Fórmulas para calcular os limites da zona habitável. Como é feita a modelagem de zonas habitáveis ​​de exoplanetas

Com uma discussão sobre a tradução do termo astrofísico “zona habitável”, abrimos uma nova rubrica “ Amigo falso tradutor”, que discutirá a correção e adequação da tradução. Envie exemplos de termos que, na sua opinião, estão traduzidos incorretamente para o russo, explicando por que sua tradução proposta é melhor e mais precisa do que outras.

Introdução de novos termos científicos- empresa responsável. Você usa uma palavra de toque sem pensar, e então as pessoas sofrerão por séculos. Ideal para cada novo conceito científico seria desejável inventar uma nova palavra que antes não tivesse um significado estável. Mas isso raramente acontece. Um bom exemplo é o “quark” dos físicos. Conceitos relacionados são geralmente chamados de palavras de raiz única, o que é bastante conveniente (geologia, geografia, geomagnética). Mas muitas vezes os cientistas agem contrariamente a essas tradições, dando nomes de acordo com o princípio “o que veio à mente”. Um exemplo da astronomia são as “nebulosas planetárias”, que nada têm a ver com planetas, que sempre precisam ser explicadas a não especialistas.

Não menos cuidadosa consideração deve ser dada à tradução de termos em inglês para língua materna. Isso sempre foi um problema: por exemplo, aglomerados de estrelas (Aglomerado de estrelas) no início do século 20 eram chamados de pilhas de estrelas. Nem estou falando sobre a transliteração dos nomes dos cientistas: por exemplo, o astrônomo H. N. Russell é apresentado na literatura de língua russa em seis versões - Russell, Russell, Ressel, Ressell, Ressel e Russell. Para moderno motores de busca são pessoas diferentes.

NO últimos anos o problema da terminologia se agravou por várias razões: jornalistas analfabetos e autores não profissionais publicam suas traduções na Web, sem se preocupar em se familiarizar com a terminologia russa já existente, mas simplesmente transliterando palavras inglesas. Assim, a palavra “trânsito” começou a aparecer cada vez com mais frequência, significando a passagem do planeta contra o fundo do disco de uma estrela. Para os astrônomos profissionais, os termos "passagem", "ocultação", "eclipse" têm seus próprios significados específicos, que não são refletidos na única palavra "trânsito".

Infelizmente, na maioria publicações online não há edição científica, e mesmo os editores de papel raramente se permitem esse “luxo”. Parece que existe uma "Wikipedia", na qual a terminologia deve ser esclarecida por esforços comuns. Às vezes isso realmente dá certo, mas ainda assim os profissionais preferem investir em uma plataforma comum chamada Wikipedia, deixando o conteúdo da Wikipedia (em russo) na consciência dos entusiastas amadores.

Quando um termo novo e, aliás, fracassado começa a entrar em circulação, há tempo para considerar o problema e chegar democraticamente a uma opinião comum. Por isso - como iniciativa - proponho discutir a tradução termo em inglêszona habitável circunstelar”, ou, em resumo, “ zona habitável", que se tornou recentemente muito popular entre os pesquisadores de sistemas exoplanetários.

Estamos falando sobre o intervalo de distâncias da estrela, dentro do qual a temperatura na superfície do planeta está na faixa de 0 a 100°C. À pressão atmosférica normal, isso abre a possibilidade da existência de água líquida e, portanto, a vida em seu sentido atual. Nas publicações nacionais sobre o tema, três variantes da tradução do termo “ zona habitável” - zona de vida, zona habitável e zona habitável. Vamos tentar descobrir.

A completa inadequação do termo é imediatamente óbvia zona habitável, indicando a presença de seres vivos nesta zona e até mesmo insinuando a presença de uma pessoa ali. "Dicionário da língua russa" S. I. Ozhegov (1987) define: habitado- habitado por pessoas, tendo uma população; um exemplo é uma ilha habitada.

Sério, " ilha deserta" não significa de forma alguma que seja estéril; simplesmente não há pessoas lá.

O significado mais amplo é Dicionário Língua russa” por S. I. Ozhegov e N. Yu. Shvedova (1992): habitado- habitado por pessoas, tendo uma população; geralmente tal, onde há seres vivos. Exemplos - terra habitada , ilha habitada por gaivotas. Qualquer maneira, habitado meios habitado, uma " zona habitável"- uma área povoada em que ALGUÉM VIVE. Na verdade, nós estamos falando sobre a presença de CONDIÇÕES PARA A VIDA, e não sobre a presença de criaturas nela. Obviamente, os autores que utilizam o termo zona habitável são os menos sensíveis aos significados de sua língua nativa.

O que é zona habitável? Palavra habitabilidade em russo é. Mas o que é isso?

  1. Dicionário explicativo de Ushakov: habitabilidade - o grau de população (sobre a área).
  2. Naval diretório histórico(A. Loparev, D. Loparev): habitabilidade do navio - um conjunto de fatores que caracterizam as condições de permanência das pessoas no navio. Elementos de habitabilidade: dimensões das cabines, despensas, passarelas; composição, dimensões e localização dos equipamentos da cabine; indicadores de rolamento da embarcação, vibração, ruído, facilidade de manutenção de equipamentos, instrumentos, sistemas, etc.
  3. Glossário de termos do Ministério de Situações de Emergência (2010): habitabilidade - um conjunto de fatores que caracterizam as condições de vida humana.
  4. Dicionário do Rio de A. A. Lapin (2012): habitabilidade do navio - a duração da viagem sem reabastecimento. Geralmente aplicado a navios turísticos; calculado em dias.

Como vemos, denominador comum dessas interpretações um tanto diferentes é a pessoa cuja presença é suposta.

Transferência direta habitável de acordo com o dicionário dá as seguintes opções - habitável, habitável. Já tratamos da habitabilidade, mas a habitabilidade, para a vida, reflete com precisão o significado do termo zona habitável. Em geral, em inglês -capaz fala de possibilidade, não de disponibilidade. A maioria tradução adequada seria a longa expressão "zona habitável" ou a um tanto pretensiosa "zona habitável". Uma "zona da vida" mais simples e curta, na minha opinião, transmite com precisão o significado expressão inglesa. Nem o último papel é desempenhado pela facilidade de pronúncia. Compare: zona de vida ou zona habitável. Eu sou para a zona da vida. E você?

Comentários

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doc. Phys.-Math. ciências, cabeça. Departamento de Física e Evolução das Estrelas, Instituto de Astronomia, Academia Russa de Ciências

Na minha prática, uso a opção “zona habitável”, embora admita, sem dúvida, que Vladimir Surdin está certo no sentido de que este termo não dá uma compreensão adequada de sua essência. Mas a zona "vivível" a este respeito não é melhor, se não pior!

Afinal, o que é zona habitável? Este é um intervalo de distâncias bastante convencionalmente definido dentro do qual a existência de água líquida é possível. Não vida, mas apenas água! Ao mesmo tempo, deve-se lembrar que a possibilidade da existência de água não significa que a água exista, e a presença de água não garante a viabilidade.

Em outras palavras, em este caso(como em muitos outros) estamos tentando descrever em duas palavras um conceito complexo. Não será possível fazer isso adequadamente, por isso é bastante aceitável usar uma tradução estabelecida. Além disso, quase sempre é necessário explicar o que significa de qualquer maneira.

Na astronomia, isso acontece o tempo todo, e os exemplos são infinitos. Do recente, pode-se, por exemplo, lembrar "asteróides próximos da Terra", que podem não estar próximos da Terra em literalmente esta palavra. Também usamos outro, um pouco mais termo exato- asteróides se aproximando da Terra - mas também não é ideal em termos de transmissão de significado. Houve tentativas de introduzir o termo correto "asteróides próximos da Terra" - mas tente colocá-lo em prática! Um terço da palestra ou relatório será gasto na sua entrega.

Em geral, também aderi a uma posição bastante conformista a esse respeito. Quando eu digo nebulosa planetária”, Eu não me preocupo com o fato de que não tem nada a ver com os planetas. O principal é que tanto eu quanto meu interlocutor entendemos o que se quer dizer.

Em astronomia, existem dois terços desses termos controversos. Quem pode adivinhar o significado das palavras "ascensão reta"? Quem adivinharia que “metallicidade” é muitas vezes referida como conteúdo de oxigênio? E as estrelas novas e supernovas?



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tradutor de M. S. Gorbachev, agora chefe do serviço de imprensa da Fundação Gorbachev

Neste assunto, é claro, Vladimir Surdin está certo. O fato é que língua Inglesa neste caso separa claramente a possibilidade e sua implementação: habitável- Um lugar para viver habitado- o lugar onde vivem. Na maioria dos casos, o sufixo - capaz e sufixo russo - recebido- são bastante equivalentes ( renovável- renováveis), e no caso de haver uma negação na definição, eles são completamente equivalentes (já que a possibilidade não pode ser realizada: impenetrável- impenetrável, inafundável- inafundável, etc.)

Mas no caso da palavra "desabitado" em russo, houve alguma "falha" (o que é bastante normal em linguagens naturais), e não significa "um lugar onde não se pode viver", mas "um lugar onde não se vive". Em inglês- desabitado. então habitávelé desejável traduzir para que o significado do sufixo em inglês - capaz foi preservada e não houve possibilidade de má interpretação. Portanto, “zona adequada para a vida” ou “zona de vida possível” está correta em significado e correta em russo. E a palavra "habitabilidade" é artificial e desnecessária (embora algumas palavras artificiais possam ser necessárias, veja a experiência "inventiva" de Karamzin e seus contemporâneos).



, jornalista de ciência

Até agora, em russo não há tradução inequivocamente rígida e fixa do termo para zona habitável. Bem, na verdade não em inglês. Eles também usam a "zona Cachinhos Dourados" ( Zona Cachinhos Dourados), o que nos permite abstrair da descritividade, mas será claramente incompreensível para nosso leitor (nosso análogo é o conto de fadas sobre Masha e os três ursos). Temos muitos usos; “zona de vida” e “zona habitável” são as mais comuns e, na minha opinião, nunca “errôneas”. Um termo é um termo, não precisa ser sustentado por uma construção verbal que seja ideal sob todos os pontos de vista. Há onde piores casos, já rigidamente fixado; digamos, a mesma "nebulosa planetária" ... Bem, o que fazer - você tem que viver com isso, não organize "holivars" toda vez ...

Tivemos uma discussão semelhante na revista Science in Focus. No final, eles escolheram a "zona habitável" com a capacidade de às vezes comemorar a "zona da vida". Eu era neutro. Assim seja, embora eu não seja nada contra a “zona da vida” com uma explicação apropriada. Nada pior. As restantes opções - "zona habitável", "zona habitável" - foram excluídas. “A zona onde é possível a existência de água líquida em reservatórios abertos” é, obviamente, super-incômoda, possível apenas como explicação uma vez, e mesmo assim no caso em que o leitor é considerado completamente ignorante ...

A opção proposta por Pavel Palazhchenko (“a zona da vida possível”) também é incômoda e não explica tudo, sem falar na prevalência (o termo deve ser JÁ difundido se possível, para não cair nas margens com o antigo opções quando finalmente for consertado).

Além de ser incômoda e não tão difundida quanto possível, a "zona de vida possível" não é boa porque cria apenas a ilusão de correção. Afinal, em primeiro lugar, estamos falando apenas de água e, em segundo lugar, sobre a vida nas formas que conhecemos (teoricamente, a vida pode surgir em uma base diferente ...).

Por curiosidade, procurei o termo que usamos anteriormente na Variante Trinity. Há uma confusão completa aqui. Aleksey Paevsky escreveu sobre a "zona habitável" e "zona habitável" (com menos frequência). Boris Stern - sobre a "zona de habitat". Sergey Popov - "planetas terrestres em zonas habitáveis". E só eu escrevia sobre a "zona da vida" (mas agora na revista corrijo para a "zona habitável").

Também esqueci de dizer que em vez de "zona da vida" você também pode escrever "cinturão da vida", ou seja, a primeira palavra desse termo também pode ser discutida por muito tempo e com bom gosto.

Um planeta orbitando na "zona habitável" de sua estrela-mãe tem o potencial de ter água líquida em sua superfície, um ingrediente essencial para a origem e manutenção da vida. Mas e se o planeta estiver na zona habitável apenas parte do tempo? A vida pode florescer lá?

A vida na Terra tem a sorte de que a área ao seu redor adequada para ela seja estacionária e imóvel, fornecendo-lhe uma fonte constante de radiação. Mas esta situação não existe em todos os sistema estelar. O físico Tobias Müller e o astrofísico Nader Hagigipur escreveram programa de computador, demonstrando como a posição e a forma das zonas habitáveis ​​podem mudar rapidamente em sistemas de duas e três estrelas, considerados extremamente comuns no universo.

O programa, que eles chamam de "HZ Calculator", cria animações que ilustram como a zona habitável se deforma e evolui para um sistema estelar simulado.

Em seu site, os cientistas criaram e postaram um programa (e o disponibilizaram para outros pesquisadores), que é uma animação de um modelo de um sistema estelar.

O sistema de três estrelas KIC 4150611 tem uma órbita peculiar que cria uma "zona habitável" em rápida mudança (verde escuro). Pontos pretos são estrelas.

A animação mostra três estrelas com órbitas complexas - duas delas (K1 e K2) estão próximas uma da outra, fazendo uma revolução ao redor centro comum massas em menos de dois dias terrestres. A terceira estrela (A) gira à distância deles, gastando cerca de vários meses por revolução em torno do par. A órbita da estrela A não é circular, então sua distância para K1 e K2 varia. Quando três estrelas se aproximam, elas formam uma única zona de habitat. Mas à medida que se espalham, essa zona se divide em duas zonas separadas. (No vídeo acima, a área verde escura é habitável, enquanto as áreas verdes claras mostram onde os cientistas acham que há possibilidade de habitação, mas isso também dependerá de outros fatores, incluindo a natureza da atmosfera do planeta.)

A zona habitável do sistema estelar triplo KID 5653126. Os pontos pretos são as estrelas e a área verde escura é a zona habitável.

Fonte: Tobias Müller / Nader Haghighipour / HZ Calculator

Em um diferente cenário interessante, no sistema estelar KID 5653126, a órbita do par estelar é fortemente acoplada uma à outra e cria uma zona habitável principalmente estável. Uma terceira estrela orbita o par e vagueia erraticamente pela zona habitável - um evento potencialmente catastrófico para quaisquer planetas que possam estar lá.

Casas em Tatooine

Planeta fictício Tatooine do Universo" Guerra das Estrelas» está na órbita de dois sóis. Este lugar é um deserto inóspito, mas presumivelmente morreu depois que a vida evoluiu nele. Os cientistas provaram que planetas em torno de sistemas com duas estrelas existem no universo e que podem até sustentar a vida. Mas como essas órbitas ao redor estrelas duplas afetar a temperatura do planeta?

A calculadora HZ dá algumas dicas sobre este assunto. O verdadeiro sistema estelar Kepler 453 tem duas estrelas, uma cerca de cinco vezes maior que a outra. Isso significa que a estrela menor praticamente gira em torno da maior (em oposição a duas estrelas girando em torno de um ponto no espaço entre elas). De pelo menos descobriu-se que um planeta orbita ambas as estrelas, mas o movimento da estrela menor significa que a quantidade de radiação que atinge o planeta muda regularmente.

A órbita de duas estrelas no sistema Kepler 453 causa uma mudança na vizinhança zona habitável. ponto branco mostra um planeta potencial no sistema que pode ser afetado pela alteração dos níveis de radiação.

Na animação criada pela HZ Calculator, a posição do planeta na zona habitável é uma ilustração da quantidade de radiação que o planeta recebe de suas estrelas-mãe. Ao longo de um ano, o planeta deriva do meio da zona habitável (área verde escura) para a borda mais interna dessa zona (área verde clara), onde as temperaturas podem ser muito quentes para sustentar a água líquida na superfície do planeta.

Tal situação levaria a flutuações sazonais temperaturas na superfície do planeta, diz Elizabeth Tasker, Professora Associada de Ciência do Sistema Solar na Agência Aeroespacial do Japão (JAXA).

“Se houver estações extremas causadas por uma órbita excêntrica, podemos falar sobre a presença de vida? A vida pode sobreviver nessas condições? Claro, ainda não sabemos disso, mas as perspectivas não são tão ruins assim."

Taster disse que os cientistas de exoplanetas sugeriram que os planetas que flutuam ao longo da borda interna da zona habitável podem experimentar estações extremas, mas ainda têm o potencial de reter água líquida durante essas flutuações. Possivelmente no planeta fictício Tatooine, a tia e o tio de Luke Skywalker sofrem com a abundância de água durante as estações frias e vivem da colheita durante os períodos mais severos causados ​​pelo movimento dos dois sóis.

Também é possível que as formas de vida no planeta entrem em hibernação ou animação suspensa durante períodos severos de calor ou frio. Se assim for, pode ser difícil para os cientistas da Terra detectá-los.

Tais informações podem se tornar relevantes quando os cientistas começarem a procurar sinais de habitabilidade de mundos alienígenas. Com milhares de planetas para escolher, para onde irão seus olhos? A calculadora HZ é uma das ferramentas que os pesquisadores podem usar para diminuir a lista de planetas que precisam ser explorados primeiro.

Müller, professor de matemática e ciência da computação da Universidade de Groningen, na Alemanha, disse que a calculadora HZ é útil para ilustrar que as zonas habitáveis ​​não são estáticas, o que pode ser difícil de entender sem auxílio visual.

Não há garantia

Esta ilustração mostra a "zona habitável" da Terra. Vênus e Marte estão fora da zona habitável, em uma região onde apenas certas condições permitiriam a existência de água líquida na superfície.

Definição 1

Exoplanetas - os chamados planetas localizados fora de nossa casa sistema solar.

Os astrônomos terrestres se concentram na busca de exoplanetas na chamada zona habitável.

zona habitável

Definição 2

A zona habitável é a distância ideal entre o planeta estudado e sua estrela, o que permite que o planeta tenha uma temperatura na qual a água possa estar na forma líquida, o que aumenta significativamente a possibilidade da origem da vida.

As condições sob as quais a vida pode surgir são determinadas por fatores como:

  • a presença de água na forma líquida,
  • uma atmosfera com a densidade necessária,
  • variedade de elementos químicos
  • Disponibilidade gases de efeito estufa(vapor de água, metano, amônia, etc.)
  • a presença do sol quantidade necessária energia.

Os limites da zona habitável são estabelecidos com base em considerações sobre a possibilidade de a água estar na forma líquida, pois é nesse estado que a água é componente necessário muitas reações bioquímicas.

Se o planeta estiver muito longe de sua estrela, a água congela; se estiver muito perto, a água evapora.

Ao explorar exoplanetas no espaço profundo, é importante ter em mente que existe apenas uma zona habitável em potencial.

Uma zona habitável potencial é uma zona em que existem condições para a formação da vida, mas não são suficientes para isso.

Neste caso, deve-se levar em conta circunstâncias como a presença ou ausência de campo magnético, atividade tectônica, duração do dia no planeta, etc.

Os pontos acima são tratados em uma nova disciplina científica como a astrobiologia, que faz parte da astronomia.

Procure exoplanetas na zona habitável

O problema de encontrar planetas que estão em uma zona habitável em potencial é que eles estão localizados perto de estrelas muito distantes de nós.

NO sentido amplo a busca por formas de vida no sistema solar e além é a busca por biomarcadores.

Observação 1

Os biomarcadores são compostos químicos que são de origem biológica.

Como exemplo, pode-se dizer que tal biomarcador na Terra é a presença de oxigênio na atmosfera. No entanto, a presença de oxigênio na atmosfera de um exoplaneta não significa a presença de vida lá. Assim, em vários planetas, o oxigênio na atmosfera é uma consequência da processos físicos, como a decomposição do vapor de água sob a influência da radiação ultravioleta, que emite estrelas.

Missão "Kepler"

Um dos telescópios espaciais mais produtivos é o telescópio Kepler, em homenagem ao famoso matemático Johannes Kepler. Outro telescópio espacial, o Hubble, também apresentou ótimos resultados.

Graças ao trabalho telescópio espacial Kepler deu um salto qualitativo no estudo de exoplanetas.

Observação 2

O telescópio espacial Kepler funciona com um fotômetro. Este instrumento rastreia a mudança no brilho de uma estrela à medida que o planeta passa entre ela e o telescópio. Essa maneira de descobrir planetas é chamada de trânsito.

Como resultado de tais observações, foi possível obter informações sobre a órbita do planeta em estudo, a massa do planeta e sua temperatura.

Assim, na primeira parte de seu estudo, o telescópio espacial Kepler foi capaz de detectar cerca de 4.500 potenciais candidatos a planetas. Para verificar os dados obtidos e certificar-se de que a mudança no brilho da estrela está associada à passagem do planeta, e não às peculiaridades dos processos na própria estrela, em particular, a observação da mudança no velocidade radial da estrela é usada.

Como resultado, em este momento há um número confirmado de planetas - há cerca de 3600. E há cerca de 5000 possíveis candidatos a planetas.

Proxima Centauri

Em agosto de 2016, os astrônomos confirmaram que a estrela mais próxima de nós, Proxima Centauri, tem um planeta. Este planeta é chamado Proxima b.

Proxima Centauri está a 4,2 anos-luz do nosso Sol. Essa distância significa que a luz de uma determinada estrela leva 4,2 anos para chegar até nós.

Assim, verifica-se que a estrela mais próxima de nós tem um planeta no qual o surgimento da vida é possível.

O próprio planeta Proxima b estava na zona de habitabilidade potencial. E ao mesmo tempo relativamente perto da nossa Terra.

Proxima b está 200 vezes mais perto de sua estrela do que a Terra está do Sol. Mas como a estrela Proxima Centauri é uma anã vermelha, é mais fria e mais fraca que o nosso Sol.

Note-se que o planeta Proxima b caiu na zona de captura de maré de uma estrela e agora gira em torno dela como o satélite da Terra - a Lua. Como resultado, um lado do planeta acabou sendo quente e o outro frio.

Assim, surge a possibilidade da formação de condições adequadas para a origem da vida nas fronteiras dos hemisférios escuro e quente. Mas para esta vida há um problema associado ao fato de Proxima Centauri ser uma anã vermelha, caracterizada por alta atividade. Ocorrem explosões nessas estrelas, há ejeções coronais de magma, o nível radiação ultravioleta maior do que na Terra por 20-30 vezes.

Assim, para formar condições fávoraveis, capaz de levar ao surgimento da vida em tal planeta, é necessário ter atmosfera densa. Tal atmosfera é necessária para proteger contra a radiação de uma anã vermelha.

Meios astronômicos de observação, em desenvolvimento, permitirão estudar melhor o planeta mais próximo de nós. Especialistas da Terra poderão estudar a atmosfera deste planeta e entender o que está acontecendo lá, determinar a presença ou ausência de gases de efeito estufa, estudar o clima e também encontrar ou refutar a presença de biomarcadores neste planeta.

Para um estudo mais detalhado e detalhado do mesmo, está prevista a colocação em operação de novos telescópios espaciais e terrestres.

Então, na Rússia, o trabalho está em andamento no projeto do telescópio espacial Spektr-UF.

O lançamento do Telescópio Espacial James Webb, que deve substituir o quase lendário telescópio Hubble, foi adiado para o início dos anos 2020.

O novo telescópio terá uma resolução maior, o que nos permitirá aprender mais sobre a composição das atmosferas e a estrutura dos exoplanetas.

Os limites da zona habitável são estabelecidos com base na exigência de que os planetas nela tenham água em Estado líquido, uma vez que é um solvente necessário em muitas reações biomecânicas.

Além da borda externa da zona habitável, o planeta não recebe o suficiente radiação solar para compensar as perdas de radiação, e sua temperatura cairá abaixo do ponto de congelamento da água. Um planeta mais próximo do sol do que a borda interna da zona habitável seria superaquecido por sua radiação, fazendo com que a água evaporasse.

Calcular a posição dos limites da zona habitável e seu deslocamento ao longo do tempo é bastante complicado (em particular, devido a comentários no ciclo CNO, o que pode tornar a estrela mais estável). Mesmo para o sistema solar, as estimativas dos limites da zona habitável variam muito. Além disso, a possibilidade da existência de água líquida no planeta depende fortemente parâmetros físicos o próprio planeta.

A distância da estrela onde esse fenômeno é possível é calculada a partir do tamanho e da luminosidade da estrela. O centro da zona habitável para uma determinada estrela é descrito pela equação:

Raio médio da zona habitável em unidades astronômicas,

luminosidade das estrelas,

Luminosidade do Sol.

Fórmulas para distâncias para os limites internos e externos da zona habitável podem ser derivadas das equações equilíbrio térmico para planetas que estariam a essas distâncias. Escrevemos a equação do balanço de calor matematicamente na forma diferencial, ou seja, para uma unidade de área da superfície do planeta quando a estrela está em seu zênite.

Fluxo de equilíbrio da energia de radiação do corpo:

Energia absorvida da estrela:

onde E é a iluminação, A é o albedo do planeta.

Então a equação de balanço de calor na forma diferencial tem a forma

A iluminação é a quantidade de energia que cai por unidade de área em 1 segundo.

Pode ser expresso em termos da temperatura da estrela e da distância entre a estrela e o planeta:

Onde ré a distância entre a estrela e o planeta. Vamos encontrar essa distância da equação de balanço de calor

Você também pode calcular os limites de forma diferente, usando a iluminação criada pela estrela em cada borda, . Esta iluminação depende principalmente da luminosidade, eu, mas até certo ponto também na temperatura efetiva, T e, estrelas. Quanto mais baixa a temperatura, maior a parte infravermelha da radiação. O mais radiação infra-vermelha, maior o efeito térmico no planeta. Vamos denotar a iluminação crítica no limite interno da zona habitável S bri (T e ) , a equação para ele em unidades da constante solar:

e a equação para iluminação na borda externa da zona habitável:

Onde T e em graus Kelvin. Distâncias da estrela até os limites da zona habitável em UA:

Onde eué a luminosidade da estrela em unidades solares e S bri (T e ) e S Irmão (T e ) em unidades da constante solar.

Luminosidade ,EU, e temperatura efetiva, T e , encontrados a partir de observações das estrelas. L (em unidades solares) é obtido a partir da equação:

Onde V- magnitude aparente e Sol- correção bolométrica. Bolométrico visível magnitudeé a soma (V + Sol).dé a distância até a estrela em parsecs.

Cálculos teóricos mostraram que o clima dos planetas próximos ao limite externo da zona habitável pode ser instável. Ele irá flutuar entre longos períodos frios e ocasionais quentes. Como resultado, aparentemente, a vida altamente desenvolvida em tais planetas não poderá surgir. Isso pode impor restrições significativas ao tamanho das zonas habitáveis ​​na direção de sua redução.