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 Galaktisch habitable Zonen Zirkumstellare habitable Zonen

Zirkumstellare habitable Zonen „klassische“: flüssiges Wasser Berücksichtigung des planetaren Klimas Um andersartige Sterne UV-habitable Zone

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

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

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

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

„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

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

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?

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

2 Modellbeispiele 47 Ursae Majoris 55 Cancri A

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

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

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?

 Gliese 581 c: - Orbit innerhalb der bewohnbaren Zone - ~ 5  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-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]

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

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

Energiebetrachtungen realer Planeten Erde Venus Mars

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

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

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

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

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

Energiebetrachtungen fiktiver Planeten Waterworld Desertworld Iceworld

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

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

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

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

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

Vielen Dank fürs Zuhören!

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