Что нужно, чтобы вся планета имела полярный климат?

Если планета находится достаточно далеко от своей звезды, на ней будет холодно, вода замерзнет и т. д. Чтобы иметь растения, вам понадобится жидкая вода хотя бы часть года (что-то вроде тундры, по крайней мере) или вам понадобятся жидкие моря там, где у вас будут водоросли. Если у вас нет растений, вы не можете иметь все организмы высшего порядка.

Ветры возникают из-за разницы в давлении воздуха, которая связана с температурой, а не с скоростью вращения планеты. Я не уверен, как более низкие температуры повлияют на это.

По сути, посмотрите на Землю, затем растяните полярные области к экватору. В глубине Антарктиды ничего не живет - слишком холодно. На берегу у океана у вас есть пингвины. Они живут на земле, но охотятся в воде. В свою очередь, на них охотятся и в воде — там целая экосистема с водорослями, крилем, китами и прочим. Все под водой, где теплее (незначительно) и вода остается жидкой. В арктической зоне почти то же самое - белые медведи живут на льду, но охотятся в воде, где также можно найти водоросли, рыбу, китов и т. д. В тундре гораздо живее - растения, птицы, насекомые, млекопитающие - но только летом. Когда становится слишком холодно, все либо впадает в спячку, либо мигрирует на юг.

Таким образом, у вас могут быть холодные обитаемые районы вблизи экватора и необитаемые большие полюса. У вас может быть ледяная пустыня с оазисами горячих источников. У вас может быть вся планета, покрытая льдом, без жидкой воды, но тогда она не будет пригодна для жизни. Дело в том, что наши клетки заполнены жидкой водой. Так что если у вас где-то нет жидкой воды, у вас не может быть живой клетки. Если у вас не может быть живой клетки, у вас не может быть многоклеточного организма, который производил бы и сохранял тепло тела, что позволило бы ему жить в более экстремальных условиях.

Фактическая Земля пострадала от одного или нескольких глобальных ледниковых периодов в период, известный как « Земля-снежок ». В начале истории Земли Солнце было гораздо менее энергичным и излучало меньше тепла. При светимости всего 30% от сегодняшней внезапные изменения климата, такие как « высокая оксигенация », привели бы к массивным петлям положительной обратной связи, включая безудержное оледенение, поскольку лед отражал бы все больше радиации в космос. Экватор Земли мог напоминать современную Антарктиду в разгар оледенения.

Возможная реконструкция Snowball Earth

Таким образом, в целом вам потребуется меньше солнечной энергии, достигающей планеты для начала (меньшая, более тусклая звезда или находящаяся дальше от Солнца), и внезапное падение способности атмосферы удерживать радиацию (например, сильное насыщение кислородом). ) или неуправляемая петля обратной связи, возникающая при естественном наступлении ледникового периода из-за цикла Миланковича . В любом случае это может привести к периоду от десятков тысяч до миллионов лет сильного холода.

Недостатком Земли-снежка является то, что холодные условия очень враждебны жизни, и в течение исторического периода жизнь, кажется, отступила к экстремофильным бактериям, водорослям и другим очень примитивным формам жизни, которые могут выжить с минимальными затратами энергии. Белые медведи или пингвины долго в такой среде не проживут.

Ниже изображена планета земной группы с наклоном оси 58°. Вследствие этого полярные круги (32° северной и южной широты) расположены ближе к экватору, чем полюса, а тропические круги (58° северной и южной широты) ближе к полюсам, чем к экватору:

Каждый полюс поворачивается к солнцу и от него в течение примерно полугода, как и на Земле, но поскольку наклон здесь более чем в два раза больше, чем у Земли, зимние морозы фактически распространяются до экватора и за его пределы, до летней половины земного шара. планета (в зависимости от географии — на Земле арктический морской лед может достигать 45° северной широты, а антарктический — 20° южной широты ).

Эта планета также находится дальше от своего солнца, чем Земля, поэтому она получает меньше энергии, имеет более тонкую атмосферу, которая сохраняет меньше тепла и производит меньший парниковый эффект, а также может иметь более короткий год и день, чем Земля. Комбинируя некоторые из этих вариаций, можно предположить, что снег и морской лед преобладают в ландшафте большую часть года в большей части экваториального региона, и вполне возможно, что зимний снег и лед можно найти круглый год.

Примечание. Предполагается, что планета имеет значительную часть суши в районе полюсов. Климат при большом наклонении (PDF) делает вывод (в разделе 6. Заключение и Приложении A), что океанический мир с осевым наклоном 54 °-90 ° в значительной степени останется выше точки замерзания благодаря свойствам теплового переноса океанов:

В наших симуляциях используется конфигурация без земли. Хотя он воспроизводит (при наклоне 23,5°) основные черты современного климата, вполне вероятно, что определенные континентальные конфигурации окажут влияние первого порядка на климат, например, в случаях, когда большие площади суши удалены от всех океанических влияний ( например большой полярный континент). В таких случаях только атмосферный перенос тепла может модулировать экстремальные сезонные колебания, что может привести к выходу температуры за пределы обитаемого диапазона.

Для адаптированных к холоду видов наиболее обитаемой зоной будет примерно 32 ° с.ш. – 32 ° ю.ш., простираясь к полюсу зимой и насколько позволяет местная география (например, высота над уровнем моря).

возможно ли, чтобы планета в обитаемой зоне имела полярный климат на всей планете и все время? Если да, то что потребуется?

Серьезное сокращение количества парниковых газов.

Если температура повышается из-за увеличения СО ₂ , то она понижается из-за уменьшения СО ₂ . Достаточно уменьшить его, и зимы станут длиннее и суровее. Дополнительный снег будет отражать больше энергии обратно в космос, и поэтому планета не будет так сильно нагреваться. Это приведет к порочному кругу, ведущему к очень низким температурам.

Хотя жить там было бы не очень...