Законы природы
Миры Wif не рисуют руками — они получаются из законов физики, химии и биологии, которые мы переносим в код. Здесь собраны законы, которые уже работают на сервере игры. Для каждого — что это за закон, как мы его считаем и чем наш мир из-за него отличается от Солнечной системы. Состояние на 11 октября 2026 года.
Числа взяты из переписей. Генератор строит тысячи систем у настоящих звёзд каталога, а мы смотрим, что получилось. Каждую модель сначала сверяем с Солнечной системой: если она не повторяет Землю, Марс или Ио, верить ей в чужих мирах нельзя.
Метка у закона говорит, насколько он честный:
- физика
- Считается из первых принципов: уравнения и измеренные константы природы.
- калибровка
- Физика, но часть коэффициентов подобрана по наблюдениям или по Земле.
- эвристика
- Правило-заменитель: ведёт себя правдоподобно, пока нет честной модели.
Чего ещё нет, сказано в конце каждого направления. Что будет дальше — в плане.
01Звёзды и Галактика
Звёзды у нас двух видов. 118 661 — настоящие, из каталога звёзд, видимых с Земли. Ещё 94,9 млн рождает модель Галактики по своим законам.
Настоящие звёзды
калибровкакаталог AT-HYG v3.2, положения Gaia DR3
Берём настоящие звёзды из каталога. Температуру выводим из цвета звезды, светимость — из блеска и расстояния, радиус — по закону Стефана–Больцмана.
- Типичная звезда каталога в 25 раз ярче Солнца. Тусклее Солнца — только 8 %.
- Оранжевых карликов больше всех — 31 тыс., красных — всего 4,7 тыс.
- Как минимум каждая четвёртая звезда каталога — гигант или сверхгигант.
Вокруг настоящего Солнца три звезды из четырёх — красные карлики. В каталоге их почти нет: они слишком тусклые, чтобы видеть их издалека. А яркие звёзды видно через всю Галактику — так устроен любой каталог, собранный с Земли.
Галактика по адресу
калибровкадиски, рукава, балдж с баром, гало — как в моделях Besançon и Galaxia
Плотность звёзд в любой точке складывается из тонкого и толстого дисков, девяти спиральных рукавов, балджа с баром и гало. Пространство поделено на кубы, число звёзд в кубе — случайное по закону Пуассона. Масса, возраст и судьба звезды восстанавливаются по её номеру — одинаково на сервере и в клиенте.
- В Галактике 94,9 млн звёзд. Хранятся только 868 тыс. ярких и необычных, остальные вычисляются по номеру, когда понадобятся.
- 68 млн звёзд живут в тонком диске, 17,6 млн — в балдже, 8,8 млн — в толстом диске, полмиллиона — в гало.
- Солнце стоит между рукавами: до гребня ближайшего — 1,26 килопарсека.
Солнце стоит в 8,2 килопарсека от центра Галактики и в 21 парсеке над плоскостью диска. Эти числа взяты из наблюдений.
Возраст зависит от места
калибровказвёздные населения Галактики
Звезда получает население по месту, где стоит. Тонкий диск даёт возраст от 0 до 10 млрд лет, толстый — 8–12, балдж — 9–13,4, гало — 12–13,4. Звезда не может быть старше своего срока жизни, а гигант не может быть моложе его. Старше Галактики — 13,4 млрд лет — нет никого.
- Почти каждая пятая звезда живёт в балдже. Там все не моложе 9 млрд лет — вдвое старше Солнца.
- Настоящие звёзды почти все из тонкого диска: 103,8 тыс. из 115 тыс. Из гало — 237, из балджа — 7.
- Ни одна звезда в расцвете сил не старше своего срока: 0 из 70 505.
Солнцу 4,57 млрд лет, оно из тонкого диска.
Звезда стареет
калибровкатреки Hurley, Pols & Tout 2000 (код SSE)
По массе звезды строим весь её путь. Сначала долгое медленное ярчание, потом субгигант, красный гигант, горение гелия и сброс оболочки. Формулы взяты из статьи Hurley и соавторов и построчно сверены с их кодом. Гигант кончается, когда его ядро дорастает до массы будущего белого карлика.
- Солнце модели родилось на 27 % тусклее нынешнего. В расцвете сил оно проживёт 11 млрд лет.
- В конце оно раздуется красным гигантом до 174 своих радиусов и 2 750 своих светимостей.
- Звезда в 5 масс Солнца живёт в расцвете 104 млн лет, в 2 массы — 1,2 млрд.
- Жёлтые карлики нашего мира с рождения поярчали примерно на треть, красные почти не изменились.
По стандартным моделям молодое Солнце было тусклее нынешнего примерно на 30 %.
Судьба звезды
калибровкатрек Hurley 2000, остатки по массе
У каждой звезды Галактики есть масса и возраст. Моложе своего срока — она в расцвете сил. Легче 8 масс Солнца и старше срока — гигант, потом белый карлик. От 8 до 25 масс Солнца — нейтронная звезда, тяжелее — чёрная дыра. Нейтронная звезда моложе 100 млн лет — пульсар.
- В Галактике 79 млн звёзд в расцвете, 14,1 млн белых карликов, 1,12 млн гигантов, 553 тыс. нейтронных звёзд и 91 тыс. чёрных дыр.
- Пульсаров — 1 935.
- Гиганты — 1,2 % звёзд. В окрестностях настоящего Солнца их тоже около процента.
После расцвета Солнцу останется ещё почти 1,5 млрд лет. Из них 740 млн лет оно будет красным гигантом и 131 млн лет — сжигать гелий.
Белые карлики остывают
физиказакон Местела; масса по Cummings 2018; радиус по Nauenberg 1972
Массу белого карлика даёт начальная масса звезды. Дальше он только остывает: светимость падает как t в степени −7/5 — это закон Местела. Нормировка — по настоящему карлику Процион B. Радиус — из уравнения вырожденного газа.
- Звезда как Солнце оставит карлик в 0,57 массы Солнца. Через миллион лет он светит при 94 000 K, через миллиард — при 8 300 K, через 12 млрд — при 3 500 K.
- Звезда в 5 масс Солнца оставит карлик тяжелее, в 1,01 массы Солнца, и горячее: 139 000 K в первый миллион лет.
- Сверка: Сириус B по модели — 27 000 K, наблюдают 25 000 K.
Солнце станет белым карликом примерно через 12,5 млрд лет от рождения.
Вращение звезды
калибровкагирохронология: Barnes 2007, Engle & Guinan 2023, закон Скуманича
Звёзды с кипящей наружной оболочкой тормозятся своим магнитным ветром: чем старше, тем медленнее вращаются. Период берём по массе и возрасту. Горячие звёзды без такой оболочки вращаются так, как родились. Раздувшийся гигант замедляется, как фигурист, раскинувший руки.
- Модель без подгонки под ответ попадает в настоящие звёзды. Проксима Центавра — 88,5 суток (наблюдают 83–90), звезда Барнарда — 152 (145–149), α Центавра B — 36,2 (36,2).
- Звёзды класса A делают оборот быстрее Земли: в среднем за 0,55 суток. Гиганты — за 151 сутки.
- Красные карлики самые разные: от 14 до 126 суток.
Солнце делает оборот за 25–26 суток. Модель даёт 26,6.
Звёздный ветер и магнитосфера
калибровкарентген по числу Россби (Wright 2011), ветер по Wood 2005
Из периода вращения считаем, насколько звезда активна и сколько она светит в рентгене. Рентген задаёт силу её ветра; нормировка — по Солнцу. Давление ветра у планеты решает, где проходит граница магнитосферы. Её видно в окне осмотра тела.
- Ветер доходит до планет у 41 тыс. настоящих систем.
- У трети настоящих систем светило — гигант, ещё у 38 % — горячая звезда. Такого ветра у них нет.
- Процедурные звёзды вокруг Солнца почти все красные и оранжевые карлики, и ветер дует у 98 % из них.
Солнце теряет с ветром 2·10⁻¹⁴ своей массы в год. У Земли ветер дует со скоростью 400 км/с.
Сверхновые рядом
калибровкакривая блеска сверхновой II-P; озон по Gehrels и др. 2003 и Thomas и др. 2005
Сверхновыми становятся настоящие сверхгиганты каталога и самые яркие голубые звёзды Галактики. Момент взрыва — на поздней фазе звезды. Вспышку видят все: новая звезда в небе по кривой блеска сверхновой — десять суток подъёма, плато около ста суток, потом спад. Близкая сверхновая разрушает озон — почти половину на 8 парсеках, — и он восстанавливается годами.
- Сверхновая где-то в Галактике вспыхивает примерно раз в 3,4 реальных года.
- Опасной сверхновой рядом с обитаемым миром не случится: раз в десять миллионов лет и реже.
- Ночью вспышка светит и даёт тени, днём её видно, если она ярче Венеры.
Последнюю сверхновую Млечного Пути, видимую глазом, наблюдал Кеплер в 1604 году.
Пока нет. Звёзд в нашей Галактике в тысячу раз меньше, чем в Млечном Пути, и она неподвижна. Состав у всех звёзд солнечный. Остатки взорвавшихся звёзд в навигаторе пока не появляются. Жёсткое излучение и вспышки звёзд посчитаны, но атмосферы планет их пока не чувствуют. Светимость звезды не меняется за время жизни её планет.
02Системы и планеты
Вокруг звезды генератор строит систему: планеты, луны, звёзды-компаньоны. Числа — из переписей десятков тысяч систем у настоящих звёзд каталога.
Лестница орбит
калибровказона обитаемости по Kasting 1993, снеговая линия по Hayashi 1981
Из светимости звезды выводим три границы: края зоны обитаемости и снеговую линию. Планет от 3 до 9. Они стоят лестницей: каждая следующая орбита в 1,35–2,2 раза дальше предыдущей. За снеговой линией твёрдые тела набирают лёд. Сама лестница — правило: из протопланетного диска она пока не выводится.
- В среднем 6 планет на систему. В зоне обитаемости — 13 % из них.
- Своих «Меркуриев» нет: первая планета получает от звезды не больше 4,5 земной дозы света.
- Архитектура у всех звёзд одна. Зона обитаемости лежит на 0,35–0,51 расстояния до снеговой линии — и у красного карлика, и у голубой звезды.
8 планет, в зоне обитаемости одна Земля. Меркурий получает 6,7 земной дозы света.
Маленькие миры — норма
эвристикамасса–радиус по таблицам Zeng
Массу ядра планеты разыгрываем: внутри снеговой линии — от 0,02 до 6 масс Земли, снаружи — до 30. Доля льда растёт с расстоянием от снеговой линии. Радиус выводим из массы и состава: объёмы веществ складываются, потом тело сжимается собственным весом. Слои ложатся по плотности: железо внутри, лёд снаружи.
- Половина внутренних планет легче 0,06 массы Земли. Тяжелее половины Земли — только 11 %.
- В зоне обитаемости тяжелее Земли — лишь 4,8 % планет. Земля была бы у нас крупным миром.
- Сила тяжести на типичной родной планете игрока — 0,37 земной.
- Проверка: радиус Земли модель даёт с ошибкой 3 %, Марса — 5 %, Юпитера — 8 %.
Из восьми планет четыре — гиганты. У нас водородных гигантов около 15 %.
Кто удержит воздух
калибровкапараметр Джинса λ = gRm / kT
Для каждого газа сравниваем притяжение тела с тепловой скоростью его молекул. Если отношение больше 40, газ остаётся. Если меньше и вещество при этой температуре испаряется — оно улетает. Водородную оболочку получает только тело с ядром тяжелее 1,5 массы Земли.
- Воду теряет каждая пятая планета. В зоне обитаемости — больше трети: там тепло, а планеты мелкие.
- Совсем маленькие планеты зоны обитаемости, легче 0,03 массы Земли, теряют воду в 86 % случаев.
- Проверка: Титан и Плутон удерживают азот, Луна — нет.
Луна и Меркурий голые, у Марса тонкий воздух, Титан держит плотную азотную атмосферу.
Парник
калибровкасерая атмосфера в приближении Эддингтона
Сначала считаем, сколько света даёт звезда и сколько тело отражает. Тепло недр и приливов прибавляется. Потом смотрим, какие газы в воздухе: каждый запирает часть тепла. Коэффициенты подобраны так, чтобы сошлись Земля, Венера, Марс и Титан.
- Проверка: Земля выходит 287 K (на деле 288), Венера — 738 K (737), Марс — 216 K (около 215).
- Типичная родная планета игрока жарче Земли: 527 K при 4 барах. Горячее 100 °C — больше половины родных планет.
- Двойники Земли по массе и свету звезды у нас почти всегда Венеры: вода есть лишь у 3 % из них.
- Причина — в мире пока нет термостата. На Земле дожди за миллионы лет уносят CO₂ из воздуха в камень. У нас весь CO₂ остаётся в атмосфере.
Венера — единственная «сверхтеплица» Солнечной системы.
Жидкие моря
физикафазовые кривые: тройная и критическая точки, Клаузиус–Клапейрон
Для каждого вещества знаем тройную и критическую точку и кривую насыщения. Жидкость возможна, если температура между ними, а давление воздуха выше давления пара. Масса моря — запас вещества минус то, что ушло в пар. Если жидкий слой толще, чем выдерживает кора, тело становится миром-океаном.
- Хотя бы одно тело с морем есть у 42,5 % систем. Но мокрых планет — 7,8 %.
- 85 % жидкой воды мира — вне зоны обитаемости: на холодных планетах её держит жидкой парник.
- Около 2 % морей — не из воды, а из метана и аммиака.
- Миров-океанов без суши — 1,2 % планет.
Вода на поверхности есть только на Земле, метановые моря — на Титане.
Два и три солнца
эвристикаустойчивость орбит по Holman & Wiegert 1999
У звезды бывают компаньоны: обычные звёзды, изредка белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры. Компаньон стоит так далеко, чтобы не разрушить орбиты планет; у него свои планеты. Шансы компаньонов — правило игры: остатки звёзд рядом встречаются у нас чаще, чем в природе.
- 45 % систем у настоящих звёзд — двойные или тройные.
- Около 10 % систем — с остатком звезды рядом: белым карликом, нейтронной звездой или чёрной дырой.
- Каждое шестое тело с погодой живёт у второго солнца. Год там короткий: в среднем 28 суток.
- Нейтронная звезда не светит, поэтому её планеты ледяные. Так было и с первыми открытыми экзопланетами — у пульсара.
Солнце одно.
Орбиты Кеплера
физиказадача двух тел, уравнение Кеплера
Каждое тело движется по эллипсу вокруг своего хозяина — звезды или планеты. Положение в любой момент берётся из уравнения Кеплера; сервер и клиент считают его независимо и одинаково. Вытянутость орбиты разыгрывается, а близко к звезде её гасит прилив.
- Орбиты вытянутее земной: у 39 % планет эксцентриситет больше 0,1.
- Вытянутая орбита греет: у сухих тел средняя температура от этого выше, местами на 17 K.
- Год длинный: в среднем 8,6 земного года. Звёзды каталога яркие, и зоны у них далеко.
У Земли эксцентриситет 0,017. Больше 0,1 — только у Меркурия.
Сутки, наклон оси и сезоны
эвристикаДлину суток разыгрываем от 4 до 400 часов, наклон оси — около 20° с разбросом. Каждая пятнадцатая планета лежит на боку или крутится вспять. Сезоны получаются сами: погода берёт направление на звезду из орбиты и наклона оси, с учётом меняющегося расстояния. У луны сезоны идут по орбите её планеты.
- Сутки почти вдвое длиннее земных: в среднем 44 часа. У трети планет — больше 100 часов.
- Средний наклон оси — 20°.
Сутки Земли и Марса — около 24 часов, Юпитера — 10. Уран лежит на боку.
Приливный захват
эвристикаПланета ближе 0,1 астрономической единицы к своей звезде всегда повёрнута к ней одной стороной: её сутки равны году. Звезда стоит в небе на месте — вечный день с одной стороны, вечная ночь с другой. Все луны повёрнуты к своей планете одной стороной.
- Запертых тел немного: 3,8 % тел с погодой.
- Почти все они — у второго солнца: 154 из 177. Родная планета игрока заперта лишь в семи случаях.
- Год запертой планеты — от 1,7 до 23 суток.
К Солнцу не заперта ни одна планета. Луна всегда повёрнута к Земле одной стороной.
Приливный нагрев
физикаформула Пила для спутника на вытянутой орбите
Тело на вытянутой орбите мнётся приливом, и трение греет недра. Мощность растёт как пятая степень радиуса, пятая степень частоты обращения и квадрат вытянутости орбиты. Податливость тела — два числа: для камня и льда как у Ио, для гигантов как у Юпитера.
- Проверка: Ио — 2,24 Вт/м² (наблюдают около 2), Европа — 0,23, Энцелад — 0,028.
- В пробной выборке лун, разогретых приливом сильнее 0,2 Вт/м², — 4,5 %.
- Самая горячая луна выборки — 142 Вт/м², в 60 раз больше Ио.
Таких лун около 1,5 %: Ио, Европа, Энцелад. Ио — самое вулканическое тело Солнечной системы.
Луны и кольца
эвристикасфера Хилла; луны из околопланетного диска (Canup & Ward)
Число лун растёт с массой планеты: у гиганта 2–8, у тела тяжелее Земли 0–4, у мелких 0–1. Луна живёт между 4 радиусами планеты и половиной её сферы Хилла — дальше её отнимет звезда. Луны гиганта рождаются в его диске: ближние каменные, дальние ледяные. Луна каменной планеты — от удара, прилив уводит её наружу. Каждая восьмая луна летит против вращения — это захваченные гости.
- Формула повторяет Юпитер: Ио выходит каменной, Ганимед и Каллисто — наполовину ледяными.
- Для нашей Луны формула ухода даёт 45 радиусов Земли, на деле — 60.
- Захваченные луны другие по составу: углерода в них в 25 раз больше, чем в родных лунах планеты.
- У планет вблизи звезды лун нет: сфера Хилла слишком мала.
Крупная луна против вращения одна — Тритон. Кольца есть у всех четырёх гигантов.
Удары из космоса
калибровкачастота из поясов, гиганта и сечения тела; вуаль, холод и озон после удара
Частота ударов — из устройства системы: поясов астероидов, гиганта рядом с ними, внешних комет и размера самого тела. Расписание у всех одно: хозяин и гости видят одни события, а об ударе предупреждают заранее. Удар кладёт в тело новые причины — кратер в рельеф, пыль и сажу в небо, потерю озона. Дальше свет, холод, голод и вымирание считают те же законы погоды и жизни.
- Земля у Солнца была бы среди самых обстреливаемых миров. Типичный пригодный для жизни мир в 25–80 раз спокойнее: дома мелкие, гигант у пояса редок, у трети систем поясов нет вовсе.
- У типичного мира у настоящей звезды региональный удар — раз в 5 реальных лет, глобальный — раз в 45, удар-вымирание — раз в пятьсот с лишним.
- Удар-вымирание закрывает небо на полтора-два года: суша остывает на 28 K, море — на 12 K.
66 млн лет назад такой удар оставил кратер Чиксулуб и закончил эпоху динозавров.
Время мира
эвристикаИгровые сутки длятся 20 реальных минут и всегда равны одному обороту тела. Поэтому на каждой планете время течёт со своей скоростью: чем длиннее сутки, тем быстрее идёт мир. Орбиты, сезоны и погода берут время отсюда.
- Мир с земными сутками идёт в 72 раза быстрее реального и проживает год примерно за 5 реальных суток.
- Типичная родная планета игрока идёт в 127 раз быстрее. Её год — 7,4 земного — проходит примерно за 20 реальных суток.
- На запертой планете сутки равны году, и год проходит за 20 минут.
Пока нет. Планеты не мигрируют и не попадают в резонансы. Нет термостата, который убирает CO₂ из воздуха. Атмосферы не теряются со временем под жёстким светом звезды. Орбиты и наклоны осей не меняются за миллионы лет. Океаны без приливов.
03Недра и рельеф
Рельеф у нас — следствие истории недр. Тело проживает миллиарды лет при рождении, и горы, вулканы, разломы встают там, где их поставила эта история.
Тепло недр
физикапараметризованная конвекция; распад U, Th, K по McDonough 2020
На входе масса, радиус, слои тела и его возраст. Распад урана, тория и калия греет мантию, конвекция выносит тепло наружу. Мы прогоняем всю жизнь тела и сохраняем 16 эпох: температуру мантии, поток тепла, толщину холодной литосферы.
- Молодые миры горячее изнутри. В килограмме породы Litha c, которой 294 млн лет, радиоактивного тепла вчетверо больше, чем у Земли сегодня. У Drador f, которому 9,6 млрд лет, — почти вдвое меньше.
- Литосфера миров пролога толще земной: 102–253 км против 66 км у Земли в той же модели.
- Проверка: поток тепла Земли в модели — 0,081 Вт/м², Луны — 0,014, Марса — 0,028.
Земля теряет около 0,09 Вт/м², Луна — 0,014–0,021 по замерам «Аполлонов».
Крышка или плиты
калибровкакритерий Moresi & Solomatov 1998; трение по Байерли; смены крышки по Armann & Tackley 2012
Остывающая мантия тянет холодную кору вниз. Прочность коры — трение по Байерли: она растёт с тяжестью и толщиной. Если напряжение конвекции больше, кора ломается на плиты, если меньше — стоит целиком, «застойной крышкой». Мокрая порода скользит в двенадцать раз легче сухой, а мочит её только открытая вода у поверхности — море глубиной от 10 м до 1 км на весь шар. Эпизодическая крышка большую часть времени стоит и ломается окнами по 150 млн лет. Мелкие тела не перемешиваются вовсе.
- Плиты — редкость: подвижная крышка у 0,4 % тел, ещё у 0,1 % — эпизодическая. Все они с морем.
- Две трети тел живут под застойной крышкой. Треть вообще не перемешивается изнутри — все такие тела легче 0,1 массы Земли.
- Тяжёлое тело с морем ломает крышку чаще лёгкого. При тяжести от 0,7 земной плиты у каждого пятого, при тяжести меньше 0,3 земной — у одного из восемнадцати.
- Миры пролога — Litha c, Sarion d, Sarion e — всю историю живут под застойной крышкой: моря у них мелкие, 50–240 м.
- У Drador f море и плиты: 9 плит, 21 шов.
- Плиты и их границы видны на слое карты «Литосфера».
Плиты есть только у Земли. Налей Марсу, Венере или Меркурию земной океан — и по нашему закону у них тоже начались бы плиты. Луна слишком мала: её крышку держит сцепление породы.
Кора плавает
физикаизостазия Эйри; остывание дна по Parsons & Sclater
Кора плавает на мантии, как лёд на воде. Толстая лёгкая кора материков стоит высоко, тонкая тяжёлая — низко. Дно океана с возрастом остывает и оседает, вода давит на него сверху. История коры прогоняется за весь возраст тела: у Земли это 17 871 шаг.
- Материков мало: у тел с историей коры они занимают в среднем 4,6 % поверхности.
- Под застойной крышкой лёгкая кора за миллиарды лет растекается тонким слоем: у миров пролога материков почти нет.
- Модель Земли повторяет главное: две ступени высот, материки и дно, с разницей больше 3 км, и сушу на 27,7 % поверхности.
На Земле материковая кора — около 40 % площади, суша — 29 %.
Потолок гор
калибровкапредел прочности: высота не больше σ / ρg
Гора не бывает выше, чем выдержит порода у подножия: прочность, делённая на вес. На лёгком теле горы выше, на тяжёлом — ниже. Прочность подобрана по Эвересту. У ледяной коры своя прочность, и она зависит от температуры.
- Потолок Земли в модели — 7,6 км.
- На Drador f тяжесть 0,6 земной, и потолок — около 12,6 км.
- Вулканы растут до половины–трёх четвертей потолка. На Litha c три главных щита — 9,5, 12,1 и 12,6 км высотой и до 177 км радиусом.
Эверест — 8,8 км. Олимп на Марсе, где тяжесть 0,38 земной, — около 22 км.
Реки и лёд режут горы
калибровкаAhnert 1970; пороговые склоны Montgomery & Brandon 2002; откос Кульмана
Чем выше суша над морем, тем глубже её режут реки. Долины ветвятся от 16 км до 256 м. Когда размах гор больше километра, склоны выходят на предел в 30–40°, а водоразделы становятся острыми. Стена не бывает круче, чем выдержит порода: низкая стоит круче высокой. Выше границы ледников долины режет лёд. Мы считаем итог эрозии, а не её ход во времени.
- На лёгком теле стены круче: на Drador f двухкилометровая стена стоит до 56°, на Земле — до 52°.
- Ледники Drador f спускаются до 3,3 км на экваторе и до 0,7 км у полюса. При слабой тяжести воздух остывает с высотой медленнее, и граница льда опускается вдвое сильнее земной.
- На сухом теле рек нет — и горы не изрезаны.
Склоны Гималаев — 30–40°, в высоком поясе Кхумбу — 50–55°.
Ледниковая пила
калибровкаBrozović, Burbank & Meigs 1997; Egholm и др. 2009
Ледник срезает горы быстрее, чем они растут. Поэтому гребни сходят к границе ледников плюс полтора километра, и только потом их режут долины. Быстрый подъём коры пробивает пилу. Под холодным полярным щитом её нет: лёд там примёрз к камню и не режет.
- Пояса Drador f растут медленно, и пила опустила их к границе ледников: 99 % суши теперь ниже 3,3 км, а не 7,5 км, средний уклон — 16° вместо 32°.
- Самая частая высота суши Drador f встала у границы ледников — как у хребтов Земли.
- На Litha c горы выше границы ледников стоят в высоких широтах, под холодным щитом, и пила их не трогает.
В северо-западных Гималаях высоты хребтов тоже держатся у снеговой линии ледников — отсюда и закон.
Кора прогибается под горой
физикатонкая упругая плита; отскок по Molnar & England 1990
Литосфера — упругая плита на мантии. Тяжёлый вулкан прогибает её: вокруг встаёт ров, дальше — невысокий вал. У жёлоба плита сломана и выгнута валом, перед горным поясом — прогиб. Когда реки срезают горы, кора разгружается и всплывает: средняя высота падает лишь на шестую часть среза, а гребни растут.
- У Drador f литосфера 248 км. Ров вокруг главного щита — 1,4 км в центре и тянется на 970 км, а вал за ним — всего 18 м. Широкий и мелкий, как у Марса.
- У Земли в модели прогиб в три с половиной раза уже: упругая часть плиты — 29 км.
Гавайи стоят во рву от собственного веса: вокруг островов дно опущено, а дальше приподнято валом.
Предел плато
калибровкабаланс сил Molnar & Lyon-Caen 1988; критический клин Davis, Suppe & Dahlen 1983
Высокое плато растекается под собственным весом, держит его упругая часть плиты. Отсюда предел высоты: на лёгком теле с толстой крышкой выше, на тяжёлом — ниже. Склоны горных поясов — критический клин: их крутизну задаёт трение у основания и вода в порах.
- Модель Земли даёт плато 4,8 км — как Тибет.
- Склон пояса у Земли — 3,7°, у сухого тела — 6,6°: без воды в порах клин круче.
Тибет — около 5 км. Выше плато на Земле нет.
Вулканы над плюмами
калибровкащиты по Олимпу и Мауна-Лоа, траппы по Декану и Путоране
Горячая струя в мантии выносит расплав, его объём считает история недр. Четверть растекается плато-траппом с уступами по краю. Остальное собирается в главный щит с кальдерой, щиты-спутники и поле шлаковых конусов. Каждая постройка помнит своё последнее извержение. Размывает её местный сток: в мокрых поясах постройки режут цирки, в сухих они стоят.
- Миры пролога вулканически живые: 69, 90 и 99 построек. У половины последнее извержение было меньше полумиллиона лет назад.
- На Drador f в сухом поясе между 15° и 45° цирки остались у одной постройки из 98, а у экватора, под тропическими дождями, — у всех 11.
- Сухой мир хранит вулканы, как Марс.
- У главного щита — от 16 до 31 шлакового конуса высотой до 400 м.
Мауна-Лоа — около 9 км от дна океана. Деканские траппы излились 66 млн лет назад.
Купол рвёт кору
калибровкаграбены Тарсиса, Долины Маринер, уступы Меркурия
Купол над горячей струёй растягивает кору, и она лопается провалами — грабенами. У большого купола литосфера раскалывается каньоном. Тело без плит остывает целиком и сжимается, и кора ломается уступами с крутым фронтом.
- На Litha c у купола 24–27 радиальных грабенов, глубиной до 1,3 км.
- Каньоны Sarion d — 39–47 км шириной и до 4,3 км глубиной. Чем толще литосфера, тем шире каньон: на Sarion e — 102–135 км.
- Каньоны бывают только у тел без плит. У модели Земли их нет: купол уезжает с плитой раньше, чем расколется.
- Уступы сжатия на Sarion d — до 1,3 км высотой. Молодая Litha c сжалась в девять раз меньше.
Долины Маринер — около 4 000 км длиной и до 7 км глубиной. Уступ Дискавери на Меркурии — 1,5 км высотой.
Границы плит
калибровкапрофили по земным образцам, масштаб от потолка прочности
У каждой пары соседних плит свой шов: сближение, раздвиг или сдвиг. Тонет плита с меньшей материковой корой. Океан под океаном — жёлоб и островная дуга. Под материком — кордильера с поясом складок. Материк в материк — нагорье столкновения. Раздвиг на материке — рифт, в океане — срединный хребет.
- Над тонущими плитами Drador f встали 350 стратовулканов.
- На лёгких телах жёлоба глубже, а дуги выше, но не больше чем в 1,6 раза против Земли.
- Складки встают сводами через 12–24 км, и реки текут между ними решёткой, как в Загросе.
Анды и Япония — дуги, Гималаи — столкновение, Срединно-Атлантический хребет — раздвиг.
Гайоты и атоллы
калибровкатрек плиты над плюмом; точка Дарвина по Grigg 1982
Горячая струя стоит в мантии, плита едет над ней, и вулканы выстраиваются в цепь: чем дальше, тем старше. Уехав со вздутия, остров тонет. Волна срезает его вершину у моря — получается гайот, плоская подводная гора. Если море тёплое и живое, коралловый риф растёт вслед за погружением — получается атолл.
- Атоллу нужно море теплее 23 °C, в котором есть жизнь: риф растёт до 5 мм в год и должен успевать за погружением острова.
- Медленные плиты — короткие цепи. Когда плиты Drador f замедлились по новому закону крышки, групп цепей у него стало две вместо семи.
- Цепь кончается у края плиты: дошедшие до шва горы уходят в жёлоб.
Гавайско-Императорская цепь — около 6 000 км и 80 млн лет. Её точка Дарвина — около 29° северной широты.
Вулканы подо льдом
калибровкатюи; толщина льда по щиту Ная
Вулкан, выросший подо льдом, не может растечься: лава застывает о лёд. Слой постройки во льду становится столом с плоской вершиной на поверхности льда и крутым бортом, а вершина над льдом остаётся прежней. У подножия — равнины талых паводков.
- На Drador f тюями стали 184 из 350 стратовулканов дуг: их основания стоят у границы ледников.
- На Sarion e щиты-столы — до 126 км поперёк: стол высотой 2,6 км, над ним вершина на 8,2 км.
Тюи есть в Исландии и Британской Колумбии: Хердюбрейд, вулканы Гарибальди.
Лава — это жидкость
физикавязкость по Giordano 2008, остывание по FLOWGO, валы по Hulme 1974
Состав расплава зависит от места: горячая струя даёт базальт, дуга — андезит, рифт на материке — риолит. Вязкость считаем по составу и температуре. Поток идёт вниз по уклону и остывает излучением. Он встаёт, когда застыл или загустел. Лавовое озеро в кальдере держит размер, при котором тепло магмы равно излучению его корки.
- Базальт течёт на десятки километров, андезит — на километр-другой, риолит — на сотни метров толстым языком. На Drador f в среднем 19,5 км, 1,3 км и 200 м.
- Лавовые озёра Drador f — 625–800 м радиусом, как озеро Халемаумау на Килауэа в 2018–2023 годах.
- Вода не стоит на свежей лаве: базальт пропускает в тысячи раз больше воды, чем приносят дожди, и кальдера остаётся сухой.
- Свечение — по закону Планка: трещины корки озера — 1 400 K, сама корка — 900 K.
Мауна-Лоа в 1984 году: русло 31 м шириной и 5,5 м глубиной.
Газ вулканов
физикавсплывающая струя Morton, Taylor & Turner 1956; Briggs 1975; фонтан по Wilson & Head 1981
Каждая молодая постройка курится. Высоту столба дают законы всплывающей струи: в штиль — Мортона, Тейлора и Тёрнера, в ветер — Бриггса. Плотный воздух прижимает столб. Фонтан лавы — это газ, который расширяется от давления в магме до давления воздуха. Газ всех построек — CO₂, пар и SO₂ — складывается в выброс тела.
- Под шестью барами Drador f фонтан лавы бьёт на 330 м. На Земле тот же закон даёт 550 м.
- Над лавовым озером столб в штиль встаёт на 4,9 км, при ветре 3 м/с — на 3,2 км.
- Сверка с Килауэа: закон даёт около 9 тыс. т CO₂ в сутки, наблюдают 8,5 тыс.
Фонтан Килауэа-Ики в 1959 году бил на 580 м.
Кратеры
калибровкачастота ударов N(D) ∝ D⁻², формы по Pike
Удары идут по всем телам, но следы остаются не везде. Плотный воздух сжигает мелкие тела и размывает следы. Тепло недр заливает их лавой. Вода смывает и засыпает. Сколько времени тело копит следы, столько кратеров и видно.
- Под воздухом плотнее четверти земного кратеров нет вовсе.
- Хватает слоя воды в несколько метров на весь шар, чтобы стереть кратеры.
- Простая чаша становится сложным кратером с горкой в центре с 15 км на Луне и с 2,5 км на Земле: граница обратна тяжести.
Луна и Меркурий насыщены кратерами, на Земле уцелело около двухсот. Титан почти без кратеров, Марс — весь в них.
Пока нет. Эрозия не идёт во времени: мы считаем её итог. Материки не растут — вся лёгкая кора появляется при рождении тела. Газ вулканов и тепло недр пока не влияют на климат. Тела без истории недр — малые и сильно разогретые приливом — получают рельеф попроще.
04Вода и климат
Погода у нас считается, а не выбирается. Звезда греет пояса широт, воздух переносит тепло, море испаряется, реки собираются по рельефу.
Тепло течёт к полюсам
калибровкасезонный энергобаланс по широтам: Sellers, Budyko, North; перенос по Kaspi & Showman 2015; пар по Koll & Cronin 2018
Планету режем на 90 поясов широты, в каждом — свой столб суши и моря. Пояс греет звезда, остывает он излучением, а воздух переносит тепло к полюсам. Сила переноса зависит от массы воздуха и от вращения: быстрое вращение рвёт поток на мелкие вихри, и полюса остаются холодными. Над морями воды пар сам запирает тепло. Средняя температура планеты — не вход, а итог расчёта.
- У быстрых планет разница «экватор — полюс» в среднем 36 K, у медленных — 13 K.
- Rimar d делает оборот за 5 часов: экватор 320 K, полюс 246 K. Разница почти вдвое больше земной.
- У 40 % тел вихри атмосферы шире самой планеты — погода у них ближе к венерианской.
Земля в той же модели: экватор 297 K, полюс 254 K.
Лёд охлаждает сам себя
калибровкаобратная связь «лёд — альбедо» (Budyko 1969; North 1975)
Лёд и снег отражают свет сильнее воды и грунта. Где холодно, лёд ложится, отражает больше — и становится ещё холоднее. Облака тоже отражают. Точка замерзания берётся у вещества морей планеты: воды, метана, аммиака.
- Около 30 тел замерзают целиком, хотя без льда были бы тёплыми. Taratha d без льда — 276 K, со льдом — 237 K, и лёд на всей планете.
- У 20 тел два устойчивых климата. Hatasa e может быть тёплым океаном при 292 K или снежком при 253 K. Сейчас мир всегда берёт тёплый.
- У девяти родных планет игроков тоже есть второй, ледяной климат.
Земля была снежком около 700 млн лет назад.
Вечный день и вечная ночь
калибровкаслабые градиенты температуры (Koll & Abbot 2016); ночная инверсия (Wordsworth 2015)
У запертой планеты широта считается от точки под звездой. Тепло на ночную сторону несут волны в воздухе, но ночная поверхность лежит под инверсией и греется слабо. Чем плотнее воздух, тем меньше разница дня и ночи. Сезонов и ураганов у таких планет нет.
- Разница «день — ночь» при воздухе тоньше 0,1 бар — 333 K, при 1–10 барах — 50 K, при плотности больше 10 бар — всего 7 K.
- Drarion C b: море воды под 1,4 бар. Под звездой 324 K, в вечной ночи — 311 K.
Запертой планеты с воздухом у нас нет. Земля в захвате, по нашей модели, имела бы 79 K разницы; климатические модели дают 40–60 K.
Ветер
калибровкаячейка Хэдли по Held & Hou 1980; волны Иди
По контрасту температур, тяжести и вращению находим ширину тропической ячейки. Если она шире 60°, у планеты одна ячейка от экватора до полюса. Иначе их три, как у Земли. Ветер отклоняется вращением, по средним широтам бегут фронты. Ветер толкает игрока.
- Игрок на ногах держится до 12 м/с. Ураган в 32 м/с толкает его со скоростью 8 м/с, и против такого ветра шагом не пройти.
Модель даёт Земле край ячейки на 21° и восемь фронтов, Марсу — 27° и семь, Титану — одну ячейку до полюса без фронтов.
Ураганы
физикапотенциальная интенсивность Эмануэля; вентиляция по Tang & Emanuel 2012; энергетический предел (Emanuel 1986)
Ураган — тепловая машина: тёплое море внизу, холодный отток наверху. Её питает неравновесие воздуха с морем, и оно не бывает больше, чем позволяет энергия звезды у поверхности. Сдвиг ветра наклоняет вихрь, и сухой воздух задувает в ядро — вентиляция гасит слабые вихри. Нужна открытая вода, а ветер не может быть быстрее предела, при котором глаз стал бы пустотой. Где и когда родится шторм, решает случай, но шансы считаются по силе и вращению.
- Ураганы бывают только у каждого пятого мокрого тела, и у большинства — несколько в год.
- Горячие океаны под толстым воздухом ураганов не рождают: у поверхности слишком мало энергии, чтобы раскачать машину.
- Самый сильный ураган — 175 м/с на Manoria c: воздух там 0,14 бара, сутки 128 часов, и штормов всего два в год. Самые сильные ураганы вообще — на медленных планетах.
- Самый бурный мир — Serrion e: сутки 4,5 часа, 28 штормов в год.
- Над метаном, аммиаком и льдом ураган не рождается нигде.
Земля в модели — 86 штормов в год и до 51 м/с, до урагана дорастает половина. В наблюдениях — около 86 в год, рекорд около 95 м/с, до урагана дорастают 55 %.
Грозы
эвристикаскорость звука для грома: √(γRT/M)
Грозе нужен дневной прогрев, воздух теплее суточной средней и много пара: энергия грозы — это скрытая теплота. Ячейка живёт 3–8 часов и плывёт по ветру. Молния у всех игроков бьёт в один миг, а гром приходит с задержкой по скорости звука местного воздуха.
- На 4 177 сухих телах переписи нет ни одной грозы.
- У медленных планет, где сутки длиннее десяти земных, гроз больше.
- На Марсе гром шёл бы медленнее: звук там около 240 м/с.
На Земле звук — 340 м/с, и гром отстаёт от молнии на 3 секунды на километр.
Сколько испарилось, столько выпало
калибровкаиспарение Priestley & Taylor 1972; столб влаги; дождевая тень
Ветер несёт столб пара над морем и сушей. Море отдаёт пар не быстрее, чем позволяет энергия звезды. На склоне воздух остывает, и лишнее выпадает: наветренный склон мокрый, за хребтом сухо. Влага не берётся ниоткуда и не пропадает. Дождь, снег или крупа — по точкам плавления жидкости планеты.
- На 9 телах из 10 морей нет — там нет ни дождя, ни рек, ни гроз.
- На метановых и аммиачных мирах идут метановые и аммиачные дожди.
- Слабая тяжесть поднимает облака выше. Без этой поправки пар на лёгких телах вообще не конденсировался бы.
Земля в модели: 941 мм осадков в год при испарении 939 мм — круговорот замкнут.
Реки собираются по рельефу
калибровкакривая Будыко; геометрия русла по Leopold & Maddock 1953 с поправкой на тяжесть
Сток с суши — по осадкам и испарению. Вода стекает по рельефу всей планеты узлами по 5 км. Впадина становится озером, проточным или солёным бессточным. Ширина и глубина русла растут с расходом. На лёгкой планете русла шире и мельче.
- На пробном теле с тяжестью 0,39 земной главная река несёт 25 700 м³/с. В половодье она 1,7 км шириной. На Земле та же река была бы около 1,4 км.
- Озеро без стока копит соль до насыщения, а если вода не держится — остаётся солончак.
Проверка на Земле: для Миссисипи в половодье формула даёт 940 м ширины, на деле — 800–1 500 м.
Реки режут перевалы
калибровказакон мощности потока (Whipple & Tucker 1999)
За возраст планеты река пропиливает перевал, через который вытекает из впадины. Где река не режет, она откладывает нанос и засыпает впадину. На тяжёлой планете вода режет сильнее. Молодая поверхность изрезана меньше старой.
- На Sarion d есть гигантская впадина: путь воды через неё — около 16 000 км.
- Поверхности Litha c 284 млн лет, Sarion d и Sarion e — 2,6 млрд. У старых миров весь сток доходит до моря.
Модель режет 0,5 мм в год при расходе 100 м³/с. Реки Земли режут 0,1–1 мм в год.
Петли, пороги и водопады
калибровкамеандры по Leopold & Wolman 1957; пена по числу Фруда
Река на пологой пойме петляет: длина петли — около 11 ширин русла. На крутом склоне река идёт прямо. Участок вчетверо круче обычного профиля — водопад, и струя падает по баллистике с тяжестью планеты. Пена — там, где поток быстрее волны на его глубине. Волны на озере растут с длиной разгона.
- На лёгкой планете та же река пенится сильнее: число Фруда считается с тяжестью тела.
- Озеро Litha c в 19 000 км² при ветре держит 84 % океанской волны, озеро в километр — 15 %.
Правила петель взяты с рек Земли.
Океан
калибровкаперенос Экмана; круговорот Стоммела 1948; растворимость по Генри
Ветер тянет воду, вращение отклоняет поток вбок. Где поток расходится, со дна поднимается холодная вода. В каждом бассейне ветер закручивает круговорот с быстрым тёплым течением у западного берега. Лёд встаёт там, где вода остыла бы ниже точки замерзания солёной воды. Соль приносят реки, газы растворяются по закону Генри.
- Соль копится не сразу: морю Земли нужно 70 млн лет, морю Litha c — около миллиона. Молодые системы — солоноватые, а метан и аммиак без соли вовсе.
- В метановом море азот растворяется сотнями молей на кубометр — по закону Рауля, а не Генри.
Проверка на Земле: тёплое западное течение отрывается от берега на 45° широты и идёт со скоростью 0,2–0,5 м/с, как Гольфстрим на сетке игры.
Пока нет. Давление не считается полем, поэтому нет муссонов, бризов и струйных течений. Вторая звезда не греет погоду. Ледники не копят массу, у океана нет приливов и глубинной циркуляции.
05Жизнь
Жизнь у нас не расставляется по карте. Биосфера каждой планеты считает энергию, вещество и виды, а тела зверей растут из генома и проверяются физикой.
Пирамида энергии
калибровкафотосинтез 0,5 % света; закон Клайбера; правило Линдемана
Сервер знает, сколько света доходит до поверхности и годится ли место для жизни: свет, жидкость, тепло, грунт. Растения связывают 0,5 % этого света. Звери тратят энергию по закону Клайбера: чем крупнее, тем экономнее на килограмм. На следующую ступень пищевой цепи проходит десятая часть.
- Проверка: Земля в модели производит 0,55 Вт/м² живого вещества, на деле — около 0,4.
- Энергия отсекает только мёртвые и крошечные тела. Луна радиусом 100 км прокормит хищника с запасом в тысячи раз. Кто окажется наверху цепи, решает не энергия, а состав видов.
Волки живут примерно по особи на 100 км². Их держит территория и добыча, а не поток энергии.
Чем теплее, тем быстрее живут
физикаметаболическая теория экологии (Gillooly 2001; Brown 2004)
Обмен зверя зависит от массы и температуры тела. Теплокровность записана в гене: теплокровный держит 37 °C и от погоды не зависит. Холоднокровный живёт теплом среды, тратит вшестеро меньше, а на морозе перестаёт кормиться. Почва тоже разлагает мёртвое быстрее в тепле и во влаге.
- Ледяная планета живёт в десятки раз медленнее тёплой. На пробном теле при 245 K обмен зверей — 0,013 от земного, при 290–315 K — 0,43–0,76.
- Мёртвая органика на тёплом теле гниёт в 54 раза быстрее, чем на ледяном.
- Холоднокровный при 20 °C тратит в 24 раза меньше теплокровного той же массы.
Закон тот же, что у земных животных. Разница в размахе: у нас целые планеты живут на краях — ледяные медленно, жаркие быстро.
Кто кого ест
калибровкааллометрическая пищевая сеть (Yodzis & Innes 1992; Brose 2006)
Сколько съест хищник, зависит от того, сколько вокруг добычи: редкую добычу трудно найти. Порог насыщения растёт с массой жертвы. Если добычи мало, хищники делят её одновременно, без очереди. Травоядные так же насыщаются зеленью, а стаи в мире так же выедают траву.
- До этого закона хищники вымирали на всех пробных телах, с ним держатся почти на половине. Живых видов стало вчетверо больше.
- Без хищников травоядные выедают растения до 5–15 % от нетронутого — эффект острова без хищника.
Числа отклика взяты с настоящих волков и лосей (Messier 1994).
Голод, жир и холод
калибровкавыносливость голодающего (Lindstedt & Boyce 1985); холодовой предел (Sunday, Bates & Dulvy 2011); обмен в холоде (Scholander 1950)
Травоядные едят молодую ткань растений — листву, побеги, планктон. Она грубеет за три месяца, а без света тает. У зверя есть жир: чем он крупнее, тем дольше живёт без корма. Теплокровному холод стоит еды: обмен растёт с морозом, утепление его сдерживает. Холоднокровный, которому надолго холоднее привычного, гибнет за недели: на суше запас — 15 K, в море — 5 K.
- Холоднокровному пловцу в 600 кг при 6 °C жира хватает на 18 лет: один голод крупных не убивает.
- В пробной ударной зиме сверх обычного выбывает 45 % видов и половина зверей.
- Проверка запаса холода в море — холодная аномалия у Флориды в 2010 году: закон даёт гибель 37 % кораллов мелководья, наблюдали 15–39 %.
На границе мела и палеогена выжили в основном водные холоднокровные — крокодилы и черепахи.
Кислород — это похороненный углерод
калибровкабаланс кислорода COPSE (Bergman 2004); потолок пожаров (Watson 1978)
Кислород в воздухе — это углерод, который жизнь закопала в осадки. Обратно кислород забирают размываемая древняя органика и газы вулканов. Равновесие этих потоков даёт давление кислорода. Выше 35 кПа горит всё — это потолок. Кислород даёт озон, озон гасит ультрафиолет, ультрафиолет режет жизнь — петля замкнута.
- Проверка: Земля в модели держит 21 кПа кислорода.
- Без захоронения кислорода было бы в сотни раз меньше: только то, что дышит прямо сейчас.
- Тело без гор и размыва упирается в потолок пожаров — 35 кПа.
- Вулканизм втрое сильнее земного съедает весь кислород. Система возрастом 100 тыс. лет набирает меньше 10 % земного.
- Без озона ультрафиолет у поверхности в 1 120 раз сильнее земного: суша почти мертва, море теряет 85 % жизни.
На Земле 21 кПа кислорода. Без захоронения органики его в воздухе почти не было бы.
Виды рождаются и вымирают
эвристикаминимальная численность по правилу 50/500 (Franklin 1980); бинарная номенклатура
Углерод тела лежит в трёх кошельках: живое, мёртвое и доступное. Их сумма не меняется ни за шаг, ни за годы. Вид вымирает, когда особей меньше 50 или сородичей в досягаемости не остаётся, и уходит в историю планеты. Новый вид отделяется, только если мутация заметно меняет облик. Каждый новый вид получает латинское имя: род, семейство, отряд. Звери эволюционируют в реальном времени: раз в час фауна планеты проживает поколение.
- За 10 лет вещество сохраняется с ошибкой не больше 4·10⁻¹³.
- В пробных мирах живёт около 50 видов, за год рождается около 6 новых и вымирает около 2.
- На пробной фауне за сутки появляется около 60 новых видов зверей, и большинство живёт дольше трёх часов.
- Ушёл в воду или сменил питание — новое семейство, поднялся в воздух — новый отряд. Имена одинаковы на всех языках.
На Земле фоновое вымирание — около 0,1 вида на миллион в год. У нас смена видов ускорена на порядки — это решение игры, иначе её никто бы не увидел.
Геном — цепь, а не анкета
эвристиказапись гена в четыре байта; шесть родов мутаций
Геном вида — цепочка до 1 024 байт, ген — запись из четырёх. Копии гена складываются: удвоенный ген сегментов удлиняет тело, лишний ген конечностей даёт ещё пару ног. Между генами лежит немой запас — из него может родиться новый ген. Мутация сдвигает значение, вставляет или выбрасывает байт, удваивает или переворачивает гены.
- Новый вид — только если отличие видно глазом: сменился план тела, размер ушёл больше чем на 10 % или оттенок — больше чем на 30°.
- Среда отбирает по семи правилам: мех в жару, голая кожа в мороз, крылья без держащего воздуха и другие.
- Тело зверя из позднего мира — около 135 частей, его собирают ~346 генов-операций за 15 микросекунд.
- Сервер и клиент мутируют цепь одинаково до бита.
Удвоения, вставки, выпадения и перевороты генов — настоящие источники новых генов и органов у земной жизни.
Тело под тяжесть, воздух и свет
калибровкааллометрия и простая механика
Ген задаёт массу — от микрограмма до тысяч тонн. Дальше облик правит среда. Ноги короче и толще на тяжёлой планете. Летать можно, только если масса мала для здешнего давления и тяжести. Стебель ниже на тяжёлой планете. В сумраке у растений крупнее лист, у зверей — глаза.
- Предел летуна на Земле — 20 кг. При 2 барах и половине земной тяжести — 80 кг, при 1 баре и двойной тяжести — 10 кг. При 0,1 бара летунов нет.
- Растение той же массы при половине земной тяжести выше в 1,4 раза.
- При свете вчетверо слабее земного лист в 1,4 раза крупнее. В полной темноте глаза зверя в 1,5 раза больше.
Крупнейшие летающие птицы Земли весят около 20 кг — это и есть точка калибровки.
Ход — из своей физики
физикамноготельная динамика (Featherstone); подбор походки CMA-ES
Каждый новый план тела собирается в модель: кости, мышцы, плоть. Её ставят на грунт под тяжестью планеты, в её воздух или воду. Походку вида прогоняют в физике: стоит ли тело, как быстро идёт, сколько тратит. Походка наследуется и мутирует. Сменился план тела — походку доучивают.
- В пробных мирах в физике стоят 84–100 % видов. На суше они проходят 3–5 длин тела в секунду, на мелководье — 1,5.
- Один вид научился ходить хвостом вперёд: ход засчитывается в любую сторону, и отбор нашёл такую походку сам.
- Колонисты с другой планеты переучивают походку под новую тяжесть.
- Одна проба походки — 36 мс. Фауна целой планеты — 800 поколений, 10–13 минут на видеокартах.
Походку земного животного тоже никто не рисовал: её подобрал отбор под механику тела.
Кости держат вес
калибровказакон квадрата–куба; изгиб трубчатой кости; выпучивание стоек
Прочность кости растёт с сечением, а вес — с объёмом. Поэтому каждая кость на суше обязана держать свою часть тела, иначе вид нежизнеспособен. Стойка, которая складывается под весом, ломается — вид ползёт. В воде вес держит плавучесть.
- Самые крупные звери пробных миров: великан в 2,7 т и летающий хищник в 154 кг с длиной 5,3 м.
- Высокие появляются вспышками — до 3,7 м — и к концу прогона вымирают.
- Однажды отбор нашёл дыру в законе: все 40 видов мира стали нитями длиной до 16,8 тыс. км. Закрыли её правилом: кость не тоньше сотой доли своей длины.
Крупнейший зверь суши — африканский слон, около 6 т. Самый высокий — жираф, около 5,5 м.
Стаи и кочёвки
эвристикачисленность из биомассы; кочёвка по полю погоды
Число голов вида — его биомасса, делённая на массу особи. Вокруг игрока мир нарезан клетками по 20 км, и клетка получает стаи по плотности вида. Место годится, пока теплее точки замерзания жидкости планеты. Пришла зима — стая уходит вдоль меридиана искать тепло, потеплело дома — возвращается.
- Стая — от одиночки до трёх тысяч голов, это записано в гене.
- В поисках тепла стая уходит до 500 км.
- Зима наступает по веществу морей самой планеты: на метановом мире — по метану.
- Два игрока у одной клетки видят одни и те же стаи.
Земные звери кочуют не только от холода, но и за кормом и водой.
Окраска: прятаться, пугать, красоваться
эвристикамаскировка по контрасту с фоном; окраска по роли
Цвет кожи — из генов: тёмный меланин и жёлто-красный каротиноид. Фон места — почва, зелень, снег, толща воды. Чем меньше контраст с фоном, тем реже находят хищники. В облике окраска следует роли: хищник — цвета грунта, добыча под давлением хищников — яркая и отпугивающая, добыча без хищников — нарядная, брачная.
- В первых прогонах на Земле звери вышли тёмными, а рыжего почти нет: рыжее на зелёном не окупается.
- Маскировка исчезает, если контраст с фоном больше 0,3.
Гуппи в ручьях без хищников ярче — этот пример и взят за правило.
Пока нет. У видов нет пола и частот генов: мутация сразу становится геномом всего вида. Полёт пока не считается физикой. Стойки и излучение у зверей пока земные, а не своей планеты. Удар в море, пожары и тепловой импульс удара пока не считаются.