Что если бы Земля не вращалась: возможна ли жизнь на неподвижных планетах
Что происходит с климатом и атмосферой планет, которые под действием гравитации своей звезды, всегда повернуты к ней только одной стороной. Может ли неподвижная планета быть обитаемой?
В нашей планетной системе, все планеты вращаются вокруг своей оси, хотя некоторые, как, например, Меркурий, и делают это очень медленно. Однако вполне возможны случаи, когда вращение планеты или другого небесного тела вокруг оси прекращается из-за гравитационного воздействия другого объекта, сумевшего “остановить” своего партнера.
Что будет если планета всегда повернута к звезде одним полушарием?
Такие объекты называют tidally-locked planets (планеты, удерживаемые приливными силами). Хорошим примером TLP может послужить наша Луна. А что, если нам встретится экзопланета, в точности похожая на Землю, но “неподвижная”, т.е. не вращающаяся вокруг оси? Могут ли условия на такой экзопланете быть в полной мере похожими на земные, иначе говоря – возможна ли на ней жизнь? Попробуем ответить на этот вопрос с помощью расчетов.
Первое и самое главное: планеты, “застывшие” на своих орбитах без вращения вокруг оси, должны иметь ярко выраженную разницу климата на двух сторонах.
Наличие атмосферы может сгладить это различие за счет циркуляции теплого воздуха между нагреваемой звездой и темной, холодной стороной. Тем не менее, застывшие планеты скорее всего отличаются слишком сильными вариациями климата для существования жизни.
Явление застывания планеты зависит от масс ее и звезды, а также от расстояния между ними. В случае звезд спектрального класса М, которые немного меньше Солнца, зона приливной остановки пересекается с зоной обитания.
Луна всегда повернута к Земле одной стороной, если представить на её месте экзопланету, а на месте Земли – звезду, то получится неплохая иллюстрация к этой статье. Космос развивает воображение!
На “обычной” планете, вроде нашей Земли, если камни и различные минералы находятся под открытым небом, они неизбежно реагируют с газами атмосферы. По мере эрозии камней все новые его слои вступают во взаимодействие, что со временем изменяет состав атмосферы. Если эрозия камней находится в равновесии с другими процессами, например, поступлением новых газов во время извержений вулканов, то климат остается стабильным.
На застывшей планете одна сторона постоянно обращена к звезде. И эта подзвездная половина постоянно получает тепло, образуя то, что называется подзвездной климатической нестабильностью (substellar weathering instability). Увеличение температуры одной стороны планеты по сравнению с вращающимся небесным телом приводит к ускорению испарения воды (если она на планете есть, но, мы же говорим о планетах в зоне обитания). Это, в свою очередь, вызывает более обильные дожди.
«Чем больше дождя, тем больше эрозии», – говорит один из авторов этой теории Эдвин Кит из Университета Калифорнии в Беркли.
Усиление дождей приводит к ускоренной эрозии материала поверхности планеты, в результате они активнее взаимодействуют с атмосферой и «высасывают» из нее газы. При классической смене дня и ночи, этот процесс существенно замедляется – меньше дождей, меньше эрозии и как следствие: меньше “свежих” минералов на поверхности, которые может реагировать с газами.
На Земле извержения вулканов выбрасывают в атмосферу парниковые газы, которые постепенно поглощаются поверхностью планеты. Но в случае нарушения этого равновесия парниковые газы могут начать скапливаться на “теплой” стороне, и процесс их накопления в атмосфере, фактически, ничто не будет регулировать из-за постоянного нагрева. В то же время, на Земле диоксид углерода, скапливающийся в атмосфере, реагирует с силикатом кальция, результатом реакции являются карбонат кальция и диоксид кремния. Это позволяет удалять из атмосферы углекислый газ, сдерживая парниковый эффект.
Выветривание регулирует климат нашей планеты на больших временных интервалах и позволяет избежать слишком высоких или низких температур. Отсутствие или нарушение этих процессов может лишить планету возможности поддержания жизни, даже если все прочие условия на ней будут потенциально идеальными для жизни.
Нечто подобное случилось с Венерой в нашей солнечной системе: слишком плотный облачный покров на этой планете привел к повышению температуры поверхности, в результате чего вся вода испарилась.
Для эволюции желателен стабильный климат, или хотя бы медленно меняющийся. На Земле жизнь достигла настоящего уровня сложности отнюдь не быстро, и все это время условия были благоприятны для жизни.
Если бы у планеты не было атмосферы, то «неподвижная» планета представляла бы собой пекло с одной и ледяную пустыню с другой стороны. Для планеты типа Земли, разница не будет настолько фатальной за счет перераспределения воздушных масс, однако все равно тут будет ощутимо жарче и холоднее, чем днем и ночью на Земле
Насколько возможно на практике встретить потенциально обитаемые планеты не вращающиеся вокруг оси
Заканчивая разговор о планетах удерживаемых приливными силами, попробуем разобраться с тем, насколько вообще вероятна возможность их появления при поиске подобных Земле экзопланет.
Для звезд спектрального класса М можно ожидать большого количества “остановившихся” планет в зонах обитания. Тем не менее, планета может избежать катастрофических колебаний климата, даже если она все время обращена к звезде одной стороной.
А первую очередь, ближайший к солнцу регион должен находится под водой. Очевидно, для выветривания нужна твердая поверхность, богатая минералами.
Затем, даже если звезда нагревает твердую поверхность, это может иметь терпимые последствия. Если газ, поглощаемый в процессе выветривания, не превалирует в атмосфере, то уменьшение его концентрации или даже полное исчезновение может быть незаметно. К примеру, в случае Земли, в процессе выветривания поглощается углекислый газ, но основу атмосферы составляет азот.
А что если посмотреть на проблему шире и задаться вопросом, не могут ли подобные результаты, пусть в облегченном виде, касаться не только остановившихся планет, но и планет с сильными суточными колебаниями температур? По мнению Кита, этот процесс может объяснить отсутствие атмосферы у Марса. Имея очень сильные колебания температур между днем и ночью, красная планета могла быть подвержена активному выветриванию, внесшему свой вклад в исчезновение атмосферы.
Тем не менее, в отношении Марса это лишь предположение, а в отношении остановившихся планет нельзя с уверенностью сказать, что у них есть проблемы с колебаниями климата. Так что только наблюдения могут дать ответ о потенциальной обитаемости планеты.
Источник
Какой была бы Земля, если бы она не крутилась вокруг своей оси, а только вокруг Солнца?
На эту тему в интернете уже давно путешествуют ответы, написаны статьи на научнопросветительских сайтах и даже сняты фильмы.
Фильм из цикла Последствие, на National Geographic, Когда Земля перестанет вращаться.
Скорость вращения нашей планеты 1670 км/ч, поэтому при остановке все, что не вмуровано в горные породы — животных, людей, деревья, здания, — попросту снесет с поверхности Земли. Кроме того, океаны по инерции продолжат вращаться, так что редких выживших счастливчиков накроет гигантским цунами. Также само столкновение вызовет многочисленные землетрясения и извержения.
День и ночь
Сутки на планете будут длиться 365 дней. На одной половине Земли почти полгода будет светить солнце и стоять невыносимая жара, а на другой установится почти шестимесячная холодная ночь. «Почти» — из-за того, что между зимней ночью и летним днем будут краткие периоды сумерек.
Вода и суша
Сейчас центробежные силы сплющивают Землю у полюсов и создают «горб» на экваторе — диаметр планеты там на 43 км больше, чем у полюсов. Без вращения «горб» исчезнет и океаны стекут к полюсам. На планете останется один гигантский континент и две шапки из океанов.
Восток и запад
Солнце cейчас встает на востоке и садится на западе. Это происходит из-за того, что Земля вращается вокруг своей оси с востока на запад. Если планета остановится, восход и закат будут определяться только ее вращением вокруг Солнца; восход будет на западе, а закат — на востоке.
Животные и растения
Большая часть животных и растений не сможет приспособиться к резко изменившимся условиям и исчезнет. При этом некоторые виды получат преимущество, например обитатели Антарктики, которым не привыкать к полугодовой ночи.
Канада и Антарктида
В процессе формирования новой географии под воду уйдут Антарктида, Гренландия, Канада, Сибирь, вся Европа, часть Китая и половина Новой Зеландии. Зато вдоль экватора до 30 градусов северной и южной широты появятся равнины и горные хребты.
Поле и космос
Пропадет магнитное поле Земли, которое защищает планету от солнечного ветра — заряженных частиц, с огромной скоростью несущихся к планете от звезды, — и от высокоэнергетических частиц из дальнего космоса. Поле образуется благодаря вращению полужидкого металлического ядра Земли. Оно порождает токи, которые создают магнитные поля. Кстати, вместе с магнитным полем исчезнут и полярные сияния.
Ветра и климат
В другом температурном режиме ветра начнут дуть от экватора к полюсам, а не распределяться параллельно экватору, как сейчас. Из-за этого изменятся климат и морские течения, что повлечет глобальные перестройки, прежде всего в морских экосистемах.
Частицы и подземелье
Воздействие высокоэнергетических космических частиц смертельно для человека и других живых существ. Людям придется перебраться под землю и там же выращивать растения и пасти скот. Для прогулок по поверхности нужно будет надевать скафандр или защитную одежду.
БУДУЩЕЕ
Медленно, но верно
Кстати, Земля действительно постепенно замедляет свое вращение. Из-за приливных сил между планетой и Луной (они возникают из-за того, что ближние к Луне участки Земли притягиваются к ней сильнее дальних) каждые 100 лет сутки удлиняются на 1,5–2 миллисекунды. Через 140 миллионов лет в сутках будет уже 25 часов. Впрочем, до полной остановки Земли человечество не доживет, так как примерно через 5 миллиардов лет Солнце превратится в красный гигант, увеличится в размерах и поглотит нашу планету.
И специально для тех, кто не умеет пользоваться глобальными поисковиками, есть тоже очень много полезной информации (например ссылка)
Источник
Что бы было на Земле, если бы она перестала вертеться вокруг Солнца, а постепенно встала бы на одно место? Недалеко от
Если Земля перестанет обращаться вокруг Солнца по орбите, то упадет на него через 67 суток. Правда, начало падения будет довольно медленным, так что народ успеет повеселиться напоследок. Луна, остановленная на своей орбите, упадет на Землю за 5 суток.
Земля, переставшая вращаться вокруг своей оси относительно Солнца, станет синхронизированной планетой, каких много у более тусклых звезд. На одной стороне вечный день, на другой — вечная ночь. Нынешние модели показывают, что при этом Земля останется пригодной для жизни. Правда, если она окажется повернутой к Солнцу Тихим океаном, то жить будет практически негде. Если повернута она окажется материковым полушарием, будеть весьма интересный климат. В грубом приближении:
В центре освещенного полушария — суперджунгли с жарой и постоянными дождями.
Вокруг — жаркие саванны с вечным днем.
Дальше — степи, затем тундростепи и тундра на краю освещенного полушария.
У горных хребтов дополнительные лесные и пустынные зоны из-за выливания дождей на склонах.
На ночной стороне — сухо и сильный мороз, но атмосфера вымерзать не будет. А вот вода будет там постепенно (но довольно медленно, из-за малого количества осадков) скапливаться в виде ледников, сползающих с краев огромного ледяного щита, так что океанам на дневной стороне поплохеет. Но, скорее всего, жизнепригодность сохранится.
Ветра дуют в нижних слоях атмосферы к «подсолнечной точке», в верхних слоях — растекаются к полуночной.
Ну, конечно, будет грандиозное вымирание видов, не приспособленных к таким условиям.
Магнитное поле существенно ослабеет.
Если Луну перевести на геостационарную орбиту высотой 36 000 км, она будет обращаться вокруг Земли, постоянно вися над одной её точкой. С одного полушария будет видна огромная (в 10 раз больше нынешней) Луна, с другого — никогда не будет видна. При этом приливные волны от Луны, хоть и огромные, станут неподвижны относительно поверхности Земли и не будут приносить особых катастроф (исключая, что треть прибрежных городов потеряют свои гавани, а вторую треть затопит).
А вот ОДНОВРЕМЕННО остановить и Землю и Луну, чтобы Луна постоянно освещала вечно-ночную сторону Земли, находясь в ее дальней точке Лагранжа (равновесия сил притяжения) — не получится. Неустойчиво такое положение.
Источник
Что бы изменилось, если бы Земля двигалась в обратную сторону
Сейчас наша планета вращается в ту же сторону по своей орбите, в которую вращается Солнце вокруг своей оси. Уже несколько миллиардов лет наблюдается такая ситуация. Но представим, что наша планета приобрела бы ретроградное обращение. Посмотрим, что изменится.
1. Какая разница
Вы спросите: каким же образом можно понять, что случиться с Землей в случае обратного обращения вокруг Солнца? Подумаешь, Солнце будет вставать на западе, а садиться на востоке . Ученые не зря едят свой хлеб, поэтому имеют возможность сделать кое-какие вычисления.
На первый взгляд, не должно ничто поменяться. Ведь какая разница, в какую сторону движется планета? Оказалось, изменения будут, и существенные.
Они коснутся климата, движения водных потоков в океанах, течения ветров.
На данный момент в солнечной системе существует одна планета с ретроградным движением: Венера .
Говоря о Земле: движемся мы сейчас со скоростью 1670 км/ч в космическом пространстве.
2. Симуляция
Флориал Зимен, один из создателей симуляционной модели вращения планеты в обратном направлении, работает в Метеорологическом институте Германии имени М. Планка . Результаты данного эксперимента представлены в 2018 году в Австрии на ассамблее наук о Земле .
Чтобы иметь возможность провернуть такое исследование, ученые воспользовались моделью солнечной системы института Макса Планка, обратили движение Земли, сделали обратное воздействие силы Кориолиса.
Напомню, эффект Кориолиса определяет направление вращения вихрей в циклонах. Суть его в следующем : если вы бросите камень из полюса в сторону экватора, то пока он будет лететь, планета успеет немного провернуться, поэтому он упадет левее.
3. Изменения поверхности
Итак, как выяснили исследователи, общая структура поверхности крупных объектов планеты никаким образом не испытает изменений . Все основные характеристики топографии останутся прежними: размеры, формы, позиции континентов и океанов.
Однако их взаимодействия друг с другом кардинально поменяются. Океанические течения и ветра будут оказывать другое воздействие на материки. В силу вступят новые климатические условия.
Так, пропадут многие известные пустыни: Сахара, на Среднем Востоке. Они наполовину покроются травянистой местностью, а на второй половине появятся огромные леса, наподобие амазонского.
Также, пустыни возникнут в совершенно другом месте: Бразилии, Чили, Аргентине, на юге Северной Америки . Однако, пустынь станет меньше. Сейчас они покрывают около 42 млн. кв. км, а снизятся до 31 млн. кв. км.
Получается, их общее количество спадет.
4. Климатическое влияние
Так как океанические потоки поменяют своё направление, то они начнут подогревать восточные границы материков, а охлаждать западные. В частности, восток России станет более теплым . Его можно будет сравнить с современной прибрежной Италией и Португалией.
В остальном, существенной разницы никто не заметит. Если вы живете в центральной России, то никаких климатических изменений не заметите.
Как видим, вращение Земли вокруг Солнца в обратном направлении вызвало бы ряд новых явлений: половина Африки и пустынной Азии озеленились бы, а Бразилия и Аргентина покрылись бы пустынями.
Источник