Ich habe eine Frage dazu, wie die Jahreszeiten und der Mondzyklus in einem System beeinflusst würden, in dem ein Planet die Sonne Nr. 1 umkreist und die Sonne Nr. 1 eine zweite Sonne umkreist. Im Internet habe ich diese Beschreibung gefunden:
„Typ II: „nahe Sterne“ – Die Sonnen können verschiedene Teile des Himmels besetzen, was darauf hinweist, dass eine Sonne die andere weiter draußen umkreist als den Planeten.“ (Ich hatte eine Skizze, wusste aber nicht, wie ich sie hochladen sollte)
Um es einfacher zu erklären, gehe ich davon aus, dass die Sonne Nr. 1, der Planet und der Mond dieses Systems die gleiche Masse und Größe wie die Erde haben, ihr Mond und ihre Sonne. Der Planet befindet sich in einer bewohnbaren Zone von Sonne Nr. 1, aber außerhalb der Anziehungskraft der zweiten Sonne. Also ich denke meine Fragen sind:
Wie würde der Mondzyklus beeinflusst, wenn der Planet zwischen beiden Sonnen umkreist? Würde es Zeiten geben, in denen es schien, als würde die Sonne nie untergehen, oder wären die Tage doppelt so kurz, weil es auf beiden Seiten des Planeten 3-4 Monate im Jahr eine Sonne gibt?
Würde dieselbe oben beschriebene Situation eine signifikante Verschiebung der Jahreszeiten (Sommer, Winter, Frühling) verursachen, wenn sich der Planet zwischen zwei Sonnen befindet?
Bestimmen die Größe einer Sonne oder ihre Masse mehr ihre Anziehungskraft? Ist es für ein solches System überhaupt möglich zu überleben oder würde es schließlich zwischen der Anziehungskraft beider Sonnen stecken bleiben oder in eine Umlaufbahn in Form einer 8 wechseln und schließlich aus der Umlaufbahn beider Sonnen geschleudert werden?
Ich werde Ihre Frage folgendermaßen interpretieren: Der Mond umkreist den Planeten, der Planet umkreist die Sonne Nr. 1, und die Sonne Nr. 1 bildet mit der Sonne Nr. 2 ein Doppelsternsystem. Der Planet ist nahe genug an Sonne Nr. 1, dass die Gravitationseffekte von Sonne Nr. 2 gering sind.
Ich glaube, dass dies eine stabile Anordnung ist, besonders wenn Sonne Nr. 2 sehr weit entfernt ist. Es ist ziemlich ähnlich wie Jupiters Monde in stabilen Umlaufbahnen sind, obwohl Jupiter und die Sonne einander umkreisen*. Tatsächlich glaube ich, dass Planeten entdeckt wurden, die Sterne in Binärsystemen umkreisen. (Wenn jemand eine Referenz hat, können Sie diese gerne bearbeiten.)
Wie sich dies auf die Jahreszeiten auswirkt, hängt stark von der relativen Helligkeit der beiden Sterne ab. Da Sterne in ihrer Größe stark voneinander abweichen können (siehe http://what-if.xkcd.com/83/ sowie endlose YouTube-Videos zu diesem Thema), ist es durchaus möglich, dass Sonne Nr. 2 die hellste sein könnte am Himmel, obwohl Sonne Nr. 1 viel näher ist.
Es ist auch durchaus möglich, dass Sonne Nr. 2 nur ein winziger Lichtpunkt unter all den anderen Sternen wäre, vielleicht sogar ohne Teleskop unsichtbar. Dies ist wahrscheinlich das wahrscheinlichste Szenario, aber es ist auch ein bisschen langweilig, also nehmen wir an, dass Sonne Nr. 2 eine Art Riesenstern ist, sodass sie ungefähr die gleiche Größe hat wie Sonne Nr. 1, vom Planeten aus gesehen.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie sich die beiden Sonnen über den Himmel bewegen könnten, die von der Konfiguration der Umlaufbahnen abhängen. Eine Möglichkeit ist, dass alle vier Körper ungefähr in derselben Ebene umkreisen, wie eine riesige Version unseres Sonnensystems. In diesem Fall gibt es eine Jahreszeit, in der der Planet und seine beiden Sonnen ungefähr auf einer Linie stehen. Zu dieser Jahreszeit würden die Sonnen nahe beieinander am Himmel erscheinen und zusammen auf- und untergehen, genau wie die berühmte Szene in Star Wars**.
Ein halbes Jahr später würden sich die drei Körper erneut ausrichten, diesmal jedoch mit dem Planeten zwischen den beiden Sonnen. Dann würden sie auf gegenüberliegenden Seiten des Himmels erscheinen, wobei einer aufgeht, während der andere untergeht. Es wäre also tatsächlich die ganze Zeit Tag, wie Sie sagen.
Das Licht der beiden Sonnen könnte jedoch von unterschiedlicher Qualität sein. Da Sonne Nr. 2 ein viel größerer Stern als Sonne Nr. 1 ist, ist sie wahrscheinlich auch heißer. In diesem Fall scheint es wärmer zu sein, wenn Sonne Nr. 1 am Himmel steht, aber heller, wenn Sonne Nr. 2 aufgeht. Das Licht von Sonne Nr. 1 wäre auch merklich röter und das Licht von Sonne Nr. 1 merklich blauer.
Wenn Sonne Nr. 1 ein sehr schwacher Stern ist, könnte es sogar möglich sein, Licht von Sonne Nr. 1 zu beobachten, das von seiner Oberfläche reflektiert wird. In diesem Fall hätte er Phasen, genau wie der Erdmond. Die volle Phase würde auftreten, wenn die beiden Sonnen auf gegenüberliegenden Seiten des Himmels stehen, und „Neue Sonne Nr. 1“ wäre, wenn sie sich im selben Teil des Himmels befinden. (Es wäre schön, einige Berechnungen anzustellen, um zu sehen, ob das tatsächlich möglich ist. Ich habe das nicht getan.)
Apropos Phasen, der Mond würde Licht von beiden Sonnen reflektieren. Es würde typischerweise wie zwei übereinander gelegte Mondphasen aussehen. Wenn zwei Sterne unterschiedliche Temperaturen hätten (und somit unterschiedlich farbiges Licht abgeben), stelle ich mir vor, dass das wirklich cool aussehen würde.
Es ist auch möglich, dass der Planet die Sonne Nr. 1 in einer anderen Ebene umkreist als die, in der die beiden Sterne einander umkreisen. Nehmen wir den Extremfall und sagen, sie stehen im rechten Winkel zueinander. Ich gehe davon aus, dass die Rotationsachse des Planeten mehr oder weniger mit seiner Umlaufbahn um Sonne Nr. 1 ausgerichtet ist.
Jetzt müssen wir zwei "Jahre" berücksichtigen: die Zeit, die der Planet benötigt, um die Sonne Nr. 1 zu umkreisen, und die Zeit, die die beiden Sterne benötigen, um einander zu umkreisen, was zwangsläufig länger sein wird - vielleicht bis zu 100.000 Mal länger. Ich nenne dieses zweite Jahr das "lange Jahr" und das andere das "kurze Jahr". Wir können uns vorstellen, dass ein kurzes Jahr so etwas wie ein Erdenjahr ist.
Wenn es im langen Jahr der richtige Zeitpunkt ist, wird etwas Interessantes passieren. Die Ebene, in der der Planet umkreist, steht im rechten Winkel zu einer imaginären Linie, die zwischen den beiden Sternen gezogen wird. Das bedeutet, dass die Rotationsachse des Planeten auf Sonne Nr. 2 zeigen wird: Sie wird das ganze (kurze) Jahr über im selben Teil des Himmels erscheinen, genau wie Polaris auf der Erde. Somit wird eine Hemisphäre des Planeten konstantes Licht von Sonne Nr. 2 haben, während die andere nur das Licht von Sonne Nr. 1 hat, die täglich auf- und untergeht.
Diese Situation wird sich im Laufe des langen Jahres ändern. Ein Vierteljahr später (das können Zehntausende von Kurzjahren sein) werden die Sonnen mehr oder weniger mit der Bahnebene des Planeten ausgerichtet sein, und die Situation wird ähnlich sein, als wenn sie alle in derselben Ebene kreisen, wie beschrieben über. Ein weiteres Viertel eines langen Jahres und die Situation ist umgekehrt, wobei die gegenüberliegende Hemisphäre konstantem Licht von Sonne Nr. 2 ausgesetzt ist.
Es gibt andere Möglichkeiten, abhängig von der relativen Ausrichtung der Umlaufbahn des Planeten, seiner Rotationsachse und der Ebene der Umlaufbahn der Sterne. Da diese nicht alle genau aufeinander abgestimmt sind, wären die Jahreszeiten auf einem solchen Planeten kompliziert. Auf der Erde entstehen die Jahreszeiten durch die Neigung der Rotationsachse der Erde relativ zu ihrer Bahnebene. Dies würde wahrscheinlich auch auf diesem Planeten gelten, aber die Position der beiden Sterne am Himmel hätte wahrscheinlich eine größere Auswirkung. Ob diese beiden Arten von „Saison“ phasengleich oder phasenverschoben zueinander stattfinden, wird sich im Laufe des langen Jahres ändern.
*Jupiter ist gerade so massiv, dass man sagen kann, dass die Sonne ihn umkreist, ebenso wie er die Sonne umkreist. Die beiden Körper umkreisen ihren gemeinsamen Schwerpunkt, der sich innerhalb der Sonne, aber ziemlich nahe an ihrer Oberfläche befindet.
**In dieser Szene erscheinen die beiden Sterne ungefähr gleich groß am Himmel. Ich denke, das ist unwahrscheinlich - als grobe Vermutung würde ich sagen, dass Sonne Nr. 1 größer erscheinen sollte, während Sonne Nr. 2 kleiner am Himmel ist, aber intensiver leuchtet, wie eine winzige ultrahelle LED neben einer großen Glühlampe. Aber es hängt davon ab, welche Art von Stars sie sind, und die Star Wars-Szene könnte nach allem, was ich weiß, möglich sein. Wenn Sonne Nr. 1 groß am Himmel steht, könnte sie Sonne Nr. 2 einmal im Jahr verdunkeln, wenn sich die drei Körper aneinanderreihen.
Das hängt alles davon ab, wie weit entfernt und wie groß der zweite Stern ist, was Sie nicht gesagt haben. Sie sagten, der Planet befinde sich "außerhalb der Anziehungskraft der zweiten Sonne", was natürlich unmöglich ist, da sich die Anziehungskraft bis ins Unendliche erstreckt. Wenn Sie sagen, dass die Schwerkraft des zweiten Sterns sehr gering ist im Vergleich zu der des ersten Sterns, dann haben Sie ein System wie die Erde und der zweite Stern ist irrelevant. Wenn zum Beispiel Jupiter ein kleiner Stern mit der gleichen Masse wäre (abgesehen von der Tatsache, dass dies möglicherweise zu wenig Masse ist, um tatsächlich ein Stern zu sein) wie der echte Jupiter, dann hätte er genau die Wirkung, die der echte Jupiter auf uns hat, die ist sehr wenig.
Sonnenflecken