Kule og heite planeter

Hvis du leste forrige post antar vi at du dirrer av spenning etter ? f? vite om planetene v?re er cool or hot. Siden vi har tatt flere kurs i empati, forst?r vi at vi derfor ikke b?r holde deg p? pinebenken s?rlig lenge. S? la oss hoppe i det!

Bildet viser en planet det tas temperaturen p?

Hentet fra: https://phys.org/news/2017-03-distant-planet-solar.html

Her er en oversikt over temperaturene vi fant ved formelen \(T_p = \sqrt[4]{\frac{T_*^4 r_*^2}{4r^2}}\), b?de i den formelle enheten Kelvin, og i den mye mer forst?elige enheten Celsius:

Planetindeks Temperaturer
0

349K  /  76°C

1

287K   /  14°C

2

226K  /  -47°C

3

113K  /  -160°C

4

131K  /  -142°C

5

159K   /  -114°C

6

197K   /  -76°C

7

468K   /  195°C

Til sammenligning er den gjennomsnittlige overflatetemperaturen p? jorda 288K, alts? omkring 15°C. Men i all verden! Det var skremmende likt som overflatetemperaturen p? planeten med indeks 1. Dette skal vi komme tilbake til!

De beboelige planetene

Vi tenkte det ville v?re interessant ? plotte temperaturene til planetene v?re opp mot temperaturintervallet der planeter regnes for ? v?re beboelige. Dette kan du se under. Det gr?nne intervallet er den beboelige sonen (260K - 390K), alts? der det er mulig ? finne flytende vann. Det oransje omr?det representerer slingringsmonnet p? ±15K. De r?de sonene representerer da temperaturomr?det der man ikke vil kunne finne flytende vann. Dermed kan man v?re ganske s? sikre p? at liv ikke kan eksistere der. Ta en kikk p? plottet under, kan du se hvilke planeter som er beboelige?

S?ylediagram som viser overflatetemperaturen for hver av planetene i solsystemet. Jo h?yere s?ylene er, jo h?yere betyr det at temperaturen p? planeten er.? ?????
S?ylediagram som viser overflatetemperaturen for hver av planetene i solsystemet. Jo h?yere s?ylene er, jo h?yere betyr det at temperaturen p? planeten er. 
????

Som du ser er det faktisk antagelig bare to av planetene i solsystemet v?rt som er beboelige! Den ene av dem er planeten med indeks 0. Dette er hjemplaneten v?r Middle-earth, s? det var jammen godt at denne viste seg ? v?re beboelig i hvert fall *lurt smil*. Den andre beboelige planeten er planeten med indeks 1, denne som hadde en temperatur sv?rt lik jordas. Hva tror du kan v?re ?rsaken til dette? (SKRIV MER, gravitasjon, masse, tetthet osv.). Vi kan ogs? se at planeten med indeks 3 er den kaldeste planeten, og at planet 7 er den desidert varmeste.

What the heck? N?rhet til varmekilde gj?r ting varmt?

Hmmm, da vi s? dette plottet begynte vi ? lure p? om det var noen sammenheng mellom temperaturen til planetene og hvilken plass unna sola de hadde i solsystemet. Vi begynte umiddelbart ? lete gjennom s?ppeldunken etter plottet av de simulerte planetbanene v?re. Etter ? ha gravd oss forbi et titalls bananskall fant vi det. Se her:

Bildet viser oml?psbanene til planetene i solsystemet v?rt
De heltrukne linjene viser de simulerte oml?psbanene til planetene i solsystemet med stjerna i sentrum. De stiplede linjene viser de analytiske planetbanene. 

J?ss! Som du ser er planet 7 n?rmest sola. Dette stemmer jo helt nydelig med temperaturmodellen v?r som sa at dette var den varmeste planeten. Den observante leser vil kanskje ogs? legge merke til at det er en tilsvarende sammenheng for alle de andre planetene ogs?. Bare stol p? oss hvis du ikke gidder ? sjekke (og vi beklager at planetene er representert ved ulike farger i de to plottene. Vi lover ? gi hverandre 10 piskeslag for dette.). Anyways, n? kan vi stole mer p? at temperaturmodellen v?r funker. Vi kan ogs? se fra det siste plottet at planeten med indeks 1 faktisk er naboplaneten v?r. Planet 1 er alts? b?de beboelig og supern?rme. Vi m? jo reise dit, er du ikke enig? La oss bare sjekke én siste ting: Hva slags type planet er det? Vi vil n?dig risikere ? m?tte lande p? en gassplanet! Der er det tykk atmosf?re, og et stormfullt klima. Vi vil lande p? en rolig og chill steinplanet. Vi vet at gassplaneter i Solsystemet (ikke v?rt solsystem, men det der jorda inng?r, og der du - trolig - bor) har en massetetthet p? 0.7 - 1.7 ganger tettheten til vann. For steinplaneter er denne tettheten p? 4-5 ganger tettheten til vann. Derfor har vi lyst til ? regne ut tetthetene til v?re planeter. Kanskje vi ved hjelp av disse tetthetene kan bestemme hva slags type planeter vi har! 

Entthet, totthet, t(r)etthet

For ? estimere tettheten \(\rho_p\) til planetene v?re bruker vi uttrykket  \(\rho_p = \frac{m_p}{\frac{4}{3}\pi r_p^3}\) som er utledet her. Vi plugger inn massen \(m_p\) og radien \(r_p\) til planetene i uttrykket og finner at tetthetene blir slik:

Planetindeks Massetetthet
0

5876 \(kg/m^3\)

1

6425 \(kg/m^3\)

2

6351 \(kg/m^3\)

3

1729 \(kg/m^3\)

4

2728 \(kg/m^3\)

5

743 \(kg/m^3\)

6

5326 \(kg/m^3\)

7

5498 \(kg/m^3\)

Til sammenligning er massetettheten til jorda p? 5515 \(kg/m^3\). Nice! Vi f?ler oss s? mye mer trygge p? tallene vi finner, dersom de i det minste er i samme st?rrelsesorden som de for jorda. Det er jammen nyttig at forskerne p? jorda har gjort slik forskning p? sitt beryktede Solsystem allerede s? vi har noe ? sammenligne med! Uansett, la oss ikke glemme hva vi skulle med disse tetthetene. Vi plotter dem opp mot tettheten til stein- og gassplaneter i Solsystemet:

Graf over massetetthetene til planetene i solsystemet v?rt
De svarte punktene viser hva massetettheten (y-akse) er for hver planet (x-akse) i solsystemet v?rt. Det gr? intervallet representerer omr?det av tettheter som steinplaneter har i Solsystemet, mens det gule omr?det viser tetthetene gassplaneter har der. 

Whew! Ut fra plottet v?rt ser det ut til at vi har to kandidater som kan v?re gassplaneter. Det er planet 3 og 5. Da skal vi ikke dra dit i hvert fall! Dessuten kan vi se fra oml?psbaneplottet at de ligger langt ute i solsystemet uansett. Digg! Da slapp vi det! Planet 4 ligger litt i limbo mellom gass- og steinplanet-tetthet. Vi kan ikke si for sikkert hva slags type planet det er, s? det sikreste er nok ? ikke legge ferden dit. Resten av planetene ligger godt over steinplanet-tetthetsgrensa (for et ord), s? vi ansl?r at alle disse er steinplaneter, og at de dermed er egnede som reisem?l. Men det viktigste resultatet fra denne testen, er at planet 1 med st?rste sannsynlighet er en steinplanet. JIPPI! Det er alts? en beboelig, n?rliggende steinplanet som blir destinasjonen for v?r romreise: Vi reiser til planet 1, "Narnia"! 

Bli med videre n?r vi skal forberede landingsfart?yet v?rt for denne reisen!

Publisert 3. okt. 2023 09:26 - Sist endret 6. jan. 2024 14:38