2019 subscribers

"Что было бы, если бы Юпитер стал звездой?"

264 full reads
412 story viewsUnique page visitors
264 read the story to the endThat's 64% of the total page views
3,5 minutes — average reading time

Попался такой вопрос на #Яндекс.Кью ...

Вероятно, он навеян "Космической одиссеей" А. Кларка или чем-то в этом духе. Я тоже в юношестве интересовался этим вопросом, и потому постараюсь ответить на него по возможности исчерпывающе.

"Что было бы, если бы Юпитер стал звездой?"

Сначала рассмотрим, как дело обстоит в реальности, а потом проанализируем тот вариант, что упомянут у Кларка.

Итак:

Современный Юпитер: даже не "субзвезда"

Современный Юпитер не может стать звездой: не хватает массы. Не является он и "субзвездой" - коричневым карликом. Если бы он был не планетой, а сконцентрировавшимся непосредственно из межзвёздной туманности "планемо", то, так как в начале эволюции он всё же какое-то время светился, его могли бы назвать "субкоричневым карликом". Но к нашему Юпитеру это отношения не имеет.

Если бы он - абстрагируясь от массы - стал бы вдруг самосветящимся каким-то образом, то последствия зависели бы от того, насколько сильно бы Юпитер светился. Если на уровне мелких звёзд, примерно 0.0001 солнечного уровня (это примерно уровень мельчайших красных карликов), то земное ночное небо даже не особенно бы и поменялось.

В самом деле.

Солнце светит примерно в 465 тысяч раз ярче полной Луны. Радиус орбиты Юпитера - около 5 астрономических единиц. Так как 1 а..е. - это расстояние от Земли до Солнца (около 150 млн км), то получается, что среднее расстояние до Юпитера у нас оказывается равным тем же 5 а.е., а на протяжении года оно меняется от 4 до 6 а.е. - в зависимости от взаимного расположения на орбитах Земли и Юпитера.

Как известно, излучение слабеет пропорционально квадрату расстояния. Тогда 465000 * 0.0001 = 46.5 полных Лун - это яркость Юпитера-звезды на земном небе, если бы он заместил собой Солнце. Но на реальном расстоянии в 5 а.е. он бы был ещё в 5*5=25 раз слабее, то есть 46.5/25 = 1.86 полной Луны. Ну, округлим до двух. Это в среднем: на протяжении года яркость менялась бы от 2.9 до 1.3 полной Луны.

О каком-либо нагреве Земли со стороны такой слабой звёздочки и говорить нечего. То есть на Землю он бы влияние оказал примерно никакое. Максимум - несколько мешал бы астрономическим наблюдениям. Несильно.

А если бы Юпитер был звездой?

Предположим, что вместо крупнейшей планеты у нас исходно была бы звезда - пусть самая маленькая. Что было бы тогда?

Для того, чтобы реально стать звездой, пусть самой слабой, Юпитер должен был бы быть примерно в 80 раз массивнее. Но тогда он уже весьма существенно влиял бы на другие планеты. Ведь у нас была бы тогда уже не планетная система Солнца, а система двойной звезды Солнце - Юпитер.

Насколько я помню, условно считается, что некратная орбита планеты - то есть вокруг только одного из компонентов двойной звезды - относительно устойчива, если расстояние до второй звезды никогда не становится меньшим, чем большая полуось орбиты планеты, умноженная на пять. Кратная же орбита - вокруг центра масс двойной звезды - устойчива, в зависимости от соотношения масс компонентов, на расстоянии, превышающем расстояние между звёздами в 2-4 раза.

Таким образом, так как расстояние между компонентами двойной звезды Солнце - Юпитер у нас те же самые 5 а.е., получается, что Юпитер иногда сближается с Землёй на дистанцию меньше критической. Это значит, что из планет земной группы устойчивой орбита оказалась бы разве что у Меркурия (и то не факт). Из внешних планет устойчивой оказалась бы орбита Нептуна, максимум, если повезёт, ещё и Урана.

Юпитер - коричневый карлик

В принципе, можно "превратить" Юпитер в коричневый карлик, они меньше, от 13 масс Юпитера. Но столь маленькая субзвезда наверняка успела бы уже остыть до уровня, когда перестала бы быть самосветящейся в видимом спектре - это произошло бы через считанные миллионы лет после образования Солнца и планет. Но зато там, возможно, Венера тоже смогла бы существовать.

Разумеется, представить себе формирование чего-то подобного естественным путём невозможно. Ну разве что, как и в предыдущем случае, это была бы изначально двойная звезда. Но тогда планетная система с самого начала выглядела бы сильно иначе.

Теоретически можно представить себе сверхмассивный протопланетный диск - на порядок превосходящий тот, который на самом деле у нас был (в некоторых случаях такие возникают). Тогда вместо Юпитера появляется коричневый карлик... но вот вместо Земли - крупная сверхземля, если не тёплый мининептун (по логике вещей, это должна быть планета в те же 13 раз массивнее Земли). Зато Луна разбухает до полутора марсианских масс.

Вариант интересный, кстати: в такой системе именно меньший компонент двойной планеты Земля - Луна был бы лучше пригоден для жизни нашего типа (сутки только длинноваты). Впрочем, многое зависит от эволюции этой системы: она могла сильно измениться за миллиарды лет. В любом случае, коричневый карлик на месте Юпитера уже перестал бы светиться к моменту появления на тамошней Земле/Луне жизни.

Зато Марс там стал бы как полторы наших Земли - и, несмотря на холодный климат, мог бы быть обитаем. Действительно: вода есть, магнитное поле есть, атмосфера густая, море в низких широтах ото льда свободно... Что ещё надо?

Метки: #планеты солнечной системы , #звёзды , #коричневые карлики , #астрофизика , #физика , #S-ответы , #солнечная система , #двойные звёзды , #артур кларк

В общем, всё совершенно иначе. Если Юпитер действительно "делать" нормальной звездой, то Земли просто нет. Для её существования вторую звезду надо отодвинуть хотя бы на уровень орбиты Сатурна. Если превращать Юпитер в коричневый карлик, то Земля радикально меняется, для жизни больше начинают подходить другие планеты.

PS: Раздел о превращённом в микрозвезду Юпитере у А. Кларка уже больно разросся, выложу его отдельной статьёй.

Сделано:

Восход Люцифера: к вопросу о стеллаформировании Юпитера

См. также

Навигатор по каналу "Море Ясности"