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Sichtbarkeit, Orbits etc. von Monden um Hot Jupiters

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Sichtbarkeit, Orbits etc. von Monden um Hot Jupiters

Beitragvon AAI » 12.11.2016 19:04

Hallo Freunde der Astronomie,


ich habe einige Fragen zur Astronomie und Himmelsmechanik. Konkret geht es um ein Projekt literarischer Natur, an dem ich derzeit arbeite und dessen Setting mir einige Kopfschmerzen bereitet. Wahrscheinlich k√∂nnte ich mir die Fragen mit entsprechender Einarbeitung selbstst√§ndig beantworten, aber angesichts der Tatsache, dass ich seit 15 Jahren keine astronomischen Berechnungen mehr durchgef√ľhrt habe, w√ľrde die daf√ľr notwendige Zeit mein Projekt nach hinten werfen, was ich gerne vermeiden w√ľrde.

Ich hoffe hier finde ich einige kluge K√∂pfe, die mir meine Fragen beantworten k√∂nnen, ohne gro√ü Arbeit reinzustecken. Alle Recherchen die ich zu dem Thema schon gemacht habe, sind relativ schnell im Sande verlaufen. Die Antworten ben√∂tige ich, um die Atmosph√§re und die mentalen Bilder, die ich gern in die K√∂pfe meiner Leser pflanzen w√ľrde, so plausibel wie m√∂glich darstellen zu k√∂nnen. Es handelt sich um ein fiktives Sonnensystem, in dessen habitabler Zone ein Hot Jupiter seine Runden um das Zentralgestirn dreht. Das System muss nicht zwingend nat√ľrlich entstanden sein. Die Sonne weist ein √§hnliches Spektrum wie die unsrige auf.

Nun zu den Fragen:

Können atmosphärische Reflexionen von Sonnenlicht eine andere Atmosphäre weit genug erhellen, damit diese mit dem bloßen Auge sichtbar wird?

Hintergrund: Meine Geschichte spielt auf einem bewohnbaren Mond, der einen Hot Jupiter umkreist. Die Atmosph√§re des Gasriesen besteht haupts√§chlich aus t√ľrkisfarbenen Wolkenb√§ndern, zu den Polen hin nimmt das t√ľrkis zugunsten von gelben und violetten Wolken ab. Ob ein derartiges Farbspiel m√∂glich w√§re ist f√ľr mich nicht von belang. Hier greift meine Willk√ľr, da ich die Farben nutzen m√∂chte.

Was f√ľr mich interessant w√§re zu wissen ist:
Kann ich in den Tagen, an denen vom Mond aus gesehen die Sonne hinter dem Hot Jupiter liegt, diesen Gasriesen √ľber die Lichtbrechung des Sonnenlichts in dessen Atmosph√§re oder √ľber die Reflexion des von der Mondatmosph√§re reflektierten Sonnenlichtes sehen?
(erg√§nzende Fragen: Wie nah m√ľsste der Mond sein, damit dies m√∂glich sein k√∂nnte, falls es m√∂glich sein sollte?)

Können zwei Himmelskörper der Kategorie Plutoid oder größer auf einem Orbit in Opposition zueinander um ein gemeinsames Zentrum kreisen?
Ich h√§tte gern zwei Monde, die um 180¬į voneinander getrennt auf dem gleichen Orbit um den Gasriesen fallen. Wie oben bereits erw√§hnt, ist es f√ľr mich nicht wichtig, ob sich so etwas nat√ľrlich bilden k√∂nnte, sondern nur ob ein solches System stabil w√§re, sobald es einmal existiert.
Ich denke das dies möglich wäre, bin mir aber nicht sicher.
(erg√§nzende Fragen: Wie w√ľrde sich deren Bewegung um den Gasriesen f√ľr einen Beobachter von der Oberfl√§che des atmosph√§rischen Mondes darstellen? Wie w√ľrden generell die Bewegungen der Monde des Gasriesen um den Gasriesen von der Oberfl√§che eines der Monde aussehen, z.B. vom mittleren Mond aus betrachtet?)

Der Kalender meines Handlungsortes basiert auf den Revolutionen des Mondes um den Gasriesen und das Jahr ist um, wenn der Gasriese einmal um die Sonne ist oder alternativ nach zwei sogenannten Halbmonaten. Der Mond ben√∂tigt entweder 34 Tage um einmal um den Gasriesen zu reisen(Kalender bezieht die Sonne mit ein), oder er ben√∂tigt 34 Tage um eine grundlegende Ver√§nderung des Anblicks des Gasriesen am Himmel zu erwirken(Kalender bezieht sich einzig und allein auf den Gasriesen), da bin ich mir noch nicht sicher. 34 Tage f√ľr einen Ritt um einen Gasriesen klingen recht kurz. Hintergrund ist folgender: Ich m√∂chte 5 Monate lang normale Tage haben und getrennt voneinander 2x im Jahr jeweils 17 Tage, die deutlich dunkler sind. Dass diese Dunkelheit nur auftreten kann, wenn sich der Mond im Schatten des Gasriesen oder der anderen Monde befindet, leuchtet mir ein und auch, gesetz der Mond braucht 34 Tage f√ľr einen Umlauf, dass die Periode der gr√∂√üten Dunkelheit auf nur wenige Tage oder Stunden begrenzt w√§re.
Frage ist, gibt es √ľberhaupt einen denkbaren Orbit, der ein derartiges Verhalten erlauben w√ľrde und wenn ja, wie w√ľrde der aussehen? Die Zahlen sind nicht zwingend festgeschrieben, ich √ľbernehme gerne andere Werte, wenn diese das Konstrukt plausibler machen. Wie gesagt ist es auch nicht wichtig, ob ein solcher Orbit nat√ľrlich entstehen k√∂nnte. Das ganze Sonnensystem k√∂nnte auch k√ľnstlich erschaffen worden sein, nach allem was ich bis jetzt √ľber mein Universum wei√ü :)
(Ich sehe drei M√∂glichkeiten: (34) Tage eine Revolution/(34) Tage eine halbe Revolution mit (17) Tagen Kernschatten/(5,5) Monate f√ľr eine Revolution um den Gasriesen)

Wie dunkel w√ľrde es auf der Oberfl√§che des Mondes im Schatten des Hot Jupiter w√§hrend einer Sonnenfinsternis werden? Wie dunkel w√ľrde es an normalen Tagen sein (siehe auch vorherigen Absatz)? W√ľrde Sonnenlicht durch die Atmosph√§re des Gasriesen umgelenkt und gebrochen werden oder w√§ren die Sterne und die anderen Monde im Kernschatten die einzige Lichtquelle?

Wie hell wäre ein solcher Hot Jupiter während der Nacht?
Ich sehe drei unterscheidenswerte Fälle:
1: Der Mond ist in Richtung des Zentralgestirns und der Gasriese reflektiert das einfallende Sonnenlicht. Derzeit handhabe ich es so, dass es wesentlich heller als der Vollmond bei uns ist, alles t√ľrkis eingef√§rbt aufgrund der Atmosph√§re des Gasriesen, aber nicht taghell. Ist dies korrekt?
2: Der Mond befindet sich auf der Schattenseite des Gasriesen, siehe auch die beiden vorhergehenden Absätze.
3: Der Mond befindet sich nahe der Terminatorlinie des Gasriesen, was bedeuten w√ľrde das dieser auf der einen Seite des Mondes sowohl tags√ľber als auch nachts als Sichel bzw. Halbkreis sichtbar w√§re.

Wie w√ľrde sich ein Ringsystem √§hnlich dem des Saturns auf die bisher gestellten Fragen auswirken?

Wie gro√ü w√ľrde der Gasriese am Himmel erscheinen, vorausgesetzt es gibt einen Orbit, der eine l√§ngere Schattenperiode f√ľr meinen Mond erlaubt wie weiter oben beschrieben?

Ich habe diese Fragen auch in einem englischsprachigen Forum f√ľr ein Weltraumcomputerspiel gestellt, aber ich wei√ü nicht ob es der richtige Ort ist und ob ich mein Anliegen sauber vermitteln konnte. Ich kann nicht absch√§tzen, wie schwer diese Fragen zu beantworten sind. Falls Informationen fehlen reiche ich diese gerne nach. Alle oben genannten Zahlen sind noch ver√§nderbar.

Ich hoffe jemand findet sich bereit, hierauf zu antworten, ist ja nicht gerade wenig, was ich wissen will :)
Ich danke f√ľrs Lesen und w√ľnsche einen sch√∂nen Tag.

Mfg
AAI
AAI
 
Beiträge: 1
Registriert: 12.11.2016 18:12

Re: Sichtbarkeit, Orbits etc. von Monden um Hot Jupiters

Beitragvon berndb » 17.11.2016 03:15

Hallo,

Interessante Fragen.

Bin zwar kein kluger Kopf, weswegen konkrete Rechenbeispiele hier mal unterbleiben. Aber vielleicht sind ja auch folgende allgemeine √úberlegungen schon mal was zum Start:

Aufhellung der Atmosph√§re durch von einem anderen Himmelsk√∂rper zur√ľckgeworfenes Licht:

Grundsätzlich geht das. Stichwort Erdlicht:
https://de.wikipedia.org/wiki/Erdschein
Dabei ist nicht entscheidend ob die beteiligten Oberfl√§chen fest, fl√ľssig oder gasf√∂rmig sind, sondern welche Albedo sie aufweisen und wie gro√ü (absolut und scheinbar) sie im Verh√§ltnis zueinander sind. Letzteres wird dann zum Problem, wenn Dein Mond winzig im Vergleich zu dem Planeten ist, den er mit reflektiertem Licht "beleuchten" soll.

Aufhellung der Atmosphäre auf der Nachtseite durch Refraktion und Streuung:
Zumindest teilweise geht das definitiv. Passiert auf der Erde ständig und heißt "Dämmerung". Ich schätze dass das Ausmaß dieses Effektes auch größer sein kann als bei uns, wenn die Atmosphäre entsprechend aufgebaut ist.

Um 180¬į versetzt umlaufende Himmelsk√∂rper
Auch das geht, im Prinzip:
https://de.wikipedia.org/wiki/Lagrange-Punkte
https://en.wikipedia.org/wiki/Counter-Earth
Dort l√§sst sich auch entnehmen, unter welchen Bedingungen ein solches System stabil w√§re. Ich vermute daher, dass es wohl nicht stabil w√§re, da der Zentralstern hier wohl zu sehr st√∂ren w√ľrde.

Scheinbare Bewegung der Monde des Planeten von einem der Monde aus betrachtet
Vermutlich ähnlich wie die scheinbare Bewegung der anderen Planeten unseres Systems, die wir am Himmel sehen. z.B. Elongation der inneren Monde vom Hot Jupiter begrenzt, die der äußeren nicht.

Kalender:
Das mit den 17 Tagen Dunkelheit wirst Du vermutlich jeden Monat erleben, f√ľr einen gegebenen Ort an der Oberfl√§che Deines Wohn-Mondes. Damit dieser n√§mlich bewohnbar ist, und damit der Gasriese auch sch√∂n beeindruckend am Himmel ist, wird Dein Mond so gro√ü sein m√ľssen, und so nah am Planeten sein m√ľssen dass er eine gebundene Rotation ausf√ľhrt, oder diesem Zustand wenigstens zustrebt. Ergebnis: Ein Tag dauert ca. einen Monat. Wie bei unserem Erdmond.

Dass eine Sonnenfinsternis (vom Gasriesen aus betrachtet: Mondfindsternis) halb so lange wie ein Orbit dauern soll, funktioniert nicht. Dazu m√ľsste Dein Mond auf der Oberfl√§che des Planeten "langrollen", oder besser, IN der Oberfl√§che. Da Du aber zwischen Kern- und Halbschatten unterscheidest liegt es nahe, dass Dein Mond nicht so dicht am Planeten ist, dass beide in etwa das gleiche sind.

Du willst ja weiter oben, dass die Nachtseite des Gasriesen beleuchtet ist. Verdeckt also der Gasriese die Sonne, wird wohl von da eine gute Menge Licht immer noch auf den Mond fallen, sofern die Nachtseite des Planeten durch Refraktion erhellt sein soll. Gleiches passiert ja auch beim Erdmond während einer totalen MoFi.

Zu dem Beleuchtungsfällen:

Fall 1: Die Nacht wäre sehr hell
Fall 2: Nachtseite sehr dunkel
Fall 3: Eine Hälfte der Mond-Nachtseite sehr hell die andere sehr dunkel (und zwar immer die, die vom Planeten weg zeigt)

Ringsystem
Auswirkung hängt ab wo der Mond relativ dazu sein soll.

Scheinbare Größe Gasriese
Kannste selbst berechnen:
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Hoffe das hilf nen kleinen Schritt weiter.
berndb
 
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