Якими були б наслідки на Землі, якби Юпітер перетворився на зірку?

У книзі Кларка 2010 року моноліт та його брати перетворили Юпітера на маленьку зірку на прізвисько Lucifer. Ігноруючи реальність, що у нас у майбутньому не виникне ніяких магічних монолітів, які наслідки будуть на Землі, якби Юпітер перетворився на зірку?

У найближчому та найдальшому:

Наскільки яскравим буде "зворотний бік" землі при світлі Люцифера?

Скільки тепла генерувала б мала зірка на землі?

Скільки днів чи місяців ми насправді мали б вночі, коли кружляли геть за сонцем?

Наскільки яскравішою буде земна сторона, коли Люцифер і сонце світять на одній стороні планети?

Перш ніж почати, я визнаю, що я критикував це питання на основі його неймовірності; однак мене переконували в іншому. Я спробую зробити обчислення на основі зовсім інших формул, ніж я вважаю, що використовувались; Я сподіваюся, що ти залишишся зі мною, коли я це розроблю.

Уявімо собі, що Люцифер стає зіркою головної послідовності - насправді назвемо це червоним карликом низької маси. Зірки головної послідовності дотримуються співвідношення масова освітленість:

$$\frac{L}{L_\odot} = \left(\frac{M}{M_\odot}\right)^a$$

Де і - світність і маса зірки, а і і світність і маса Сонця. Для зірок з , приймає значення 2,3. Тепер ми можемо включити у масу Юпітера ( кг), а також масу Сонця ( кг) та світність ( ватт), і ми отримуємоM L ⊙ M ⊙ M < 0,43 M ⊙ a 1,8896 × 10 27 1,98855 × 10 30 3,846 × 10 $L$$M$$L_\odot$$M_\odot$$M < 0.43M_\odot$$a$$1.8986 \times 10 ^{27}$$1.98855 \times 10 ^ {30}$$3.846 \times 10 ^ {26}$

$$\frac{L}{3.846 \times 10 ^ {26}} = \left(\frac{1.8986 \times 10 ^ {27}}{1.98855 \times 10 ^ {30}}\right)^{2.3}$$

Це стає

$$L = \left(\frac{1.8986 \times 10 ^ {27}}{1.98855 \times 10 ^ {30}}\right)^{2.3} \times 3.846 \times 10 ^ {26}$$

який потім стає

$$L = 4.35 \times 10 ^ {19}$$ Вт.

Тепер ми можемо розробити очевидну яскравість Люцифера, як це видно із Землі. Для цього нам потрібна формула

$$m = m_\odot - 2.5 \log \left(\frac {L}{L_\odot}\left(\frac {d_\odot}{d}\right) ^ 2\right)$$

де - видима величина зірки, - видима величина Сонця, - відстань до Сонця, а - відстань до зірки. Тепер і дорівнює 1 (в астрономічних одиницях). варіюється. Юпітер знаходиться приблизно в 5,2 АС від Сонця, тож на найближчій до Землі відстані він знаходитиметься ~ 4,2 АС. Ми підключаємо ці числа до формули і знаходимо$m$$m_\odot$$d_\odot$$d$$m = -26.73$$d(s)$$d$

$$m = -6.25$$

що набагато менш яскраво, ніж Сонце. Тепер, коли Юпітер знаходиться найдалі від Сонця, він становить ~ 6,2 АС. Ми підключаємо це до формули і знаходимо

$$m = -5.40$$

що все-таки тьмяніше - хоча, звичайно, Юпітер був би повністю заблокований Сонцем. Але для того, щоб знайти видиму величину Юпітера на деякій відстані від Землі, ми можемо змінити вищевказану формулу на

$$m = -26.73 - 2.5 \log \left(\frac {4.35 \times 10 ^ {19}}{3.846 \times 10 6 {26}}\left(\frac {1}{d}\right) ^ 2\right)$$

Для порівняння, Місяць може мати середню уявну величину -12,74 при повному Місяці - набагато яскравіше, ніж Люцифер. Очевидна величина обох тіл може, звичайно, змінитися - наприклад, Юпітер транзитом свого Місяця - але це оптимальні значення.

Хоча наведені вище розрахунки справді не відповідають на більшість частин вашого питання, я сподіваюся, що це трохи допоможе. І будь ласка, виправте мене, якщо я десь помилився. LaTeX - це аж ніяк не моя рідна мова, і я міг би щось не так зрозуміти.

Я сподіваюся, що це допомагає.

Редагувати

Комбінована яскравість Люцифера і Сонця залежала б від кута сонячних променів і променів Люцифера. Згадайте, як у нас різні пори року через нахил осі Землі? Що ж, додане тепло має стосуватися нахилу осей Землі та Люцифера відносно один одного. Я не можу дати тобі чисельного результату, але можу додати, що сподіваюся, це було б не надто гаряче, ніж зараз, оскільки я це пишу!

Друга редакція

Як я вже говорив у коментарі десь на цій сторінці, відношення масової світимості дійсно працює лише для зірок основної послідовності. Якби Люцифер не був у основній послідовності. . . Ну, тоді жоден з моїх розрахунків не буде правильним.

Я думаю, що це цікаве питання, якщо неможливо. Єдиний спосіб перетворити Юпітера на зірку, яка навіть віддалено практична - це додати йому маси. Ігноруючи коричневих карликів, які дуже обмежені в енерговитратах, щоб отримати червоного карлика, вам потрібно буде додати принаймні 75-80 мас Юпітера. (трохи більше 24 000 маси Землі). Ви хочете додати водний відсоток, але деякі скельні уламки не зашкодять суміші.

У будь-якому випадку, якщо припустити, що неможливе зроблено, слід розглянути кілька речей. Більша гравітація (у 75-80 разів) значно змінила б усі орбіти планет. Прогнозувати, як саме важко, але що набагато більша маса і орбіти планет, безумовно, всі внутрішні, б'ють набагато більше, і деякі можуть вийти повністю з орбіти, ймовірно, викинуті з Сонячної системи.

Ви можете подумати, що планети, що наближаються до Юпітера, найбільше постраждали б, але це насправді більше стосується припливного синхронізації, ніж будь-що інше. Будь-яка з 4 внутрішніх планет могла потрапити на нову орбіту. Ви, ймовірно, побачите, що орбіта Землі витягнута в резонансі з Юпітером, можливо, збільшуючи цикл льодовикового періоду / танення льоду. Точні відповіді важкі, і жодне з цих речей не відбудеться за 1 орбіту, але з часом, безумовно. Зміни орбіти на всіх внутрішніх планетах і, можливо, Сатурн також були б неминучими, якщо Юпітер стане червоним карликом. Уявіть, якби Сатурн був витягнутий ближче до землі, на орбіту між Марсом і Юпітером, або Меркурій витягнувся повз землю. Шанси, що це нас би не зачепило, але ми можемо хотіти стежити за цим.

http://en.wikipedia.org/wiki/Stability_of_the_Solar_System#Mercury.E2.80.93Jupiter_1:1_resonance

Друге, що слід врахувати - це магнетизм та сонячні спалахи. Молоді зірки, як правило, крутяться дуже швидко завдяки збереженню імпульсу кута, коли зірки утворюються, і це створює величезні магнітні поля та величезні сонячні спалахи, набагато більші, ніж ми отримуємо від сонця. Дивно думати, що крихітний червоний карлик, що в 4 рази більше від нашого сонця, ніж сонце, створить сонячні спалахи, про які потрібно турбуватися, але це можливо. Чи потрібен буде високий кутовий імпульс, щоб це сталося, я не впевнений, але ми могли бачити великі сонячні спалахи від зірки-Юпітера, ніж від сонця.

http://en.wikipedia.org/wiki/Flare_star

Яскравість, тепло і видимість висвітлювалися вище, але я торкнуся цього. Яскравість -6,25 була б у 5-6 разів яскравішою, ніж Венера, і ви б її бачили вночі, Венери не бачили у піковій темряві, тому вона була б значно яскравішою, ніж будь-яка інша зірка / планета на небі, але значно менше яскравіше, ніж Місяць, наприклад, ти не міг пробитися просто світлом цієї зірки так, як ти можеш бачити речі навколо себе при місячному світлі. Але коли я запускаю цифри, я думаю, що це було б трохи яскравіше цього.

Маса до світимості - це сила 3,5 - швидка оцінка, так, скажімо, червоний карлик має масу 80 юпітерів. Це 0,076 сонця. 0,076 ^ 3,5 = приблизно 1/8000, так що 4,2 рази на відстані в найближчій точці (квадраті цієї), 1/8000-й як яскраві, ми дивимось на 1/140 000 разів більше світла, яке отримуємо від сонця - не дуже багато і, ймовірно, менше, ніж на ранніх стадіях, і тому, що менші зірки, як правило, падають, тому давайте оцінюємо 1/200 000 - 1/300 000 видимої яскравості Сонця як оцінку бального парку. Цього недостатньо для того, щоб нагріти землю взагалі, але це все-таки яскравіше (трохи), ніж повний місяць, який становить близько 1/400 000 яскравості сонця. було б достатньо світла, щоб побачити ваш шлях навколо, але я не хотів би намагатися читати його. Це також було б виразно червонуватим світлом.

Нарешті, розмір - червоно-карликова зірка з 80 мас Юпітера насправді була б трохи меншою, ніж Юпітер через гравітацію, тому вона виглядатиме як планета - не зовсім точка в небі, але майже точка, але трохи яскравіша за повний місяць і червоний. Це, ймовірно, досить яскраво, щоб побачити і протягом дня. Я не думаю, що важко було б дивитись або боліти ваші очі, але воно світило б, як крихітний яскраво-червоний ліхтарик на відстані.

http://www.space.com/21420-smallest-star-size-red-dwarf.html

Я не думаю, що мені подобається зірка-Юпітер. Давайте не плануємо цього робити. :-)

Ігноруючи неможливість Юпітера перейти на сонячну енергію:

Припустимо, що Юпітер перетворюється на дублікат Сонця з точки зору виведення енергії. Енергія, що передається на землю, відповідає закону зворотного квадрата. Оскільки Юпітер, у кращому випадку, у 4 рази далі від Землі, ніж Сонце, Юпітер буде постачати Землі щонайменше 1/16 енергії, яку постачає Сонце, для збільшення трохи більше ніж на 6%, найбільше.

Для порівняння, між афеліоном та перигелієм відстань Сонце-Земля збільшується з приблизно 147 мільйонів кілометрів до приблизно 152 мільйонів кілометрів. Це означає, що сезонна зміна енергоносіїв становить близько 7%, яку ми відчуваємо зараз щороку ...

Насправді Юпітер не має майже достатньої маси, щоб ініціювати зоряне запалення або підтримувати його, якби ми могли якось розпочати його.

Навіть найменшій зірці потрібно було б приблизно 80-90-кратну масу Юпітера, аби погасити слабке червоне сяйво.

Навіть щоб стати протозіркою коричневого карлика, Юпітер вимагатиме збільшення маси на порядок щонайменше в 10 разів.

Люцифер просто неможливий, якщо Юпітер не зіткнеться з чимось, щоб забезпечити йому зайву масу, і навіть тоді він був би червоним карликом у кращому випадку і зовсім слабким, як розпечений ніготь, що світиться в темряві.

Але можна мріяти.

:)

1. Відстань Сонце-Земля: 1АУ
2. Відстань Земля-Юпітер (у сполученні): 4А

Тож Люцифер буде в чотири рази більшим, ніж Сонце, коли воно ближче (у шість разів, коли воно найдальше), і в той же час у тисячу разів менше . Це приблизно в 40 разів більше світла, ніж повний місяць, зосереджений у крихітній точці на небі.