Научное Обоснование: Насколько Короткими Могут Быть Циклы Миланковича В Мире Со Стабильной Орбитой?

Итак, есть проект, о котором я думал в течение долгого времени, в котором люди колонизируют мир, где климат кажется теплым и благоприятным, только для того, чтобы обнаружить, что местный климат колеблется от чего-то вроде высоты последнего Ледниковый период к чему-то вроде Средневековый теплый период в десятилетнем масштабе (с использованием земных лет для справочной датировки) это не менее 10 и не более 99 лет, не колеблющихся каждые 10 лет.

Я вижу два способа сделать это: (А) использовать яркую звезду и большую эксцентричную орбиту, однако это очень регулярно и предсказуемо, поэтому вариант (Б) орбитальное воздействие который я хотел бы изучить.

Поэтому мой вопрос заключается в следующем: могу ли я просто отбросить три или четыре нуля из периода Цикл Миланковича компонентов и называть их четными, или это будет означать, что планета слишком нестабильна на своей орбите? Если такое резкое увеличение «стандартных» переменных нецелесообразно, есть ли еще одно изменение орбиты, которое я мог бы использовать, чтобы получить искомый эффект?

#научно-обоснованные #планеты #климат #орбитальная механика #солнечная система

Колеблется Солнце, а не планета

У нашего Солнца есть естественные циклы, которые колеблют его яркость и энергию. Наиболее очевидным циклом является 11-летний цикл солнечных пятен, но есть и другие циклы, которые теперь можно наблюдать благодаря постоянному спутниковому мониторингу. Один цикл длится менее 5 часов, в то время как другой цикл, по-видимому, намного длиннее, по крайней мере, на несколько десятилетий и, возможно, дольше, чем мы можем наблюдать. Вариации нашего Солнца очень незначительны, 11-летний цикл колеблется всего примерно на 0,1%. Я нашел много статей в Интернете:

https://www.mpg.de/11444759/variable-sunshine https://www.nasa.gov/topics/solarsystem/features/sun-brightness.html

Несколько астрономов предположили, что некоторые из колебаний, наблюдаемых космическим телескопом «Кеплер» и идентифицированных как экзопланеты, вращающиеся очень близко к своим солнцам, вообще не являются экзопланетами, а являются естественным циклом самой звезды. Одним из таких крайних случаев является Kepler-78b, который наблюдался с 8,5-часовым циклом затемнения. Официальная теория гласит, что это планета размером с Землю с продолжительностью 8,5 часов в году. Эта же альтернативная теория предполагает, что пульсары, которые быстро колеблются за миллисекунды не вращаются сотни раз в секунду, а просто имеют циклическое магнитное поле. На самом деле, есть несколько пульсаров, которые, по-видимому, нарушают предел скорости, вращаясь со скоростью более 1000 раз в секунду, предположительно вращаясь быстрее, чем это физически возможно.

Ваша ситуация может включать в себя идеальный шторм, когда несколько солнечных циклов достигают максимума одновременно. Я не знаю, как ваши астрономы пропустят это, но одна из возможностей заключается в том, что пиковая энергия возникает только в определенных спектрах, которые были замаскированы аккреционным облаком. Другая возможность состоит в том, что очень длинный «вековой» цикл находился на минимуме во время исследования, но сейчас приближается к своему пику. Еще одна возможность заключается в том, что люди подвержены ошибкам и часто предпочитают игнорировать предупреждающие знаки, иногда намеренно, когда речь идет о прибыли.

Чтобы напрямую «затронуть» основной вопрос, нет. Честно говоря, я не понимаю, как можно объяснить смещение орбиты или колебание планеты 10-летним циклом, который был бы незамеченным, но стабильным в долгосрочной перспективе, или как можно было бы обнаружить, обследовать и заселить колонию менее чем за 10 лет. Эти сроки не кажутся реалистичными. Я бы посчитал это нежелательной деталью сюжета. Столетний солнечный цикл, усиливающий десятилетний цикл, может объяснить, как ваша колония обосновалась, но позже каждое десятилетие испытывает резкие изменения погоды.

Не. Пожалуйста, просто не надо.

Я понятия не имею, насколько коротким может быть такой цикл, но могу сразу сказать, что идея о том, что люди, способные к межзвездным путешествиям и колонизации новых миров, не замечая этого заранее, не заслуживает доверия. Я почти уверен, что у каждого космического корабля есть навигационные системы, которые могут быстро и точно рассчитать всю возможную орбитальную механику любого объекта, к которому корабль может захотеть добраться. Большинство циклических моделей будут замечены сразу и автоматически. Необычно быстрый цикл, такой как вы хотите, был бы очевиден.

Обратите внимание, что вы, конечно, можете включить в историю тот факт, что система никогда не исследовалась должным образом, и силы колонизации не имели возможности исправить эту оплошность. Вы даже могли бы довольно легко написать историю, в которой они знали об этом, но все равно должны были колонизировать. Объяснить, почему данные, ставшие актуальными несколько десятилетий или столетий спустя, забываются, довольно тривиально. И в зависимости от вашей истории забытая деталь может оказаться именно тем, что вам нужно. На самом деле это довольно распространенное решение в художественной литературе.

С другой стороны, вы можете легко объяснить, почему параметры орбиты меняются после колонизации. Близкое столкновение с довольно большим объектом, который находился далеко в межзвездном пространстве, когда система была исследована и колонизирована, может сделать с орбитой планеты все, что вы захотите. Он также может сделать это быстро. И на самом деле люди ничего не могли бы с этим поделать, если бы у них не было Звезды Смерти™ или ее эквивалента.

На многих планетах продолжительность одного года составляет от 10 до 99 земных лет. Юпитеру требуется 11,8 земных лет. Один сатурнический год занимает 29 земных лет. Вместо цикла Миланковича ваша планета вращается вокруг своей звезды медленнее. Зима наступает каждые несколько земных десятилетий, за ней следует лето.

Похоже, вам также нужен более короткий цикл тепла и холода, напоминающий земную зиму/лето. Ваша планета также вращается вокруг газового гиганта, совершая оборот каждые несколько месяцев. Путь планеты вокруг газового гиганта проходит под углом 50 градусов к траектории вращения газового гиганта вокруг звезды, поэтому некоторая часть звездного света попадает на планету, даже когда она находится на дальней стороне газового гиганта, но в меньшем количестве. В этот более холодный период планета находится ближе к северному полушарию газового гиганта.

Тогда, в теплый период, планета находится ближе к южному полушарию газового гиганта и имеет беспрепятственный обзор звезды.

Я думаю, что те изменения, которые вам нужны, лучше искать внутри самой планеты. Две крупномасштабные силы, которые можно организовать, чтобы относительно быстро перевернуть климат, были бы идеальным вариантом.

Если бы топография континентов была такова, что снег и лед могли легко и относительно быстро накапливаться на обширных территориях, они могли бы действовать как большой радиатор, охлаждающий планету.

Если бы в тот период времени, который вы имели в виду, происходили регулярные извержения, внутри и вокруг этой обширной заснеженной территории, вызванной каким-то внутренним движением планеты, это могло бы быстро изменить ситуацию.

Локальное вулканическое нагревание и лава могли бы растопить немного льда, но, что более важно, вулканическая пыль этих вулканов на гораздо большей территории могла бы легко и относительно быстро покрыть обширные территории. Если бы вулканическая пыль была очень темной (что неправдоподобно), лед растаял бы, и альбедо планеты могло бы сравнительно быстро нарушиться. Даже если лед не растаял, достаточный слой пыли все равно может на какое-то время изменить альбедо. Некоторые районы могут покрыться очень тонкими нестабильными ледяными щитами, которые можно легко дестабилизировать.

За относительно короткий период времени радиатор исчез, и его место заняла поглощающая тепло темная поверхность, согревающая планету.

Потепление является значительным, но в очень высоких широтах снег все еще начинает покрывать темную поверхность земли. По мере того, как вулканизм утихает, линия снега ползет на юг (или на север в южном полушарии), пока мы не вернемся к снежному покрову и еще одной серии извержений.

Несмотря на множество возражений, пришло время обратиться к науке по этому поводу. научно обоснованный отмеченный вопрос. Трудность состоит в том, чтобы найти значительную орбиталь, которая стабильна на расстоянии, но крайне нестабильна на расстоянии.

Одинокий фермер, выращивающий влагу на Тату, планете, вращающейся вокруг двух солнц.

Конечно, в научно-фантастическом фэнтезийном романе мы все мечтаем о двойном закате и молодом человеке, которому суждены великие свершения, о котором мы все мечтаем, но насколько стабильны планеты, вращающиеся вокруг двойных звезд? Вы будете удивлены.

У двойной звезды часто случаются солнечные затмения – такие, когда одно солнце затмевает другое солнце. Это потому, что солнца движутся и, в некоторой степени, имеют большой импульс. Любой движущийся объект может вызвать гравитация помогает, и двойное Солнце не было бы исключением. Это может разрушить все, что попадает слишком близко. Однако издалека объединенная двойная звезда вполне стабильна, и наш юный фермер может с тоской смотреть на двойной закат, не опасаясь Дисне, империи зла:

Массивная красная планета на высокоэллиптической орбите, пересекающей Землю, в противоположном направлении может нарушить это:

Это связано с тем, что Красная планета медленно отбирает импульс у двойных звезд и крадет его у нашей обитаемой планеты, тем самым замедляя ее и заставляя ее сближаться в заметных временных масштабах. Такая подача не была бы отмечена при использовании нынешних технологий. Если бы синяя и красная планеты вращались в одном направлении, синяя планета была бы вырвана из обитаемой зоны. Опять же, ничего из этого невозможно обнаружить с помощью современных технологий. Мы не знаем, в каком направлении вращается двойная звезда, если у них нет разного спектра, которого не было бы у двойной двойной звезды.

(Я получил эту диаграмму, используя этот симулятор гравитации и программа ниже :)

 //Gravity fun at TestTubeGames
_settings(gravity: r^-2, n: Binary Sun);
_type0(m: 750, col: 2, pic: 0);
_type1(m: 0.01, col: 4, pic: 1);
_type2(m: 3.5, col: 5, pic: 1);
_add(type: 0, x: 0, y: 10, vx: -4.5, t: 0);
_add(type: 0, x: 0, y: -10, vx: 4.5, t: 0);
_add(type: 1, x: 125, y: 0, vy: 3, t: 0);
_add(type: 2, x: -70, y: 90, vx: 3.31, t: 0);
 

Это может сработать. Ваша планета массой с Землю вращается вокруг яркой горячей звезды. Это означает, что у него будет длинная орбита. Его орбита с обеих сторон окружена двумя планетами газового гиганта, и они находятся на одинаково длинных орбитах.

Всякий раз, когда газовый гигант проходит мимо похожей на Землю планеты, она «втягивается» либо на более высокую, либо на более низкую орбиту. Это чередование двух кульминационных состояний. Глубокое оледенение и средневековая жаркая пора.

Длинные орбитальные временные рамки объяснят десятилетнюю скорость изменения. Это практически краткосрочный цикл Миланковича.

Такая планета будет считаться пригодной для жизни. Обратитесь к книге Стивена Х. Доула. Обитаемые планеты для человека (1964; 2-е издание, 1970 г.) по диапазону предлагаемых критериев обитаемости. Также доступен здесь и здесь.

Навигационные системы звездолетов и геодезисты планетарной колонизации без труда определят климатические характеристики этой планеты. Если это соответствует критериям обитаемости, колонизация будет разрешена. Другие планеты-колонии в вашей вымышленной вселенной также могут оказаться под угрозой с точки зрения обитаемости; не идеально, но жизнеспособно.

Вы могли бы создать такую ​​ситуацию на временной основе, если бы очень большая комета разбилась на пролете рядом со звездой. После этого появляется облако гравия, которое несколько лет достигает планеты, а иногда нет. Это будет зависеть от взаимного взаимодействия периода кометы и планеты. Если орбиты кометы и планеты лежат в одной плоскости, то периодически планету забрасывают несколькими сотнями мегатонн мелких камней, движущихся с высокой скоростью. Первоначально это приводит к сильному нагреву верхних слоев атмосферы, а затем оставляет достаточно пыли для ядерной зимы на несколько лет.

Разлом кометы мог произойти либо после создания колонии, либо достаточно рано, чтобы в предварительных отчетах этого не было.

В конце концов гравий распространяется по орбите, и с каждым годом вы получаете все меньшие удары.