Каковы будут последствия на Земле, если Юпитер превратится в звезду?

В книге Кларка 2010 года монолит и его братья превратили Юпитер в маленькую звезду по прозвищу Lucifer. Не обращая внимания на то, что в будущем у нас не будет волшебных монолитов, каковы будут последствия для Земли, если Юпитер превратится в звезду?

На самом близком и дальнем расстоянии:

Насколько яркой была бы «обратная сторона» земли светом Люцифера?

Сколько тепла выделяет маленькая звезда на земле?

Сколько дней или месяцев у нас будет ночь, когда мы уйдем за солнце?

Насколько ярче будет солнечная сторона Земли, когда Люцифер и Солнце сияют на одной стороне планеты?

Прежде чем начать, я признаю, что критиковал этот вопрос на основании его невероятности; однако меня убедили в обратном. Я собираюсь попытаться сделать вычисления, основанные на совершенно других формулах, чем, я думаю, использовались; Я надеюсь, что ты останешься со мной, пока я решаю это.

Давайте представим, что Люцифер становится звездой главной последовательности - на самом деле, давайте назовем это маломассивным красным карликом. Звезды главной последовательности следуют соотношению масса-светимость:

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

Где и M - светимость и масса звезды, а L ⊙ и M ⊙ - светимость и масса Солнца. Для звезд с М < 0,43 М ⊙ , принимает значение 2,3. Теперь мы можем включить массу Юпитера ( 1,8986 × 10 27 кг) в формулу, а также массу Солнца ( 1,98855 × 10 30 кг) и яркость ( 3,846 × 10 26 Ватт), и мы получим$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}$

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

Это становится

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

который затем становится

Вт.

$$L = 4.35 \times 10 ^ {19}$$

Теперь мы можем определить видимую яркость Люцифера, видимую с Земли. Для этого нам нужна формула

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

где - видимая величина звезды, m ⊙ - видимая величина Солнца, d ⊙ - расстояние до Солнца, а d - расстояние до звезды. Теперь m = - 26,73 и d ( s ) равно 1 (в астрономических единицах). д меняется. Юпитер находится на расстоянии около 5,2 а.е. от Солнца, поэтому на ближайшем расстоянии от Земли он будет находиться на расстоянии ~ 4,2 а.е. Вставляем эти числа в формулу и находим$m$$m_\odot$$d_\odot$$d$$m = -26.73$$d(s)$$d$

$$m = -6.25$$

которая намного менее яркая, чем Солнце. Теперь, когда Юпитер находится дальше всего от Солнца, он находится на расстоянии ~ 6,2 а.е. Вставляем это в формулу и находим

$$m = -5.40$$

что еще тусклее - хотя, конечно, Юпитер был бы полностью заблокирован Солнцем. Тем не менее, для нахождения видимой величины Юпитера на некотором расстоянии от Земли, мы можем изменить приведенную выше 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 сравнения, Луна может иметь среднюю видимую величину -12,74 в полнолуние - намного ярче, чем Люцифер. Кажущаяся величина обоих тел может, конечно, измениться - Юпитер, например, при прохождении Луны, - но это оптимальные значения.

Хотя приведенные выше расчеты действительно не отвечают большинству частей вашего вопроса, я надеюсь, что это немного поможет. И, пожалуйста, поправьте меня, если я где-то допустил ошибку. LaTeX ни в коем случае не мой родной язык, и я мог ошибиться.

Надеюсь, это поможет.

редактировать

Объединенная яркость Люцифера и Солнца будет зависеть от угла лучей Солнца и лучей Люцифера. Помните, как у нас разные времена года из-за наклона оси Земли? Ну, добавленное тепло будет связано с наклоном осей Земли и Люцифера относительно друг друга. Я не могу дать вам числовой результат, но могу добавить, что я надеюсь, что это будет не слишком жарко, чем сейчас, когда я пишу это!

Второй Править

Как я сказал в комментарии где-то на этой странице, отношение массы к светимости действительно работает только для звезд главной последовательности. Если бы Люцифера не было на главной последовательности. , , Ну, тогда ни один из моих расчетов не будет правильным.

Я думаю, что это забавный вопрос, если невозможно. Единственный способ превратить Юпитер в звезду, даже отдаленно практичную, - это прибавить к его массе. Не обращая внимания на коричневых карликов, которые очень ограничены в выработке энергии, чтобы получить красного карлика, вам нужно добавить как минимум 75-80 или около того масс Юпитера. (чуть более 24 000 земных масс). Вы хотели бы добавить значительный процент водорода, но некоторые каменистые частицы не повредят смесь.

Во всяком случае, если предположить, что невозможное сделано, есть несколько вещей, которые следует учитывать. Большая сила тяжести (в 75-80 раз) значительно изменит все орбиты планет. Точно предсказывать, как это тяжело, но гораздо большая масса и орбиты планет, и, конечно, все внутренние, будут колебаться намного сильнее, и некоторые могут полностью вырваться из своей орбиты, вероятно, выброшенные из Солнечной системы.

Вы можете подумать, что планеты, расположенные ближе к Юпитеру, пострадают больше всего, но на самом деле это больше связано с приливной синхронизацией, чем с чем-либо еще. Любая из 4 внутренних планет может быть выведена на новую орбиту. Вы также, вероятно, увидите, что орбита Земли вытянута в резонансе с Юпитером, возможно, увеличивая цикл ледникового периода / таяния льда. Точные ответы трудны, и ни одна из этих вещей не произойдет на 1 орбите, но со временем, конечно. Орбитальные изменения на всех внутренних планетах и, возможно, на Сатурне также будут неизбежны, если Юпитер станет красным карликом. Представьте себе, если Сатурн был притянут ближе к земле, на орбиту между Марсом и Юпитером, или Меркурий вырвался за пределы Земли. Скорее всего, это не поразит нас, но мы можем следить за этим.

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

Второе, что нужно учитывать, это магнетизм и солнечные вспышки. Молодые звезды имеют тенденцию вращаться очень быстро из-за сохранения момента импульса, когда звезды образуются, и это создает огромные магнитные поля и огромные солнечные вспышки, намного большие, чем мы получаем от солнца. Странно думать, что крошечный красный карлик, в 4 раза дальше нашего Солнца, чем Солнце, может вызвать солнечные вспышки, о которых стоит беспокоиться, но это возможно. Нужно ли, чтобы это происходило с большим угловым моментом, я не уверен, но мы могли видеть большие солнечные вспышки от звезды-Юпитера, чем от солнца.

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

Яркость, жара и видимость были покрыты выше, но я коснусь этого. Яркость -6,25 будет в 5-6 раз ярче Венеры, и вы увидите ее ночью, Венера не видна в пиковой темноте, поэтому она будет значительно ярче, чем любая другая звезда / планета на небе, но значительно меньше ярче, чем луна, как будто ты не мог пробиться с помощью света той звезды, как ты можешь видеть вещи вокруг себя в лунном свете. Но когда я запускаю цифры, я думаю, что это будет немного ярче, чем это.

Mass to Luminosity - степень 3,5, то есть быстрая оценка, скажем, у красного карлика масса 80 Юпитеров. Это 0,076 Солнца. 0,076 ^ 3,5 = примерно 1/8000, поэтому в 4,2 раза больше, чем в ближайшей точке (квадрат этой величины), 1/8000-я яркость, мы смотрим в 1/140 000 раз больше света, который мы получаем от солнца - не очень и, вероятно, меньше, чем на ранних стадиях, и поскольку звезды меньшего размера имеют тенденцию выпадать, поэтому давайте оценим кажущуюся яркость солнца как приблизительную оценку 1/200 000 - 1/300 000. Этого не достаточно, чтобы нагреть Землю, но это все же ярче (немного), чем полная луна, которая примерно на 1/400000 яркости солнца. было бы достаточно света, чтобы увидеть ваш путь, но я не хотел бы пытаться читать по нему. Это также было бы отчетливо красноватым светом.

Наконец, размер - красная карликовая звезда из 80 масс Юпитера на самом деле будет немного меньше Юпитера из-за гравитации, поэтому она будет выглядеть как планета - не совсем точка на небе, но почти точка, но немного ярче, чем полная луна и красный. Это, вероятно, достаточно ярко, чтобы увидеть в течение дня тоже. Я не думаю, что это будет трудно смотреть или повредить ваши глаза, но он будет сиять, как крошечный ярко-красный фонарь на расстоянии.

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

Я не думаю, что мне нравится звезда-Юпитер. Давайте не планируем делать это. :-)

Игнорирование невозможности перехода Юпитера на солнечный свет

Предположим, что Юпитер превращается в дубликат Солнца с точки зрения выхода энергии. Энергия, передаваемая на Землю, следует закону обратных квадратов. Поскольку Юпитер, в лучшем случае, в 4 раза дальше от Земли, чем Солнце, Юпитер будет снабжать Землю не более чем 1/16 энергии, которую предоставляет Солнце, с увеличением чуть более 6% на большинство.

Для сравнения, между афелием и перигелием расстояние Солнце-Земля увеличивается с примерно 147 миллионов километров до примерно 152 миллионов километров. Это подразумевает сезонное изменение энергопотребления примерно на 7%, которое мы наблюдаем сейчас каждый год ...

В действительности, у Юпитера почти нет массы, чтобы инициировать звездное зажигание или поддерживать его, если бы мы могли каким-то образом начать его.

Даже самой маленькой звезде потребуется порядка 80-90 раз больше массы Юпитера, чтобы погасить слабое красное свечение.

Даже чтобы стать протозвездой коричневого карлика, Юпитеру потребовалось бы увеличение массы, по крайней мере, в 10 раз или около того.

Люцифер просто невозможен, если Юпитер не столкнется с чем-то, чтобы обеспечить дополнительную массу, необходимую для того, чтобы стать звездным, и даже тогда он будет в лучшем случае красным карликом и довольно слабым, как раскаленный гвоздь, светящийся в темноте.

Но можно мечтать.

:)

1. Солнце-Земля расстояние: 1AU
2. Расстояние Земля-Юпитер (в соединении): 4AU

Таким образом, Люцифер будет в четыре раза дальше Солнца, когда он ближе (шесть раз, когда он самый дальний), и в то же время он в тысячу раз меньше . Это примерно в 40 раз больше света, чем в полнолуние, сконцентрированное в крошечной точке на небе.