Занятие №27:
Экзопланеты и внеземная жизнь
Определение и классификация
Экзопланета
Газовые экзопланеты
Экзопланеты земного типа
Опр.:
Экзопланета — планета, находящаяся за пределами Солнечной системы.
Газовые экзопланеты
Горячий Юпитер
.....
M \sim M_{Юпитера}
a \sim 0.05 \, \text{a.e}.
T_{eff} \in [1000, 15 000] \, \text{K}
Ледяной гигант
M \sim M_{Нептуна}
a \sim много \, \text{a.e}.
T_{eff} \sim 100 \, \text{K}
Горячий Нептун
M \sim M_{Юпитера}
a < 1 \, \text{a.e}.
T_{eff} \sim 1000 \, \text{K}
Супер-Юпитер
M > 10 \cdot M_{Юпитера}
a - как \, попало
T_{eff} \sim 1000 \, \text{K}
Экзопланеты земного типа
Суперземля
.....
M \sim 10 \cdot M_{\oplus}
a - как \, попало
T_{eff} = T_{eff}(a)
Миниземля
M \sim M_{Меркурий}
a - как \, попало
T_{eff} = T_{eff}(a)
Мегаземля
M \sim 100 \cdot M_{\oplus}
a - как \, попало
T_{eff} = T_{eff}(a)
Планета океан
- Все параметры - как попало
- Главное, что поверхность планеты покрыта водой (толщина слоя воды может достигать 100 км)!
Внеземная жизнь
Зона обитаемости
Опр.:
Зона обитаемости - условная область в космосе, определённая из расчёта, что условия на поверхности находящихся в ней планет будут близки к условиям на Земле и будут обеспечивать существование воды в жидкой фазе
В близкой к звезде области температура на поверхности планеты слишком высокая - вода будет испаряться
За обитаемой зоной температура слишком низкая - вода замерзнет
Обитаемая зона
Зона обитаемости
Определение границ обитаемой зоны задача очень трудная
Центр обитаемой зоны можно определить значительно проще
d_{HZ}
=
\sqrt{\dfrac{L_{star}}{L_{\odot}}}
Расстояние до центра обитаемой зоны вблизи звезды, в астрономических единицах
Светимость звезды
Светимость Солнца
Уравнение Дрейка
Опр.:
Уравнение Дрейка - уравнение, предназначенное для определения числа внеземных цивилизаций в Галактике, с которыми у человечества есть шанс вступить в контакт.
N
=
R
\cdot
f_p
\cdot
n_e
\cdot
f_l
\cdot
f_i
\cdot
f_c
\cdot
L
Количество разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт
Количество звёзд, образующихся в год в нашей галактике
Доля солнцеподобных звёзд, обладающих планетами
Среднее количество планет с подходящими условиями для зарождения цивилизации
Вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями
Вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь
Отношение количества планет, разумные жители которых способны к контакту и ищут его, к количеству планет, на которых есть разумная жизнь
Время, в течение которого разумная жизнь существует, может вступить в контакт и хочет этого
Фрэнк Дрейк
Задача
Определите на каком расстоянии должна находится землеподобная экзопланета от звезды класса А, температура поверхности которой составляет 8500 K, чтобы условия на поверхности планеты были схожими с условиями на Земле?
Задача
Дано:
Найти:
Решение:
d_{HZ}-?
R_{A}=2.1\cdot R_{\odot};
T_{A}=8500 \, \text{K};
T_{\odot}=5800 \, \text{K}
d_{HZ}
=
\sqrt{\dfrac{L_{A}}{L_{\odot}}}
L_A
=
4\pi R_A^2 \sigma T_A^4
L_{\odot}
=
4\pi R_{\odot}^2 \sigma T_{\odot}^4
d_{HZ}
=
\dfrac{R_{A}T_A^2}{R_{\odot}T^2_{\odot}}
\approx
4.5 \, \text{a.e.}
Задача
В 1961 году американский астроном Фрэнк Дрейк для определения количества разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт с жителями Земли, предположил, что:
- За один год образуется примерно одна звезда;
- Около половины звезд имеют планеты;
- В среднем две планеты в системе пригодны для жизни;
- Если жизнь возможна, она обязательно возникнет ( );
- Вероятность, что жизнь разовьется до разумной составляет 1%;
- 1% цивилизаций может и хочет установить контакт;
- 10 000 лет может просуществовать технически развитая цивилизация.
Исходя из этих же предположений определите количество разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт с жителями Земли.
f_l = 1
Задача
Дано:
Найти:
Решение:
N-?
R=1/год;
f_p=0.5;
n_e=2;
f_l=1;
f_i=0.01;
f_c=0.01;
L=10 000 \, лет
N
=
R
\cdot
f_p
\cdot
n_e
\cdot
f_l
\cdot
f_i
\cdot
f_c
\cdot
L
=
=
1
\cdot
0.5
\cdot
2
\cdot
1
\cdot
0.01
\cdot
\cdot
10000
0.01
=
1
Спасибо за понимание!
Занятие 27. Экзопланеты
By Alexey Baigashov
