Die Erde im Kontext Die Erde im Kontext des Sonnensystems des Sonnensystems Habitable Zonen und Habitable Zonen und einfache Energiebetrachtungen einfache Energiebetrachtungen von realen und fiktiven von realen und fiktiven Planeten Planeten
Die Erde im Kontext des Die Erde im Kontext des SonnensystemsSonnensystems
Habitable Zonen und Habitable Zonen und
einfache Energiebetrachtungen einfache Energiebetrachtungen
von realen und fiktiven Planetenvon realen und fiktiven Planeten
Habitable ZoneHabitable Zone
= „bewohnbare“ Zone= „bewohnbare“ Zone allgemein: allgemein:
Himmelskörper Himmelskörper kannkann Leben Leben hervorbringen hervorbringen
Kosmisches habitables Alter Kosmisches habitables Alter Galaktisch habitable ZonenGalaktisch habitable Zonen Zirkumstellare habitable ZonenZirkumstellare habitable Zonen
Zirkumstellare habitable Zirkumstellare habitable ZonenZonen
„„klassische“: flüssiges Wasserklassische“: flüssiges Wasser
Berücksichtigung des planetaren Berücksichtigung des planetaren KlimasKlimas
Um andersartige Sterne Um andersartige Sterne
UV-habitable ZoneUV-habitable Zone
„ „klassische“:klassische“: flüssiges flüssiges Wasser Wasser
passender Abstand zum Stern passender Abstand zum Stern Temperatur für flüssiges Temperatur für flüssiges
Wasser Wasser Albedo Albedo
Abschirmung (UV, kosmische Abschirmung (UV, kosmische Strahlung) Strahlung)
SternlebensdauerSternlebensdauer Erde: nach 4 Ga Vielzeller Erde: nach 4 Ga Vielzeller vor 600 Ma kambrische vor 600 Ma kambrische Explosion Explosion
Seit ~ 2,5 Ga: BakterienSeit ~ 2,5 Ga: Bakterien O O22
http://de.wikipedia.org/
2. Berücksichtigung des 2. Berücksichtigung des planetaren Klimas planetaren Klimas
TreibhauseffektTreibhauseffekt
Carbonat-Silikat geodynamischeCarbonat-Silikat geodynamische
Zyklus ProzesseZyklus Prozesse
2. Berücksichtigung des 2. Berücksichtigung des planetaren Klimas planetaren Klimas
TreibhauseffektTreibhauseffekt
stark: gering:stark: gering:
innere Grenze äußere Grenzeinnere Grenze äußere Grenze
„„Unsere“ solare habitable ZoneUnsere“ solare habitable Zone
Erde: 1 AE ~ 1,5 Erde: 1 AE ~ 1,5 10 101111 m = 1,5 m = 1,5 101088 km km
Modell:Modell: Innere Grenze: 0,87 AEInnere Grenze: 0,87 AE Äußere Grenze: 1,20 AE Äußere Grenze: 1,20 AE
http:
//w
ww
.pik
-pot
sdam
.de/
~blo
h/ho
mep
age/
suw
.htm
l
• Geodynamische Prozesse klingen ab
• Sonnenleuchtkraft erhöht
Habitable Zone verschwindet in ~ 1,5 Ga
Hier in > 2 Ga Kontinente zeitlich konstant
Wo könnte es Zwillinge Wo könnte es Zwillinge der Erde geben?der Erde geben?
Stern:Stern:1. Sonnenähnlich (0,6 – 1,1 M1. Sonnenähnlich (0,6 – 1,1 MSS))
Geodynamik bestimmt Geodynamik bestimmt Dauer der Biosphäre Dauer der Biosphäre
2. roter Zwerg 2. roter Zwerg
nahe Umlaufsbahn nahe Umlaufsbahn Habilität?Habilität?
Bahnstabilität
Riesenplaneten schränken Bereich ein ABER: Schutz vor Asteroiden,
Meteoriten, Kometen, …
Modelle: Zwei-, Drei-,… Körper-Probleme
2 Modellbeispiele2 Modellbeispiele
47 Ursae Majoris
55 Cancri A
47 Ursae Majoris47 Ursae Majoris
Entfernung: 45 LJ Stern: 1, 03 MS
Alter: 6,32 Ga 2 Riesenplaneten
http://www.solstation.com/stars2/47umamap.jpg
Habitable „Erde“: ~ 1,13 AE – 1,25 AE
55 Cancri A55 Cancri A
Doppelsternsystem Entfernung: 41 LJ 55 CNC A: 0,95 MS Alter: 4,5 Ga Modell:
3 Riesenplaneten Erstellte Datei mit Celestria 1.5.1
Habitable „Erde“: ~ 0,78 AE
http:
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ww
.pik
-pot
sdam
.de/
~blo
h/ho
mep
age/
suw
.htm
l
Jüngste ErkenntnisseJüngste ErkenntnisseGliese 581 Gliese 581
Roter Zwerg
20 LJ
http://wetterjournal.files.wordpress.com/2009/04/phot-15b-09-fullres.jpg
Die PlanetenDie Planeten
Gliese 581 e: - Gesteinsplanet - ~ 1,5fache Erde, aber ~ 5,4 ME
- nicht habitabel zu heiß und nah
Gliese 581 d: - möglicherweise Eis- oder Wasserplanet - ~ 7,1 ME
- je nach Modell in habitabler Zone - Atmosphäre?
Gliese 581 c: - Orbit innerhalb der bewohnbaren Zone - ~ 5.1 ME
- Oberflächentemperatur: 0 und 40° C - „Erdähnlich“: Fe-Ni-Kern
Silikat-Gesteinsmantel H2O-Atmosphäre
Neuerste Ekenntnis: Auch zu heiß!
http://www.planeten.ch/ErdaehnlicherPlanet_HZ_Gl581c
Stefan-Boltzmann-GesetzStefan-Boltzmann-Gesetz
PP … Strahlungsleistung [W]P … Strahlungsleistung [W]σσ … Stefan-Boltzmann-Konstante … Stefan-Boltzmann-Konstante
~ 5,67 ~ 5,67 10 10-8 -8 W mW m-2 -2 KK-4-4
A … Querschnittsfläche d. Körpers [mA … Querschnittsfläche d. Körpers [m22]]T … absolute Temperatur [K]T … absolute Temperatur [K]
http://klimakrise.de/wp-content/uploads/2009/05/schema-treibhauseffekt-kiehl-trenberth-1997.png
Definition: Definition: AlbedoAlbedo
Maß für Maß für RückstrahlvermögenRückstrahlvermögen
Keine Keine selbstleuchtenden selbstleuchtenden OberflächenOberflächen
reflektierte : einfallende reflektierte : einfallende Lichtmenge Lichtmenge
http://www.physik.uni-regensburg.de
EnergiebetrachtungenEnergiebetrachtungenrealer Planetenrealer Planeten
ErdeVenusMars
ErdeErde
Ohne Treibhauseffekt:Ohne Treibhauseffekt:
SSee= 1368 W m= 1368 W m-2-2
ee = 0,31 = 0,31
TTee = 254 K = 254 K = = -19 °C-19 °C
http://1.bp.blogspot.com/_MAIDScDNy6I/R9pypdCL7FI/AAAAAAAABsY/uoSAy8NGsoE/s400/erde4.jpg
ErdeErde
Mit Treibhauseffekt:Mit Treibhauseffekt:
SSee= 1368 W m= 1368 W m-2-2
ee = 0,31 = 0,31
γγee = = 0,390,39
TTee = 287 K = 287 K = = +14 °C+14 °C
ΔΔ T Tee = + 33°C = + 33°C http://1.bp.blogspot.com/_MAIDScDNy6I/R9pypdCL7FI/AAAAAAAABsY/uoSAy8NGsoE/s400/erde4.jpg
VenusVenus
Ohne Ohne Treibhauseffekt:Treibhauseffekt:
SSVV = 2623 = 2623 W mW m-2-2
VV = 0,77 = 0,77
TTVV = 227 K = 227 K = = -46 °C-46 °C
http://www.ursusmajor.ch/images/venusnasa.jpg
VenusVenus
Mit Treibhauseffekt:Mit Treibhauseffekt:
SSVV = 2623 = 2623 W mW m-2-2
VV = 0,77 = 0,77
γγVV = 0,992 = 0,992
TTVV = 759 K = 759 K = = 486 °C486 °C
ΔΔ T TVV = + 532°C = + 532°Chttp://www.ursusmajor.ch/images/venusnasa.jpg
MarsMars
Ohne Ohne Treibhauseffekt:Treibhauseffekt:
SSmm = 589 = 589 W mW m-2-2
mm = 0,24 = 0,24
TTmm = 211 K = 211 K = = -62 °C-62 °C
http://www.riu.uni-koeln.de/RADIOSCIENCE/BILDER/mars2.jpg
Energiebetrachtungen Energiebetrachtungen fiktiver Planetenfiktiver Planeten
WaterworldDesertworldIceworld
WaterworldWaterworld
Mit Treibhauseffekt:Mit Treibhauseffekt:
SSWW= 1368 W m= 1368 W m-2-2
WW = 0,1 = 0,1
γγW W = 0,39= 0,39
TTWW = 307 K = 307 K = = 34 °C34 °C
http://cgameuni4.webcindario.com/styles/skins/cgame/planeten/small/wasserplanet03.jpg
WaterworldWaterworld
Mit Treibhauseffekt und Mit Treibhauseffekt und mit Wolken:mit Wolken:
SSWW= 1368 W m= 1368 W m-2-2
W*W* = 0,3 = 0,3
γγW W = 0,39= 0,39
TTWW = 288 K = 288 K = = 15 °C15 °C
ΔΔ T TVV = -19 °C = -19 °C http://cgameuni4.webcindario.com/styles/skins/cgame/planeten/small/wasserplanet03.jpg
DesertworldDesertworld
Mit Treibhauseffekt:Mit Treibhauseffekt:
SSdd= 1368 W m= 1368 W m-2-2
dd = 0,3 = 0,3
γγd d = 0,13= 0,13
TTdd = 264 K = 264 K = = -9 °C-9 °C
http://www.biocrawler.com/w/images/7/7f/Tatooine.jpg
IceworldIceworld
Mit Treibhauseffekt:Mit Treibhauseffekt:
SSII= 1368 W m= 1368 W m-2-2
II = 0,8 = 0,8
γγI I = 0,39= 0,39
TTII = 211 K = 211 K = = -62 °C-62 °Chttp://media.giantbomb.com/uploads/0/4229/230422-hoth_large.jpg
IceworldIceworld
Mit Treibhauseffekt und Mit Treibhauseffekt und Wolken:Wolken:
SSII= 1368 W m= 1368 W m-2-2
I*I* = 0,65 = 0,65
γγI I = 0,39= 0,39
TTII = 243 K = 243 K = = -30 °C-30 °C
ΔΔ T TVV = +30 °C = +30 °C
http://media.giantbomb.com/uploads/0/4229/230422-hoth_large.jpg
Vielen Dank fürs Zuhören!
Hertzsprung-Russell-Hertzsprung-Russell-DiagrammDiagramm
http://wetterjournal.files.wordpress.com/