Quali sarebbero gli effetti sulla Terra se Giove fosse trasformato in una stella?

Nel libro di Clarke del 2010, il monolite e i suoi fratelli hanno trasformato Giove nella piccola stella soprannominata Lucifer. Ignorando la realtà che non avremo alcun monolito magico che appare nel nostro futuro, quali sarebbero gli effetti sulla Terra se Giove fosse trasformato in una stella?

Al suo più vicino e più lontano:

Quanto sarebbe luminoso il "lato posteriore" della terra con la luce di Lucifero?

Quanto calore genererebbe la piccola stella sulla terra?

Quanti giorni o mesi avremmo effettivamente avuto la notte quando avremmo girato in cerchio dietro il sole?

Quanto più luminoso sarebbe il lato solare della terra quando Lucifero e il sole brillassero entrambi sullo stesso lato del pianeta?

Prima di iniziare, ammetto di aver criticato la domanda in base alla sua improbabilità; tuttavia, sono stato convinto altrimenti. Proverò a fare i calcoli basati su formule completamente diverse da quelle che penso siano state usate; Spero che rimani con me mentre lo lavoro.

Immaginiamo che Lucifero diventi una stella della sequenza principale - in effetti, chiamiamola una nana rossa a bassa massa. Le stelle della sequenza principale seguono la relazione massa-luminosità:

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

Dove e M sono la luminosità e la massa della stella, e L ⊙ e M ⊙ e la luminosità e la massa del Sole. Per le stelle con M < 0,43 M ⊙ , a assume il valore di 2,3. Ora possiamo inserire la formula di Giove ( 1.8986 × 10 27 kg) nella formula, nonché la massa del Sole ( 1.98855 × 10 30 kg) e la luminosità ( 3.846 × 10 26 watt), e otteniamo$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}$

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

Questo diventa

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

che poi diventa

watt.

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

Ora possiamo capire l'apparente luminosità di Lucifero, vista dalla Terra. Per questo, abbiamo bisogno della formula

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

dove è la magnitudine apparente della stella, m ⊙ è la magnitudine apparente del Sole, d ⊙ è la distanza dal Sole e d è la distanza dalla stella. Ora, m = - 26.73 e d ( s ) è 1 (in unità astronomiche). d varia. Giove è a circa 5,2 UA dal Sole, quindi alla sua distanza più vicina alla Terra, sarebbe ~ 4,2 UA. Inseriamo questi numeri nella formula e troviamo$m$$m_\odot$$d_\odot$$d$$m = -26.73$$d(s)$$d$

$$m = -6.25$$

che è molto meno luminoso del Sole. Ora, quando Giove è più lontano dal Sole, è ~ 6.2 AU di distanza. Noi spina che nella formula, e la scoperta

$$m = -5.40$$

che è ancora più debole - anche se, naturalmente, Giove sarebbe completamente bloccato dal Sole. Tuttavia, per trovare la grandezza apparente di Giove ad una certa distanza dalla Terra, possiamo cambiare la formula sopra in

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

In confronto, la Luna può avere una magnitudine apparente media di -12,74 a luna piena - molto più luminosa di Lucifero. La magnitudine apparente di entrambi i corpi può, ovviamente, cambiare - Giove per transiti della sua luna, per esempio - ma questi sono i valori ottimali.

Sebbene i calcoli di cui sopra non rispondano davvero alla maggior parte delle domande, spero che sia di aiuto. E per favore, correggimi se ho fatto un errore da qualche parte. LaTeX non è affatto la mia lingua madre e avrei potuto sbagliare qualcosa.

Spero che questo possa essere d'aiuto.

modificare

La luminosità combinata di Lucifero e del Sole dipenderebbe dall'angolo dei raggi del Sole e dei raggi di Lucifero. Ricordi come abbiamo stagioni diverse a causa dell'inclinazione dell'asse terrestre? Bene, il calore aggiunto avrebbe a che fare con l'inclinazione degli assi della Terra e di Lucifero l'uno rispetto all'altro. Non posso darti un risultato numerico, ma posso aggiungere che spero che non sia troppo più caldo di adesso, mentre sto scrivendo questo!

Seconda modifica

Come ho detto in un commento da qualche parte in questa pagina, la relazione massa-luminosità funziona davvero solo per le stelle della sequenza principale. Se Lucifero non fosse sulla sequenza principale. . . Bene, allora nessuno dei miei calcoli sarebbe corretto.

Penso che sia una domanda divertente, se impossibile. L'unico modo per trasformare Giove in una stella anche lontanamente pratica è aggiungere alla sua massa. Ignorando i nani marroni che hanno una produzione di energia molto limitata, per far funzionare un nano rosso, dovresti aggiungere almeno 75-80 masse di Giove. (poco più di 24.000 masse terrestri). Vorresti aggiungere una buona percentuale di idrogeno, ma alcuni detriti rocciosi non danneggerebbero il mix.

Comunque, supponendo che l'impossibile sia fatto, ci sono diverse cose da considerare. La maggiore gravità (75-80 volte) altererebbe significativamente tutte le orbite dei pianeti. Prevedere esattamente quanto sia difficile, ma che molta più massa e le orbite dei pianeti, certamente tutte quelle interne, vacillerebbero molto di più e alcuni potrebbero essere estratti completamente dalla loro orbita, probabilmente espulsi dal sistema solare.

Potresti pensare che i pianeti più vicini a Giove sarebbero i più colpiti, ma ha davvero più a che fare con la sincronizzazione delle maree di ogni altra cosa. Uno qualsiasi dei 4 pianeti interni potrebbe essere trascinato in una nuova orbita. Probabilmente vedresti anche l'orbita della terra allungarsi in risonanza con Giove forse aumentando il periodo dell'era glaciale / scioglimento del ghiaccio. Risposte precise sono difficili e nessuna di queste cose accadrebbe in 1 orbita, ma nel tempo, certamente. Modifiche orbitali a tutti i pianeti interni e forse anche a Saturno sarebbero inevitabili se Giove diventasse un nano rosso. Immagina se Saturno fosse avvicinato alla terra, in un'orbita tra Marte e Giove, o Mercurio fosse tirato fuori dalla terra. Le probabilità sono che non ci colpiranno, ma potremmo voler tenerlo d'occhio.

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

La seconda cosa da considerare è il magnetismo e i brillamenti solari. Le giovani stelle tendono a ruotare molto velocemente a causa della conservazione del momento angolare quando le stelle si formano e questo crea enormi campi magnetici e enormi bagliori solari, molto più grandi di quanto otteniamo dal sole. È strano pensare che un minuscolo nano rosso, 4 volte più lontano dal nostro sole rispetto al sole creerebbe brillamenti solari di cui preoccuparsi, ma è possibile. Non è sicuro se ciò abbia bisogno di un momento angolare elevato perché ciò avvenga, ma potremmo vedere più grandi brillamenti solari dalla stella-Giove che dal sole.

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

Luminosità, calore e visibilità erano coperti sopra, ma lo toccherò. La luminosità di -6,25 sarebbe 5-6 volte più luminosa di Venere e la vedresti di notte, Venere non è vista nell'oscurità di picco, quindi sarebbe significativamente più luminosa di qualsiasi altra stella / pianeta nel cielo, ma significativamente inferiore luminoso della luna, come, non puoi farti strada solo con la luce di quella stella nel modo in cui puoi vedere le cose intorno a te al chiaro di luna. Ma quando eseguo i numeri, penso che sarebbe un po 'più luminoso di così.

Mass to Luminosity è alla potenza di 3,5: una stima rapida, quindi, diciamo che il nano rosso ha una massa di 80 Giove. Sono 0,076 soli. 0,076 ^ 3,5 = circa 1/8000, quindi 4,2 volte più lontano nel punto più vicino (quadrato di quello), 1/8000 di luminosità, stiamo guardando 1 / 140.000 volte la luce che otteniamo dal sole - non molto e probabilmente meno di quello nelle sue fasi iniziali e poiché le stelle più piccole tendono a cadere, quindi stimiamo 1 / 200.000 - 1 / 300.000 la luminosità apparente del sole come stima del campo di baseball. Non è abbastanza per riscaldare la terra, ma è ancora più luminoso (un po ') della luna piena che è circa 1/3000 della luminosità del sole. sarebbe abbastanza luce per orientarti, ma non vorrei provare a leggerlo. Sarebbe anche una luce nettamente rossastra.

Infine, la dimensione - una stella nana rossa di 80 masse di Giove sarebbe in realtà leggermente più piccola di Giove a causa della gravità, quindi apparirebbe come un pianeta - non proprio un punto nel cielo, ma quasi un punto, ma un po 'più luminoso del luna piena e rosso. È probabilmente abbastanza luminoso da vedere anche durante il giorno. Non penso che sarebbe difficile guardare o ferire i tuoi occhi, ma brillerebbe come una piccola torcia rossa brillante in lontananza.

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

Non penso che mi piaccia Star-Jupiter. Non pensiamo di farlo. :-)

Ignorando l'impossibilità di Giove a diventare solare:

Supponiamo che Giove si trasformi in duplicato del Sole in termini di produzione di energia. L'energia trasmessa alla terra segue una legge del quadrato inverso. Poiché Giove è, nella migliore delle ipotesi, 4 volte più lontano dalla Terra rispetto al Sole, Giove fornirà alla Terra, al massimo, 1/16 dell'energia che il Sole fornisce, per un aumento di poco più del 6%, al maggior parte.

In confronto, tra afelio e perielio, la distanza Sole-Terra aumenta da circa 147 milioni di chilometri a circa 152 milioni di chilometri. Ciò implica una variazione dell'apporto energetico stagionale di circa il 7%, che sperimentiamo ora ogni anno ...

In realtà, Giove non ha abbastanza massa per avviare l'accensione stellare o sostenerla se potessimo in qualche modo avviarla.

Anche la stella più piccola richiederebbe da 80 a 90 volte la massa di Giove solo per emettere un debole bagliore rosso.

Anche per diventare una proto-stella nana marrone, Giove richiederebbe un aumento di massa dell'ordine di almeno 10 volte.

Lucifero semplicemente non è possibile a meno che Giove non si scontri con qualcosa per fornire la massa extra di cui ha bisogno per diventare stellare e anche in quel caso, nella migliore delle ipotesi sarebbe una nana rossa e abbastanza debole, come un'unghia rovente che brilla nel buio.

Ma si può sognare.

:)

1. Distanza Sole-Terra: 1 UA
2. Distanza Terra-Giove (alla congiunzione): 4 UA

Quindi Lucifero sarà quattro volte più lontano del Sole quando sarà più vicino (sei volte quando sarà più lontano), e allo stesso tempo sarà mille volte più piccolo . Questa è circa 40 volte più luce della luna piena concentrata in un piccolo punto nel cielo.