1.类地行星本身的基础参数
这些基础参数暂不涉及类地行星的海陆比例等自然地理信息。
省流版:质量、直径、元素构成、自转速度或自转周期;然后你可以把行星看成一个理想均匀球体,来计算它的密度,还有表面重力加速度g*。写密度的时候记得兼顾一下元素构成,别把一个氧硅铝铁为主的类地行星写出了锇铱钯铂的密度(?)
关于g*的进阶版提示:由于自转,赤道和两极的g*是不一样的,不过你有自转速度了,可以试着求一下这两个g*。另外,你这个行星并不是一个理想均匀球体,表面干干巴巴,麻麻赖赖,一点也不圆润,你也不能盘它。你可以试着算一下某个位于赤道附近的高峰(如果有的话)之上的g*和某个位于极圈内且低于海平面的盆地里的g*,看看能差多大,说不定有惊喜。(然而亲妈自己并没有耐心也没有脑子做这种计算,目前穆芬赛格的g*都是按1.11g来处理的)
2.行星磁场和圈层(包括大气和星球内部结构)
2.1地磁
为了方便这里用“地磁”“地壳”等表述,知道这个“地”指的是类地行星就行。
基础特征:地磁南极北极位置、地磁场强度;地壳和地幔平均厚度、地核直径、地幔和地心温度。(当然你的星球不一定按照地球这样分层地壳、地幔和地核,也可以按需加入一些奇奇怪怪的内部圈层,当然你得保证加完这个球不会炸(?)
可选特征:磁感线分布、历史强度变化和历史磁极位置变化;最薄地壳和最厚地壳厚度、地壳、地幔和地核的元素构成和各自的物质密度,etc。
【因为地磁场形成和地幔对流、外核对流等有关,所以把这些信息放一起了。4自然地理特征讲的更多是海陆、气候、生态相关的,没咋涉及行星磁场,行星地壳地幔的话火山运动会讲一些但是我可能没时间写,所以把行星磁场和行星内部结构放到这个部分来了】
2.2大气
基础特征:大气元素构成、大气厚度、大气层的分层结构(对流层平流层etc)及每一层的特点。
进阶特征:(地表)大气压、大气平均密度(或者你可以先从元素构成算出平均分子量,这个参数更“根本”,而且也能用来算密度)、含水量周期变化、表面风速范围(如果你已经开始捏大气运动的话)、每一层的化学构成(比如你这个星球很可能需要一个臭氧层来给你的生物们挡挡辐射)甚至气象特性。
想省事可以用大气总质量m×行星表面重力加速度g*/行星表面积S来近似计算行星地表大气压,算出来会比实际偏高,因为高层大气受到的重力加速度实际上小于g*,不过考虑到大气层厚度和行星直径比起来往往很小,这个误差可以忽略。不过实操里这种算法不可取,因为地表是麻麻赖赖的,大气是不均匀的……
大气密度和气体成分(平均分子量)、行星表面重力加速度和表面温度等有关。不过随着高度的上升,大气密度会越来越小。另外大气密度还和含水量有关。
大气厚度理论值推算:我还没找到比较权威的公式,只知道在气体总质量一定的情况下,大气厚度和星球表面温度T(单位K)正相关,(在一定范围内)和重力加速度g*负相关(为什么只在一定范围内,因为g*太小会导致气体分子逃逸,g*够大的话可以把氢氦等更轻的气体也吸引过来,可能反而会增加大气厚度),和大气平均分子量(地球大气是29)负相关。你应该都捏过以上参数了,有兴趣可以自己推一下大气厚度理论值,实际上影响大气厚度的因素还有其他更复杂的,你写的厚度不要太不对劲,然后可以自圆其说就行。
3.类地行星的卫星
为了给类地行星添加潮汐等自然现象,你最好给你的类地行星捏一个参数和月球相近的卫星(如果你的类地行星参数和地球接近的话),构成一个“类地月系”。
你也可以根据自己的需要来调节参数(比如你搓的行星和地球差别较大或者你想在卫星上整活),这需要做点计算,起码别让你手搓的卫星越过洛希极限。搓完后,可以大概计算一下你这个类地行星上会有多强的潮汐。
4.基础自然地理特征
省流版:岩石圈几大板块、海陆比例、海陆分布(现在就可以画个地图出来了)、陆上水体(河流湖泊)、地形图(你可以把等高线地图画出来,或者简单画一些山脉、丘陵、盆地、高原的示意图)(记得给主要山峰标一下海拔)、洋流、风带、大陆漂移导致的海陆分布变化(时间跨度够长的话)、表面温度(这个要写的就多了,基础的就是把各温度带在四季的平均温度和变化范围列出来,进阶的还得考虑地形,所以进阶版得等你捏完海陆分布、洋流、风带、海拔等,甚至捏完城市分布(考虑热岛效应)再来确定)
总之……让我们复习一下地理(?!)
画地图的一些建议:
①确定地震带和部分山脉:你可以先分别把大陆轮廓的草稿和这个类地行星岩石圈的几个板块画出来。注意板块的交界处,那里一般就是地震带了。接下来画板块的运动方向,这样你就可以知道要在那个交界处画山脉,还是画大裂谷,或者画个正在扩大的海峡/正在断裂的大陆桥(未来会形成新的形成海洋)。
②修改海岸线:把洋流画出来之后就可以对大陆轮廓的草稿做一些修改,比如有强劲洋流经过的地方可能由于侵蚀/沉积作用,那边的海岸线会变得更“光滑”;当然也不一定,有时候海水侵蚀作用会让海岸线更碎(除了海浪侵蚀以外,地壳运动和冰川侵蚀作用也会让海岸线变得麻麻赖赖)。还有把河流画出来以后,出海口部分的海岸线也可以修改一下,比如说给河口画一些三角洲。
③河流和等高线:你可以先画等高线也可以先画河流,画完记得根据河流来要调整等高线或根据等高线来调整河流。避免出现如下低级错误:河发源于平原/盆底并向山上爬、山脊上跑着一条河、在该侵蚀的地方堆积、在该堆积的地方侵蚀、在该下蚀更多的地方大面积侧蚀……关于河流侵蚀的知识,地理书讲得比我好,这里不再赘述。
5.气候
气候带划分和各气候的特征,翻开地理书,上面讲得比我好。
简单讲一下气候和纬度、地形、洋流、日照、风带等有关,气候会塑造生态系统,生态系统也可以反过来影响气候。具体怎么确定,你把各地区以上这些要素列出来,参考一下地球现在的气候分类介绍就可以得出结论。
气候的命名格式一般是“(温度带+)地形/生态系统/天气现象”,如温带大陆性气候、热带雨林气候、亚热带季风气候、高原山地气候等。
考虑到由于你搓的这个行星可能有某些特殊地形(比如浮空岛、海底气泡啥的),你当然可以为这些特殊地形区自创气候。
你的世界观也可能有特殊的天气现象(比如一些海洋化学/大气化学构成比较清奇的星球可能经常有酸雾、酸雨、有机小分子液滴形成的有机雾气、成分特殊的雾霾等等,形成了星球/地区特色,就是对生命不太友好),这个也可以用来命名气候。
6.生态系统
6.1现有的生态系统
可以按着这串问题来:有几种生态系统,分别在哪些气候和地形下存在?这些生态系统里面包含哪些物种,它们如何适应环境?它们之间的食物链/网是怎样的?群落演替的过程?物种本身的行为能在多大程度上改变环境,对生态系统会造成哪些影响?遭到破坏后能否恢复,恢复过程是怎样的?
附加题:请选择任意一种生态系统,描述一个新物种在该系统中产生的过程。
如何手搓生态系统?你可以自下而上,先手搓几个物种,然后把它们放到同一个环境里相爱相杀(雾);也可以自上而下,先把环境(气候和地形等)确定好,再看看要在里面放什么样的物种。
顺便讲一点第一产业,不同气候类型适合的第一产业类型:(当然你可以发明新的农业概念,或者创造外星作物/牲畜/水产品)热带季风+平原=种植业-水稻/热带水果,热带雨林=林业/种植业-热带水果/橡胶/可可/剑麻etc,亚热带季风+平原=种植业-水稻,亚热带季风+山地丘陵=林业-亚热带常绿阔叶林(樟科、山茶科、壳斗科、木兰科),温带季风+平原=种植业-小麦/玉米,温带大陆+水源充足=种植业-棉花/瓜果,温带大陆+草原=畜牧业-牛羊马……不说了请翻开地理书,讲得比我好。林子大了什么动物都有,如果你这个世界观文明处在比较早的阶段,可以发展狩猎。沿海的基本都可以搞渔业(除非你那个海热到鱼没法活或天天结冰),这里再提一嘴休渔期设置参考:一般来说,哪些月份鱼交配产卵,那几个月就设成休渔期。因为每个国家或者说海域产的鱼不一样,这些鱼产卵期有区别,这样也就会造成各国的休渔期不尽相同。除了休渔期还有禁渔区,就是针对某一流域采取禁渔,往往是因为该流域生态被破坏得太严重了或者为了保护该流域某个珍稀鱼种而设置的。
6.2.生态系统演化史、生物进化史、古生物、地质年代等
随便找一个古生物爱好者都讲得比我好!摆啦!
7.矿产资源分布
记得跟你写过的“元素构成”相符,比如不要让星球配料表(?)里几乎没有的元素遍地都是。
常见元素形成的矿物也可以很贵,不过要贵得有正当理由,比如形成条件非常苛刻,比如碳够常见吧,金刚石就那么贵,因为人家形成条件要求4.5~6GPa的高压和1000~1500℃的高温,得在地下100~300km才有条件生成。
写某国/某地家里有矿之前,先想一下它(或者说历史上的此地)的地质条件适合生成什么矿脉。比如历史上火山活动频繁的地方,你就完全可以给它一些火山成因矿床——火山喷气/岩浆/热液/沉积矿床;如果此地位于两板块交界处的造山带,就可以给它一些有色金属矿脉(因为造山带热液活动集中,容易产生这种矿脉)。
这里举例一些矿脉形成的地质条件:热水溶液沉积作用;岩浆侵入;火山爆发把地幔里的某些元素或矿石喷出来;板块运动让含某些元素的岩石露出地表,然后岩石变质作用(如氧化还原、溶解、生物侵蚀等)造成矿物元素分离,富集后形成矿床;风化、剥蚀、水流搬运、沉积;甚至可以来点生物富集(听上去有点地狱,但说个不地狱又很搞笑的:瑙鲁鸟屎磷矿)。
特别说一下化石能源类:
煤矿:远古时期这里是森林,然后被埋了,高温高压条件下“干馏”,形成煤矿。
石油和天然气:远古时期这里死了一大堆的动植物,被水和泥沙带着沉积下来,上面盖了一层又一层……沉积作用形成烃源岩。烃源岩分为浅海相、三角洲相以及深水-半深水湖相,从这些名字也能看出它们的诞生地点。如果真要仔细写油田、气田的形成,可能得捏一下地质年代(……嗯工作量太大了,不过有兴趣能坚持是好事!把自创星球地质年代都捏出来的架空世界观可不多见)
再说一些常见的伴生矿:铁矿+稀土,铜矿+铂/锌/金,铁矿+钒钛,方铅矿/闪锌矿+锡/铟/镓/锗,磷酸盐矿+铀,etc。伴生矿很多是风化、搬运、沉积的过程中由于物理或化学性质近似而和矿床主体矿物一起留下来了。
还有很多人世界观里是会捏原创矿物/能源的(手搓矿物!手搓能源!),在写矿脉分布之前,记得总结一下你这个手搓矿物的成矿特点,不要把矿脉画到一些根本不具备成矿条件的地方去。
8.文明和国家(这段简单讲讲就行,详细展开得分别放到社会/经济/军事板块讲)
文明起源:首先选定你刚搓的星球上某(几)个幸运物种,让TA们发展出文明。如果你写的是比较正常的碳基生物建立的文明,往往会起源于大河流域+平原,因为这里方便发展农业+建房子。特殊一点的像兽人文明之类的可以起源于高山、森林或干旱的草原。当然要是你非要写个嗜极生物在海底建立文明也不是不行……好吧,可问题是我也想不到海底要怎么发展科技呢!什么,你打算让它们发展魔法?那没事了(?)
国界线划定:一般来说,自然国界由天险(山岭、大江大河)确定,看起来就非常干干巴巴麻麻赖赖,一点都不圆润。然后在这基础上,经过战争或非战争手段(强迫割地、代管、主动献土、联统、合并等)改变国界分布。前殖民地国家的国界线可能会用经纬度等划分,就会出现直线,美国一些州界就是这么来的。
产业特点:文明早期的产业特点根据自然环境来定,靠山吃山,靠水吃水;中期除了自然条件还看人口密度和制度等等;再后期开始搓科技/搓魔法……已经不属于手搓破球的管辖范围了!(bushi)
风俗:早期由自然环境决定,后来则更多看自身社会变化还有和周围文明交流(?)
制度:……好了,这已经超过手搓破球的范围了!我们下下下下……下期社会学板块见(?!)
如果你的架空世界观不是一个扁平世界,而是一颗星球,既然它演化出了生命和文明,那大概率是个类地行星。气态巨行星甚至恒星上演化出非典型生命的例子一些科幻小说里也有,这里暂不讨论。
现在你要捏一个类地行星,也不可避免的要给人家捏一个……甚至多个“太阳”。有必要的话,你得把整个星系都捏出来,当然重点还是你那些故事发生的世界——这颗类地行星。
你可以按照天文-自然地理-人文地理这个逻辑顺序来设定你的世界,这样比较稳妥;当然这三块之间有些东西经常会穿插着来,比如天文里的星空位置和周期就会直接关系到人文地理里的星图、星神传说和历法,这样也很正常。
这篇手搓破球教程(?)介绍了怎么设计一个类地行星以及它的恒星和其所在的恒星系统,(上)就先介绍一下怎么手搓恒星和恒星系统吧,内容会比手搓类地行星本身少一些。
【注:本文提到的内容其实没必要全都捏出来,只编了一部分,同样可以塑造很精彩的世界观。只要剧情里有用到的,你都能弄出来,并且相互之间不矛盾,就是很有逻辑的世界观了!本文只是提供一种比较环环相扣、尽可能涉及大多数方面的设计思路(?),如果按照这个顺序来捏,后续要调整设定的话可能会感觉很不灵活。最适合实操(也是我自己最常用)的方法是“按需跳着捏”——先写剧情大纲,写到有需要的时候再来看一看剧情所需的方面可以怎么捏,在这种情况下,本文中的一部分章节也可以作为参考,希望能给大家一些帮助(?)。】
1.你的世界在宇宙中的位置
关于星球定位,你可以按照从大到小:超星系团复合体-超星系团(-超星系团)-星系团/星系群-星系-旋臂-星环/恒星形成带-星团/星协(-星际云)-恒星系统-行星,也可以从小到大:行星-恒星系统-……超星团复合体。
例如地球的定位:双鱼-鲸鱼座超星系团复合体-拉尼亚凯亚超星系团-室女座超星系团-本星系群-银河系-猎户座旋臂-古尔德带-本星团-本星际云-太阳系-地球。(不要问我为啥拉尼亚凯亚和室女座都叫超星系团而没有换个名字区分上下级关系,我也不知道xwx)
考虑到很多人捏世界观的时候其实是先写星球上的种族和势力,对大的星系则没有很详细的设定(至少一开始是这样的),所以其实从小到大的设定顺序还常见一些,有时候大位置不明说也没关系,留点神秘感(也预防以后被打脸(什么)比如以后哪年天文望远镜拍了你写的那个恒星系统的高清图像,发现根本没有类地行星x)
2.恒星特征
如果你要拿目前已发现的恒星当你这个类地行星的恒星,那就直接按照现实中的特征来,恒星资料应该有得查。
如果你要凭空捏一个恒星,先给它想个名字,然后开始编特征和参数。
恒星相对来说好捏一点,一般来说确定以下这些就够用了:位置(不一定需要很精确)、质量、直径、密度、亮度、表面温度、颜色(记得要和表面温度相符)。
关于赫罗图:亮度(更准确的说,光度)和表面温度决定了你的恒星在赫罗图上的位置。友情提示:记得和你刚捏的质量和密度相符,比如你不能捏一个跟参宿四差不多大也差不多重的然后给它白矮星的光度和表面温度,也不能捏一个和剑鱼座的TOI700一样小小的然后给它蓝巨星的光度和温度。再友情提示:如果你想让你的类地行星有生命,捏个和太阳大差不差的主序星是最稳妥的办法。
其他可选参数:内核温度、元素组成(一般来说是氢氦占比,当然也会有碳啊还有一些金属啥的)(友情提示:你可以不用把它的光谱画出来)(再友情提示:记得和该恒星在赫罗图上的分类相符)、光谱类型(反正我是懒得搞具体的光谱,顶多搞颜色(不是那个意思)……想搞光谱的话记得要符合它的表面温度和元素组成)、黑子/耀斑爆发强度和周期、寿命(可以用它的质量和光度大致计算一下,网上能搜到几个不同的模型,选一个你觉得好算的用就行)
关于恒星寿命的其他重要问题:故事发生的时代,恒星处在生命周期的哪个阶段?已经燃烧了几亿年?还有几亿年好活?【如果快炸了,类地行星上的文明得想办法跑路啦,小破球,启动!】(友情提示:记得让恒星生命周期和赫罗图上的位置相符,不要让你的恒星小小年纪就一把年纪。不然想象一下:恒星过了20亿岁,就不要穿得像个主序星了(啊?)
3.恒星系统特征
如果你想省事,结构参考太阳系来就行。
如果你想整活,可以搞双星系统、三体星系,但这样后续的轨道计算会非常复杂,请后果自负(?)。
如果你想搞事……放更多恒星看看会发生什么,哦吼,我还想不出来一个类地行星要怎么在五六个恒星的系统里保持几十亿年不被吃掉而且还演化出了生命和文明。
这里简单提一下双星系统:双星系统在宇宙中其实很常见,有很多双星是一颗较大的恒星旁边有个较小的伴星,也有的两颗恒星差不多大。理论上双星系统可以存在类地行星,但我还没搜到实例(目前NASA公布的双星系统行星好像都是气态巨行星)。如果你的类地行星要有稳定的轨道,一种可能就是距离这个双星系统的两颗恒星很远了,以至于可以把双星当成一颗恒星看,但这样这颗类地行星大概率温度过低,演化不出生命来;也有可能双星之间距离非常远,这样你的类地行星可以绕着其中一颗恒星稳定地转,这种情况对你世界里的生物来说其实跟单恒星星系的情况也差不多。
提完了,本文剩下部分就仅考虑恒星只有一个的情况。
4.恒星系统里的其他行星
这个如果你没耐心捏的话跳过或直接参考太阳系来就行了,当然星际背景的我还是建议你捏一点。
气态巨行星可以作为产氢地,那些不能住人的类地行星作为矿场、太空补给站、武器实验基地啥的都行。展开写还挺有意思。
设定轨道分布的时候,如果你要把轨道之间的距离写明白,我建议做一些计算,不然距离写得太小,在现实中有可能两个行星在引力作用下就创一起了。
5.各行星轨道
这是(上)的最后一部分啦!
行星轨道遵循开普勒三定律:
①单恒星系统的行星轨道是椭圆形的(拓展一下,其实是圆锥曲线,轨道也可能是抛物线和双曲线,但常见于彗星,行星如果哪天走抛物线/双曲线了就真成流浪小破球了),恒星在椭圆的一个焦点上。你可以为了方便把行星的轨道设计成正圆形,但这在现实宇宙里是几乎不可能存在的情况(?如果有的话,天文学家们一看:我超,这也太神创论了!)
②行星和恒星的连线在相等的时间间隔内扫过的面积相等。根据这个,你可以计算行星在轨道不同位置的运动速率。
③调和定律:所有行星绕太阳一周的恒星时间T的平方与它们轨道半长轴a的立方成比例。
公转周期:有公式,这里不方便打但网上搜得出来,计算公转周期只需要知道半长轴a和恒星质量M,π和G是什么大家应该都知道。
最后再说几个跟行星运行还有星图和历法强相关的概念:
黄道面:地球绕太阳公转的轨道平面,会变动,但总是通过太阳的中心。
地轴:地球自转围绕的轴。
赤道面:赤道所在的平面,和地轴垂直。
黄赤交角:黄道面和赤道面的交角。地球的黄赤交角为23°26'(会变化但很小),这个交角造成了极昼极夜、四季变化等自然现象存在,也确定了南北回归线、南北极圈的纬度。
给你的类地行星捏季节变化、温度带划分的之前,先确定黄赤交角是个比较明智的选择。