die erde im kontext des sonnensystems habitable zonen und einfache energiebetrachtungen von realen...
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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
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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
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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
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„ „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)
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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
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http://de.wikipedia.org/
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2. Berücksichtigung des 2. Berücksichtigung des planetaren Klimas planetaren Klimas
TreibhauseffektTreibhauseffekt
Carbonat-Silikat geodynamischeCarbonat-Silikat geodynamische
Zyklus ProzesseZyklus Prozesse
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2. Berücksichtigung des 2. Berücksichtigung des planetaren Klimas planetaren Klimas
TreibhauseffektTreibhauseffekt
stark: gering:stark: gering:
innere Grenze äußere Grenzeinnere Grenze äußere Grenze
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„„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
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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
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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?
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Bahnstabilität
Riesenplaneten schränken Bereich ein ABER: Schutz vor Asteroiden,
Meteoriten, Kometen, …
Modelle: Zwei-, Drei-,… Körper-Probleme
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2 Modellbeispiele2 Modellbeispiele
47 Ursae Majoris
55 Cancri A
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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
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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
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http:
//w
ww
.pik
-pot
sdam
.de/
~blo
h/ho
mep
age/
suw
.htm
l
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Jüngste ErkenntnisseJüngste ErkenntnisseGliese 581 Gliese 581
Roter Zwerg
20 LJ
http://wetterjournal.files.wordpress.com/2009/04/phot-15b-09-fullres.jpg
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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?
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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!
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http://www.planeten.ch/ErdaehnlicherPlanet_HZ_Gl581c
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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]
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http://klimakrise.de/wp-content/uploads/2009/05/schema-treibhauseffekt-kiehl-trenberth-1997.png
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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
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EnergiebetrachtungenEnergiebetrachtungenrealer Planetenrealer Planeten
ErdeVenusMars
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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
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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
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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
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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
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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
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Energiebetrachtungen Energiebetrachtungen fiktiver Planetenfiktiver Planeten
WaterworldDesertworldIceworld
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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
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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
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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
![Page 34: Die Erde im Kontext des Sonnensystems Habitable Zonen und einfache Energiebetrachtungen von realen und fiktiven Planeten](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022070310/55204d7449795902118c8f84/html5/thumbnails/34.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
![Page 35: Die Erde im Kontext des Sonnensystems Habitable Zonen und einfache Energiebetrachtungen von realen und fiktiven Planeten](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022070310/55204d7449795902118c8f84/html5/thumbnails/35.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
![Page 36: Die Erde im Kontext des Sonnensystems Habitable Zonen und einfache Energiebetrachtungen von realen und fiktiven Planeten](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022070310/55204d7449795902118c8f84/html5/thumbnails/36.jpg)
Vielen Dank fürs Zuhören!
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Hertzsprung-Russell-Hertzsprung-Russell-DiagrammDiagramm
http://wetterjournal.files.wordpress.com/