Hvordan er det nå for Pjokknes?

Askeladden vender nå blikket mot hans og vennenes solsystem Pjokknes. Hvordan er det med overflatetemperaturer og solseil for hver av planetene? Trenger de et enormt seil og for hvilken planet skal de til?

Bildet kan inneholde: verden, linje, astronomisk objekt, vitenskap, rom.

Askeladden skuer utover Pjokknes, etter et nytt bytte

Askeladden minner seg selv på at nedre grense på vanntemperatur er 245 [K] og øvre grense er 410 [K]. Han regner også ut verdien for konstanten i Stefan-Boltzmanns lov til å være \(\sigma = 5.67 \cdot 10^{-8}\)\([J / m^2sK^4]\). Verdien han bruker for en astronomisk enhet er \(1 AU = 149.597 \cdot 10^6\) [km]. Han har allerede funnet de analytiske og numeriske banene til planetene. Han bruker de analytiske banene slik at han får solsystemet med en inklinasjonsvinkel på \(i = 90^\circ\) og dermed de korrekte baneformene. Han plotter først analysen av overflatetemperaturen over avstanden fra stjernen. Stjernen i Pjokknes har en overflatetemperatur på \(T_\odot = 8002\) [K] og en radius på \(R_\odot = 857.325\) [km]. Askeladden bruker da alle 1000 radiusverdier mellom \([0.5, 15]\) [AU] og finner overflatetemperaturer som vises i figur 1.

Bildet kan inneholde: rektangel, skråningen, plott, gjøre, parallell.
Figur 1: Overflatetemperatur over avstanden fra stjernen i Pjokknes (lyseblå linje). De røde linjene markerer øverste grense for temperatur for vann. De blå markerer laveste grense for temperatur for vann. Grønne prikker er planetene respektivt fra stjernen og deres overflatetemperatur.

Ved å studere grafen i figur 1, kan Askeladden først bestemme seg for om den er fysisk beskrivende. Om du tenker deg at du står ved et bål, blir det varmere eller kaldere om du beveger deg nærmere bålet? Det blir varmere tenker Askeladden, temperaturen øker. Det er også nøyaktig det vi ser i figur 1! Temperaturen synker desto lengre fra stjernen planetene er. Det betyr at nedre grense for overflatetemperatur for vann er ytterste grense for den beboelige sonen og øvre grense er den nærmeste grensen til stjernen. Den beboelige sonen har Askeladden funnet til å være mellom\(r_{hot} = 1.09\) [AU], \(r_{cold} = 3.05\) [AU] og sonen er plottet over de analytiske banene i figur 2.

Figur 2: Viser beboelig område for solsystemet Pjokknes innenfor de sorte stiplete linjene. Her er det kun de innerste planetene Eggre og Tvønnoing (hjemplanet) fylt med vann.

Men dette er jo litt urovekkende, vi har bare to planeter innenfor den beboelige sonen og den ene av dem er hjemplanetene vår. Det betyr at hvis vi vil etablere en ny koloni med eventyrfarere så har vi bare ett alternativ og det er Eggre. Med en gjennomsnittlig overflatetemperatur på \(16^\circ C\) er jo dette en fantastisk mulighet for nytt liv. Hvor stort seil må Askeladden ha for at instrumentene skal fungere i omløp rundt Eggre da? Askeladden bruker formelen for minste solcellepanel areal å dytter inn alle mulige avstander mellom \([0.5, 15]\) [AU] som for overflatetemperaturene og får
figur 3.

Bildet kan inneholde: rektangel, skråningen, plott, linje, gjøre.
Figur 3: Minste kravet til solcelle panel for å generere 40 W over avstander fra stjernen i Pjokknes. Rød og blå farger markerer solcellepanel areal i grensene til den beboelige sonen. De grønne punktene er planetene i solsystemet respektivt fra stjernen.

Om vi ser nærmere på figur 3 så ser vi at selv med et ganske lite effektivt solcellepanel på \(12\%\) så blir ikke arealene så veldig store. Retter vi blikket til tabel 1 som Askeladden satte sammen for planetene i Pjokknes, kan vi se at arealet for de to nærmeste planetene er \(A_{min, Tvønnoing} = 0.14\) [\(m^2\)] og \(A_{min, Eggre} = 0.21\) [\(m^2\)]. Dette er cirka like stort som arealet på stolen du sitter på! (\(A_{stol} = 45 cm \cdot 45cm \approx 0.2\) [\(m^2\)]).

 

Tabell 1: Inneholder alle aktuelle verdier for overflatetemperatur og solcelleareal for planetene i Pjokknes

Planet      

Avstand fra stjernen [AU]

Overflate-

temperatur [K]

Solcellepanel areal [\(m^2\)] Gravitasjon [\(m / s^2\)]
Tvønnoing (0) ~ 1.79 ~ 319 ~ 0.14 ~ 6.72
Eggre (1) ~ 2.19 ~ 289 ~ 0.21 ~ 7.23
Fjerenes (2) ~ 4.24 ~ 208 ~ 0.78 ~ 2.39
Åtveksdal (4) ~ 5.83 ~ 177 ~ 1.49 ~ 6.50
Pøhjoing (6) ~ 7.96 ~ 151 ~ 2.77 ~ 0.78
Giås (3) ~ 10.49 ~ 132 ~ 4.81 ~ 49.09
Glaba (5) ~ 13.33 ~ 117 ~ 7.76 ~ 6.18

Om vi ser nærmere på tabel 1 som Askeladden har satt sammen, kan vi se at solseilene ikke kommer til å bli større enn 8 \([m^2]\).

Men vi ønsker jo å utforske solsystemet, Askeladden vil jo lengre ut enn det! Han slenger ut teleskopet og tar noen bilder med lang eksponeringstid for å se hvordan disse planetene ser ut. Kanskje det finnes planeter som skjuler mer enn simuleringene sier.

Han tok enormt gode bilder!

Publisert 6. okt. 2021 21:45 - Sist endret 6. okt. 2021 21:46