Sonne berechnet, und einige ihrer Berechnungen weichen stark voneinander ab.

https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone#Solar_System_estimates

Der Planet Mars umkreist die Sonne etwa 1,523-mal so weit wie die Erde, und ein größerer Planet mit einer dichteren Atmosphäre in der Entfernung vom Mars könnte möglicherweise bewohnbar sein. Das Jahr des Mars ist 686,98 Erdtage oder 1,88 Erdjahre.

Ein Planet, der einen F2V-Stern in einer Entfernung umkreist, in der er das Äquivalent der Marsstrahlung von seinem Stern erhält, könnte also möglicherweise bewohnbar sein, und er hätte ein Jahr, das etwa 1,88-mal so lang ist wie das Jahr eines Planeten in äquivalenter Entfernung von der Erde, a Jahr etwa 1,88 mal 1.018,01 Erdentage oder 1.913,8588 Erdentage lang.

Angenommen, Ihr Planet umkreist einen binären F2V-Stern, zwei 52V-Sterne, die sich in einer Entfernung von etwa 5 oder 10 Millionen Meilen umkreisen. In einer solchen Situation würde der Planet die Strahlungsmenge, die er im Abstand X erhält, von einem Stern im 1,414-fachen Abstand X erhalten. Ihr Planet könnte also eine 1,414-mal breitere Umlaufbahn und damit einen 1,414-fachen Gesamtumfang haben as im vorherigen Fall, was einem Jahr von 2.706,6049 Erdentagen entspricht. das ist ungefähr 7.410 Erdenjahre lang und nah genug an dem, was Sie sich wünschen.

Das würde jedoch die Masse des Sternenpaares doppelt so groß machen wie die eines Sterns, was die Umlaufgeschwindigkeit des Planeten erhöhen sollte, wodurch sein Jahr viel kürzer als 7,4 Erdenjahre wäre. Eine Verdoppelung der Masse sollte die doppelte Umlaufgeschwindigkeit erfordern, während der Umfang nur um das 1,414-fache erhöht wird, und sollte daher die Umlaufzeit auf das 0,707-fache des Äquivalents um einen einzelnen Stern reduzieren.

Ich berechne, dass eine Umlaufbahn um zwei F2V-Sterne (mit einer Gesamtmasse von etwa dem 2,88-fachen der Sonnenmasse), die Mars-äquivalente Strahlung von diesen Sternen empfängt, in einer Entfernung von etwa 4,815 AE von den Sternen liegen sollte. Laut diesem Online-Rechner http://www.calctool.org/CALC/phys/astronomy/planet_orbit hätte ein Planet in dieser Umlaufbahn ein Jahr von 6,22478 Erdjahren oder 2.273,64 Erdtagen. Das ist etwa das 0,84-fache der Länge eines Jahres einer dem Mars entsprechenden Umlaufbahn um einen einzelnen F2V-Stern.

Die dem Mars entsprechende Umlaufbahn um ein Paar F2V-Sterne würde bei etwa 4,815 AE liegen. Das ist etwa das 3,1615233-fache der Mars-Umlaufbahn von 1,523 AE. Ein Paar F2V-Sterne hätte etwa die 10,002-fache Leuchtkraft der Sonne. 10,002 geteilt durch 9,9952295 (das Quadrat von 3,1615233) ergibt 1,0006773, was ziemlich nahe an 1,0 liegt. Somit scheinen die Berechnungen richtig zu sein.

Ein Planet in einer Mars-äquivalenten Umlaufbahn um ein Paar identischer Sterne hätte also eine viel längere Umlaufbahn um sie herum als in einer Mars-äquivalenten Umlaufbahn um nur einen dieser Sterne. Aber es würde viel schneller umkreisen und hätte daher eine kürzere Umlaufperiode, als wenn es die kürzere Umlaufbahn nur um einen der Sterne hätte.

Es scheint mir also, dass ein bewohnbarer Planet mit einem Jahr von 7 oder 8 Erdenjahren nahe an der äußersten Grenze der wissenschaftlichen Plausibilität wäre und eine sehr seltene Situation wäre.

Dritter Teil: Ein künstlich bewohnbarer Planet mit einem langen Jahr.

Eine Alternative wäre, wenn der Planet nicht über Milliarden von Jahren durch natürliche Prozesse bewohnbar geworden wäre. Stattdessen umkreiste der Planet einen spektralen Stern der Klasse A oder B, und eine fortgeschrittene Gesellschaft hatte den Planeten terraformiert, um ihn bewohnbar zu machen, ohne sich darum zu kümmern, dass die Bewohnbarkeit nicht länger als ein paar hunderttausend oder Millionen Jahre dauern würde.

Oder möglicherweise fand die hochentwickelte Gesellschaft einen bereits bewohnbaren Planeten, der einen Stern umkreiste, der kurz davor war, die Hauptreihe zu verlassen und ein roter Riese zu werden, und brachte diesen Planeten in eine Umlaufbahn um einen heißen, jungen, massereichen Stern, wo der Planet jetzt eine Erde im Jahr 8 hat Jahre lang, ohne sich darum zu kümmern, dass sie es in ein paar Millionen Jahren wieder bewegen müssten.

Teil Vier: Ein natürlich bewohnbarer Planet mit einem Jahr 8 Erdenjahre lang.

Angenommen, es gibt einen F2V-Stern. Ein F2V-Stern hätte die 1,44-fache Masse und die 5,001-fache Leuchtkraft der Sonne. Ein Planet in einer Entfernung, in der er die gleiche Strahlungsmenge vom Stern erhalten würde wie die Erde in einer Entfernung von 1 AE von der Sonne, würde in einer Entfernung umkreisen, die der Quadratwurzel von 5,001 oder 2,236 AE entspricht. Die Tabelle, auf die ich mich oben bezogen habe, sagt 2,236 Au, und dass der Planet ein Jahr von 1.018,1 Erdentagen haben würde.

Nehmen Sie an, dass ein kleinerer Stern den größeren Stern umkreist und der Planet den kleineren Stern umkreist. Vielleicht ist der Planet ein Stern vom Typ K2V mit einer Masse von 0,78 Sonnenmassen und einer Leuchtkraft von 0,337 Sonnenleuchtkraft. Gemäß der oben erwähnten Tabelle würde ein Planet, der die gleiche Menge an Licht und Wärme wie die Erde von der Sonne erhält, in einer Entfernung von 0,58 AE umkreisen und ein Jahr von 182,93 Erdtagen haben. Oder vielleicht würde der Planet den Mars in einer äquivalenten Entfernung umkreisen, was 1,523 Mal so weit oder 0,883 aU wäre, und er hätte ein Jahr 1,88 mal 182,93 Erde oder etwa 343,9 Erdtage.

Aber der Planet des kleineren Sterns würde auch etwas Strahlung, Licht und Wärme vom größeren Stern erhalten. Je näher es dem größeren Stern kam, desto mehr Wärme würde es von ihm bekommen. Und wenn der kleinere Stern und sein Planet relativ zum größeren Stern eine elliptische Umlaufbahn haben, würde sich die Menge an Licht und Wärme, die der Planet vom größeren Stern erhält, mit seiner sich ändernden Entfernung ändern.

Exoplaneten wurden in Doppelsternsystemen entdeckt. Einige von ihnen umkreisen beide Sterne in einer zirkumbinären oder P-Typ-Umlaufbahn, und andere umkreisen einen der Sterne in einer S-Typ-Umlaufbahn, wobei der andere Stern weiter vom Planeten entfernt ist. Diese Situation wäre eine Umlaufbahn vom S-Typ.

Gemäß der Liste der Exoplaneten-Extreme ist das System OGLE-2013-BLG-0341LB mit einem Abstand zwischen 12 und 17 AE der nächste Doppelstern mit einem Planeten in einer Umlaufbahn um einen von ihnen in einer Umlaufbahn vom Typ S. Der Planet OGLE-2013-BLG-0341L b hat eine Umlaufbahn mit einer großen Halbachse von f0,7 AE, sodass der Abstand zwischen den Sternen das 17,14- bis 24,28-fache der Umlaufbahn des Planeten um einen der Sterne beträgt.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanet_extremes

Und vielleicht könnten die Sterne viel näher kommen, ohne die Umlaufbahn des Planeten zu sehr zu stören.

Wenn bei nicht umkreisenden Planeten die Entfernung eines Planeten zu seinem Primärstern etwa ein Fünftel der größten Annäherung des anderen Sterns überschreitet, ist die Umlaufbahnstabilität nicht garantiert. 5

https://en.wikipedia.org/wiki/Habitability_of_binary_star_systems

http://www.solstation.com/habitable.htm#sthash.WLPv5bxd.dpbs

Möglicherweise könnte der kleinere Stern eine elliptische Umlaufbahn um den größeren Stern haben, was ihn auf einen Radius zwischen dem 5- und 10-fachen des Radius der Umlaufbahn des Planeten bringt.

Der F2V-Stern hätte etwa die 5,001-fache Leuchtkraft der Sonne, und der K2V-Stern hätte die etwa 0,337-fache Leuchtkraft der Sonne, wenn also die beiden Sterne in gleicher Entfernung vom Planeten wären, würde er etwa 14,839-mal so viel bekommen Wärme vom größeren Stern wie vom kleineren Stern.

Wenn der größere Stern 5-mal so weit entfernt wäre, würde der Planet 14,839 geteilt durch 25, das Quadrat von 5, oder 0,593-mal so viel Wärme vom größeren Stern wie vom kleineren Stern erhalten, während der größere Stern 10-mal so weit entfernt wäre Auf diese Weise würde der Planet 14,839 geteilt durch 100, das Quadrat von 10, oder 0,14839-mal so viel Wärme wie von dem kleineren Stern erhalten.

Ein Planet, der einen Stern vom Typ K2V umkreist, könnte durch Gezeiten an seinen Stern gebunden sein, sodass eine Seite immer dem Stern zugewandt wäre und von ihm erwärmt würde und die andere Seite niemals Wärme oder Licht vom Stern erhalten würde. Die wissenschaftlichen Meinungen waren geteilt, ob ein solches Plent bewohnbar sein könnte. In diesem Sternensystem, wenn der Planet den kleineren Stern umkreist, würden die inneren und äußeren Seiten des Planeten abwechselnd dem größeren Stern zugewandt sein und Wärme und Licht vom größeren Stern erhalten, was die Wahrscheinlichkeit verbessern könnte, dass der Planet bewohnbar wäre .

Wenn eine solche Situation akzeptabel ist, können Sie den Stern noch kleiner machen und es wahrscheinlicher machen, dass er den Planeten von den Gezeiten erfasst.

Wenn der Planet einen K5V mit der 0,165-fachen Leuchtkraft der Sonne umkreisen würde, würde er die Strahlungsmenge der Erde von dem kleineren Stern in einer Entfernung von 0,406 AE und mit einem Jahr von 144,84 Erdtagen erhalten. Ein größerer Stern vom Typ F2V wäre 30,3-mal so hell wie ein K5V-Stern, also würde er dem Planeten bei 5-facher Entfernung die 1,2-fache Strahlung des kleineren Sterns geben, bei 10-facher Entfernung würde er dem Planeten 0,301-mal die Strahlung geben , bei 20-facher Entfernung würde es dem Planeten die 0,075-fache Strahlung geben, und so weiter.

Wenn der Planet einen K8V-Stern mit der 0,079-fachen Leuchtkraft der Sonne umkreisen würde, würde er die Strahlungsmenge der Erde von dem kleineren Stern in einer Entfernung von 0,281 AE und mit einem Jahr von 70,95 Erdtagen erhalten. Ein größerer Stern vom Typ F2V wäre 63,303-mal so hell wie ein K8V-Stern, also würde er dem Planeten bei 5-facher Entfernung die 2,53-fache Strahlung des kleineren Sterns geben, bei 10-facher Entfernung würde er dem Planeten 0,633-mal die Strahlung geben , bei 20-facher Entfernung würde es dem Planeten die 0,158-fache Strahlung geben, und so weiter.

Es gibt viele andere mögliche Kombinationen von Sterntypen, einschließlich der Herstellung eines oder beider Sterne als Doppelsterne, die sich in Masse und Leuchtkraft unterscheiden können.

Daher sollte es möglich sein, ein Sternensystem zu konstruieren, in dem ein bewohnbarer Planet einen kleineren Stern umkreist, der einen größeren Stern umkreist, und in dem die sich ändernden Abstände zwischen den beiden Sternen Änderungen der Planetentemperatur verursachen und die Jahreszeiten des Planeten und der Umlaufbahn bestimmen Periode der Gestirne gleich 8 Erdenjahre.

Fünfter Teil: Nutzung der Umlaufbahn des Planeten um den kleineren Stern.

Ich dachte, dass Sie möglicherweise mehr kreisförmige Umlaufbahnen der beiden Sterne haben könnten, aber so nahe wie möglich, sodass die Umlaufbahn des Planeten um seinen eigenen Stern einen signifikanten Unterschied in der Menge an Strahlung macht, die er von dem entfernteren Stern empfängt.

Wenn die beiden Sterne durch die 5-fache Umlaufbahn des Planeten getrennt sind, würde der Abstand zwischen dem Planeten und dem entfernteren Stern zwischen dem 4- und 6-fachen der Entfernung der Umlaufbahn des Planeten um den näheren Stern variieren. Wenn also der entferntere Stern zum Beispiel doppelt so hell wäre wie der nahe Stern, würde die Strahlung, die er an den Planeten abgibt, zwischen 0,125 und 0,0555 der des näheren Sterns variieren.

Aber dann würde die Umlaufbahn des Planeten um den kleineren Stern die Jahreszeiten bestimmen, also müßte er 8 Erdenjahre lang sein, und ich habe bereits auf die Probleme mit einem bewohnbaren Planeten mit einem Jahr von 8 Erdenjahren hingewiesen.

Abschluss:

Es scheint nicht völlig unmöglich zu sein, dass ein Planet ein Jahr von 7 oder 8 Jahren hat und immer noch ungefähr so ​​viel Strahlung von seinem Stern erhält wie der Mars von der Sonne. Ein größerer Planet wie der Mars mit mehr Wasser und mehr Treibhausgasen in seiner dichteren Atmosphäre könnte viel wärmer sein als der Mars, obwohl er nicht mehr Strahlung erhält als der Mars.

Und es besteht auch die Möglichkeit, Ihren Planeten in der Nähe eines kleineren Sterns umkreisen zu lassen, der wiederum einen größeren Stern nahe genug umkreist, um signifikante Wärme von dem weiter entfernten größeren Stern zu erhalten, und den kleineren Stern den größeren Stern mit einer Periode von etwa 8 Erdenjahren umkreisen zu lassen .

Wenn die Umlaufbahn exzentrisch ist und die Entfernung zwischen Stern und Planet die Jahreszeiten bestimmt, werden die Jahreszeiten nicht gleich lang sein. Auf der Erde sind die von Astronomen gemessenen Jahreszeiten gleich lang, aber die Wetterjahreszeiten in den lokalen Regionen und Klimazonen sind unterschiedlich lang und unterscheiden sich von den astronomischen Jahreszeiten.

Und auf eurem Planeten wären sogar die astronomischen Jahreszeiten unterschiedlich lang, da sich der Planet näher zum Stern schneller und weiter vom Stern langsamer bewegen würde. So könnte der Winter beispielsweise so lang sein wie die anderen drei Jahreszeiten zusammen.

Hinzugefügt am 04.09.2021.

Ihre Frage gibt an, dass die Umlaufzeit des Planeten (es ist ein Jahr gemäß der normalen Definition eines Jahres) der unseren entsprechen sollte, ein Zyklus der Jahreszeiten jedoch 8 Jahre dauert.

Das ist fast unmöglich. Jahreszeiten sollten Bruchteile von Jahren sein.

Aber wenn die Welterhebung s um ein astronomisches Objekt kreist, das wiederum um ein anderes astronomisches Objekt kreist, dann könnte es funktionieren.

Angenommen, es gäbe einen erdgroßen Riesenmond, der einen Riesenplaneten oder einen Braunen Zwerg mit einer Periode von etwa 1 Erdjahr umkreist, und dieser Riesenplanet oder Braune Zwerg wiederum umkreist einen Stern mit einer Periode von etwa 8 Erdjahren.

Der Planet Jupiter hat über 60 Monde, die so weit von Jupiter entfernt umkreisen, dass sie Umlaufzeiten von mehr als einem Erdjahr haben - 16 haben Umlaufzeiten von über 2 Erdjahren.

Natürlich sind all diese äußeren Monde unregelmäßige Monde. Aber vielleicht hätte der Riesenmond ein erdähnlicher Planet in einer unabhängigen Umlaufbahn sein können, der vom Riesenplaneten oder Braunen Zwerg eingefangen wurde.

Wenn die Umlaufbahn des Riesenplaneten oder Braunen Zwergs exzentrisch wäre, würde die Wärme- und Lichtmenge, die ein erdgroßer Mond empfängt, über das „Superjahr“ von 8 Erdjahren statt über das gewöhnliche Jahr von 1 Erdjahr variieren.

Aber wenn der braune Zwerg- oder Riesenplanet den Stern in einer Entfernung umkreist, in der er ein Jahr von 8 Erdenjahren oder 2.922 Erdentagen hat, erhält er etwas weniger Wärme als der Mars von der Sonne und ist wahrscheinlich zu kalt.

Und viele Menschen betrachten das „Superjahr“ um den Stern als das wahre Jahr des Riesenplaneten und des erdgroßen Mondes und die Umlaufzeit des erdgroßen Mondes um den Planeten als einen Monat und nicht als ein Jahr.

Wir können es also ändern, um den erdähnlichen Planeten in einem Zeitraum von etwa einem Erdjahr um einen sonnenähnlichen Stern kreisen zu lassen, der wiederum mit einem anderen Stern in einem Zeitraum von etwa 8 Erdjahren in einer etwas elliptischen Umlaufbahn um den Schwerpunkt kreist Jahre.

Der Planet würde also seinen Stern in einer Entfernung von etwa 1 AE umkreisen. Wenn sich die beiden Sterne am nächsten 5 AE näherten, wäre der Planet während dieses nächsten Passes irgendwo zwischen 4 AE und 6 AE.

Wenn der andere Stern genau derselbe wäre wie der Primärstern des Planeten, der Sonne sehr ähnlich, würde er dem Planeten 0,625-mal so viel Wärme in einer Entfernung von 4 AE geben, 0,04-mal so viel Wärme in einer Entfernung von 5 AE , 0,02777-mal so viel Wärme in einem Abstand von 6 AE, 0,01-mal so viel Wärme in einem Abstand von 10 AE, 0,0025-mal so viel Wärme in einem Abstand von 20 Au und so weiter.

Wenn der andere Stern ein Stern vom Typ F2V wäre, hätte er die fünffache Leuchtkraft des Primärsterns des Planeten. Es würde dem Planeten also 0,3125 der Wärme von der Primärseite in einer Entfernung von 4 AE geben, das 0,2-fache der Wärme von der Primärseite in einer Entfernung von 5 AE, das 0,138-fache der Wärme der Primärseite in einer Entfernung von 6 AE, also das 0,05-fache die Wärme von der Primärseite in einem Abstand von 10 AE, das 0,0125-fache der Wärme von der Primärseite in einem Abstand von 20 AE und so weiter.

Daher wäre der Wärmebeitrag des anderen Sterns die meiste Zeit sehr gering, und der Planet würde normale Jahreszeiten erleben. Aber wenn der Planet eine sehr geringe axiale Neigung hätte, würden die normalen Jahreszeiten keinen großen Unterschied in den Temperaturen verschiedener Klimazonen machen. Die Temperaturen in den heißesten Sommern und den kältesten Wintern wären fast gleich.

Aber wenn der Primärstern und der Planet am nächsten am anderen Stern vorbeikamen, würde es einen signifikanten Anstieg der Hitze geben und es würde einen sehr heißen Sommer auf dem ganzen Planeten geben.

Ich stelle auch fest, dass die beiden Sterne, vom Planeten aus gesehen, manchmal in einer Reihe und manchmal auf gegenüberliegenden Seiten des Himmels und manchmal in jedem Winkel dazwischen liegen würden. Je größer der Winkel zwischen den beiden Sternen, wenn sie näher beieinander standen, desto länger waren die Perioden, in denen mindestens ein Stern am Himmel stand, und desto kürzer waren die Nachtperioden.

Je weiter also die vom Planeten aus gesehenen Richtungen zu den beiden Sternen in der Zeit auseinandergehen, in der die Sterne am nächsten beieinander vorbeiziehen, desto heißer wird der Planet.

KerrAvon2055 hat einen interessanten Punkt angesprochen, man könnte die Entfernung zwischen dem Planeten und seinem Wirtsstern Jahr für Jahr variieren. Die vorhandene Antwort schlägt vor, dass Magie benötigt würde, und das mag richtig sein, aber:

Ich schaudere, wenn ich daran denke, wie massiv und möglicherweise wie nah es sein müsste, um einen ausreichend großen Effekt zu erzielen. KerrAvon2055 schlägt vor, dass 0,02 AE schnell keine kleine Variation sind, aber wahrscheinlich nicht groß genug für erdähnliche Jahreszeiten. Wie auch immer, wenn Sie eine Super-Jovian-Welt im selben System haben, können Sie das Baryzentrum des Sternensystems außerhalb des Primärsystems verschieben. Es kann tatsächlich eine enge Binärdatei mit einer gelben Primärfarbe und einem braunen Zwerg erforderlich sein, die vernachlässigbares Licht / Wärme liefern. Der Stern umkreist dann denselben Punkt wie der Planet, anstatt dass der Planet tatsächlich den Stern selbst umkreist. Der Abstand zwischen den beiden wird dann in einem vorhersagbaren Muster von Oppositionen und Konjunktionen schwanken, er mag nicht Jahr für Jahr konsistent sein, aber er wird langzeitige „saisonale“ Schwankungen erzeugen.

Angesichts des erforderlichen Unterschieds in der Sonneneinstrahlung (~ 50%) erfüllt die Super-Jovian-Welt / Brauner Zwerg auch eine andere Funktion, sie teilt eine Ellipse mit dem betreffenden Planeten und blockiert im Winter eine große Menge des Lichts der Primärseite. Andernfalls ist die Variation der Sonnenlichtintensität einfach nicht groß genug.