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Die Erde im Kontext des Sonnensystems

Die Erde im Kontext des Sonnensystems. Habitable Zonen und einfache Energiebetrachtungen von realen und fiktiven Planeten. Habitable Zone. = „bewohnbare“ Zone  allgemein: Himmelskörper kann Leben hervorbringen Kosmisches habitables Alter

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Die Erde im Kontext des Sonnensystems

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Presentation Transcript

  1. Die Erde im Kontext des Sonnensystems Habitable Zonen und einfache Energiebetrachtungen von realen und fiktiven Planeten

  2. Habitable Zone = „bewohnbare“ Zone  allgemein: Himmelskörper kann Leben hervorbringen • Kosmisches habitables Alter • Galaktisch habitable Zonen • Zirkumstellare habitable Zonen

  3. Zirkumstellarehabitable Zonen • „klassische“: flüssiges Wasser • Berücksichtigung des planetaren Klimas • Um andersartige Sterne • UV-habitable Zone

  4. „klassische“: flüssiges Wasser • passender Abstand zum Stern  Temperatur für flüssiges Wasser • Albedo • Abschirmung (UV, kosmische Strahlung)

  5. Sternlebensdauer  Erde: nach 4 Ga Vielzeller vor 600 Ma kambrische Explosion • Seit ~ 2,5 Ga: Bakterien  O2

  6. http://de.wikipedia.org/

  7. 2. Berücksichtigung des planetaren Klimas Treibhauseffekt Carbonat-Silikat geodynamische Zyklus Prozesse

  8. 2. Berücksichtigung des planetaren Klimas Treibhauseffekt stark: gering: innere Grenze äußere Grenze

  9. „Unsere“ solare habitable Zone • Erde: 1 AE ~ 1,5  1011 m = 1,5  108 km Modell: • Innere Grenze: 0,87 AE • Äußere Grenze: 1,20 AE

  10. Geodynamische Prozesse klingen ab • Sonnenleuchtkraft erhöht • Habitable Zone verschwindet in ~ 1,5 Ga Hier in > 2 Ga  Kontinente zeitlich konstant http://www.pik-potsdam.de/~bloh/homepage/suw.html

  11. Wo könnte es Zwillinge der Erde geben? • Stern:1. Sonnenähnlich (0,6 – 1,1 MS)  Geodynamik bestimmt Dauer der Biosphäre 2. roter Zwerg  nahe Umlaufsbahn  Habilität?

  12. Bahnstabilität Riesenplaneten schränken Bereich ein  ABER: Schutz vor Asteroiden, Meteoriten, Kometen, …  Modelle: Zwei-, Drei-,… Körper-Probleme

  13. 2 Modellbeispiele 47 Ursae Majoris 55 Cancri A

  14. 47 UrsaeMajoris • 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

  15. 55 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

  16. http://www.pik-potsdam.de/~bloh/homepage/suw.html

  17. Jüngste ErkenntnisseGliese 581 20 LJ Roter Zwerg http://wetterjournal.files.wordpress.com/2009/04/phot-15b-09-fullres.jpg

  18. Die 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?

  19.  Gliese 581 c: - Orbit innerhalb der bewohnbaren Zone - ~ 5.1 ME - Oberflächentemperatur: 0 und 40° C - „Erdähnlich“: Fe-Ni-Kern Silikat-Gesteinsmantel H2O-Atmosphäre  NeuersteEkenntnis: Auch zu heiß!

  20. http://www.planeten.ch/ErdaehnlicherPlanet_HZ_Gl581c

  21. Stefan-Boltzmann-Gesetz P … Strahlungsleistung [W] σ … Stefan-Boltzmann-Konstante ~ 5,67  10-8 W m-2 K-4 A … Querschnittsfläche d. Körpers [m2] T … absolute Temperatur [K]

  22. http://klimakrise.de/wp-content/uploads/2009/05/schema-treibhauseffekt-kiehl-trenberth-1997.pnghttp://klimakrise.de/wp-content/uploads/2009/05/schema-treibhauseffekt-kiehl-trenberth-1997.png

  23. Definition: Albedo • Maß für Rückstrahlvermögen • Keine selbstleuchtenden Oberflächen • reflektierte : einfallende Lichtmenge http://www.physik.uni-regensburg.de

  24. Energiebetrachtungenrealer Planeten Erde Venus Mars

  25. Erde • Ohne Treibhauseffekt: Se= 1368 W m-2 e = 0,31 Te = 254 K = -19 °C http://1.bp.blogspot.com/_MAIDScDNy6I/R9pypdCL7FI/AAAAAAAABsY/uoSAy8NGsoE/s400/erde4.jpg

  26. Erde • Mit Treibhauseffekt: Se= 1368 W m-2 e = 0,31 γe =0,39 Te = 287 K = +14 °C Δ Te = + 33°C http://1.bp.blogspot.com/_MAIDScDNy6I/R9pypdCL7FI/AAAAAAAABsY/uoSAy8NGsoE/s400/erde4.jpg

  27. Venus • Ohne Treibhauseffekt: SV = 2623 W m-2 V = 0,77 TV = 227 K = -46 °C http://www.ursusmajor.ch/images/venusnasa.jpg

  28. Venus • Mit Treibhauseffekt: SV = 2623 W m-2 V = 0,77 γV = 0,992 TV = 759 K = 486 °C Δ TV = + 532°C http://www.ursusmajor.ch/images/venusnasa.jpg

  29. Mars • Ohne Treibhauseffekt: Sm = 589 W m-2 m = 0,24 Tm = 211 K = -62 °C http://www.riu.uni-koeln.de/RADIOSCIENCE/BILDER/mars2.jpg

  30. Energiebetrachtungen fiktiver Planeten Waterworld Desertworld Iceworld

  31. Waterworld Mit Treibhauseffekt: SW= 1368 W m-2 W = 0,1 γW = 0,39 TW = 307 K = 34 °C http://cgameuni4.webcindario.com/styles/skins/cgame/planeten/small/wasserplanet03.jpg

  32. Waterworld Mit Treibhauseffekt und mit Wolken: SW= 1368 W m-2 W* = 0,3 γW = 0,39 TW = 288 K = 15 °C Δ TV = -19 °C http://cgameuni4.webcindario.com/styles/skins/cgame/planeten/small/wasserplanet03.jpg

  33. Desertworld • Mit Treibhauseffekt: Sd= 1368 W m-2 d = 0,3 γd = 0,13 Td = 264 K = -9 °C http://www.biocrawler.com/w/images/7/7f/Tatooine.jpg

  34. Iceworld • Mit Treibhauseffekt: SI= 1368 W m-2 I = 0,8 γI = 0,39 TI = 211 K = -62 °C http://media.giantbomb.com/uploads/0/4229/230422-hoth_large.jpg

  35. Iceworld • Mit Treibhauseffekt und Wolken: SI= 1368 W m-2 I* = 0,65 γI = 0,39 TI = 243 K = -30 °C Δ TV = +30 °C http://media.giantbomb.com/uploads/0/4229/230422-hoth_large.jpg

  36. Vielen Dank fürs Zuhören!

  37. Hertzsprung-Russell-Diagramm http://wetterjournal.files.wordpress.com/

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