е=0. Что это значит для сезонов?

Эксцентриситет мало что значит (по крайней мере, для Земли).

Эксцентриситет Земли (e ~ 0,0167086) означает, что планета движется по эллипсоидальной траектории, которая находится на расстоянии 147,1 миллиона километров от Солнца в ближайшей точке и 152,1 миллиона километров в самой дальней точке (максимум на 3,4% больше минимума). Выходная энергия солнца (как излучателя абсолютно черного тела) пропорциональна температуре Солнца примерно$5800K-6000K$на поверхности, что приводит к выходной мощности примерно$4.0×10^{26}\ W$. Если мы хотим узнать, сколько солнечной энергии попадает на Землю, мы обычно смотрим на количество ватт на квадратный метр, которое получает Земля. На определенном расстоянии$r$от солнца мощность на площадь поверхности пропорциональна:

Более того, если бы лето было вызвано тем, что оно находилось ближе к Солнцу, то лето должно было бы наблюдаться на всех континентах в одно и то же время. Однако в северном полушарии зима приходится на декабрь, а в южном — лето. Так, что происходит?

Уклонение имеет большое значение.

Земля наклонена вокруг своей оси на$23.5^{\circ}$. Ось указывает на Полярную звезду в течение всего года, а это означает, что в течение части нашей орбиты северное полушарие будет немного больше наклонено к Солнцу, а в течение другой половины года южное полушарие будет больше наклонено. к Солнцу. Однако мы уже знаем, что изменение расстояния не меняет$W/m^{2}$мы получаем гораздо больше, когда мы смотрим на изменения орбиты, а наклон орбиты изменит расстояния только на гораздо меньшую величину, чем эксцентриситет, так что же происходит?

Прямые солнечные лучи являются ключевым фактором. Солнечный свет отражается от атмосферы Земли так же, как он отражается от поверхности озера или океана. Если вы смотрите прямо в воду, очень мало света отражается от поверхности, и вы можете видеть в воду. Но если вы смотрите на воду, много солнечного света отражается, и вы в основном видите отражения, а не смотрите в воду. Именно это происходит с солнечным светом, попадающим в атмосферу Земли. В декабре из-за наклона Земли южное полушарие находится под самым прямым солнечным светом, и очень мало отражается от атмосферы (точно так же, как очень мало отражает поверхность озера, когда мы смотрим прямо вниз). Однако северное полушарие наклонено, и это означает, что угол солнечного света относительно поверхности атмосферы гораздо менее прямой.

Что все это значит?

Это означает, что вымышленные космонавты или создатели миров должны быть осторожны при выборе (или проектировании) своих новых земных домов.

•    На планете без наклона и эксцентриситета не будет времен года (за исключением других факторов). Такая планета будет самой теплой на экваторе, где солнечный свет наиболее прямой, и будет становиться все холоднее и холоднее по мере увеличения широты (поскольку больше солнечного света отражается под менее прямыми углами).
     Если солнце планеты доставляет аналогичный$W/m^{2}$как Земля, то на экваторе будет совсем душно (даже по сравнению с Землей). Арктика будет холоднее, никогда не будет теплого сезона, поэтому вечная мерзлота распространится на более низкие широты, чем у нас на Земле. Это означает, что количество земель с комфортными условиями проживания будет сосредоточено преимущественно в полосах средних широт. (Предполагая, что разнообразие суши/океанов похоже на Землю, а не на какой-то идеально спроектированный шедевр, расширяющий обитаемые зоны за счет океанских течений и т. д.) Следуя аналогичной логике, низко-$W/m^{2}$планета сдвинула бы обитаемые зоны ближе к экватору, а$W/m^{2}$планета подтолкнет обитаемые зоны ближе к полюсам.

•    Планета без наклона и с большим эксцентриситетом может иметь времена года, основанные на орбитальном движении .$W/m^{2}$флуктуации, но орбиты должны быть весьма эксцентричными, чтобы создавать большие перепады температур, поскольку$W/m^{2}$изменяется пропорционально$(r_{max}/r_{min})^2$.
     Также примечательно, что в такой ситуации циклы Зима/Лето не будут очень симметричными. Очень эксцентричные орбиты приведут к очень короткому жаркому лету и длинной холодной зиме.

•    Планета с земным наклоном и без эксцентриситета была бы очень земной.

•    Планета с земным наклоном и большим эксцентриситетом может быть очень земной, в зависимости от того, в какую сторону указывает наклон. (Другими словами, наклон на минимальном радиусе может сделать лето очень жарким, а долгие холодные зимы более холодными для одного полушария, но наклон осенью/весной был бы довольно хорош.)

•    Любой подрядчик по строительству миров может сделать свои миры сезонными, адаптировав наклон по своему усмотрению. Кроме того, зачем проектировать сферические миры, когда форма цилиндра будет наклонять всех под одним и тем же углом в одно и то же время (нет больше сезонных различий между южным и северным полушариями)

В северном полушарии зима будет немного холоднее, а лето немного жарче. В южном полушарии было бы наоборот. Это не будет большим эффектом, как вы можете судить по тому факту, что в настоящее время времена года работают почти одинаково в северном и южном полушариях, несмотря на то, что Земля находится ближе к Солнцу зимой на севере и летом на юге.

Предположения:

• Когда мы удаляем эксцентриситет , мы переходим на орбиту с радиусом 1 а.е.
• Текущий афелий (максимальное расстояние) и перигелий (минимальное расстояние) являются постоянными (хотя на самом деле они могут варьироваться ). Я делаю это предположение, потому что скорость изменений порядка тысяч лет .
• Времена года зависят только от наклона Земли вокруг своей оси.

Орбитальные фигуры Земли :

$r_{av}=149.60\times 10^{9}m$

$r_{pe}=147.09\times 10^{9}m$

$r_{ap}=152.10\times 10^{9}m$

Разница в доходящей до нас энергии:

Используя отношение , которое$E \propto \frac{1}{r^{2}}$мы можем сравнить изменение энергии в этих разных точках.

Это дает нам представление о разнице температур между круговой и эллиптической орбитами. Ядро Земли обеспечивает часть нашего тепла, так что это не прямая связь, нам нужно добавить константу для безсолнечной температуры Земли.

Однако получение этой бессолнечной температуры довольно сложно и требует множества допущений. Мы знаем, что сила, которую дает Земля ,$47TW$, однако эта теплопередача на поверхность не может быть легко переведена в температуру.

Резюме:

• В северном полушарии более жаркое лето (увеличение$\approx 1.0337$количество радиации в настоящее время) и более прохладные зимы (уменьшение$\approx 0.9667$раз больше радиации).
• Южное полушарие имеет более прохладное лето (уменьшение$\approx 0.9667$раз превышает уровень радиации в настоящее время) и более теплые зимы (увеличение$\approx 1.0337$раз больше радиации).

Явный ответ на этот вопрос должен учитывать и моделировать различия в облачном покрове и изменения водного цикла в целом.