Рельеф планет

[Sergey K]

Итак, есть разнообразные фрактальные генераторы рельефа, позволяющие создавать удивительные пейзажи планетарного масштаба: terragen, mojoworld итд...




Однако есть недостаток: они псевдореалистичны. Например в аватаре джунгли были смоделированы программно - имитировался рост деревьев в течении 300 лет, а не просто были натыканы 3d модели щедрой рукой дизайнера. Захотелось и мне подумать, какие ограничения и шумы можно было бы ввести в фрактальное моделирование поверхности, что бы полученное больше соответствовало физической реальности. Естественно, речь не идет о точном расчете, просто хотелось бы продумать некоторые зависимости, что бы масса размером с Марс напоминала Марс, а размером с Землю - Землю. Вроде все ограничения можно разделить на два типа:

1. Ограничения формирования

Это то, что определяет сам ход создания рельефа планеты.

Так функция массы и средней плотности поможет оценить:
1. максимальную высоту гор.
2. степень приближения к сферической форме

Задав распределение местных астероидов по массе можно периодический натыкать кратеры в рельеф.

Функция от массы, средней плотности (энергия распада тяжелых металлов) и ориентировочные прикидки энергии от импактов + приливное трение поможет примерно прикинуть скорость гравитационной дифференциации вещества в планете и темпы горообразования в зависимости от эпохи.

2. Факторы корректирующие.

Ну это тепловая, водная и прочие эрозии. Понятно, что они тоже играют роль граничных условий - вроде хребет возрастом 4 миллиарда при таких колебаниях внешних условий сглаживается/стачивается фильтром с такими-то характеристиками....

[Munin]

Вопрос страшно интересный.

I. Астрономия.

Известна зависимость между размером планет и максимальным размером неровностей на этих планетах. Бо́льшие неровности просто раздавливаются под своим весом, потому что превышают предел текучести вещества - будь это лёд или горные породы. Формула простая, надо просто взять давление в подошве горы за константу. На Земле это около 9 км (и самые высокие горы 9 км), на Марсе - 25 км (и знаменитый вулкан Олимп). Слишком мелкие тела могут быть просто в целом несферичны (кометы, спутники Марса). "Горы" на таких телах "первичны" - образованы вместе с образованием самого тела.

II. Геология.

Горы "возводятся" на планете тектоническими процессами: складчатые и рифтовые - движением плит, вулканические - извержениями. На планете с "мёртвой" тектоникой горы невозможны. И Земля - единственная планета с действующей тектоникой, доколь хватает глаза (ещё Энцелад со своей ледяной поверхностью, и м. б. Титан). Правда, на Луне есть ещё один способ горообразования: метеоритный. Каждый тип тектоники приводит к определённому типу гор со своими характерными чертами. Например, складчатые горы образуют хребты и системы (несколько параллельных хребтов), вулканические - отдельно стоящие конусы или группы таких конусов, кальдеры.

III. Опять геология.

Эрозия - это далеко не только "граничные условия". Эрозия многообразна, и часто включает процессы не с отрицательной обратной связью (сглаживающие), а с положительной (развивающие неоднородности). Характерные острые "зубцы" высочайших гор образованы ледниковой эрозией (ледник наращивает мощность к низу языка, поэтому стачивает вершину меньше, чем низлежащие высоты). Необледеневающие горы, наоборот, часто округляются (кроме процессов типа разломов и обвалов, которые могут привести к образованию новой неэродированной поверхности. Эрозия образует реки, каналы ледников, вытачивает причудливые столбы и арки. И это всё ещё простейшие варианты, а когда действуют сложные сочетания условий, например, поверхность воды на берегу океана, или слои воздуха с разной температурой и скоростью ветра... Бывает рельеф, не просто образованный эрозией, а составляющий с ней одно целое, например, песчаные дюны. И я ещё не упоминал растений, сдерживающих эрозию и радикально меняющих ход процессов и облик земной поверхности.

[Droog_Andrey]

Munin в сообщении #668533 писал(а):

И Земля - единственная планета с действующей тектоникой, доколь хватает глаза (ещё Энцелад со своей ледяной поверхностью, и м. б. Титан)

Ну если уж Титан с Энцеладом вспомнили, то Ио не упомянуть грех.

Munin в сообщении #668533 писал(а):

Правда, на Луне есть ещё один способ горообразования: метеоритный.

Он есть везде, где нет плотной атмосферы. На Мимас посмотрите ;)

[Sergey K]

хм.. а Венера? непонятно почему у нее тектоника не действующая.

Цитата:

Эрозия - это далеко не только "граничные условия". Эрозия многообразна, и часто включает процессы не с отрицательной обратной связью (сглаживающие), а с положительной (развивающие неоднородности). Характерные острые "зубцы" высочайших гор образованы ледниковой эрозией (ледник наращивает мощность к низу языка, поэтому стачивает вершину меньше, чем низлежащие высоты). Необледеневающие горы, наоборот, часто округляются (кроме процессов типа разломов и обвалов, которые могут привести к образованию новой неэродированной поверхности. Эрозия образует реки, каналы ледников, вытачивает причудливые столбы и арки. И это всё ещё простейшие варианты, а когда действуют сложные сочетания условий, например, поверхность воды на берегу океана, или слои воздуха с разной температурой и скоростью ветра... Бывает рельеф, не просто образованный эрозией, а составляющий с ней одно целое, например, песчаные дюны. И я ещё не упоминал растений, сдерживающих эрозию и радикально меняющих ход процессов и облик земной поверхности.

граничные условия - здесь скорее имелся фильтр, текстура по которой будет проводится искажение поверхности. Более менее фрактальные алгоритмы с этим справляются, а вот рассчитать даже примерно - было бы очень сложно....

[Munin]

Droog_Andrey в сообщении #668699 писал(а):

Ну если уж Титан с Энцеладом вспомнили, то Ио не упомянуть грех.

Ну, вы здесь эрудированней меня. Не помню, что там с Ио, расскажите.

Droog_Andrey в сообщении #668699 писал(а):

Он есть везде, где нет плотной атмосферы. На Мимас посмотрите ;)

Да, есть он везде, где нет плотной атмосферы. Но "долгоживущие" кратеры - только там, где нет атмосферы вообще.

Кстати, на кометах есть ещё извержения при образовании газа под поверхностью. Колеблюсь, куда это отнести: к активности недр (нетектонической) или к разновидности эрозии? :-) Ведь такое образование газа может происходить в результате циклов заморозки - нагревания.

Sergey K в сообщении #668705 писал(а):

хм.. а Венера? непонятно почему у нее тектоника не действующая.

Ага. Непонятно. Но возможно, у неё недра с другим соотношением элементов, и пережили период активной тектоники быстрее, чем на Земле (на Земле, по расчётам Сорохтина 70-х годов, активная тектоника действует 6-7 млрд лет, мы сейчас прошли пик и начали спад). Также мог сильно повлиять меньший размер, чем у Земли.

Активная тектоника на Земле (возможно, "включённая" и "поддерживаемая" Луной) - одна из основных причин жизни и биологической эволюции. Именно за счёт неё, всё время существования Земли к нам поступает новая вода в океаны, осадочные вещества возвращаются на поверхность в виде газов и растворимых веществ, а эрозия не в силах сточить рельеф до совершенно ровного состояния. По одному из определений жизни, жизнь - это часть геохимического круговорота веществ, а он действует за счёт тектоники.

[Sergey K]

а главное - для планет в зоне жизни с некоторой вероятностью надо включать еще одну разновидность эрозии - "цивилизационную"

[Droog_Andrey]

Munin в сообщении #668742 писал(а):

Не помню, что там с Ио, расскажите.

В вулканчиках он весь, аки подросток в прыщах:

Munin в сообщении #668742 писал(а):

Кстати, на кометах есть ещё извержения при образовании газа под поверхностью. Колеблюсь, куда это отнести: к активности недр (нетектонической) или к разновидности эрозии? Ведь такое образование газа может происходить в результате циклов заморозки - нагревания.

ЕМНИП, оно там так и происходит. Вряд ли это можно считать активностью недр.

[Munin]

Droog_Andrey в сообщении #668764 писал(а):

ЕМНИП, оно там так и происходит.

Не совсем. При нагревании происходит некоторая сепарация на летучий и тугоплавкий компоненты, которая при заморозке не перемешивается обратно.