Проект по ОИПД на тему: «Оптимальная планета для будущей жизни землян»

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

города Калининграда гимназия № 40 имени Ю.А. Гагарина

(МАОУ гимназия № 40 им. Ю.А. Гагарина)

Проект по ОИПД на тему:

«Оптимальная планета для будущей жизни землян»

Выполнила

ученица 11 «П» класса

Залужная Мария

Научный руководитель

Шевцова Любовь Васильевна

Калининград, 2021

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.        3

Методика оценки пригодности планетной системы        4

Результаты.        4

1. Глизе 667 C c        5

2.Проксима Центавра b        5

3.Тау Кита e        6

4.Глизе 832 С с        6

5.Глизе 163 C        7

Вывод.        7

Литература        8

ОПТИМАЛЬНАЯ ПЛАНЕТА ДЛЯ БУДУЩЕЙ ЖИЗНИ ЗЕМЛЯН

Рассмотрены близкие к Солнцу планеты, наиболее подходящие для дальнейшего проживания и переселения человечества. Составлена формула, по которой определены планеты, наиболее подходящие для землян. По результатам расчётов, победила планета Тау Кита е.

Ключевые слова.

Экзопланета, красный карлик, оранжевый карлик

Введение.

Человечество уже активно смотрит в будущее и понимает, что наше Солнце не вечно и, к сожалению, уже через пять млрд. лет оно начнёт умирать и расширится так сильно, что почти мгновенно превратит Землю в пепел.  Поэтому  я попробую найти  экзопланету для нашего будущего проживания.

Очевидно, что она должна быть максимально похожа на Землю по таким критериям, как: наличие жидкой воды – необходимые условия для организма. Наличие атмосферы, магнитного поля и озонового слоя для защиты от космического мусора и ультрафиолетового и космического излучения. Наличие кислорода и силы тяжести (ускорение свободного падения) для нормального функционирования организмов и привычных условий пребывания. Желательна схожесть  продолжительности дня с земным. Расположение относительно звезды, обеспечивающее комфортную температуру по всей поверхности планеты.

Цель: Определить планету для дальнейшей жизни землян.

Актуальность: В результате новых открытий были найдены тысячи экзопланет  и даже определены их характеристики.

Задачи:

1. Разработать методику оценки жизнепригодности планет
2. Оценить по ней экзопланеты, расположенные близко к Земле.
3. Отобрать наиболее подходящих кандидатов для переселения

Методика оценки пригодности планетной системы.

Для численной оценки пригодности предлагается ввести интегральный коэффициент, учитывающий следующие определяющие факторы:

1.Стабильность звезды – это неизменная яркость. Она необходима для постоянной средней температуры, что позволяет человеку комфортно существовать. Будем считать, что у желто-оранжевых карликов (звезд похожих на Солнце по размерам и температуре) ∆M=0, а у красных карликов, которые характерны частыми внезапными вспышками ∆M=0,25.

2.Срок оставшейся жизни звезды. Он должен быть больше пяти млрд лет. Поскольку красные карлики – самые мало массивные звезды, продолжительность их жизни гораздо больше, чем у звезд типа Солнца. Будем считать, что для них T = 20, а для оранжевых карликов T = 10.

3.Расстояние звезды от солнечной системы. Желательно, как можно меньше для более реального достижения.

4.Период обращения (год), предполагаемая температура на поверхности планеты

В ходе исследования мы предлагаем использовать следующую формулу для расчета жизнепригодности планеты:

 .

Здесь k-коэффициент интегральной оценки; T- время оставшейся жизни звезды (млрд. лет); L- расстояние от Земли (световых лет); ∆M- переменность (в долях светимости Солнца); P – период обращения относительно года Земли; ∆t –модуль разности земной температуры и температуры на экзопланете (°C).

По этой формуле - k для Земли, находящейся на расстоянии Проксима Центавра = 1,18. Оценивать планеты мы будем относительно этого коэффициента, чем больше, тем лучше.

Результаты.

На рисунке 1 показаны наиболее близкие к Солнцу экзопланетные системы. Кандидатов для возможного будущего проживания будем искать среди них. Все рассмотренные ниже кандидаты находятся в пределах “зоны жизни“, то есть на них температура, при которой может существовать жидкая вода.

Рис.1. Солнце и ближайшие экзопланетные системы.

1. Глизе 667 C c

Расположена на расстоянии около 22,7 световых лет. Минимальная масса планеты - 3,8 масс Земли. Планета обращается вокруг звезды Глизе 667 C. Эта звезда - красный карлик, примерно в 3 раза меньше Солнца по массе.  В её атмосфере происходят бурные процессы, похожие на солнечные вспышки, поэтому звезду относят к классу вспыхивающих переменных звёзд. Планета обращается на расстоянии 0,12 а.е., её орбитальный период составляет 28,1 земных суток.  Температурный режим планеты возможно очень близок к температурному режиму Земли, а именно около 27 °C. Если наклонение её орбиты не слишком мало и, соответственно, масса не слишком велика, то парниковый эффект, создаваемый достаточно плотной атмосферой, вполне возможно создаёт на поверхности планеты достаточно комфортные условия для существования человека.

2.Проксима Центавра b

Расположена на расстоянии примерно 4,22 светового года от Земли в созвездии в системе Проксима Центавра. Звезда в 8 раз меньше Солнца; красный карлик. Планета является ближайшей известной экзопланетой и одновременно ближайшей экзопланетой, находящейся в зоне обитаемости. Неизвестно, является ли планета пригодной для жизни. Было заявлено, что орбита находится в пределах обитаемой зоны Проксимы Центавра. Проксима Центавра b имеет массу очень близкую к земной. Но в остальном они различны. Согласно оценке, Проксима Центавра b в настоящее время получает в 60 раз больше высокоэнергетического излучения, чем Земля. Но, правда, такие показатели допускают возможность существования биосферы, использующий защитный механизм от вспышек ультрафиолетового излучения. Проксима Центавра b завершает круг вокруг своей звезды каждые 11,2 дня. Эта планета скорее всего будет непригодна для жизни человека, хотя бы потому, что средняя температура на ней составляет около 60°C.

3.Тау Кита e

Находится в созвездии Кита. Звезда Тау Кита немного уступает Солнцу по размерам: её масса и радиус составляют 0,783 и 0,79 солнечных соответственно, то есть она относится к классу желтых карликов.  Расстояние от Земли 12 световых лет. Планета получает примерно на 60% больше света, чем Земля от Солнца. Средняя температура на поверхности Тау Кита е составляет около 70 °C. Период обращения планеты примерно 168 дней. Имеет минимальную массу примерно 4,3 массы Земли. Самый быстро движущийся искусственный космический объект — Вояджер-1, скорость которого относительно Солнца на данный момент составляет около 17 км/c. Но даже у него путешествие до планеты Тау Кита e займёт 211 622 лет, плюс ещё 6 лет, необходимые новому космическому аппарату для разгона до такой скорости.

4.Глизе 832 С с

Экзопланета в созвездии Журавля, обращающаяся вокруг красного карлика Глизе 832. Тусклый красный карлик по размерам и яркости немного уступает Солнцу. Масса и диаметр звезды составляют 45% и 48% солнечных соответственно, а светимость не превышает 0,028 солнечной светимости. Находится на расстоянии примерно 16 световых лет от Солнца. Средняя температура на планете составляет (−20° C) Глизе 832 с имеет массу примерно в 5,4 раза больше, чем масса Земли. Период обращения вокруг материнской звезды составляет примерно 36.

5.Глизе 163 C

Находится на расстоянии примерно 48,9 световых лет в созвездии Золотая Рыба. Обращается вокруг одиночного красного карлика за 26 земных дней. Ее температурный режим является промежуточным между тепловым режимом Земли и Венеры, а именно 60°C. Планета находится в обитаемой зоне, получая от своего светила на 40 % больше тепла, чем Земля.  Ее минимальная масса составляет 6.8 ± 0.9 масс Земли. давление на этой планете в 10 раз выше, чем на Земле.

Таблица 1. Результат расчётов по формуле 1.

Вывод.

По проведенным расчётам самой оптимальной планетной системой для жизни оказалась система желто-оранжевого карлика Тау Кита и планета Тау Кита е. Среди красных карликов самой подходящей планетной системой стала Глизе 667 С.

Литература

1. Якутенко И. Притягательная планета. 2008. URL: https://lenta.ru/articles/2008/08/29/magnetosphere/
2. novate. 10 планет, потенциально подходящих для жизни людей. 2016. URL: https://novate.ru/blogs/180316/35523/
3. Ананьева В. Трехпланетная система у близкого красного карлика Gliese 163. 2013. URL:  https://ru-universe.livejournal.com/619177.html
4. admin. Глизе 163c — настоящий рай для микробов. 2012. URL: http://unnatural.ru/gliese-163c
5. Хель И. Проксима Центавра b: нам всем нужно немного остыть. 2016. URL: https://hi-news.ru/space/proksima-centavra-b-nam-vsem-nuzhno-nemnogo-ostyt.html
6. J.B. Kaler. У близкой звезды Эпсилон Эридана есть планета. 2000. URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1166693