宇宙旅行.jp｜HABITABLE PLANET LAB

モデル条件・数式・出典

本ページは「生命が住める惑星をつくれ」の計算範囲、仮定、係数、限界を公開するものです。研究用の全球気候モデルではなく、因果関係を比較する教育用近似です。

最重要の読み方

本シミュレーターが判定するのは、岩石惑星の表面に液体の水が存在できる代表的な温度・圧力条件と、その継続時間です。生命の存在確率、人間の居住可能性、酸素、毒性、放射線、栄養、生物圏は判定しません。

1. 対象範囲

保守的ハビタブルゾーンは内側を「暴走温室」、外側を「最大温室」で定義し、楽観的範囲として「過去の金星」「初期の火星」も描画します。恒星の有効温度から限界恒星フラックスを次式で求めます。

S_eff = S_eff,Sun + aT + bT² + cT³ + dT⁴
T = T_eff − 5780 K
距離(AU) = √[(L/L☉) / S_eff]

限界	S_eff,Sun	a	b	c	d
過去の金星	1.776	2.136×10⁻⁴	2.533×10⁻⁸	−1.332×10⁻¹¹	−3.097×10⁻¹⁵
暴走温室	1.107	1.332×10⁻⁴	1.580×10⁻⁸	−8.308×10⁻¹²	−1.931×10⁻¹⁵
最大温室	0.356	6.171×10⁻⁵	1.698×10⁻⁹	−3.198×10⁻¹²	−5.575×10⁻¹⁶
初期の火星	0.320	5.547×10⁻⁵	1.526×10⁻⁹	−2.874×10⁻¹²	−5.011×10⁻¹⁶

係数はKopparapuほかの1次元・雲なし気候モデルに基づきます。実際の境界は雲、海陸分布、自転、大気組成などで変わります。惑星質量による内縁の小さな変化は、0.5～2地球質量の範囲で丸めて補正しています。

恒星	質量	初期光度	有効温度	シミュレーション範囲
M型	0.30 M☉	0.015 L☉	3400 K	最大500億年
K型	0.70 M☉	0.30 L☉	4600 K	最大300億年
G型	1.00 M☉	1.00 L☉	5780 K	最大60億年先

恒星の明るさの時間変化は、各型の傾向を理解するために丸めた教育用曲線です。MIST等の研究用恒星進化トラックを直接転載したものではありません。G型星は比較的速く明るくなり、K型星は長期間ゆっくり変化し、M型星は長寿命だが若い時期の高エネルギー放射リスクを別表示します。

各時刻で、星から受けるフラックス、表面反射率、大気の代表温室効果を用いて全球平均温度を反復計算します。

恒星フラックス S = (L/L☉) / 軌道距離²
有効放射温度 T_eq ≈ 255 K × [S(1−A)/0.7]^(1/4)
表面温度 ≈ T_eq + 大気プリセット + 水蒸気フィードバック + 地質活動補正

氷が増えると反射率が上がり、さらに冷える氷―アルベドフィードバックを入れています。温度が高いと水蒸気フィードバックが強まり、湿潤温室・暴走温室へ移行しやすくなります。海と氷は独立入力ではなく、計算結果として変化します。

温度境界は、GCM研究で報告されたsnowball、waterbelt、temperate、moist greenhouse等の状態を中学生向けに丸めたものです。境界は普遍的な固定値ではありません。

岩石惑星の半径を R/R⊕ ≈ (M/M⊕)^0.27 と近似し、表面重力を M/R² で表示します。大気維持は質量、大気圧、M型星の活動リスクから作る教育用指標で、磁場・組成・衝突履歴を含みません。

モデル版：1.0／作成日：2026年7月。今後、科学監修・生徒テスト・公開後データに基づき更新します。