3D планеты: 3D-модели планет и спутников Солнечной системы

Содержание

‎App Store: Solar Walk: Планеты и спутники

Solar Walk — это впечатляющая 3D модель Солнечной системы для наглядного изучения планет, спутников, звезд, комет и других небесных объектов, цифровой гид по просторам нашей Вселенной, позволяющий вам совершить прогулку по Солнечной системе и почувствовать себя настоящим исследователем космоса.

3D модель солнечной системы от Solar Walk позволит вам путешествовать через пространство и время, рассматривать космические объекты крупным планом, изучать их траектории, историю исследований и многое другое!

***Более 6 миллионов пользователей***
***Отмечено как лучшее приложение 3 года подряд***
***Обладатель золотой премии от National Parenting Publications Awards (NAPPA)***

«С Solar Walk вся вселенная окажется у вас на ладони!» — Knowyourapps

«Отправляйтесь в путешествие по нашей необъятной Солнечной системе с этим невероятным приложением.» — Appadvice

«Любители космоса, вас ждет нечто невероятное!» — Softpedia

«Самое лучшее приложение из всех, что я видел. ..» — Cnet

«Почти каждый из нас может признаться в том, что в детстве мечтал стать космонавтом. И даже если ваша мечта не сбылась, её можно реализовать с помощью великолепного «карманного планетария» Solar Walk.» — Iphones.ru

Возможности:

► Карманный планетарий
3D модель Солнечной системы позволит вам наблюдать за планетами, спутниками, карликовыми планетами, кометами, астероидами и звездами в реальном времени, видеть их реальное положение. Вы можете перемещаться по Вселенной, приближаться к небесных телам, рассматривать их с различных сторон. Для каждого из объектов предусмотрена подробная информация и представлены интересные факты.

► Машина времени
Путешествуйте во времени и пространстве, выбирайте интересующую вас дату и время и смотрите, как выглядела вселенная и наша Солнечная система в прошлом или будущем, отслеживайте перемещение небесных объектов.

► Навигация по Солнечной системе
Совершайте виртуальные полеты к планетам и другим небесным телам — почувствуйте себя настоящим космонавтом!

► 3D режим
Советуем вам приобрести 3D очки и насладиться объемными объектами Солнечной системы с помощью соответствующего режима в Solar Walk.

► Видео о космосе*
Коллекция познавательных видеороликов о космосе наглядно продемонстрирует вам суть некоторых физических явлений и покажет много интересного о различных космических объектах (Солнечное затмение, Фазы Луны, Зодиакальные созвездия, Кассини-Гюйгенс и др.).

*Доступно через встроенные покупки.

Вы всегда можете поделиться с друзьями самыми интересными и впечатляющими скриншотами из приложения.

Приложение придется по вкусу как профессиональным любителям космоса, так и новичкам, а также может послужить отличным инструментом для обучения детей основам астрономии в увлекательной и доступной форме.

Начните исследование Солнечной системы с Solar Walk прямо сейчас!

Колонизация других планет и освоение космоса: новые возможности 3D-печати

https://ria.ru/20201125/5-100-1586105612.html

Колонизация других планет и освоение космоса: новые возможности 3D-печати

Колонизация других планет и освоение космоса: новые возможности 3D-печати

Аддитивные технологии, связанные с послойным наращиванием и синтезом объектов с помощью компьютерных 3D-технологий, сегодня выходят на первый план при создании. .. РИА Новости, 25.11.2020

2020-11-25T08:00

2020-11-25T08:00

2020-11-25T08:00

самарский университет

томский политехнический университет

мисис

наука

даг херли

университетская наука

навигатор абитуриента

spacex falcon 9

джефф безос

марс

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn24.img.ria.ru/images/151410/47/1514104744_0:32:1775:1030_1920x0_80_0_0_21bcca8cde7c0db80c93a915770adedf.jpg

МОСКВА, 25 ноя — РИА Новости. Аддитивные технологии, связанные с послойным наращиванием и синтезом объектов с помощью компьютерных 3D-технологий, сегодня выходят на первый план при создании космического оборудования. По мнению ученых, 3D-печать может значительно ускорить освоение внеземного пространства. Как оптимизировать производство конструкций на 3D-принтере в космосе и повысить их безопасность? Как с помощью новых технологий создавать сверхлегкие оптические системы для наноспутников? О своих новейших разработках рассказали исследователи из российских университетов, входящих в Проект «5-100». Одно из ключевых преимуществ нового подхода в том, что один 3D-принтер может заменить огромное количество обычного заводского оборудования. В ноябре 2020 года журнал Forbes включил аддитивные технологии (от лат. additivus – прибавляемый) в список пяти новых революционных технологий, на которые стоит обратить внимание предпринимателям. Авторы обзора отметили, что принести большую выгоду аддитивные технологии могут в аэрокосмической отрасли, где вес продукта часто является самым высоким фактором затрат при транспортировке на орбиту.Использование 3D-печати в космосе может значительно ускорить освоение внеземного пространства; аддитивные технологии также активно проникают в ракетостроение.Шлемы астронавтов Роберта Бенкена и Дага Херли, участвовавших в запуске ракеты Falcon 9 с космическим кораблем Crew Dragon 30 мая 2020 года, были изготовлены на заказ с использованием технологии 3D-печати.По словам главы аэрокосмической компании SpaceX Илона Маска, с помощью 3D-печати можно создавать прочные и высокопроизводительные детали двигателя за долю времени и средств, которые затрачиваются при традиционных методах производства. Компания выпустила свою первую деталь, напечатанную на 3D-принтере, еще в 2014 году.Аэрокосмическая компания Blue Origin Джеффа Безоса использует аддитивные технологии для печати компонентов двигателя BE-4. Молодые ракетные компании из США (Relativity Space) и Великобритании (Orbex) также планируют максимально широко использовать возможности 3D-принтеров.Повысить безопасность 3D-конструкцийВ то же время, наличие даже малейших дефектов в конструкциях, напечатанных на 3D-принтерах, имеет критически важное значение для безопасности создаваемой техники. Усовершенствовать технологию 3D-печати из алюминия, добившись повышения твердости изделий в полтора раза, смогли ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС»).По словам исследователей из НИТУ «МИСиС», основной риск возникновения таких дефектов связан с высокой пористостью материала, вызванной, в том числе, особенностями исходного алюминиевого порошка. Для обеспечения равномерной и плотной микроструктуры печатных изделий ученые предложили добавлять в алюминиевый порошок углеродные нановолокна, которые позволяют обеспечить низкую пористость материала и повысить его твердость в полтора раза. Результаты были опубликованы в журнале Composites Communications.Используемые углеродные нановолокна являются побочным продуктом переработки попутного нефтяного газа. При его каталитическом разложении углерод скапливается в виде нановолокон на дисперсных металлических частицах катализатора. Обычно попутные газы просто сжигают на месторождениях, что наносит вред окружающей среде, поэтому применение нового метода имеет также серьезное экологическое значение, отметили ученые.Оптимизировать производство в космосе3D-печать может быть использована в будущих космических миссиях, таких как колонизация Марса, утверждает Илон Маск и другие специалисты. Чтобы жить на Марсе, необходимо иметь возможность запустить там производство и, в идеале, использовать местные материалы. 3D-принтеры можно будет использовать, чтобы заложить фундамент и построить там среду обитания.Уже сейчас в условиях Международной космической станции (МКС) проблема доступности материалов стоит довольно остро, космонавтам приходится ждать следующего грузового корабля несколько месяцев. Иногда ломается или теряется важная мелкая деталь, например, часто теряются пластиковые заглушки для электроконтактов. В таких случаях 3D-принтер, который способен печатать пластиковые изделия в условиях космоса, позволяет эту проблему решить. В будущем, при межпланетных полетах, проблема доступности станет еще острее и востребованность такого принтера возрастет.Для производства инструментов, оборудования и всего, что может понадобиться астронавтам на борту, в 2016 году НАСА поручило компании Made In Space установить постоянный 3D-принтер на Международной космической станции. После этого о создании подобных машин заявили некоторые европейские, китайские и другие компании.Преимуществом российского 3D-принтера, который должны отправить в космос в 2021 году, станет более совершенная модульная система, которая позволяет проводить модернизацию и ремонт оборудования, рассказали авторы разработки, ученые Томского политехнического университета (ТПУ). Так, при переходе от простых пластиков к сверхконструкционным или композиционным материалам, инженерам не придется изготавливать новый принтер и снова доставлять его на МКС, как это происходит сегодня у американских коллег. Создать сверхлегкую оптическую систему для наноспутниковВозможности 3D-печати позволили ученым Самарского университета создать уникальную сверхлегкую оптическую систему с дифракционной оптикой для наноспутников. Это будет первый в мире объектив с дифракционной оптикой, который отправится в космос, сообщили исследователи.В основе оптической системы — разработанная в университете плоская дифракционная линза, обладающая уникальными характеристиками. Объектив на основе такой линзы заменяет систему линз современных телеобъективов и отличается малым весом (менее 100 граммов вместе с оптической частью) и миниатюрными габаритами.Для объектива разработан инновационный корпус бионической формы, рассчитанный по оптимальной технологии, чтобы минимизировать вес при сохранении прочностных характеристик. Сложный по форме и внутренней структуре компонент космического аппарата создан путем 3D-печати на установке селективного лазерного сплавления SLM 280HL.По словам ученых, чтобы минимизировать вес детали, в ее внутреннюю структуру в результате топологической оптимизации были добавлены специальные ячеистые участки. Габариты детали — 70×80×100 мм. Благодаря применению аддитивных технологий, ее вес удалось снизить примерно на 40% по сравнению с подобной деталью, изготовленной традиционными способами.Ученые провели многоэтапную топологическую оптимизацию исходной конструкции, получили и проанализировали несколько ее форм.»В партнерстве с экспертами в области топологической оптимизации и аддитивных технологий CADFEM CIS мы провели большой объём работ по получению новой формы конструкции, которая соответствует современным требованиям компаний космической отрасли мира», – рассказал научный сотрудник Самарского университета Антон Агаповичев.Стоимость аналогов, например, объектива для кубсата Gecko Imager составляет 23 тысячи евро. По словам ученых, стоимость разрабатываемой ими оптической системы будет на порядок ниже.Проект «5-100», реализуемый в рамках национального проекта «Образование», призван способствовать наращиванию научно-исследовательского потенциала российских университетов, укреплению их конкурентных позиций на глобальном рынке образовательных услуг.

https://ria.ru/20200422/1570340512.html

https://ria.ru/20161226/1484638427.html

https://ria.ru/20190927/1559150059.html

https://na.ria.ru/20170330/1491117182.html

марс

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn21.img.ria.ru/images/151410/47/1514104744_179:0:1595:1062_1920x0_80_0_0_86133bc488681e4eb4505a720ff044a7.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

самарский университет, томский политехнический университет, мисис, даг херли, университетская наука, навигатор абитуриента, spacex falcon 9, джефф безос, марс, международная космическая станция (мкс), илон маск, наука, технологии

МОСКВА, 25 ноя — РИА Новости. Аддитивные технологии, связанные с послойным наращиванием и синтезом объектов с помощью компьютерных 3D-технологий, сегодня выходят на первый план при создании космического оборудования. По мнению ученых, 3D-печать может значительно ускорить освоение внеземного пространства. Как оптимизировать производство конструкций на 3D-принтере в космосе и повысить их безопасность? Как с помощью новых технологий создавать сверхлегкие оптические системы для наноспутников? О своих новейших разработках рассказали исследователи из российских университетов, входящих в Проект «5-100».

Одно из ключевых преимуществ нового подхода в том, что один 3D-принтер может заменить огромное количество обычного заводского оборудования. В ноябре 2020 года журнал Forbes включил аддитивные технологии (от лат. additivus – прибавляемый) в список пяти новых революционных технологий, на которые стоит обратить внимание предпринимателям. Авторы обзора отметили, что принести большую выгоду аддитивные технологии могут в аэрокосмической отрасли, где вес продукта часто является самым высоким фактором затрат при транспортировке на орбиту.Использование 3D-печати в космосе может значительно ускорить освоение внеземного пространства; аддитивные технологии также активно проникают в ракетостроение.
Шлемы астронавтов Роберта Бенкена и Дага Херли, участвовавших в запуске ракеты Falcon 9 с космическим кораблем Crew Dragon 30 мая 2020 года, были изготовлены на заказ с использованием технологии 3D-печати.

По словам главы аэрокосмической компании SpaceX Илона Маска, с помощью 3D-печати можно создавать прочные и высокопроизводительные детали двигателя за долю времени и средств, которые затрачиваются при традиционных методах производства. Компания выпустила свою первую деталь, напечатанную на 3D-принтере, еще в 2014 году.

Аэрокосмическая компания Blue Origin Джеффа Безоса использует аддитивные технологии для печати компонентов двигателя BE-4. Молодые ракетные компании из США (Relativity Space) и Великобритании (Orbex) также планируют максимально широко использовать возможности 3D-принтеров.22 апреля 2020, 09:00НаукаВ дальний космос — без топлива. Новая разработка российских ученых

Повысить безопасность 3D-конструкций

В то же время, наличие даже малейших дефектов в конструкциях, напечатанных на 3D-принтерах, имеет критически важное значение для безопасности создаваемой техники. Усовершенствовать технологию 3D-печати из алюминия, добившись повышения твердости изделий в полтора раза, смогли ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС»).

По словам исследователей из НИТУ «МИСиС», основной риск возникновения таких дефектов связан с высокой пористостью материала, вызванной, в том числе, особенностями исходного алюминиевого порошка. Для обеспечения равномерной и плотной микроструктуры печатных изделий ученые предложили добавлять в алюминиевый порошок углеродные нановолокна, которые позволяют обеспечить низкую пористость материала и повысить его твердость в полтора раза. Результаты были опубликованы в журнале Composites Communications.

«Углеродные нановолокна имеют высокую теплопроводность, которая помогает минимизировать температурные градиенты между  печатными слоями в процессе синтеза изделий, на стадии селективного  лазерного плавления. Благодаря этому, микроструктуру материала можно практически полностью избавить от неоднородностей», – рассказал профессор НИТУ «МИСиС» Александр Громов.

Используемые углеродные нановолокна являются побочным продуктом переработки попутного нефтяного газа. При его каталитическом разложении углерод скапливается в виде нановолокон на дисперсных металлических частицах катализатора. Обычно попутные газы просто сжигают на месторождениях, что наносит вред окружающей среде, поэтому применение нового метода имеет также серьезное экологическое значение, отметили ученые.

26 декабря 2016, 16:33НаукаУченый из Томска рассказал о запуске первого «напечатанного» наноспутникаАлексей Яковлев, директор Института физики высоких технологий Томского политехнического университета, рассказал о запуске первого в России и в мире наноспутника, напечатанного при помощи 3D-принтера, и объяснил, почему ученые сегодня обращают пристальное внимание на подобные технологии.

Оптимизировать производство в космосе

3D-печать может быть использована в будущих космических миссиях, таких как колонизация Марса, утверждает Илон Маск и другие специалисты. Чтобы жить на Марсе, необходимо иметь возможность запустить там производство и, в идеале, использовать местные материалы. 3D-принтеры можно будет использовать, чтобы заложить фундамент и построить там среду обитания.

Уже сейчас в условиях Международной космической станции (МКС) проблема доступности материалов стоит довольно остро, космонавтам приходится ждать следующего грузового корабля несколько месяцев. Иногда ломается или теряется важная мелкая деталь, например, часто теряются пластиковые заглушки для электроконтактов. В таких случаях 3D-принтер, который способен печатать пластиковые изделия в условиях космоса, позволяет эту проблему решить. В будущем, при межпланетных полетах, проблема доступности станет еще острее и востребованность такого принтера возрастет.

Для производства инструментов, оборудования и всего, что может понадобиться астронавтам на борту, в 2016 году НАСА поручило компании Made In Space установить постоянный 3D-принтер на Международной космической станции. После этого о создании подобных машин заявили некоторые европейские, китайские и другие компании.

Преимуществом российского 3D-принтера, который должны отправить в космос в 2021 году, станет более совершенная модульная система, которая позволяет проводить модернизацию и ремонт оборудования, рассказали авторы разработки, ученые Томского политехнического университета (ТПУ). Так, при переходе от простых пластиков к сверхконструкционным или композиционным материалам, инженерам не придется изготавливать новый принтер и снова доставлять его на МКС, как это происходит сегодня у американских коллег.

«Сейчас ведутся заключительные работы по подготовке рабочего макета 3D-принтера. К оборудованию, которое отправляется на МКС, предъявляют серьезные требования в плане стойкости к механическим, климатическим и другим нагрузкам. Кроме того, нужно убедиться, что принтер безопасен для космонавтов. Все это проверяется сейчас, проводится ряд испытаний и экспертиз. Также параллельно ведется усовершенствование программного обеспечения, которое специально создается для этого принтера», – рассказал заведующий научно-производственной лаборатории «Современные производственные технологии» ТПУ Василий Викторович Федоров.

27 сентября 2019, 03:00НаукаСамарские ученые разработали уникального орбитального уборщика

Создать сверхлегкую оптическую систему для наноспутников

Возможности 3D-печати позволили ученым Самарского университета создать уникальную сверхлегкую оптическую систему с дифракционной оптикой для наноспутников. Это будет первый в мире объектив с дифракционной оптикой, который отправится в космос, сообщили исследователи.

В основе оптической системы — разработанная в университете плоская дифракционная линза, обладающая уникальными характеристиками. Объектив на основе такой линзы заменяет систему линз современных телеобъективов и отличается малым весом (менее 100 граммов вместе с оптической частью) и миниатюрными габаритами.

Для объектива разработан инновационный корпус бионической формы, рассчитанный по оптимальной технологии, чтобы минимизировать вес при сохранении прочностных характеристик. Сложный по форме и внутренней структуре компонент космического аппарата создан путем 3D-печати на установке селективного лазерного сплавления SLM 280HL.

По словам ученых, чтобы минимизировать вес детали, в ее внутреннюю структуру в результате топологической оптимизации были добавлены специальные ячеистые участки. Габариты детали — 70×80×100 мм. Благодаря применению аддитивных технологий, ее вес удалось снизить примерно на 40% по сравнению с подобной деталью, изготовленной традиционными способами.

«Корпус объектива выполнен из порошка сплава алюминия AlSi10Mg. Сплав российского производства хорошо известен как в России, так и за рубежом. Как известно, в космической и авиационной сфере вес — это основная характеристика, над уменьшением показателя которой всегда ведется работа», — рассказал доцент кафедры технологий производства двигателей Самарского университета Виталий Смелов.

Ученые провели многоэтапную топологическую оптимизацию исходной конструкции, получили и проанализировали несколько ее форм.

«В партнерстве с экспертами в области топологической оптимизации и аддитивных технологий CADFEM CIS мы провели большой объём работ по получению новой формы конструкции, которая соответствует современным требованиям компаний космической отрасли мира», – рассказал научный сотрудник Самарского университета Антон Агаповичев.

Стоимость аналогов, например, объектива для кубсата Gecko Imager составляет 23 тысячи евро. По словам ученых, стоимость разрабатываемой ими оптической системы будет на порядок ниже.

Проект «5-100», реализуемый в рамках национального проекта «Образование», призван способствовать наращиванию научно-исследовательского потенциала российских университетов, укреплению их конкурентных позиций на глобальном рынке образовательных услуг.

30 марта 2017, 14:25НаукаКосмические технологии будущего: покорение дальнего и ближнего космосаЗа эффектными стартами космических кораблей стоят высокие технологии и смелые инженерные решения, которые делают возможными всё более далёкие и длительные космические экспедиции. О некоторых передовых космических разработках читателям РИА «Новости» рассказывает фотолента.

Такая страница не найдена

Войдите или создайте профиль

Войдите или создайте профиль

Электронная почта

Пароль

Забыли пароль?

Хочу узнавать о скидках и эксклюзивных предложениях от tea. ru

Еще нет аккаунта, Зарегистрироваться

Вернуться ко входу

Восстановление пароля

После заполнения формы мы отправим пароль на указанный электронный адрес

Электронная почта

Игры · 3D · Планеты · Играть онлайн бесплатно

Многопользовательские онлайн игры

Надоело играть против компьютера? Играйте с живыми людьми — играйте в MMO-игры!

  1. Forge of Empires Стратегии
  2. Элвенар Стратегии
  3. World of Tanks Экшен
  4. Рейд: Шедоу Легендс RPG
  5. World of Warships: Корабли Экшен
  6. NextRP: Игра про Россию Симуляторы
  7. Тотал Батл Стратегии
  8. Вар Тандер Экшен
  9. Моя маленькая ферма Стратегии
  10. Кроссаут Экшен
  11. Братство Доминиона Стратегии
  12. Blade of Kings RPG
  13. Викинги: Битва кланов Стратегии
  14. Star Stable: Лошади RPG
  15. Показать все игры

Моделирование планеты.

Настройка сцены и освещение

Следует сразу оговориться, что данный метод подойдет, только для тех случаев, когда планета изображается на среднем или дальнем планах.

1. Создаем сцену в 3D MAX.

2. В Geometry —> geosphere создаем сферу размера скажем 132 (без разницы какого размера она будет, это дело вкуса).

3. Дублируем ее дважды, причем каждый рах увеличивая размер на 1%

4. Получившуюся последовательнось сфер назавает соответственно: serface — собственно поверхность планеты cloude — слой облаков (если вы хотите добиться большей достоверности, сделайте этих слоев несколько) atmospher — ну и атмосфера.

если весе выше описанное сделано правильно, то в результате должно получиться следующее.

5. Начнем сверху вниз, так сказать.

Атмосфера.

Создаем материал Blinn

Основные параметры выставляем следующим образом:

Specular level — 20
Glossiness — 5
Soften — 0,1

Роль атмосферы в картинке, такова, что она должна только обозначить сябя голубоватым ободком, поэтому основную роль будут играть градиентные карты:

В закладке Diffuse Color создаем материал Gradient Ramp который настраиваем соглассно картнике внизу. В зависимости от того, какой цвет вы выбирите, таковой и будет ваша атмосфера.

В закладке Opacity также создаем материал Gradient Ramp, здесь участвуют только однотонные отенки серого цвета. Причем желательно, что бы полоска белого цвета совпадала. Это собственно и будет ваш отблеск в атмосфере.

Ну и осталась последняя карта, которая собственно и определяет отрожающие области Fallout:

Теперь наступила очередь облаков:

6. Cloude.

Создаем материал Blinn

Основные параметры выставляем следующим образом:

Specular level — 160
Glossiness — 15
Soften — 0,1

В закладку Diffuse Color вставляем картинку облочности (в сети достаточно готовых примеров, поэтому специально на этом останавливаться не буду.)

В закладке Opacity можно ставить туже катру что и в Diffuse Color, только предварительно обработать изменив цвета на оттенки серого.

Остальные закладки делаем так, как показано на картнике внизу.

Ну и наконец самое трудоемкое:

7. Surface — поверхность.

Создаем материал Phong

Основные параметры выставляем следующим образом:

Specular level — 500
Glossiness — 35
Soften — 0,1

В закладку Diffuse Color создаем материал Fallout:

Который будет состоять из карт Composite и RGB Tint, связанные
Fallout type — Shadow/ light

RGB Tint я обычно вставляю текстуру с сильным бампом, или карт Nois — а, это дает неравномерное распределение отраженного света на поверхности планеты. Но здесь каждый волен делать так,как ему это видится.

Composite я составляю из двух частей:

RGB Tint — отвечает за визуальную глубину тени.

Mix — отвечает за цветовую гамму отражения.

В закладку Specular color — я вставляю тот же материал RGB Tint, что и в закладке Fallout.

В закладку Specular вставьте тот же материал, который вы собираетесь использовать и в закладке Self-illumination, если вы конечно хотите сделать планету с городами. Если нет, то оставите эту закладку пустой.

Ну и последняя но не мене важная акладка Self-illumination. Создаем материал Fallout, который будет состоять из карт опять же Fallout и той карты которая будет подствечивать ваши города (если они есть конечно) на темной стороне планеты. Ну и Fallout type — Shadow/ light.

Для внутреннего материала Fallout назначьте ту же карту, что предыдуще вкладки. Но Fallout type поставьте Perpendicekfr/ Parallel тогда свет на поверхности планеты в месте раздела света и тьмы тудет не таким резким. В сравнении с облаками.

Ну и наконец закладке Bump выбирите любую карту с хорошим рельефом, желательно что бы он совподал с основными контурами, того изображения, которое вы используете для основного цвета поверхности. параметр поставьте 30.

Так же можно вставить ту же карту и в Displacement, только предварительно обработать изменив цвета на оттенки серого. С параметром 1.

Если все сделано правильно, то в результате вы должны получить набор следующих сфер:

Ну и осталось поговорить об освещении и камере.

Для реалистичности освещения планеты нам необходимо создать сложный источник света. Или точнее группу источников света каждый из которых будет играть свою роль.

Итак создаем три источника света располагая их в одной точке пространства.

Один называет Surface omni другой Cloude omni ну и последний ATM omni. Как следует из названия каждый из источников будет освещать только «свою» сферу.

Surface omni — поскольку данный источник освещает поверхность, то в закладке Shadows выставляем ему обычную shadow map, что бы тень от бампа на тех участках планеты где это будет происходить, была не резкой.
Но если вы не предполагаете близких планов для планеты, этот параметр можно вообще не использовать. Цет же подбираете таким, что бы он совпадал с цветом котроый вы назначили для атмосферы.

Cloude omni — данный источник освещает облака и должен создавать «мягкую» тень на поверхности, то в закладке Shadows выставляем ему обычную shadow map, тогде тень от обаков будет — «мягкой с размытыми краями». Цвет света лучше подобратьтакой же, что и для предыдущего источника, но поставить параметр цвета помягче скажем на 0,3, тогда будет создаваться ощущение, что облака слабо отражают свет от светила.

ATM omni — полагаем ему теже условия, что и для Surface omni, но с обязательными параметрами Shadow. Их можно сделать * Ray Shadow, в зависимости какой рендер вы использует.

Камера. Берем обычную камеру, и выставляем ее под таким углом, что бы часть сланеты была освещена а частть находилась в тени.

Ну вот пожалуй и все. Делаем рендер картинки и получаем следующий результат:

А если добавить еще один источник освещения, то и вот так:

Автор: Пашков Геннадий

Источник: www.gpashkov.dqteam.com

GoogleEarth — 3D-модель планеты Земля

Google Earth — это спутниковые фотографии всей поверхности нашей планеты, которые представлены в виде глобуса. С помощью этого проекта от Google можно не выходя из дома виртуально посетить различные уголки нашей планеты. Так же помимо планеты Земля есть фотографии планеты Марс и звездного неба.

Скриншоты

Описание

Сильные стороны Google Earth:
  • Google Earth автоматически загружает необходимые изображения и другие данные из Интернета. Скачанные данные сохраняются на диске, и при последующих запусках программы закачиваются только новые данные, что позволяет экономить трафик и повысить скорость загрузки.
  • Можно выбрать дату отображаемой спутниковой фотографии для выбранной местности. Можно, к примеру, посмотреть как выглядел родной город в 2004 году.
  • Применяется очень наглядная трёхмерная модель земного шара, которая отображается на экране с помощью DirectX или OpenGL.
  • Удобные органы управления. Пользователь может легко управлять положением «виртуальной камеры».
  • По желанию пользователя на 3D-модели можно отобразить дополнительную информацию: названия населённых пунктов, водоёмов, аэропортов, дороги, ж/д, и др. Для больших городов имеется подробная информация: названия улиц, магазины, заправки, гостиницы, и т. д.
  • Есть встроенный авиасимулятор (для его запуска нажмите Ctrl+Alt+A).

Установка

  1. Скачать пакеты Google Earth вручную (пакет входит в состав репозитория Medibuntu): http://packages.medibuntu.org/pool/non-free/g/googleearth/
  2. Debian / Ubuntu / Kubuntu / Xubuntu:

    # sudo wget http://www.medibuntu.org/sources.list.d/`lsb_release -cs`.list —output-document=/etc/apt/sources.list.d/medibuntu.list; sudo apt-get -q update; sudo apt-get —yes -q —allow-unauthenticated install medibuntu-keyring; sudo apt-get -q update

    # Подключение репозитория

    # sudo apt-get install googleearth

    # Установка GoogleEarth

Похожие 7 программ:

  1. ДубльГис — электронный справочник организаций, объединенный с картой города
  2. GoogleEarth — 3D-модель планеты Земля
  3. GMapCatcher — offline карты Google Maps

Комментарии [2]

планет — НАСА Исследование солнечной системы

В нашей галактике планет больше, чем звезд. Текущее количество на орбите нашей звезды: восемь .

Внутренние скалистые планеты — Меркурий, Венера, Земля и Марс. Внешние планеты — это газовые гиганты Юпитер и Сатурн, а также ледяные гиганты Уран и Нептун.

Факты о планете

Интересные факты о планете

Меркурий — Самая маленькая и самая быстрая планета, она обращается вокруг Солнца всего за 88 земных дней.

Венера — Толстая атмосфера Венеры делает ее самой горячей планетой в нашей солнечной системе.

Земля — единственная планета в нашей солнечной системе с жидкой водой на поверхности.

Марс — Марс миллиарды лет назад был влажной и теплой планетой.

Юпитер — Самая большая планета, ее темно-красное пятно — это шторм больше Земли.

Сатурн — Сатурн имеет самую яркую, самую массивную и сложную кольцевую систему из всех планет.

Уран — Уран наклонен вокруг своей оси почти на 90 градусов.

Нептун — Нептун был первой планетой, обнаруженной с помощью математических расчетов, а не наблюдений.

За Нептуном, господствует новый класс меньших миров, называемых карликовыми планетами, в том числе давний любимый Плутон.

Модельный ряд Planet

Типы планет

Малые и карликовые планеты

В настоящее время существует пять планет, классифицируемых как карликовые: Церера, Плутон, Макемаке, Хаумеа и Эрида.За исключением Цереры, которая находится в главном поясе астероидов, эти маленькие планеты расположены в поясе Койпера. Их считают карликами, потому что они массивные, круглые и вращаются вокруг Солнца, но не расчистили свой орбитальный путь.

Интерактивная солнечная система в реальном времени

Реальные данные в реальном времени: ваше галактическое окружение

Этот смоделированный вид нашей солнечной системы основан на реальных данных. Положение планет, лун и космических кораблей показано там, где они сейчас находятся. Эта цифровая система (модель Солнечной системы) работает на легкой, удобной для мобильных устройств версии программного обеспечения NASA Eyes on the Solar System.

Этот снимок посвящен активным миссиям НАСА и избранным миссиям ЕКА. Демонстрация всего действующего международного флота — это на данный момент слишком много данных (но мы над этим работаем!). Активные международные миссии, такие как японский орбитальный аппарат Akatsuki Venus Orbiter и ESA и связанный с Меркурием японский BepiColombo, пока недоступны.

Используйте кнопку HD для загрузки изображений планет с более высоким разрешением.Он может некорректно работать на старых мобильных устройствах. Получайте удовольствие и продолжайте исследовать.

Трехмерная диаграмма Солнечной системы

Дополнительная информация

Оррери — это модель Солнечной системы, которая показывает положение планеты по своим орбитам вокруг Солнца.

На диаграмме выше показано Солнце в центре (желтый шар), окружен самыми сокровенными планетами солнечной системы.

Щелкните и перетащите диаграмму, чтобы повернуть камеру, или используйте колесо мыши. для увеличения и уменьшения масштаба.Кроме того, вы можете использовать ползунок под диаграммой, чтобы отрегулируйте уровень масштабирования. Когда вы уменьшаете масштаб, внешние планеты Солнечной системы … Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — будут видны.

Ползунок даты позволяет перемещаться вперед или назад на несколько месяцев чтобы увидеть движение планет по их орбитам во времени.

На верхней панели показано, где на ночном небе появляются планеты, если смотреть со стороны Земля.Желтой линией отмечен зодиак — годовой путь Солнца. по небу — и серые линии показывают границы созвездий.

Цветовая кодировка оррери указывает время суток, когда каждая планета видно. Это зависит от направления, в котором расположена планета, как видно с Земли. Если наша линия взгляда на планету сильно отделена от нашей Если смотреть на Солнце, планета будет хорошо видна большую часть ночи.В противном случае планета окажется очень близко к Солнцу.

Области диаграммы выше, закрашенные зеленым цветом, хорошо видны с Земля; области красного цвета скрыты от солнечного света. Темные области голубые видны на утреннем небе, а голубые участки виден в вечернем небе. Эту цветовую кодировку можно отключить, сняв флажок опция «Наложить видимость планеты».

Выбрав опцию «Отметить перигелий / афелий», можно добавить метки, которые отметьте ближайшие и дальнейшие точки от Солнца по орбитам каждого из планеты.Орбита Земли дополнительно помечена точками, проходит в первый день каждого месяца, делая свой годовой оборот вокруг Солнце.

Google 3D Search: вот как просматривать планеты, части тела и многое другое в Google Search на Android, iOS

Google 3D Earth and Brain на Android

Карантин из-за коронавируса заставил всех нас искать способы оставаться занятыми. Это больше относится к людям, которым в настоящее время нечего делать, а Интернет — их рыцарь в сияющих доспехах. Благодаря объектам Google AR мы можем по-новому провести время, принося различные 3D-объекты прямо в наши дома. В последнее время 3D-животные в Google стали настолько популярными, что мы не могли не открыть Google Search на своих смартфонах Android и iOS и увидеть собаку, панду или тигра прямо перед собой, сидящими на наших диванах.

Однако, помимо животных, есть больше предметов, чем мы можем найти в поиске Google и произвести в наших домах.Таким образом, вот как вы можете найти Сатурн, автомобиль или Санта-Клауса в Google Поиске и представить их вам на своем устройстве Android или iOS. Читайте дальше, чтобы узнать больше.

Прежде чем мы начнем, вы должны знать, что у Google есть список смартфонов, поддерживающих Google ARCore и возможность просмотра 3D-объектов. Следовательно, вы можете пройти через это, чтобы узнать, поддерживает ли ваше устройство эту возможность.

Как найти планеты в поиске Google и увидеть у себя дома? (Android, iOS)

Google сотрудничал с НАСА, чтобы открыть солнечную систему прямо у вас на пороге.Сотрудничество позволит вам просматривать трехмерные версии различных планет, спутников и прочего в вашем доме. Объекты включают Меркурий, Венеру, Землю, Луну, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон и даже некоторые спутники, такие как Вояджер-1, Аполлон и другие.

Все, что вам нужно сделать, это:

  • Открыть поиск Google
  • Введите вышеупомянутые названия планет
  • Прокрутите вниз, чтобы найти результат поиска на веб-сайте НАСА
  • Нажмите «Просмотр в 3D»
  • Нажмите на «Просмотр» в своем пространстве и на некоторое время переместите смартфон, чтобы увидеть небесные тела в своем доме.

В дополнение к этому, вы также можете легко искать имена с суффиксом 3D.

Как найти части тела в поиске Google и увидеть у себя дома? (Android, iOS)

Google также объединил усилия с Visible Body, чтобы вы могли просматривать несколько частей тела в 3D, особенно детям, чтобы они могли лучше узнать свое тело. Части тела, которые можно просматривать в 3D, — это сердце, синапс, мозг, сгибание мышц, верхние дыхательные пути, копчик, позвонок, стопа, рука, глаз, легкое, трахея, грудная диафрагма, желудок, тонкий / большой кишечник, аппендикс, плечо. , таз, волосы, скелет, центральная нервная система, черепной нерв, ребро, рот, язык, нос, ухо, шея, яичник, яичко, эритроциты и даже тромбоциты.

Для этого

  • Вам нужно зайти в поиск Google
  • Введите текст в Visible Body 3D вместе с частью тела, которую вы хотите просмотреть в 3D
  • Нажмите на опцию «Просмотр в 3D» под результатами поиска на веб-сайте Visible Body
  • Нажмите на «Просмотр в своем пространстве» и настройте свой смартфон, перемещая его, чтобы увидеть часть тела на диване

Как найти Санта-Клауса и многое другое в поиске Google и увидеть у себя дома? (Android, iOS)

Помимо планет и частей тела, вы также можете найти в своем доме Санта-Клауса и даже пещеру Шове. Все, что вам нужно сделать, это

  • Перейти в поиск Google
  • Введите Santa Search (для 3D Santa) или Chauvet Cave в строку поиска
  • Выберите опцию Просмотр в 3D при первом или втором поиске
  • Выберите «Просмотр в пространстве» и перемещайте телефон, пока не увидите трехмерный объект перед собой.

Напоминаем, что после просмотра трехмерных объектов в своем доме вы также можете щелкнуть по их изображению или записать видео, чтобы сохранить его в качестве памяти.Для этого вам просто нужно одним нажатием на кнопку спуска затвора посередине для изображения и долгое нажатие на нее для просмотра видео.

Надеюсь, вам понравится находить и просматривать вышеупомянутые объекты в 3D. Мы обновим список, если будут доступны другие объекты.

Обзоры новейших технологий, новости и многое другое

Qt 3D: Planets QML Example

Демонстрирует объединение элементов Qt 3D-рендеринга и Qt Quick 2.

Planets демонстрирует, как реализовать приложение, которое объединяет использование Qt 3D-рендеринга с элементами Qt Quick 2D.В примере показаны восемь планет нашей Солнечной системы с Солнцем.

Текстурные карты

Planet защищены авторским правом (c) Джеймса Гастингса-Трю http://planetpixelemporium.com/planets.html и используются с разрешения.

Планеты вращаются вокруг Солнца по своей орбите в данный момент времени. Вращение начинается в 0.0 UT января 2000 года. Положение планет рассчитывается на основе формул, представленных здесь: http://www.stjarnhimlen.se/comp/ppcomp.html и http://www.davidcolarusso.com/astro/.

Запуск примера

Чтобы запустить пример из Qt Creator, откройте режим Welcome и выберите пример из Примеры .Для получения дополнительной информации посетите Создание и запуск примера.

Qt Быстрая реализация 2D

Быстрая реализация Qt в planets-qml / PlanetsMain.qml примера визуализирует 3D-контент с использованием типа Scene3D .

 Scene3D {
    anchors.fill: parent
    аспекты: ["рендеринг", "логика", "ввод"]

    SolarSystem {id: solarsystem}
} 

Информация, связанная с планетами, хранится в ListModel . Кнопки выбора планет и информационный лист создаются на основе модели.Двухмерные элементы, кнопки выбора и ползунки реализованы в файле planets-qml / PlanetsMain.qml .

Кнопки выбора изменяют свойство focusPlanet главного окна . При изменении свойства информация о планете обновляется, и камера перемещается в новое положение.

 onFocusedPlanetChanged: {
    if (FocusPlanet == 100) {
        info.opacity = 0
        updatePlanetInfo ()
    } else {
        updatePlanetInfo ()
        Информация.непрозрачность = 1
    }

    solarsystem.changePlanetFocus (старая планета, сфокусированная планета)
    oldPlanet = FocusPlanet
} 

Положение камеры и точка обзора камеры обновляются на основе значений, которые анимируются в planets-qml / SolarSystem. qml , запускаемых функцией changePlanetFocus () .

 QQ2.NumberAnimation {
    id: lookAtOffsetAnimation
    target: sceneRoot
    свойства: "xLookAtOffset, yLookAtOffset, zLookAtOffset"
    кому: 0
    easing.type: Ослабление.InOutQuint
    Продолжительность: 1250
}

QQ2.NumberAnimation {
    id: cameraOffsetAnimation
    target: sceneRoot
    свойства: "xCameraOffset, yCameraOffset, zCameraOffset"
    кому: 0
    easing.type: Easing.InOutQuint
    Продолжительность: 2500
} 

Ползунки используются для регулировки скорости вращения, размера планеты и расстояния просмотра. При изменении значения ползунка вызывается функция JavaScript в файле planets-qml / SolarSystem.qml для настройки данного свойства. Например, изменение значения ползунка Расстояние просмотра вызывает метод changeCameraDistance () .

 onValueChanged: solarsystem.changeCameraDistance (значение) 
Реализация Qt 3D

Основная часть реализации, включая математику движения и вращения планет, выполняется в файле planets-qml / SolarSystem. qml .

Сначала добавляются Camera , Light и Configuration , затем Effect s для планеты Material s и, наконец, сами планеты. Например, Земля устроена так:

 Entity {
    id: earthEntity

    Planet {
        id: земля
        tilt: planetData [Планеты.ЗЕМЛЯ] .tilt
    }

    PlanetMaterial {
        id: materialEarth
        эффект: effectDSB
        ambientLight: ambientStrengthPlanet
        diffuseMap: "qrc: /images/solarsystemscope/earthmap2k.jpg"
        specularMap: "qrc: /images/solarsystemscope/earthspec2k.jpg"
        normalMap: "qrc: /images/solarsystemscope/earthnormal2k.jpg"
        блеск: блескSpecularMap
    }

    property Transform transformEarth: Transform {
        матрица: {
            var m = Qt.matrix4x4 ()
            м.перевести (Qt.vector3d (earth.x, earth.y, earth.z))
            m.rotate (earth.tilt, tiltAxis)
            м. вращение (земля. рулон, рулон ось)
            м.  масштаб (earth.r)
            вернуть м
        }
    }

    компоненты: [earth, materialEarth, transformEarth]
} 

Данные о планетах, которые необходимы, среди прочего, для вычислений движения и вращения, создаются с помощью JavaScript в файле planets-qml / planets.js путем вызова loadPlanetData () по завершении работы компонента.Также выполняются другие инициализации, такие как вставка планет в массив для упрощения работы, вычисление радиусов колец для колец Сатурна и Урана и установка масштаба, скорости и смещения камеры по умолчанию:

 QQ2.Component.onCompleted: {
    planetData = Planets.loadPlanetData ()
    
    planets.push (солнце)
    planets.push (ртуть)
    Planets.push (Венера)
    planets.push (земля)
    planets.push (Марс)
    planets.push (юпитер)
    planets.push (сатурн)
    planets.push (уран)
    планеты.толкать (нептун)
    planets.push (луна)
    
    
    
    saturnRingOuterRadius = planetData [Planets.SATURN] . radius + Planets.saturnOuterRadius
    saturnRingInnerRadius = planetData [Planets.SATURN] .radius + 0,006630
    uranusRingOuterRadius = planetData [Planets.URANUS] .radius + Planets.uranusOuterRadius
    uranusRingInnerRadius = planetData [Planets.URANUS] .radius + 0,002
    готов = правда
    changeScale (1200)
    changeSpeed ​​(0,2)
    setLookAtOffset (Planets.SUN)
} 

Сцена анимируется путем вызова функции animate () .Это также место, где время переводится вперед, и рассчитываются новые положения для всех планет. Планеты вращаются в функции positionPlanet () на основе их наклона оси и периода звездного вращения. Наконец, новое положение камеры вычисляется в функции updateCamera () .

 function animate (focusPlanet) {
    если (! готов)
        вернуть

    advanceTime (FocusPlanet)
    для (var i = 0; i <= Planets.NUM_SELECTABLE_PLANETS; i ++)
        positionPlanet (i)

    updateCamera (FocusPlanet)
} 

Пример проекта @ code. qt.io

климатов теплых планет земного типа. I. Моделирование трехмерной модели

В большинстве предыдущих исследований GCM экзопланет использовался статический термодинамический океан без OHT из-за его вычислительной эффективности (например, Merlis & Schneider 2010; Shields et al. 2013; Yang et al. 2014; Wolf & Toon 2015; Турбет и др., 2016). В этом разделе мы исследуем влияние, которое динамический полностью связанный океан с OHT оказывает на климат планеты и впечатления от протяженности зоны обитаемой жидкой воды.

На рис. 1 (а) показана глобальная средняя температура поверхности ROCKE-3D как функция инсоляции для сидерических световых дней от 1 земных суток до 256 земных суток для термодинамического потока Q -0 океана глубиной 100 м. Наши результаты качественно аналогичны результатам Yang et al. (2014), которые использовали NCAR CAM3 8 в конфигурации аквапланеты (их Рисунок 1). Напомним еще раз, что мы используем современный земной рельеф, а не аквапланету. Средняя температура поверхности резко возрастает с инсоляцией при нынешней длине дня Земли (X001), но становится менее чувствительной по мере увеличения продолжительности дня.Есть несколько количественных различий между ROCKE-3D и CAM-моделями, используемыми Янгом и др. (2014) насколько можно сравнить нашу земную маску суша / море с конфигурацией их аквапланет. Для прогонов Q -flux = 0, ROCKE-3D более чувствителен к возрастающей инсоляции при современной длине земного дня (X001) и на 16 звездных днях (X016). Тенденция меняется на противоположную для продолжительности дня от 64 дней (X064) и более. Следовательно, моделирование ROCKE-3D четко делится на два класса: планеты со средним и быстрым вращением с высокой чувствительностью к инсоляции и медленно вращающиеся планеты с низкой чувствительностью, в отличие от моделирования CAM (рис.1 Янга и др.2014), для которой чувствительность является более непрерывно убывающей функцией периода вращения. Мы вернемся к этому вопросу ниже.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 1. Глобальная средняя температура поверхности для ROCKE-3D как функция инсоляции в различные периоды вращения для термодинамического моделирования океана (a, слева) и динамического полностью связанного океана (b, справа). Сплошные кривые и точки показывают результаты базовой модели с шагом 10% выше современного значения инсоляции Земли и с шагом 20% выше S0X = 1.5. Белые кружки соответствуют тестам на чувствительность без вертикального переноса конвективного конденсата. Пунктирная кривая соответствует альтернативной версии модели с той же физикой, но с другими настройками свободных параметров для настройки модели на глобальный радиационный баланс.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Наши результаты для периода вращения Земли (X001) также можно сравнить с результатами на Рисунке 1 Wolf & Toon (2015), которые построили график чувствительности климата для своих результатов CAM3 и CAM4, а также для LMDG w3.org/1999/xlink"> 9 результаты Leconte et al.(2013a). ROCKE-3D намного более чувствителен, чем CAM3 и CAM4 приводит к увеличению инсоляции на 10% (S0X = 1,1), но намного менее чувствителен, чем LMDG GCM, который имеет большое потепление при увеличении инсоляции на 5% –10%. Для увеличения на 20% (S0X = 1,2, единственное другое моделирование, сопоставимое с Wolf & Toon 2015), ROCKE-3D менее чувствителен, чем CAM4, потому что CAM4 резко нагревается при увеличении инсоляции на 11–12%, а ROCKE-3D - нет.

Рисунок 1 (b) идентичен рисунку 1 (a), но для динамического полностью связанного океана.Результаты для длин дня 64 дня (X064) и более очень похожи на результаты для случая термодинамического океана. Однако для длин дня X001 динамическая модель океана значительно теплее (см. Рис. 2) и значительно менее чувствительна к увеличению инсоляции.

Чувствительность климата к изменениям солнечного света обычно выражается как реакция температуры поверхности на поглощенный солнечный свет, а не как на инсоляцию как таковую (см. , Например, уравнение (2) из ​​Wolf & Toon 2015). Эта величина показана на рисунке 3 для обоих типов океана.Чувствительность климата наиболее высока для самых быстрых ротаторов и наиболее слабо облученных планет и очень мала для медленных ротаторов, независимо от поглощенного солнечного света. Моделирование динамического океана имеет заметно более низкую чувствительность климата, чем моделирование Q -flux = 0 для периодов быстрого вращения.

Для объяснения этих различий между моделями на рисунках 5 и 6 показана степень, в которой два разных типа океана влияют на аспекты планетарного (связанного) альбедо, фракционной протяженности океанского льда и облачности на разных уровнях модели.Верхние панели рисунка 5 показывают, что при более низких значениях инсоляции быстро и медленно вращающиеся планеты ведут себя противоположным образом: планетарное альбедо первоначально уменьшается с инсоляцией при моделировании более короткой продолжительности дня (в большей степени для потока Q -flux = 0 океана ), но увеличивается с увеличением инсоляции при большей продолжительности дня. При более высокой инсоляции все модели показывают увеличение планетарного альбедо по мере увеличения инсоляции. Частично это объясняется чувствительностью ледяной фракции океана к инсоляции, вращению и динамике океана.Нулевой наклон этого земного мира позволяет океанскому льду значительно увеличиваться в более высоких широтах при низкой инсоляции, но лед тает (и, следовательно, альбедо поверхности уменьшается), когда либо увеличивается инсоляция, либо увеличивается продолжительность дня. Последняя зависимость возникает потому, что тепло более эффективно переносится к полюсу на медленно вращающихся планетах с более широкими ячейками Хэдли (Del Genio & Suozzo, 1987). Более высокие доли океанического льда для потока Q = 0 по сравнению с динамическим океаном при более низкой инсоляции ясно указывают на роль, которую динамический океан играет в переносе тепла от экватора к полюсу.

Увеличение планетарного альбедо с инсоляцией для большей продолжительности дня связано с теперь хорошо задокументированным банком субзвездных облаков, как показано в предыдущих моделях 3D-модели (например, Yang et al. 2014). Это происходит потому, что влажная конвекция в низких широтах все больше переносит водяной пар и частицы облаков вверх по мере увеличения инсоляции. Сама конвекция занимает небольшую площадь, но создает более обширные наковальни на уровнях, где водяной пар и частицы облаков уходят в окружающую среду (Fu et al.1990). На Земле облака наковальни в первую очередь являются особенностью верхней тропосферы. Это также верно в текущих экспериментах при низкой инсоляции. Интересно, однако, что по мере увеличения инсоляции глубина конвекции, кажется, уменьшается, потому что высокий облачный покров уменьшается по мере увеличения облачного покрова среднего уровня на Рисунке 6. Последние облака, по-видимому, доминируют в оптической толщине и, следовательно, в зависимости планетарного альбедо от инсоляции. Низкоуровневые облака уменьшаются с увеличением инсоляции при низких значениях инсоляции, аналогично тому, как трехмерные модели климата Земли реагируют на увеличение антропогенных концентраций парниковых газов в 21 веке (Klein et al. 2017). Однако при более высокой инсоляции низкая облачность имеет тенденцию увеличиваться с увеличением инсоляции. Например, на Рисунке 4 уменьшение низких облаков со значений инсоляции от 1,0 до 1,2 и увеличение с 1,2 до 1,4 связаны с относительной влажностью, в основном в высоких широтах. Это имеет смысл, поскольку в высоких широтах неглубокая конвекция.

Динамика океана сильно зависит от скорости вращения планеты. Наиболее наглядно это можно показать, посмотрев на диапазон скоростей вращения для фиксированной инсоляции, как показано на рисунке 7.При более быстром вращении (X001 – X004) океанские течения очень похожи на земные, с круговоротами в северном полушарии в обоих океанских бассейнах и антарктическим циркумполярным течением в южных средних широтах. Круговороты явно переносят тепло к полюсу, как настоящий Гольфстрим на Земле, но поскольку на этой планете больше морского льда из-за нулевого наклона, перенос очень важен при низком S0X и быстром вращении. В динамических океанских трассах меньше морского льда, чем в эквивалентах Q -flux = 0, и поэтому динамический климат океана в целом теплее, как описано ранее и показано на рисунке 2. Тенденция идет вверх примерно до X016, к этому времени ячейка Хэдли уже простирается до полюса, а OHT направлена ​​к экватору без круговоротов. Благодаря этому вращению морской лед уже исчез, поэтому добавление OHT мало что дает, отсюда нечувствительность результатов к OHT при более медленных вращениях.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 2. Глобальная разница средней температуры поверхности при вычитании средней температуры Q -flux = 0 из температуры динамического океана.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Несмотря на преимущества динамичного океана, существуют и ограничения. Модель океана ROCKE-3D использует специфическую для Земли параметризацию Gent & McWilliams (1990) для мезомасштабного перемешивания неразрешенными вихрями, что подходит для квазигеострофического течения океана на быстро вращающейся планете. Существует мало информации о поведении мезомасштабных океанских водоворотов в медленно вращающемся динамическом режиме, хотя в нескольких исследованиях изучалась зависимость вращения всего ВГТ (Farneti & Vallis 2011; Cullum et al. 2014). Однако при моделировании Проксимы Центавра b с помощью ROCKE-3D было обнаружено, что изменение мезомасштабной диффузии мало повлияло (Del Genio et al. 2018). Как упоминалось ранее, полностью связанные модели океана имеют только две глубины: 591 м у границ континентов и 1360 м в других местах (см. Рисунок 8). Это позволяет модели прийти в термодинамическое равновесие быстрее, чем если бы мы использовали все 13 слоев модели океана до 5000 м, и, следовательно, сокращает общее время вычислений на одну симуляцию.Результаты Russell et al. (2013) и Hu & Yang (2014) предполагают, что ОТ увеличивается с глубиной океана с сопутствующим влиянием на климат, хотя это, вероятно, частично компенсируется увеличением атмосферного переноса (Stone 1978). Топография дна океана, расположение континентов и крутизна континентальных границ - все это влияет на циркуляцию океана и, следовательно, на перенос тепла. Точно так же соленость определяется как соленость океана Земли, что не обязательно должно иметь место на другой планете. Это влияет на компонент циркуляции океана, связанный с плотностью, и особенно на температуру замерзания (см. Del Genio et al.2018), что, в свою очередь, влияет на альбедо. Наконец, в ROCKE-3D не учитывается влияние приливов, которые сильно коррелируют с размером / массой и расстоянием до Луны Земли. Это не строгие ограничения, поскольку можно ожидать, что экзопланеты будут иметь большое разнообразие океанических глубин и не будут спутниками или спутниками различного размера и расстояния, и они, вероятно, не будут ограничены наблюдениями в обозримом будущем.Однако это может быть соображением для глубоких исследований палео-Земли, моделирующих периоды времени, когда Луна была ближе к Земле, а приливы были выше.

Облака считаются наиболее неопределенным аспектом МОЦ, поскольку на них приходится большая часть межмодельного разброса оценок глобальной чувствительности климата Земли к увеличению концентраций парниковых газов (Vial et al. 2013). Совместная климатическая модель океана и атмосферы должна находиться в глобальном радиационном балансе верхней части атмосферы на уровне, близком к наблюдаемой температуре поверхности Земли, чтобы ее можно было использовать в приложениях, связанных с изменением климата. Учитывая неопределенности в параметризации облаков GCM, свободные параметры обычно корректируются в разумных пределах для достижения баланса, не подвергая чрезмерному риску другие аспекты моделируемого климата (Мауритсен и др. 2012). Для экзопланет не существует эффективных ограничений для наблюдений и нет никаких гарантий, что модель, разработанная для современной Земли, сама по себе достигнет радиационного баланса. Таким образом, может потребоваться корректировка свободных параметров. Здесь мы рассматриваем две неопределенности облаков, чтобы проиллюстрировать ограничения трехмерных исследований экзопланет и выводы, которые можно сделать, несмотря на ограничения.

Ян и др. (2014) базовая модель имеет глобальную температуру поверхности 287 K для периода вращения Земли (их Рисунок 1 (c)), что очень близко к наблюдаемой температуре поверхности Земли. Учитывая, что Yang et al. (2014) прогоны являются аквапланетами, хотя здесь и земными, неудивительно, что прогоны ROCKE-3D Q -flux = 0 (см. Таблицу 9) холоднее (265 K), в то время как наше динамическое моделирование океана ( Таблица 8) имеет температуру 284 K. Причина разницы между этими температурами и температурой современной Земли заключается в том, что моделируемая планета явно не является Землей (например,г., не имеет аэрозолей и растительности). Самое главное, у планеты нулевой наклон и эксцентриситет. Современный наклон Земли согревает полюса и охлаждает тропики. Мы ожидаем, что первый из них будет более важным, потому что он уменьшает морской лед и снежный покров и уменьшает альбедо Бонда, по крайней мере, для планет в квазигеострофическом динамическом режиме, которые имеют большие градиенты температуры на экваториальном полюсе (Del Genio 2013; Madeleine et al. др.2014). Таким образом, хотя глобальная температура нашей идеализированной планеты не может быть ограничена, если бы такая планета с нулевым углом наклона существовала, она, вероятно, была бы холоднее, чем Земля.Более высокая температура динамической модели океана отражает роль, которую тепловая инерция океана и перенос тепла играют в ограничении протяженности морского льда.

Чтобы проверить чувствительность температуры модели Q -flux = 0 к выбору настройки модели, мы создали альтернативную версию нашей базовой планеты (см. Легенду для «t» в таблице 2 и X001B на рисунке 1 ( a)) со свободными параметрами в параметризации облака, выбранными по-другому, но все еще в пределах диапазона неопределенности для современной Земли, чтобы получить радиационный баланс в другом климатическом состоянии.В частности, мы изменили значения двух параметров, которые определяют пороговую относительную влажность, при которой начинают формироваться слоистые облака (один для свободных тропосферных облаков, один для облаков пограничного слоя) и, следовательно, долю облачности. Мы также изменили параметр, который влияет на то, как быстро маленькие облачные ледяные кристаллы превращаются в большие снежинки за счет гравитационного слияния и выпадают из облака, изменяя, таким образом, содержание ледяной воды в облаке и оптическую толщину.

На рис. 1 (a) (X001B, пунктирная черная линия) показана глобальная средняя температура поверхности этой альтернативной модели как функция инсоляции для периода вращения Земли для сравнения с базовой моделью (X001, сплошная черная линия). Альтернативная модель имеет глобальную среднюю температуру поверхности 259,5 K для инсоляции Земли (S0X = 1,0) по сравнению с 265,4 K базовой модели (разница ~ 6 K), но ее чувствительность к изменению инсоляции довольно похожа на чувствительность базовой линии. модель (см. рисунок 3 (а)). В результате эта планета может выдержать увеличение инсоляции на 20% и оставаться лишь немного теплее (11K), чем в базовой модели при увеличении инсоляции на 10%. Это означает, что основанные на модели оценки границ обитаемой зоны, будь то одномерные или трехмерные, представляют собой лишь слабые ограничения на то, где могут быть найдены обитаемые планеты, поскольку модельные облака можно настроить для получения различных климатов.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 3. Чувствительность климата для потока Q -flux = 0 (a, слева) и динамических течений океана (b, справа).

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 4. Общая доля облачности (вверху) и относительная влажность (внизу) для разницы между двумя сериями с низкой инсоляцией (слева) и с высокой инсоляцией (справа).Все это из одного периода вращения X064. Все оси x указаны в градусах широты, а оси y - в единицах атмосферных уровней (1–40).

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Более важный вопрос заключается в том, можно ли вообще сделать какие-либо окончательные выводы о влиянии облаков на климат экзопланет. Основное открытие Yang et al. (2014) заключается в том, что планета может оставаться обитаемой при гораздо более высоких значениях инсоляции, если она вращается медленно, чем если бы она вращалась быстро.Это происходит потому, что при достаточно медленных скоростях вращения (большая продолжительность дня) для возникновения значительных перепадов дневной и ночной температуры конвергенция на дневной стороне приводит к восходящему движению и влажной конвекции, которая создает щит из высоких оптически толстых облаков, которые ограничивают потепление и стабилизируют климат планеты. Тот факт, что ROCKE-3D производит качественно похожее поведение (рис. 1), является обнадеживающим признаком того, что это может быть устойчивой особенностью планетарного климата. В нашей солнечной системе этот процесс может иметь отношение к вопросу о том, была ли древняя Венера пригодной для жизни (Way et al.2016).

С другой стороны, влажная конвекция - один из наиболее сложных и неопределенных аспектов моделей земного климата (Del Genio 2015). Дневное облако, которое стабилизирует климат при медленном вращении, является конечным результатом ряда параметризованных облачных и конвективных процессов: решение инициировать конвекцию, предположение о восходящем потоке массы и вертикальной скорости, а также предположение о том, сколько конденсата образующиеся в восходящем потоке переносятся вверх и выводятся вместе с насыщенным восходящим потоком пара.ROCKE-3D делает это, диагностируя профиль скорости восходящего потока, предполагая распределение частиц по размерам и скорость падения в зависимости от размера, и интерактивно вычисляя долю конденсата, который выпадает, по сравнению с его переносом вверх с образованием толстого облака наковальни (Del Genio et al. 2005). , 2007). Каждый из этих шагов вносит неопределенность, например, параметризация в базовой модели переоценивает лед, уносимый вверх конвективными явлениями (Elsaesser et al., 2017). Поскольку ~ 80% облачного льда, образующегося в результате глубокой конвекции в наземной GCM, является результатом восходящего переноса частиц, а не образования льда на месте из перенасыщенного воздуха, разумно спросить, является ли зависимость температуры поверхности от вращения параметризацией - зависимый.

Чтобы решить эту проблему, мы провели еще один тест на чувствительность, в котором мы предполагаем, что весь конденсат в конвективном восходящем потоке выпадает в осадок. Мы обозначаем такие прогоны «выпадения конвективного конденсата» в Таблицах 2, 3, 8 и 9. Таким образом, облака среднего и верхнего уровня могут образовываться только из перенасыщенного пара, отводимого конвективными восходящими потоками или созданного крупномасштабным разрешенным восходящим движением. Мы провели одно моделирование для четырех периодов вращения при разных инсоляциях (светлые кружки на Рисунке 1). Моделирование без восходящего переноса конденсата предсказуемо теплее, но только на пару градусов, чем моделирование с полной конвективной физикой, независимо от периода вращения.То есть облако, которое формируется на месте из пара, улавливаемого восходящим потоком или решенным восходящим движением, в первую очередь стабилизирует температуру. Нечувствительность результатов к этому типу структурных модификаций, а не к простому изменению параметра, усиливает аргументы в пользу выводов Янга и др. (2014).

Это подтверждает идею о том, что фундаментальное поведение, работающее во всех этих моделях, - это не детали физики облака, а взаимодействие между динамикой и излучением.Переход от очень чувствительного климата к слабочувствительному по мере увеличения продолжительности дня зависит от двух переходов в динамическом режиме, которые определяют, как переносится тепло. Первый - от квазигеострофического режима, характерного для быстро вращающихся планет, к квазибаротропному режиму более медленно вращающихся планет. Этот переход хорошо изучен для каменистых планет (Williams & Holloway 1982; Del Genio & Suozzo 1987; Del Genio et al. 1993; Allison et al. 1995; Navarra & Boccaletti 2002; Showman et al.2013). В обоих режимах преобладает перенос тепла в направлении полюсов. В квазигеострофическом режиме это достигается за счет циркуляции Хэдли на низких широтах со средним восходящим движением около экватора и опускающимся движением в субтропиках, а также за счет бароклинно неустойчивых вихрей, которые создают центры и фронты низкого и высокого давления в более высоких широтах. В квазибаротропном режиме ячейка Хэдли охватывает большинство широт и доминирует в глобальном переносе тепла. Этот переход происходит примерно тогда, когда радиус деформации Россби (пространственный масштаб быстрого роста бароклинных вихрей) приближается к размеру планеты (Del Genio et al.1993; Эдсон и др. 2011; Showman et al. 2013). Он отличает атмосферные циркуляции Земли и Марса от циркуляции Венеры и Титана. Наше моделирование с периодом вращения 1 день находится в квазигеострофическом режиме, а моделирование периода в 16 дней - в квазибаротропном режиме. На рисунке 9 мы показываем, как ячейка Хэдли изменяется в размере при переходе между этими режимами, и как это явно влияет на температуру поверхности и долю океанического льда в высоких широтах (см. Рисунок 5).

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 5. Планетарное альбедо (вверху) и фракция льда в океане (внизу) для потока Q = 0 (слева) и динамических течений океана (справа).

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Второй переход - от циркуляции, которая переносит тепло к полюсу, к циркуляции с суточным движением, которая переносит тепло из дневной области восходящего движения в ночную область нисходящего движения, с переносом день-ночь как через полюса, так и через терминаторы.Дневно-ночная циркуляция была исследована Joshi et al. (1997), Джоши (2003) и Ян и др. (2013) для синхронно вращающихся планет и Янгом и др. (2014) для медленно вращающихся, но асинхронных планет. В нашем моделировании переход происходит между периодами ротации от 32 до 64 дней. Это можно понять, рассматривая шкалу времени радиационной релаксации t рад = pc p T / ( gF ), где p - давление, c p - давление удельная теплоемкость при постоянном давлении, T - температура, g, - ускорение свободного падения, и F - излучаемый тепловой поток в космос.Для Земли, нагретой до 1 ат. Ед. Солнцем, t рад ~ 1-2 месяца, в зависимости от уровня давления, выбранного для расчета. Когда продолжительность солнечного дня t sol t rad , дневная и ночная разница температур невелика, а градиенты температуры на экваториальном полюсе управляют циркуляцией. Когда t sol t rad , контрасты дневной и ночной температуры становятся важными, и в циркуляции развивается сильная составляющая, обусловленная суточным влиянием.Этот переход режима происходит в интервале вращения 32–64 дня (для которого t sol лишь немного больше периода вращения) для планет, которые мы моделируем. Showman et al. (2015) использовали аналогичный аргумент для определения границы между циркуляциями, характерными для слабооблученных планет Юпитера и сильно облученных горячих юпитеров.

Эти изменяющиеся схемы переноса между тремя динамическими режимами имеют значение для обитаемости, поскольку они определяют, где образуются оптически толстые облака и, следовательно, где солнечный свет отражается сильнее.Они также имеют значение для круговорота воды из-за своего влияния на характер осадков, что мы исследуем в будущих статьях этой серии. Несмотря на неопределенности в параметризованной физике облаков, единственное требование физики облаков / конвекции - формирование толстых облаков там, где преобладает крупномасштабное восходящее движение. Это базовое поведение должно быть независимым от модели для любой параметризации кучевых облаков массового потока, поскольку оно требует только того, чтобы поднимающийся воздух адиабатически охлаждал и в конечном итоге насыщался.

На рисунке 10 показано глобальное среднее коротковолновое (SW) и длинноволновое (LW) радиационное воздействие облаков (CRF), а также интегрированная по столбцам облачная конденсированная вода (жидкость + лед; CLDW) как функция падающего солнечного потока S o и период вращения. CRF измеряет влияние облаков на радиационный баланс верхней части атмосферы планеты (например, Cess et al. 1990). Мы используем соглашение о том, что нисходящие / восходящие потоки (т.е. нагрев / охлаждение планеты) являются положительными / отрицательными, и определяем поглощенный поток СВ как

, где A - планетарное (связанное) альбедо, а излучаемый поток ДВ

, где T e - температура равновесия.

Пусть индекс c указывает потоки, которые будут существовать в ясном небе (вычисленные отдельным автономным вызовом параметризации излучения, который игнорирует облака), а индекс o обозначает потоки, которые существуют в облачном небе, мы определяем 10 , 11

где f - фракционная площадь облачности.

Положительные / отрицательные значения CRF указывают на нагревание / нагревание облаками соответственно. SWCRF <0, потому что облака обладают большей отражающей способностью, чем чистое небо и большинство поверхностей, и, таким образом, делают планету более прохладной, чем она была бы без облаков, в то время как LWCRF> 0, потому что облака поглощают восходящее тепловое излучение и повторно излучают его при более низкой температуре, создавая парниковый эффект. потепление. Обратите внимание, что CRF зависит не только от покрытия и свойств облаков, но и от свойств атмосферы ясного неба и поверхности планеты через условия Q c и F c .Таким образом, изменения CRF в ответ на климатические воздействия, такие как увеличение падающего солнечного потока, улавливают обратную связь облаков только в контексте сопровождающих изменений ясного неба, а не изолируют саму обратную связь облаков (Soden & Held 2006).

Рисунок 10 показывает, что SWCRF монотонно увеличивается по величине с падающим солнечным потоком и несколько сильнее для медленно вращающихся планет, как и ожидалось. Большая часть зависимости от инсоляции отражает увеличение самого S o , но при удвоении S o SWCRF увеличивается примерно в 3 раза, что указывает на эту долю облачности и / или Разница в альбедо между пасмурным и ясным небом увеличивается с увеличением инсоляции.Вертикально интегрированная вода из облаков (CLDW) на самом деле увеличивается медленнее с инсоляцией для медленно вращающихся планет, но это вводит в заблуждение, потому что облака на медленных вращателях намного плотнее на дневной стороне, где они могут вносить вклад в SWCRF. LWCRF меньше SWCRF и медленно увеличивается с увеличением падающего солнечного потока. Это, по-видимому, не связано с увеличением высоты облаков, учитывая, что высокий облачный покров уменьшается, а средний облачный покров увеличивается с увеличением инсоляции, по крайней мере, для более низких значений инсоляции (Рисунок 6).Кроме того, уменьшение высокой облачности превышает увеличение средней облачности, поэтому доля облачности не является причиной. Напротив, сходство между зависимостями LWCRF и облачной воды от температуры и инсоляции предполагает, что непрозрачность облаков и ее влияние на контраст температуры излучения между облаками и ясным небом контролируют поведение LWCRF. Конечным результатом поведения SWCRF и LWCRF является то, что облака оказывают чистый охлаждающий эффект на климат, который становится сильнее по мере увеличения падающего потока, т.е.е., с помощью этой простой меры чистая обратная связь с облаком является отрицательной.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 6. Доли облачности на самом высоком уровне (вверху), среднем уровне (в центре) и нижнем уровне (внизу) для потока Q = 0 (слева) и динамических течений океана (справа). Обратите внимание, что оси y имеют разные значения сверху вниз.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 7. Меридиональный плюс зональный поток тепла океана () в единицах по 10 15 Вт. Это 9 прогонов при фиксированной инсоляции S0X = 1,2 от звездной длины дня = X001 (1 × Земли), вплоть до длины X256 звездных дней.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 8. Батиметрия океана.Ячейки на границах континентов имеют глубину океана 591 м (светло-серый), в то время как остальная часть океана составляет 1360 м (белый). Моря / заливы, такие как Гудзонов залив, Балтийское море, Черное море, Каспийское море и Средиземное море, были залиты сушей (черный цвет). Мы удалили цепочку островов от Австралии до Юго-Восточной Азии, большую часть полуостровов Малайский и Камчатка, а острова, такие как Индонезия, Япония, Мадагаскар, Малайзия, Новая Зеландия и Карибский бассейн, были заменены океаном. Канал между Гренландией и северными островами Нунавут (e. г., Элсмир) и проход Дрейка также был приоткрыт.

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 9. Верхние панели: диагностика функции потока модели, показывающая увеличение размера ячейки Хэдли и уменьшение числа от вращений X001 до X016. Нижние панели: увеличение размера ячейки Хэдли переносит больше тепла в более высокие широты.Этот эффект проявляется в широтной разнице температур между X001 и X016. Это также видно по уменьшению количества морского льда в высоких широтах (фракция океанического льда) на Рисунке 5 в левой нижней части между симуляциями X001 и X016 для той же инсоляции (в данном случае S0X = 1.0).

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 10. Облачное радиационное воздействие (CRF) для коротких (SW) и длинных волн (LW) в Вт м −2 вместе с облаками, интегрированными в столб (CLDW), в кг м −2 .

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Период вращения не влияет напрямую на температуру, поэтому охлаждение планеты по мере замедления вращения на Рисунке 1 должно быть результатом климатических обратных связей, возникающих при изменении динамического режима в ответ на изменение вращения.На рисунке 11 показаны LWCRF, SWCRF и водяной пар, интегрированный в колонку, как функция периода вращения для различных значений S0X. В периоды от 1 до 16 дней охлаждение облаков на юго-западе обычно ослабевает, хотя это частично компенсируется увеличением потепления облаков LW. Кроме того, морской лед уменьшается с увеличением периода вращения по мере расширения ячейки Хэдли (рис. 9). Таким образом, ни облака, ни обратная связь морского льда не могут объяснить обычно более низкие температуры и более низкую чувствительность климата по мере замедления вращения. Вместо этого резкое уменьшение водяного пара с увеличением периода вращения (> 50% для большинства значений S0X) снижает парниковый эффект атмосферы ясного неба. Водяной пар продолжает уменьшаться с более длительными периодами вращения в течение периодов до 128 дней, но SWCRF становится все более отрицательным, а LWCRF становится немного менее положительным. Таким образом, все три обратной связи отрицательны, что согласуется с большим разделением температур на Рисунке 1 между более быстро и более медленно вращающимися планетами.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 11. (слева) длинноволновое излучение облаков (CRF), (в центре) коротковолновое CRF и (справа) интегрированный в столбцы водяной пар как функция периода вращения для динамического моделирования океана для различных значений S0X .

Загрузить рисунок:

Стандартный образ Изображение высокого разрешения

Трехмерное моделирование климата близких планет суши: модели циркуляции, влажная бистабильность климата и обитаемость

A&A 554, A69 (2013)

Трехмерное моделирование климата близких планет суши: модели циркуляции, влажная бистабильность климата и обитаемость

J. Leconte 1 , F. Forget 1 , B. Charnay 1 , R. Wordsworth 2 , F. Selsis 3 , 4 , E.Миллор 1 и А. Спига 1

1 LMD, Institut Pierre-Simon Laplace, Université P. et M. Curie, BP99, 75005 Paris, France
электронная почта: [email protected]
2 Департамент геологических наук, Чикагский университет, 5734 S Ellis Avenue, Chicago, IL 60622, USA
3 Université de Bordeaux, Observatoire Aquitain des Sciences de l’Univers, BP 89, 33271 Floirac Cedex, France
4 CNRS, UMR 5804, Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, BP 89, 33271 Floirac Cedex, France

Получено: 4 января 2013 г.
Принято: 27 марта 2013 г.

Аннотация

Внутренний край классической жилой зоны часто определяется критическим потоком, необходимым для запуска неустойчивости парниковых газов. Однако это одномерное представление о критическом потоке может быть не совсем актуальным для неоднородно облученных планет или при ограниченном содержании воды (наземные планеты). На основании результатов нашей трехмерной глобальной климатической модели мы представляем общие характеристики климата и крупномасштабную циркуляцию на близких планетах земной группы. Мы обнаружили, что картина циркуляции может сместиться от супервращения к звездной / антизвездной циркуляции, когда экваториальный радиус деформации Россби значительно превышает радиус планеты, изменяя свойства перераспределения атмосферы.Используя аналитические и численные аргументы, мы также демонстрируем наличие систематических погрешностей между средними температурами поверхности и между профилями температуры, предсказанными на основе одномерного или трехмерного моделирования. После включения полного моделирования круговорота воды мы также демонстрируем, что два стабильных климатических режима могут существовать для наземных планет, расположенных ближе, чем внутренний край классической обитаемой зоны. Одно из них - это классическое состояние выхода из-под контроля, при котором вся вода испаряется, а другое - состояние коллапса, когда вода удерживается в постоянных холодных ловушках.Мы идентифицируем эту «влажную» бистабильность как результат конкуренции между парниковым эффектом водяного пара и его конденсацией на ночной стороне или вблизи полюсов, подчеркивая динамическую природу беглого парникового эффекта. Мы также представляем синтетические спектры, показывающие наблюдаемую сигнатуру этих двух состояний. На примере двух планет-прототипов в этом режиме, а именно Gl 581 c и HD 85512 b, мы утверждаем, что в зависимости от скорости поступления воды и утечки из атмосферы в течение жизни этих планет они могут накапливать значительное количество водяного льда в их поверхность.Если такая толстая ледяная шапка присутствует, различные физические механизмы, наблюдаемые на Земле (например, гравитационные ледяные потоки, геотермальный поток), должны вступить в игру, чтобы произвести долгоживущую жидкую воду на краю и / или внизу ледяной шапки. Следовательно, нельзя исключать обитаемость планет на меньшем орбитальном расстоянии, чем внутренний край классической обитаемой зоны. Транзитные планеты в этом режиме представляют собой многообещающие цели для будущих обсерваторий определения характеристик экзопланет, таких как EChO и JWST.

Ключевые слова: планеты и спутники: общие / планеты и спутники: атмосферы / планеты и спутники: физическая эволюция / взаимодействия планета-звезда

Когда миры сталкиваются: потрясающее 3D-моделирование показывает, что происходит при гигантских планетарных катастрофах (видео)

Новое 3D-моделирование на суперкомпьютере показывает ранние стадии столкновения планет, демонстрируя, что может произойти с планетой, похожей на Землю, при столкновении с гигантским объектом.

Планеты эволюционируют в течение миллиардов лет, когда частицы пыли и газа слипаются вместе .Однако формирование планет может быть легко нарушено ударами других небесных объектов. Такие столкновения могут вызвать широкий спектр последствий для молодых планет, таких как потеря атмосферы, как показывают трехмерные модели.

Используя суперкомпьютер под названием Cosmology Machine (COSMA), исследователи из Даремского университета и Университета Глазго, оба в Великобритании, смоделировали более 100 различных сценариев объектов, движущихся с разными скоростями и под разными углами, сталкивающихся с земной планетой с тонкая атмосфера.

Связанный: Как образовалась солнечная система?

Трехмерное моделирование, показывающее удар (вставка) и последствия (основное изображение) столкновения гигантской планеты. (Изображение предоставлено: Джейкоб Кегеррейс / Даремский университет)

«Мы знаем, что столкновения планет могут иметь драматический эффект на атмосферу планеты, но это первый раз, когда мы смогли подробно изучить большое разнообразие этих жестоких событий, "Джейкоб Кегеррейс, ведущий автор исследования и астроном из Даремского университета, , говорится в заявлении университета .«Несмотря на удивительно разнообразные последствия, которые могут возникнуть из-за разных углов и скоростей столкновения, мы нашли простой способ предсказать, сколько атмосферы будет потеряно».

Моделирование показывает, что медленный, скользящий удар вызывает меньшие потери в атмосфере, чем быстрое лобовое столкновение. Фактически, согласно заявлению, прямое попадание может разрушить не только всю атмосферу планеты, но даже часть ее мантии, слой под земной корой.

Считается, что спутник Земли сформировался около 4-х.5 миллиардов лет назад после столкновения с землей небольшой планеты размером с Марс. Обломки этого удара накопились на орбите вокруг Земли , образуя нашу луну . Новое моделирование предполагает, что это событие могло украсть от 10% до 50% атмосферы ранней Земли.

«В настоящий момент кажется, что количество атмосферы, которую планета теряет из-за этих столкновений, зависит от того, насколько они удачливы или неудачливы с точки зрения типа удара, которому они подвергаются », - Винсент Эке, соавтор исследования и космолог из Даремского университета, говорится в заявлении.

Их результаты, опубликованные 15 июля в Astrophysical Journal, дают представление о формировании планет в ранней Вселенной, а также о последствиях гигантских ударов.

«Это [исследование] закладывает основу для предсказания атмосферной эрозии от любого гигантского удара, который будет использоваться в моделях формирования планет в целом», - говорится в заявлении Кегеррейса. «[Эти модели], в свою очередь, помогут нам понять как историю Земли как обитаемой планеты , так и эволюцию экзопланет вокруг других звезд.

Затем исследователи планируют провести дополнительное моделирование, чтобы показать, что происходит во время столкновений планет с объектами различной массы и состава.

Следуйте за Самантой Мэтьюсон @ Sam_Ashley13. Следите за нами в Twitter @Spacedotcom и на Facebook.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *