Зона, придатна для життя — Вікіпедія

Зона, придатна для життя (в астрономії) — ділянка поблизу зорі, де температура, створювана внаслідок поглинання випромінювання зорі твердою поверхнею екзопланети чи іншого твердого тіла, придатна для існування рідкої води. Рідка вода на сьогодні вважається необхідною умовою для можливості виникнення життя земного типу, оскільки вона потрібна для біохімічних реакцій.

У астрономів для позначення зони, придатної для життя, може використовуватись англомовний термін Goldilocks Zone («Зона Златовласки»)^[1]. Вислів походить від англійської казки Златовласка і три ведмеді. Стівен Гокінг казав: «подібно до Златовласки, розвиток розумного життя вимагає, щоб планетарні температури були „якраз“»^[2], тобто на планеті повинно бути не надто гарячо і не надто холодно. Також зустрічається схожий за змістом термін «Зірки Златовласки» для позначення зірок K-класу.

Фізичні характеристики[ред. | ред. код]

Зоря випромінює енергію у вигляді світла згідно з законом чорного тіла й, відповідно, потік випромінювання з одиниці площі зорі залежить від її ефективної температури: чим вища температура поверхневих шарів, тим більша кількість енергії, що випромінюється з одиниці площі поверхні зорі за секунду. Разом з тим, чим більша площа поверхні зорі, яка пропорційна квадрату її радіусу, тим більша загальна кількість випроміненої зорею енергії в одиницю часу й, відповідно, її світність.

Потік випромінювання від зорі зменшується пропорційно квадрату пройденої відстані, тому чим далі від зорі перебуває якесь космічне тіло (планета, карликова планета комета чи астероїд), тим менший потік випромінювання від зорі падає на одиницю його поверхні, і відповідно, тим менше ця поверхня нагріватиметься поглинутим промінням. На певній відстані від зорі внаслідок поглинання потоку випромінювання температура на поверхні цього тіла становитиме близько 100°C (температура кипіння води за земного атмосферного тиску). Ця відстань дає ближню межу, за якою вода може перебувати в рідкому стані. Із віддаленням космічного тіла від зорі, потік випромінювання, що падає на його поверхню, зменшується й на певній відстані від зорі температура поверхні тіла становитиме 0°C (температура замерзання води). Ця відстань дає зовнішню межу, до якої вода ще може існувати у рідкому стані на поверхні такого космічного тіла.

Таким чином, порівнюючи з Сонячною системою, відстань від зорі, на якій існує зона, придатна для життя земного типу, обчислюється виходячи з розміру та світності зорі. Центр зони життя для кожної конкретної зорі обчислюють за формулою:

${\displaystyle d_{AU}={\sqrt {L_{star}/L_{sun}}}}$

де

${\displaystyle d_{AU}\,}$ — середній радіус зони, придатної для життя, в астрономічних одиницях,

${\displaystyle L_{star}\,}$ — світність зорі,

${\displaystyle L_{sun}\,}$ — світність Сонця.

Сонячна система[ред. | ред. код]

У Сонячній системі зона, придатна для життя, охоплює проміжок від 0,2056 до 1,37 астрономічних одиниць від Сонця^{[джерело?]} й в цій ділянці розташовані планети Меркурій, Венера^{[джерело?]}, Земля та Марс.

Науковці вважають, що колонізація космосу в Сонячній системі на першому етапі охопить саме зону, придатну для життя^{[джерело?]}.

Температура на орбіті Землі[ред. | ред. код]

Оскільки орбіта Землі не є колом, то необхідно враховувати параметри еліпса. Радіус земного афелію рівний:

${\displaystyle R_{EA}=1.52097701\cdot 10^{11}}$м

Радіус земного перигелію рівний:

${\displaystyle R_{EP}=1.47098074\cdot 10^{11}}$м.

Величина напівосі земної орбіти:

${\displaystyle a_{E}=R_{E.orb}=1.495978875\cdot 10^{11}}$м, а величина ексцентриситету:

${\displaystyle \epsilon _{E}={\frac {\xi _{E}-1}{\xi _{E}+1}}=0.016710219}$,

де ${\displaystyle \xi _{E}={\frac {R_{EA}}{R_{EP}}}=1.033988392}$.

Сонячна світність є постійна для Сонячної системи величина:

${\displaystyle L_{\text{Sol}}=4\pi R_{\text{Sol}}\sigma T_{\text{Sol}}^{4}=3.8460\cdot 10^{26}}$Вт, де:

${\displaystyle R_{\text{Sol}}=6.955\cdot 10^{8}}$ м — радіус Сонця;

${\displaystyle T_{\text{Sol}}=5780}$ К — температура поверхні Сонця;

${\displaystyle \sigma ={\frac {\pi ^{2}k_{B}^{4}}{60c^{2}\hbar ^{3}}}=5.6703730\cdot 10^{-8}}$ Вт/(м²·К⁴) — стала Стефана — Больцмана.

Значення температури (потенційне) на орбіті Землі визначається формулою:

${\displaystyle T_{i}=\left({\frac {L_{\text{Sol}}}{4\pi R_{i}^{2}\sigma }}\right)^{1/4}}$К.

Температура на орбіті для різних крайніх точок подана в Таблиці 1:

Таблиця 1: Температура на земній орбіті

n/n	Радіус орбіти, м	Температура, К
1	${\displaystyle R_{EP}=1.47098074\cdot 10^{11}}$	397,4
2	${\displaystyle a_{E}=R_{E.orb}=1.495978875\cdot 10^{11}}$	394,1
3	${\displaystyle R_{EA}=1.52097701\cdot 10^{11}}$	390,8

Очевидно, що значення температури випромінювання Сонця на орбіті Землі достатні для існування води у всіх її станах. Температура плавлення води дорівнює:

${\displaystyle T_{m}(H_{2}O)=273.16}$К, а температура випаровування:

${\displaystyle T_{w}(H_{2}O)=373.16}$К.

Таким чином, на всіх ділянках орбіти Землі ми маємо діапазон потенційних температур (390,8 — 397,4) К, який перевищує температуру кипіння води! Це створює певний запас на відбиття сонячних променів від атмосфери, суші землі, води та снігу (льоду). Також очевидно, що Марс не відповідає цій умові, оскільки не має запасу міцності з відбиття від своєї поверхні та атмосфери. Потенційна температура на орбіті Марса дорівнює:

${\displaystyle T_{\text{Mars}}=\left({\frac {L_{Sol}}{4\pi R_{\text{Mars}}^{2}\sigma }}\right)^{1/4}=319.255}$К, де ${\displaystyle R_{\text{Mars}}=2.27939\cdot 10^{11}}$м — радіус орбіти Марса.

Планетні системи навколо інших зір[ред. | ред. код]

Система Глізе 581[ред. | ред. код]

Глізе 581 c, друга планета в системі червоного карлика Глізе 581 (20 світлових років від Землі), є прикладом екзопланети, яка розташована в зоні, придатній для життя, і теоретично на ній може існувати життя земного типу^{[джерело?]}.

Система TRAPPIST-1[ред. | ред. код]

У 2017-му було повідомлено про відкриття трьох планет що перебувають у зоні життя на орбіті зірки TRAPPIST-1.

Інші необхідні умови для виникнення життя земного типу[ред. | ред. код]

Цей розділ потребує доповнення. (березень 2012)

Врахування всіх необхідних для існування життя умов визначає життєпридатність планети.

1. Наявність джерела енергії.
   • Найпотужнішим, але не єдиним джерелом зазвичай виступає материнська зірка. За інтенсивністю передачі енергії від центральної зірки планеті визначається зона, придатна до життя.
   • Також може бути енергія припливів від гравітаційної взаємодії з іншими небесними тілами
   • Енергія ядра планети
   • Хімічна енергія тощо.
2. Рівень радіаційного фону. Жорстке випромінювання руйнує складні органічні молекули, що значно ускладнює існування білкової форми життя.
3. Стабільність орбіти сприяє формуванню стабільних умов на самій планеті.
4. Хімічний склад повинен бути досить різноманітним, оскільки для формування життя потрібні різні хімічні елементи.

Див. також[ред. | ред. код]

• Тераформування
• Снігова лінія

Ця стаття містить перелік посилань, але походження тверджень у ній залишається незрозумілим через практично повну відсутність внутрішньотекстових джерел-виносок. Будь ласка, допоможіть поліпшити цю статтю, перетворивши джерела з переліку посилань на джерела-виноски у самому тексті статті. (березень 2012)

Література[ред. | ред. код]

Аллен К. У. Астрофизические величины. Пер. с англ. Халилуева Х. Ф. под ред. Мартынова Д. Я. М.:Мир, 1977. — 446 с. (див. Формулу та таблицю на ст. 216).

Джерела[ред. | ред. код]

• The Habitable Exoplanets Catalog [Архівовано 20 жовтня 2011 у Wayback Machine.] (PHL/UPR Arecibo)
• The Habitable Zone Gallery [Архівовано 31 березня 2012 у Wayback Machine.]
• The Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy and Spaceflight (Habitable Zone) [Архівовано 23 травня 2007 у Wayback Machine.]
• The Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy and Spaceflight (Galactic Habitable Zone) [Архівовано 10 травня 2012 у Wayback Machine.]
• «Stars and Habitable Planets» at SolStation [Архівовано 1 жовтня 2008 у Wayback Machine.]

Посилання[ред. | ред. код]

• Життя у Всесвіті було б неможливе без Юпітера [Архівовано 27 листопада 2013 у Wayback Machine.]

п о р Колонізація космічного простору Колонізація Сонячної системи Меркурій • Венера • Місяць • Марс • Астероїди • Церера • Юпітер та Сатурн • Супутники Юпітера (Європа) Космічний простір як середовище для життя Зона життя (Індекс подібності Землі • Індекс населеності планети) • Проєкт Дедал • Тварини в космосі • Тераформування (Тераформування Венери • Тераформування Марса) • Астроінженерія (Космічне поселення • Сфера Дайсона • Сфера Бернала • Колонія О'Нейла • Космічні міста-бублики • Стенфордський тор) Ресурси Гірничі роботи на астероїдах • Орбітальна енергетична система Космічні польоти Міжпланетний політ • Міжзоряний політ • Міжгалактичний політ § Примітки

п о р Позаземне життя • Позаземна цивілізація Події і об'єкти Перший контакт • Близький контакт Можливі сигнали PSR B1919+21[en] (пульсар) • CTA-102[en] (квазар) • Швидкі радіосплески • Сигнал Wow! • Сигнал BLC1 • KIC 8462852 (незвичні флуктуації світла) • SHGb02+14a Пошуки SERENDIP[en] • SETI@home • Active SETI • SETI • Ксенолінгвістика • Обсерваторія Аресібо • Пластинки «Піонера» • Послання Аресібо • Проєкт «Озма» • Проєкт Фенікс • Послання «Мир», «Ленін», «СРСР» • Дитяче послання • Breakthrough Listen Астрономічні об'єкти ALH 84001 • Murchison • Венера • Марс • Титан • Shergotty • Життєпридатність системи червоного карлика • Екзопланети (Глізе 581 c • Глізе 581 d • Глізе 581 g • Kepler-22 b • Kepler-452b • система TRAPPIST-1) • Астроінженерні споруди Гіпотези Антропний принцип • Аурелія і Блакитний Місяць • Великий фільтр • Виняткова Земля • Вуглецевий шовінізм • Зворотне забруднення • Зоопарк • Космічний плюралізм • Неокатастрофізм • Палеоконтакти • Панспермія • Парадокс Фермі • Принцип пересічності • Рівняння Дрейка • Шкала Кардашова Місії ATLAST • Curiosity • Mars Astrobiology Explorer-Cacher[en] • Mars Sample Return Mission • Дарвін • ЕкзоМарс • Enceladus Life Finder Пов'язані теми Альтернативна біохімія • Астробіологія • Астроекологія • Біосигнатура • Екзополітика[de] • Екзотеологія • Життєпридатність планети • Зона, придатна для життя • Іншопланетянин • Ксеноархеологія • Ксенобіологія • Ноогенезис • Планетарний захист[en] • Шкала Сан-Марино Карл Саган • Кардашов Микола Семенович • Річард Хогланд • Стівен Гокінг • Шкловський Йосип Самуїлович

Словники та енциклопедії Encyclopædia Britannica Довідкові видання Французька Вікідія Нормативний контроль Freebase: /m/043k1m

1. ↑ На планеті, яка обертається навколо вмираючого сонця, може існувати життя. BBC News Україна (укр.). Процитовано 29 червня 2023.
2. ↑ S Hawking, The Grand Design (London 2011) p. 194