Levelig standard og drikkevann er sjelden vare

I en båt er det ikke mange muligheter for å kjenne på solid grunn, men med simuleringer på datamaskin kommer man ganske nærme solide resultater.

Bildet kan inneholde: vann, himmel, blå, sky, lykkelig.

Askeladden nyter et siste bad i havet

Askeladden fyrer opp datamaskinen laget av tre og begynner å simulere. Han starter med å analysere solsystemet Pjokknes. Det første han plukker opp er at den helt ytterste planeten Glaba har en planetbane med radius \(r_{Glaba} \approx 15\) [AU] og den helt innerste planeten Tvønnoing har en planetbane med radius \(r_{Tvønnoing} \approx 1.79\) [AU]. Han tenker dermed at alle avstander utenfor Glaba og innenfor Tvønnoing er meningsløse, for denne gang. Askeladden vil prøve å finne alle mulige overflatetemperaturer for alle radiuser mellom Tvønnoing og Glaba. Han skriver ned en lang liste med 1000 radiuser fra \([0.5, r_{Glaba}]\) [AU] med mellomrom på 0.0145 [AU]. Han bytter fra 1.79  [AU] til 0.5 [AU] på innerste grense i tilfelle målingene hans er feil, så blir alle overflatetemperaturene garantert med. Deretter bruker han formelen for overflatetemperatur \(T_p\) fra forrige kapittel og lar maskinen regne ut temperaturer med alle 1000 radiusene. Formelen vi snakker om er:

\(T_p = T_\odot\sqrt{\frac{R_\odot}{2r}}\), i tilfelle du hadde glemt den. Askeladden ender dermed opp med en ny liste med 1000 overflatetemperaturer istedenfor.

Bildet kan inneholde: lilla, plott, skråningen, fiolett, rektangel.
Figur 1: Forventingen til hvordan overflatetemperaturene kommer til å fordele seg utover i solsystemet Pjokknes.

Da Askeladden har fått tak i alle overflatetemperaturene som er mulig i intervallet \([0.5, r_{Glaba}]\) [AU], kan han se hvor det kan eksistere vann. Du skjønner det at vann kan kun eksistere på overflaten om overflatetemperaturene holder seg mellom 245 [K] og 410 [K] (her står K for kelvin). I celciusgrader som er litt enklere å forstå er dette mellom \(-28^\circ C\) og \(137^\circ C\), som enten er som å være inne i dypeste Jotunheimen på midtvinterstid, eller som å sitte i kokende vann. Denne temperatur sonen kommer vi til å kalle den "beboelige sonen". Siden Askeladden kun vet hva posisjonen til alle planetene er, bruker han formelen for lengden til en vektor \(|\vec{r}| = \sqrt{x^2 + y^2}\) til å finne avstanden mellom stjernen og planetene. Han bruker samme formel for overflatetemperatur og finner da alle overflatetemperaturene til alle planetene i Pjokknes. Askeladden sketsjer også hvordan han tror at temperaturene kommer til å utarte seg utover i solsystemet i figur 1.

Askeladden trenger også å vite hvor stort solseil han trenger for turen. Han bruker samme håndskrevne liste med 1000 radiuser og formelen for minste solcelleseil areal \(A_{min}\) til å finne alle arealene som trengs utover i solsystemet. Denne formelen ser slik ut

\(A_{min} = \frac{40W \cdot r^2}{0.12 \sigma T_\odot^4 R_\odot^2}\), om du hadde glemt denne også. Denne kommer som nevnt til å gi det minste arealet man kan ha for å generere 40 W med strøm. Du husker vel at dette er kravet vi stiller, slik at båten skal fungere?

Bildet kan inneholde: skråningen, parallell, rektangel, gjøre, symmetri.
Figur 2: Forventning til hvor stort solseilet må være utover i solsystemet Pjokknes.

Askeladden kommer til å forvente at arealene har en fordeling som vist i figur 2. Etter som det blir mindre energi og lavere temperatur lenger ut, blir det mindre energi per areal og dermed må vi øke arealet for å opprettholde den samme energimengden.

Askeladden vil også finne ut hvor den beboelige sonen starter og slutter. Han sjekker alle de 1000 overflatetemperatur verdiene og finner hvilke av de som er nærmest den laveste temperaturen (245 [K]) og den høyeste (410 [K]). Deretter finner han hvilke avstander disse temperaturene tilhører. Området innenfor disse to avstandene vil dermed være den "beboelige sonen" for systemet Pjokknes.

Hva er verdiene for Pjokknes da?

Publisert 6. okt. 2021 21:18 - Sist endret 6. okt. 2021 21:46