Планета, запертая приливом, Погода

Самый простой способ, который я могу придумать, чтобы объяснить заблокированную приливом планету без резких различий в температуре между дневной и ночной сторонами, — это структура и плотность ее атмосферы. Позволь мне объяснить:

Атмосфера планеты может по-разному влиять на температуру планеты: очень плотные атмосферы могут иметь безудержный парниковый эффект , который значительно нагревает планету; Преимущество атмосферы также в том, что она создает ветры, которые могут перемещать температуры между более горячей и более холодной половинами планеты.

Но есть один нюанс: сторона, обращенная к солнцу, будет горячей, а сторона, обращенная от солнца, — холодной. Вы не можете избежать этого факта, потому что одна сторона постоянно нагревается, а другая почти не нагревается. У вас может быть плотная атмосфера, но это просто сделает ближнюю сторону палящей и непригодной для жизни, а дальняя просто «менее холодной».

«Сильный постоянный нагрев планеты с одной стороны может изменить или даже контролировать степень выветривания, происходящего на планете, что может привести к значительным и даже нестабильным изменениям климата. вместо этого быть необитаемым».

Если вы хотите иметь пригодную для жизни планету, замкнутую на приливы, вы могли бы:
- 1) иметь планету с тонкой земной атмосферой, где есть обитаемая зона на границе светлой и темной сторон и рядом с ней. Однако это будет означать, что солнце всегда находится очень низко в небе и близко к горизонту в этих местах, как постоянное состояние заката. Для этих людей совершенно голубое небо было бы странным и чуждым.
- 2) люди живут под землей на более жаркой стороне или создают сложные искусственные системы, изолирующие людей от экстремальных температур (например, гигантский структурированный купол) - 3
) придают планете определенную степень либрации. Это означает, что, хотя он всегда обращен к солнцу, он будет «раскачиваться» вперед и назад, создавая больший диапазон колебаний температуры и потенциально увеличивая пригодные для жизни районы.

Вы также можете прочитать эту статью для получения дополнительной полезной информации о планете, заблокированной приливами.

Планеты, заблокированные приливом, могут быть обитаемыми

На самом деле наличие планеты, заблокированной приливом, не является такой уж большой проблемой для обитаемости с точки зрения климата. Взгляните на то, что PlaSim генерирует для Земли, находящейся в состоянии приливов и отливов, с солнечной постоянной$1100\text{Wm}^{-2}$(реальная стоимость земли:$1360\text{Wm}^{-2}$). Обратите внимание, что климат на дневной стороне оказывается очень похожим: область вокруг Тихого океана пригодна для жизни.

Зимой Атлантический океан заканчивается так же, как северный полюс: несколько метров льда покрывают жидкую воду внизу, а температура около$-30^{\circ}\text{C}$. Массивы суши на холодной стороне могут стать довольно холодными, как показывает модель.$-110^{\circ}\text{C}$как минимальная средняя температура. Одно интересное наблюдение: земля, заблокированная приливом, может иметь жидкую поверхностную воду до$950\text{Wm}^{-2}$, а настоящая земля - ​​снежный ком внизу$1200\text{Wm}^{-2}$и потребуется больше CO ₂ , чтобы быть обитаемым.

Так что же здесь происходит? Два эффекта на самом деле делают приливную блокировку менее серьезной проблемой, чем кажется. Во-первых, погодные условия. В замкнутом приливами мире атмосфера и океаны превращаются в эффективные механизмы переноса тепла со светлой на темную сторону. Вы можете увидеть это в результатах модели: Сравнение переноса тепла:

• Земля:$H \approx 1.7 \text{Wm}^{-2}\text{K}^{-1}$
• Запертая Земля:$H \approx 13.0 \text{Wm}^{-2}\text{K}^{-1}$

Разница температур между двумя сторонами обратно пропорциональна коэффициенту переноса тепла и пропорциональна разнице в солнечном освещении, или:$\Delta T \propto H^{-1}\Delta G$. То, что это говорит нам о климате на заблокированной приливами планете, представляет собой некоторую комбинацию:

• Средняя скорость ветра (намного) выше.
• Для планет, заблокированных приливом, вблизи внутреннего края ЗО: ураганы могут быть очень сильными и более частыми (даже без эффекта Кориолиса), поскольку «полюс тепла» на дневной стороне образует большую область, где могут образовываться штормовые системы. Точно так же на ночной стороне могут образовываться сухие холодные бури.
• Дожди будут более частыми, особенно в переходной зоне.
• Погода становится более предсказуемой.

Второй эффект — это океаны. Океаны являются отличными поглотителями тепла, и им требуется много лет, чтобы нагреться даже от солнечного света, падающего на них. Чтобы нагреть 1 г воды на один градус (при нормальном давлении и температуре), требуется одна калория. Или:

$C_{\text{aq}} = 4.186\text{Jg}^{-1}$

Учитывая океанский столб$d = 5\text{km}$глубина и площадь поверхности$A=1\text{m}^2$, сколько времени потребуется полуденному солнцу, чтобы нагреть его на один градус?

Это означает, что даже при медленных океанских течениях глубина океана будет иметь одинаковую температуру. Вы можете подумать, что если бы вы жили на тропическом острове рядом с глубокой впадиной, морская вода в бездонных глубинах была бы такой же теплой, как морская вода на поверхности. На самом деле океан имеет крутой термоклин . Вода в глубине удивительно холодная.

Таким образом, близлежащие океаны будут оказывать сильное сдерживающее влияние на местные температуры. Взгляните на эту модель океанической планеты, запертой от приливов . Эта модель говорит нам, что нам не нужна смертельно холодная ночная сторона.

Повышение легкости, с которой океаны могут переносить тепло, за счет отсутствия континентальных шельфов с севера на юг вблизи переходной зоны или наличия большего количества океана и меньшего количества суши может сделать вашу экзопланету более стабильной с меньшими колебаниями климата.

Вы можете увидеть это и на земле. Наиболее экстремальные климатические условия (например, в Сибири) — внутриконтинентальные, с преобладающим направлением ветра от моря. Более мягкий климат (например, южная Тасмания или экваториальные острова) часто является морским.

Обратите внимание, что в этой модели также есть холодные области на «светлой» стороне (около полюсов) и более теплые области на темной стороне (около экватора).

Первые вызваны тем же механизмом, что и на Земле (да, солнечный свет есть постоянно, но он низкой интенсивности, эквивалентный свету, который Северный полюс получает в апреле около полудня).

Последние вызваны переносом тепла и версией клеток Хэдли на планете, заблокированной приливами. В этом видео представлен хороший обзор некоторых основ.