Klimaticky model vzdaleneho systemu Trappist1

Jakým způsobem lze dokumentovat pozorované meteorologické jevy? Fotografie, video, elektronický záznam, tabulky a grafy...

Moderátor: Moderátoři

Odpovědět
TommyAst
Příspěvky: 440
Registrován: 05 bře 2013, 23:44
Meteostanice: N.A.

Klimaticky model vzdaleneho systemu Trappist1

Příspěvek od TommyAst » 18 pro 2018, 04:16

Nedavno vysel velmi dobry a rozsahly clanek na klimaticky model planet systemu Trappist 1.

Trappist1 je velmi mala hvezda - cerveny trpaslik s pouhymi 8.9% (8%) hmotnosti Slunce, takze na hranici klasicke hvezdy (ale mnohem vic, nez homtnost Jupiteru). Cerveny trpaslik sviti nesrovnatelne mene nez Slunce (Celkova zarivost 0.0522% Slunecni, naprosta vetsina ale v infracervene oblasti, ve viditelnem svetle je zarivost Trappist1 jen 0.000373% Slunecni), zatimco je delka zivota teto hvezdy vice nez 4000 miliard let (Slunce necelych 12 miliard let). Na tom vsem by nebylo nic divneho, podobnych hvezd je v Mlecne draze mnoho miliard (stovky). Jenze u Trappist 1 byl objeven system 7 planet obihajicich kolem hvezdy.

Hvezda Trappist1 podle EN Wiki:

Hmotnost: 8.9% Slunce
Polomer: 12.1% Slunecniho
Zarivost celkova: 0.0522% Slunecni (velka cast v infracervene oblasti, barva cervena, typ M8V)
Svitivost ve viditelnem svetle: 0.000373% Slunecni
Povrchova teplota hvezdy: 2550 K (+2280 °C , na hranici teploty povrchu klasickych hvezd), Slunce 5500-5515 °C, 5772 K (5780K, 5785 K)
Stari cca 7.6 miliard let, 167% Slunecni
Gravitace na povrchu hvezdy: 1690 17200% pozemske, 617 % Slunecni.
Vzdalenost: 38.6 (39.5, 39.8 ) svetelnych let (12.1 Parseku), 375 000 miliard km, 2 500 000 x vic nez Slunce.

Popis Trappist1 a planetarni system na Wikipedii:

https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1 Anglicky
https://cs.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1 Cesky

Stranka venovana planetarnimu systemu Trappist1:

http://www.trappist.one/

V databazi exoplanet se da najit (databaze se pekne rozrusta, uz prez 3900 planet, zadej vyhledat Trappist):

http://exoplanet.eu/catalog/

Vzhledem k dobremu umisteni a sklonu drah lze z tranzitu urcit velikost planet a z radialnich rychlosti hmotnost planet (dolni mez hmotnosti, pomoci trvani tranzitu byla hmotnost upresnena). Dale zname excentricity, obezne doby, sklon drah, kolik zareni na planety dopada, hustoty planet, gravitaci na povrchu. Planety neni mozne videt primo. Vsechny tyto hodnoty jsou jen na zaklade pozorovani hvezdy (spektrum, zarivost). Vic se jiz urcit neda.

Cely system je narozdil od Slunecni soustavy v dokonalem usporadani, obezne doby jsou v rezonanci. Je velmi pravdepodobne, ze vsechny planety maji vazanou rotaci, tedy delka obehu a rotace je stejna (ale muzou mit mozna snad jiny pomer rezonance den-rok). Na jedne polovine planety je porad den a na druhe polovine je porad noc. K tomu navic je i excentricita obezne drahy u vsech planet nulova, takze vzdalenost od mistniho Slunce je konstantni. Sklony rotacnich os (u Zeme 23.45) u planet Trapist1 nezname, pokud by byla nulova, je mistni velke cervene, ne tak jasne Slunce permanentne na stejnem miste a stejne daleko a stejne velike (ale tyto typy hvezd jsou promenlive o dost vic nez Slunce). Nezname ani albedo planet, kolik zareni se odrazi a pohlti. Lze odhadovat albedo cca mezi 0.1 a 0.8 (povrch 0.1-0.3, snih i 0.7-0.8, ale v infracervene oblasti je snih cerny, v UV oblasti je albedo snehu 0.9).

I kdyz nevime vubec nic o atmosferach, jestli vubec existuji, ani nezname povrch planet, vysel clanek ohledne klimatickych modelu Trappist1. Clanek je velice obsahly a kvalitni a vytvoreni takoveho clanku dalo velkou praci (nejsem jeden z autoru). Jsou uvazovany ruzne modely atmosfer, od huste atmosfery Venuse prez Zemskou atmosferu az po ridkou atmosferu. Tim se razantne zmeni propustnost pro ruzne zareni (ruzne vlnove delky), i intenzita sklenikoveho efektu a transport tepla. Vzhledem k dlouhe dobe rotace o proti Zemi je i Corriolisova sila mala a vzduch proudi vice primo z vyse do nize.


Clanek - Klimaticky model pro exoplanety Trappist1 v anglictine, hodne obrazku, 44 stran:

https://arxiv.org/abs/1809.07498

Souhrn v cestine:

https://www.exoplanety.cz/2018/12/02/no ... o-i-chlad/


Slunce je pomerne stabilni hvezdou. Zarivist se v prubehu 11-letych a delsich cyklu meni pouze o desetiny procenta, a to znamena zmenu insolace na Zemi nekolik W/m2. Na Slunci jsou take erupce a proudy castic (Slunecni vitr, nahle uniky koronalni hmoty, zpusobujici polarni zari). Ale hvezdy typu M, cerveni trpaslici, maji caste erupce, o mnoho silnejsi, nez v pripade Slunce. Zarivost se kratkodobe meni o o desitky procent. A planety sou hvezde mnohem bliz. Vytrysky koronalni hmoty zasahuji planetu mnohem silneji a to ma za nasledek znacnou ztratu atmosfery, hlavne lehkych slozek. Pred ztratou atmosfery a proudum nabitych castic chrani magneticke pole, ktere zavisi na zeleznem jadre a rotaci planety. Jenze v pripade vazane rotace je rotace planety pomerne pomala a magneticke pole slabe. Takze s existenci atmosfer to vypada nic moc.


Trappist 1 b - nejblizsi planeta s insolaci 5700-5800 W/m2, coz je vic, nez v pripade Venuse, mene nez v pripade Merkuru. Planeta bude kazdopadne velmi horka, v pripade huste atmosfery muze byt povrchova teplota i prez +1000-1500 °C, jinak 100-300 °C, v substellarnim bode i +400 °C.

Trappist 1 c - Blizka planeta s insolaci 3050-3100 W/m2, vice nez Venuse stale. Pri ridke atmosfere a skalnatem povrchu muze byt teplota v substelarnim bode okolo +150 °C, na odvracene strane hluboko pod 0 °C, ale v pripade huste atmosfery i prez +500-700 °C.

Trappist 1 d - S insolaci 1500-1600 W/m2 jde o hodnotu jen o malo vyssi, nez u Zeme (1350-1400 W/m2). Pri stejnem albedu a atmosfere, jako u Zeme, bude na denni strane teplota dost vysoka (+30-60 °C), ale k lavinovemu sklenikovemu efektu nejspis nedojde. Na nocni strane budou rozsahle oblasti vecneho ledu, cimz hrozi, ze veskera voda zustane na nocni strane zamrzla. V pripade huste atmosfery ale muze byt pomerne horko, +100-300 °C (nebo az +500 °C) na cele planete. Planeta je ve srovnani se Zemi pomerne mala a i gravitace je slabsi. Atmosfera se udrzi tezko.
Pokud bude na planete vsude snih a led, bude teplota prumerna okolo -50 °C, na nocni strane i pod -100 °C, v substellarnim bode 0 °C az +20 °C. V pripade kamenneho povrchu, pouste a atmosferou Zemi podobnou, bez sklenikoveho efektu, muze byt prumerna teplota okolo -15 °C az 0 °C, v substellarnim bode +30 °C az +50 °C, na nocni strane vetsinou mrazy, na opacnem miste substellarniho bodu -50 °C az -100 °C. Sklenikovy efekt vodni pary muze teploty navysit.

Trappist 1 e - s insolaci necelych 900 W/m2 jde o hodnotu o dost nizsi, nez v pripade Zeme. Pri teto insolaci by na Zemi vsechny oceany nejspis zamrzly a tim by se zvysilo albedo a cela Zeme by zustala navzdy pokryrta ledem. Trappist 1 d ma nejspis vazanou rotaci a v transport tepla bude efektivnejsi. Muselo by byt v atmosfere vice CO2 nebo metanu, aby planeta nezamrzla. V pripade zmrzle planety s velkym mnozstvim vody bude teplota v substellarnim bode -10 °C az -30 °C, na cele planete prumer okolo -70 °C az -90 °C a na nocni strane pod -100 °C i -150 °C. Pokud se bude jednat o skalnaty povrch, bude prumerna teplota na planete 0 °C az -40 °C, na nocni strane v nekterych mistech i pod -100 °C a v substellarnim bode okolo 0 °C az +35 °C. Sklenikovy efekt vodni pary muze teploty navysit. V pripade silnejsi sklenikoveho efektu metanu a CO2 by mohlo byt na denni strane pomerne teplo. A v pripade huste atmosfery by mohlo byt na cele planete horko, i prez +100 °C, nebo i nad +300 °C.

Trappist 1 f - s insolaci jen 500-530 W/m2, mene nez Mars, bude v pripade atmosfery srovnatelne se Zemi bud vsude snih a let a mrazy vetsi nez v zime na Antarktide povetsinou, casto pod -100 °C. I v substellarnim bode bude vecny snih. V pripade male mnozstvi vody pujde o zmrzlou poust, substellarnim bode bude okolo -10 °C az +20 °C stupnu nad nulou. Ale v pripade velmi huste atmosfery muze byt na cele planete teplo, i prez +100 °C, nebo i prez +200 °C.

Trappist 1 g - S insolaci 350 W/m2 pujde temer urcite o zmrzly svet. Pokud je na povrchu dostatek vody, cely svet bude vypadat jako antarktida (albedo se jeste snizi a prakticky vsude budou teploty pod -100 °C, i v substellarnim bode pod -50 °C). V pripade skalnateho povrchu se bude jednat o zmrzlou poust, i v substellarnim bode bude -10 °C az -40 °C a na vetsine planety pod -100 °C. Ale husta atmosfera jako u Venuse bude znamenat stale +100 °C az +200 °C na cele planete.

Trappist 1 h - S insolaci 180 W/m2 pujde temer urcite o zmrzly svet. Pokud je na povrchu dostatek vody, cely svet bude vypadat jako antarktida (albedo se jeste snizi a prakticky vsude budou teploty pod -150 °C, i v substellarnim bode okolo -100 °C). V pripade skalnateho povrchu se bude jednat o zmrzlou poust, i v substellarnim bode bude -50 °C az -70 °C a na vetsine planety pod -120 °C. Ale husta atmosfera jako u Venuse bude znamenat i nad +100 °C na cele planete, pri velmi huste atmosfere nad 100 Bar muze byt in nad +200 °C na cele planete. Planeta je ve srovnani se Zemi pomerne mala a i gravitace je slabsi.

Trappist 1 i - V roce 2018 byla navrhnuta moznost existence 8. planety, jeste dale od hvezdy nez Trappist 1 h, s jeste mensi insolaci. Jde ale pouze o moznost existence planety a zadne dalsi udaje nemame.
Přílohy
Trappist1_Taucet_GJ436b_CharacteristicsB.png
Obr. 3 - Tabulka vypoctenych charakteristik pro Trappist1, ale take pro Zemi, system exoplanet na Tau Ceti a horky Neptun GJ 436b, vlastni vytvor. Do zlutych poli se zadavaji hodnoty.

Sloupec 1 - Jmeno planety
Sloupec 2 - Excentricita obezne drahy 0-1
Sloupec 3 - Maximalni vzdalenost od hvezdy v metrech
Sloupec 4 - Minimalni vzdalenost od hvezdy v metrech
Sloupec 5 - Rovnovazna teplota planety bez vlivu atmosfery v Kelvinech v pripade minimalni vzdalenosti od hvezdy a maximalni insolace.
Sloupec 6 - Rovnovazna teplota planety bez vlivu atmosfery v Kelvinech v pripade maximalni vzdalenosti od hvezdy a minimalni insolace.
Sloupec 7 - Rovnovazna teplota planety bez vlivu atmosfery v Kelvinech v substellarnim bode v Kelvinech (bez transferu tepla) v pripade minimalni vzdalenosti od hvezdy a maximalni insolace.
Sloupec 8 - Rovnovazna teplota planety bez vlivu atmosfery v Kelvinech v substellarnim bode v Kelvinech (bez transferu tepla) v pripade maximalni vzdalenosti od hvezdy a minimalni insolace.
Sloupec 9 - Insolace ve W/m2 v pripade minimalni vzdalenosti od hvezdy a maximalni insolace.
Sloupec 10 - Insolace ve W/m2 v pripade maximalni vzdalenosti od hvezdy a minimalni insolace.
Sloupec 11 - Rovnovazne prumerne vyzarovani cele planety ve W/m2 v pripade minimalni vzdalenosti od hvezdy a maximalni insolace.
Sloupec 12 - Rovnovazne prumerne vyzarovani cele planety ve W/m2 v pripade maximalni vzdalenosti od hvezdy a minimalni insolace.
Sloupec 13 - Rovnovazne prumerne vyzarovani cele planety ve W/m2 v substellarnim bode v Kelvinech (bez transferu tepla) v pripade minimalni vzdalenosti od hvezdy a maximalni insolace.
Sloupec 14 - Rovnovazne prumerne vyzarovani cele planety ve W/m2 v substellarnim bode v Kelvinech (bez transferu tepla) v pripade maximalni vzdalenosti od hvezdy a minimalni insolace.
Trappist1_Taucet_GJ436b_CharacteristicsA.png
Obr. 2 - Tabulka vypoctenych charakteristik pro Trappist1, ale take pro Zemi, system exoplanet na Tau Ceti a horky Neptun GJ 436b, vlastni vytvor. Do zlutych poli se zadavaji hodnoty.

Sloupec 1 - Jmeno planety
Sloupec 2 - Polomer hvezdy ve Slunecnich polomerech
Sloupec 3 - Hlavni poloosa obezne drahy v Astronomickych jednotkach AU
Sloupec 4 - Teplota povrchu hvezdy v Kelvinech
Sloupec 5 - Polomer hvezdy v metrech
Sloupec 6 - Hlavni poloosa obezne drahy v metrech
Sloupec 7 - Albedo povrchu 0-1
Sloupec 8 - Rovnovazne prumerne vyzarovani cele planety ve W/m2 v pripade vzdalenosti od hvezdy - hlavni poloosa a
Sloupec 9 - Rovnovazna teplota planety bez vlivu atmosfery v Kelvinech v pripade vzdalenosti od hvezdy - hlavni poloosa a
Sloupec 10 - Insolace ve W/m2 v pripade vzdalenosti od hvezdy - hlavni poloosa a
Sloupec 11 - Rovnovazna teplota planety bez vlivu atmosfery v substellarnim bode v Kelvinech (bez transferu tepla) v pripade vzdalenosti od hvezdy - hlavni poloosa a
Trappist1_ExoplanetEU.png
Obr. 1 - Tabulka exoplanet Trappist1 podle http://exoplanet.eu/catalog/ . U plannety [i]Trappist 1 i[/i] byla v roce 2018 navrhnuta existence, existence ostatnich planet je jiz delsi dobu potvrzena.
Naposledy upravil(a) TommyAst dne 18 pro 2018, 04:19, celkem upraveno 1 x.

TommyAst
Příspěvky: 440
Registrován: 05 bře 2013, 23:44
Meteostanice: N.A.

Re: Klimaticky model vzdaleneho systemu Trappist1

Příspěvek od TommyAst » 18 pro 2018, 04:19

Par obrazku k exoplanetarnimu systemu Trappist1
Přílohy
1280px-Comparison_between_the_Sun_and_the_ultracool_dwarf_star_TRAPPIST-1.jpg
Obr. 6 - srovnani hvezd Slunce a Trappist1, zdroj: https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1
1280px-PIA22095-TRAPPIST-1-SolarSystemComparison-20180205.jpg
Obr. 5 - Srovnani kamennych planet Slunecni soustavy a planet Trappist1 na zaklade insolace a hustoty, , zdroj: https://en.wikipedia.org/wiki/TRAPPIST-1
1280px-PIA22094-TRAPPIST-1-PlanetLineup-20180205.jpg
Obr. 4 - Charakteristika kamennych planet Slunecni soustavy a planet Trappist1, podle toho, co je znamo - Polomer, hmotnost, hustota, gravitace na povrchu, insolace, vzdalenost od hvezdy a obezna doba (delka roku).

Jak planety Trappist1 vypadaji, jestli maji atmosferu a jakou, jake je albedo, sklon rotacni osy, to je zcela nezname a muzeme jen tipovat.

Planety rovnez nejde zobrazit primo, charakteristika je odvozena ze zmen pozorovane svitivosti Trappist1 a ze spekter (velmi presne mereni radialnich rychlosti).

Odpovědět

Zpět na „Dokumentace meteorologických jevů“