Як не дивно, тривалість доби в більшості фантастичних творів приймається як константа. Навіть в самих екзотичних світах добу найчастіше рівні 24 годинах або хоча б близькі до цього значення; рік при цьому також зазвичай дорівнює земній і розділений на 12 місяців. Такий підхід допомагає не заплутатися в місцевому літочисленні. Але світ, причому не тільки фантастичний, але і реальний, може жити зовсім по іншим астрономічним годинником. 
Дуже повільне обертання Венери, можливо, пояснюється тим, що в минулому вона мала надзвичайно масивний супутник - Меркурій.
Як відомо, тривалість доби залежить від періоду обертання планети навколо власної осі, причому цей період може коливатися в досить широких межах. Наприклад, меркуріанські добу довше земних в 58,7 рази, а венерианские - і зовсім в 116,8 рази. Сама Земля чотири мільярди років тому робила один оборот всього за вісім годин, і, якби не Місяць, що забирає у планети частина енергії, добу і зараз були б приблизно втричі коротше.
На нинішній момент рекордсменом Сонячної системи за швидкістю обертання є Юпітер, робить один оборот за 9,5 години. Верхні шари атмосфери цього гіганта несуться зі швидкістю 12,6 км / с. Це більше другої космічної швидкості для Землі і становить близько 30% від першої космічної швидкості для самого Юпітера. На його екваторі відцентрова сила «з'їдає» майже третину ваги.
Землі для такого ефекту довелося б робити оборот за чотири години. Практичним же наслідком стрімкого обертання на «вологої» планеті стане затоплення екваторіальній області, оскільки вода за рахунок зростання відцентрової сили «стягнеться» до екватора. Крім того, у полюсів значно зросте прискорення вільного падіння.
Короткі добу сприятливо впливають на клімат, скорочуючи різницю між денними і нічними температурами. Рослинам, а також дрібним і малорухливим твариною невелика тривалість дня (чи ночі, якщо вони активні в темряві) незручностей не створить. Але ось великі звірі за пару годин далеко не завжди встигнуть завершити денні справи, в тому числі полювання. Так що хижакам, мабуть, доведеться навчитися так само ефективно діяти при будь освітленості.
Значно більш довгі (в два або три рази) добу також змінять життя на планеті - складно судити, на краще чи на гірше. Жаркі пустелі до вечора будуть розжарюватися так, що їх жителям доведеться ховатися в підземних сховищах, до ранку ж бархани покриє іній. А ось день, що тягнеться тижнями (і тим більше вічний день, якщо планета завжди повернена до світила одним боком) означатимуть пекельне пекло на денній стороні, льодовик на нічний і невщухаючу бурю у термінатора. У той же час для світу, що знаходиться дуже близько або занадто далеко від світила, це може стати перевагою: придатним для життя виявиться хоча б одне з півкуль.
Верхні шари атмосфери Юпітера на екваторі завершують оборот на кілька хвилин раніше, ніж поблизу полюсів. Ядро ж планети обертається швидше атмосфери
Якщо в системі більше однієї зірки, то поняття «добу» взагалі втрачає звичний сенс. Залежно від розташування сонць «день» може наступити на обох півкулях одночасно, або на одному з них буде ніч, а на іншому - «подвійний день». Правда, вірогідність існування в найближчій до нас потрійній системі альфи Центавра населених планет, подібних Пандорі з гучного "Аватара", невисока. Дві головні зірки обертаються там навколо загального центру ваги на відстані всього 23 астрономічних одиниць друг від друга (трохи більше, ніж між Сонцем і Ураном). В таких умовах планета навряд чи зможе мільярди років перебувати на стабільній орбіті.
Але «незручні» для життя лише «тісні» подвійні системи. Якби друге сонце знаходилося на відстані хоча б 50 а, його гравітація впливала б на Землю не більш, ніж тяжіння Юпітера (хоча далекі планети мали б нестабільні орбіти). А з Землі подібне світило здавалося б не більше ніж дуже яскравою зіркою. Ночами друге сонце давало б значно більше світла, ніж повний Місяць, але практично не гріло б. Мабуть, в подібних умовах набагато комфортніше почувалися б нічні тварини і комахи. І, звичайно, закохані парочки.
Дрібні тварини, керівництво не зором, а нюхом, можуть мати «біологічні добу» (цикл сон / пильнування), рівні 3-4 годинах і не кратні сонячним діб
В якості другого компонента системи можна уявити собі і що-небудь більш екзотичне. Наприклад, пульсар або чорну діру. Правда, подібні об'єкти виникають після катастроф воістину космічного масштабу, практично невидимі і навряд чи прикрасять зоряне небо. Добре виглядав би червоний гігант - зірка лише трохи більше важка, ніж Сонце, але має в 200 разів більший діаметр. Її щільність менше щільності повітря, а світність в тисячі разів більше сонячної. На відстані в 50 а червоний гігант не тільки мав би видимий диск, але і зігрівав би зовнішні планети першого компонента системи (тобто Сонця). Навіть шкода, що термін життя сонцеподібної зірки на цій стадії - всього 100 мільйонів років.
Чи може чорна діра бути рівноважним компонентом системи? Складно сказати. Ми дуже мало знаємо про це явище
Як уже було згадано вище, Місяць істотно впливає на період обертання планети навколо власної осі - саме її позитивний вплив сприяє більш-менш виносяться кліматичних умов на нашій планеті. Занадто довгі добу, швидше за все, будуть означати значне ослаблення магнітного поля, що захищає планету від випромінювань, а надто швидке обертання, можливе при відсутності масивного супутника, швидше за все, призведе до зменшення сейсмічної активності - в цьому випадку планета ризикує втратити океани і атмосферу. Так що Місяць - річ небезкорисна.
Але на добу Місяць все-таки впливає опосередковано, а от тривалість місяця - як місячного, так і нормованого календарного - обумовлена періодом обертання Місяця навколо Землі і безпосередньо залежить від фізичних властивостей супутника. Розрахунок місяці для планети, навколо якої обертається кілька супутників, є, до речі, вельми нетривіальним завданням.
Взагалі-то в системі Альфа Центавра немає газових гігантів, подібних Поліфему з «Аватара» (на задньому плані саме він). Але це тільки підвищує ймовірність існування там планет земного типу
Варто відзначити, що, на відміну від дня і року, місяць - це суб'єктивна одиниця виміру часу, і зміна його тривалості вплине не на життєвий цикл людей і тварин, а на періодичність деяких природних явищ, і пройде для людства досить безболісно. Наприклад, якщо Місяць раптово стане значно важких, ніж зараз (наприклад, «прийнявши» разом кілька серйозних метеоритних ударів), це спровокує бурхливий виділення приливної енергії. Згодом траєкторія взаємного обертання стабілізується і для Землі, і для її супутника; приливні явища ослабнуть, але не зникнуть зовсім, так як орбіта в будь-якому випадку є більш-менш витягнутий еліпс і обов'язково має деякий нахил до екватору. Супутник візьметься виписувати помітні вісімки на небосхилі, то наближаючись, то віддаляючись. Прикладом такої системи є подвійна мала планета Плутон-Харон. Втім, і сучасна Місяць не відносно Землі в абсолютно стабільному положенні: невеликі, але помітні її відхилення називаються лібрації і дозволяють нам спостерігати не рівно 50%, а 52% світлої сторони супутника.
Припливи не тільки урізноманітнюють життя приморських народів, а й підігрівають надра планети, підвищуючи сейсмічну активність. Найбільше в цьому відношенні пощастило супутникам планет-гігантів, таким як обертається навколо вигаданого Полифема кемеронівського Пандора. Вони можуть отримувати енергію від головного тіла системи, не ризикуючи припинити власне обертання.
Значно цікавіше уявити собі населений світ з кільцем. У Сонячній системі кільцями володіють всі газові гіганти, хоча для планет земного типу така прикраса нехарактерно. Загальноприйнятою є гіпотеза, згідно з якою великі кільця виникають в результаті руйнування місяців, які опинилися на орбіті, меншою радіуса Роша (в залежності від структури супутника він становить від 1,26 до 2,44 радіуса планети).
Земна гравітація зруйнує кам'яний супутник на висоті близько 4500 км - правда, подібне руйнування ймовірно лише при наявності декількох місяців (з цієї причини у планет земного типу і немає кілець). У зазначеній ситуації перші сотні мільйонів років взаємне тяжіння супутників робить їх орбіти нестабільними, і перш, ніж тіла займуть «рівноважні» положення, деякі з цих тіл можуть опуститися нижче межі Роша.
Кільця Сатурна значно помітніше юпитерианских
Кільця Сатурна являють собою останки супутника масою приблизно з Місяць і складаються з крижаних уламків діаметром від сантиметра до декількох метрів. Кільце, оперізуючий Землю, могло б утворитися в результаті захоплення і руйнування великого астероїда, при цьому лише тисячна частина матеріалу увійшла б до складу кільця. Стикаючись, фрагменти розпався тіла розподілялися б в одній площині на непересічних орбітах, а найбільші з них, втративши швидкість, впали б на планету. Формам життя, що існували мільярди років тому, така бомбардування навряд чи пошкодила б, а згодом частота падінь значно знизилася б - аж до повного припинення.
Земне кільце відрізнялося б від кілець Сатурна. Лід випарувався б, а пил забрав би сонячний вітер, в сто разів сильніший, ніж на орбіті Сатурна. Залишилися б лише багатометрові уламки, що утворюють бліду тоненьку смугу, тільки в дуже темну ніч помітну на небі. Взявшись освоювати навколоземний простір, люди знайшли б застосування десяткам мільйонів тонн будівельних матеріалів.
Толком передбачити вплив подібного «роздробленого супутника» на припливи і відливи, на жаль, практично неможливо. Швидше за все, вони стали б менш помітними, так би мовити, рівномірними. Календарний місяць до Місяця за її відсутність не прив'язувався б, і можна було б задати будь-яку його тривалість.
троянські супутники
Супутники Сатурна, 300-кілометрові Тефия і Діона, мають по парі «троянців»: на орбіті Тефии знаходяться Телесто і Каліпсо, у Діони ж є Олена та Полідевк. На знімку - Діона
У всесвіті «Аватара» по тій самій орбіті, що і гігант Поліфем, місяцем якого є Пандора, рухається ще одна імовірно придатна для життя планета - Океан. Така ситуація цілком можлива. Тіло, поміщене на орбіту планети з випередженням або відставанням на 60 градусів (планета, зірка і супутник при цьому утворюють рівносторонній трикутник), виявляється в стійкій рівновазі. У нашій системі десятки «троянських» супутників має Юпітер, кілька штук Нептун, чотири дрібних «камінчика» дісталося Марсу. У системі ж зірки KOI-730 виявлені дві великі планети, що ділять одну орбіту.
Навіть у Землі недавно виявлений «троянець» - 300-метрова скеля 2010 ТК7. Але практична цінність відкриття невелика. Астероїд знаходиться втричі далі від нас, ніж буває Марс в моменти протистояння, і політ до нього вимагає розгону корабля до вдвічі більшої швидкості, ніж при польоті до Марса.
Фантастів ж давно хвилює ідея Протівоземля - планети, розташованої на земній орбіті, але по інший бік від Сонця і тому недоступний для спостереження. Саме таке положення в Сонячній системі займає Гор з циклу Джона Нормана. Але насправді рівновагу в колінеарних точках лібрації (всі три тіла на одній лінії) нестійкий, та й міжпланетні апарати, заглянувши за Сонце, встановили, що нічого цікавого там немає.
Ефект тривалого стояння у верхній точці еліптичної орбіти використовувався при запуску радянських супутників зв'язку «Блискавка», на 3,5 години «завмирає» на висоті 40 000 км над плато Путорана
Тривалість року обумовлена періодом обертання планети навколо її зірки. У світах, більш-менш придатних для розвитку життя, вона не буде сильно відрізнятися. Так чи інакше планета повинна бути подібна до нашої, зірка - Сонцю, і радіус планетарної орбіти повинен приблизно відповідати радіусу орбіти Землі. Хоча навіть якщо взяти зірку з іншої масою і світністю, ситуація істотно не зміниться: до тьмяного червоного карлика «волога» планета перебуватиме набагато ближче, але і її орбітальна швидкість буде менше через більш слабкою гравітації зірки.
Але все це стосується планет, що рухаються по кругових (або близьким до них) орбітах. Якщо ж орбіта являє собою витягнутий еліпс, тривалість року може стати більше. Природно, немає сенсу розглядати світи, несучи від світила настільки далеко, що в лід звернуться навіть атмосферні гази: населені такі планети можуть бути лише найпростішими. А ось зворотна ситуація (наприклад, короткочасний «візит» описуваної планети на орбіту Меркурія) не згубним для вищих форм життя: перебування «в пеклі» виявиться вельми нетривалим.
Швидкість тіла на круговій орбіті постійна. Рухаючись ж по еліпсу, планета стрімко проноситься через нижчу точку орбіти (перигей) і майже завмирає в апогеї. Адже при наближенні до світила рух прискорюється гравітацією, а при видаленні - гальмується.
Найбільш реальний варіант подібного розкладу - це планета, «мандрівна» між орбітами Марса і Венери. І в апогеї, і в перигеї умови на ній не будуть підходити для збереження води в рідкому агрегатному стані, але ні випаруватися повністю, ні промёрзнуть на велику глибину океани просто не встигнуть.
Період обертання по такій орбіті складе близько двох років. За рахунок різниці швидкостей в апогеї і перигеї три чверті планетарного року займе «зима», зате вже «літо», продовжується не більше, ніж на Землі, запам'ятається екстремальним спекою. Висновок слів «зима» і «літо» в лапки означає, що природа цих явищ не буде пов'язана зі зміною кута, під яким падають сонячні промені. Втім, якщо вісь обертання планети нахилена, зміна сезонів в традиційному розумінні теж може спостерігатися: в такому випадку одне з півкуль, де літо припадає на момент проходження перигею, буде теплим, протилежне ж майже напевно повністю покриється крижаною шапкою. Лід не розтане і при проходженні планетою орбіти Венери, хоча припікати буде грунтовно. Снігова шапка просто відобразить більшу частину сонячних променів.
Клімат на «планеті-волоцюгу» виявиться прохолодніше земного, оскільки на видаленні від сонця вона проведе більше часу, ніж поблизу нього. «Комфортних» зон не буде взагалі, в перигеї спека на екваторі буде лютою, зате взимку, коли в високих широтах температура може опускатися до мінус ста і нижче за Цельсієм, вода так повністю і не замерзне, тобто, так би мовити, «жити можна ».
Теплова інертність великих водойм величезна. Наприклад, Ладозького озера потрібно три місяці для того, щоб покритися льодом, і стільки ж - щоб розморозити | kikiwis [ CC BY 3.0 ], Via Wikimedia Commons
Тваринам на такій планеті доведеться щорічно здійснювати міграції, в період віддалення від Сонця перебираючись на південь і відступаючи до льодовиках, коли вода в річках з теплою перетвориться в гарячу. Малорухливим істотам і рослинам знадобиться виробити інші механізми пристосування. Ліси, ймовірно, будуть рідкістю, найвитриваліші дерева приживуться лише в субтропіках. Більшу ж частину суші на планеті покриють степу, зеленіють навесні і восени, вигоряючі влітку і ховаються під снігом взимку.
* * *
Підсумовуючи, можна сказати, що ми з вами живемо на ідеальній планеті. Наш рік досить чітко ділиться на чотири сезони, причому майже в будь-якому місці на Землі (крім хіба що полюсів) життя цілком можлива в будь-який з сезонів. Так, десь важче, десь легше, але нічого виходить за межі людських можливостей. Те ж стосується дня: фауна і флора Землі пристосувалася до 24-годинному циклу і відчуває себе в ньому просто відмінно. Так що бережіть планету, яка нам дісталася, іншої такої, може бути, і не існує!
Ми живемо на кращій планеті у Всесвіті
Чи може чорна діра бути рівноважним компонентом системи?
