Рассмотрим плоский мир, освещенный не солнцем, идущим по ежедневной траектории над головой, а светилами в статических местах, зафиксированных на конечном расстоянии над определенными точками на поверхности, которые обеспечивают циклы дня и ночи, включаясь и выключаясь. (Предположим, что какой-то ручной волниум заставляет гравитацию быть постоянно перпендикулярной поверхности, так что плоский мир не схлопывается в шар.)
Примером может служить первая эпоха Средиземья Толкина, где свет и тепло обеспечивались парой гигантских ламп, размещенных на вершинах высоких гор, созданных для этой цели.
Какая в результате будет погода?
Не было бы силы Кориолиса, но были бы перепады температур, которые могли бы управлять ветром. Мое первое предположение состоит в том, что вы могли бы получить что-то эквивалентное ячейкам Хэдли: самая высокая средняя температура наблюдается непосредственно под светилом, где горячий воздух поднимается вверх, теряет влагу в виде дождя, создавая область тропических джунглей, затем перемещается, прежде чем опуститься, создавая круг пустыни.
Если быть точным, скажем, речь идет об одном светиле, закрепленном на высоте 6400 км, которое включается и выключается на двенадцать часов каждое, чья светимость регулируется для создания климата непосредственно под ним, подобного Земле на экваторе, а расстояние до ближайшего светила намного больше, чем высота этого, так что для выяснения близлежащих погодных условий необходимо учитывать только одно светило.
Приведет ли это к описанной выше псевдоячейке Хэдли?
Если да, то как будет выглядеть циркуляция воздуха за пределами круга пустыни? Ясно, что на достаточно большом расстоянии была бы тундра только из-за нехватки тепла и света, но возникло бы что-то вроде умеренной зоны между ними?
Чтобы сделать что-то похожее на «точное» предположение, вам нужно гораздо больше деталей (например, размер и расположение суши и океанов, фактическое расстояние между светилами и т. д.). Но и без этого можно вывести некоторые общие принципы, используя аналогии с землей и так называемыми планетами-глазами.
Основываясь на работе по моделированию климата на планетах с глазными яблоками , похоже, что вы получите свои псевдоклетки Хэдли. (Обратите внимание, что заблокированные приливом планеты действительно имеют некоторый эффект Кориолиса, но обычно он моделируется значительно слабее, чем у Земли, поэтому я использую его в качестве замены.)
В вопросе уточняется, что климат непосредственно под светилом аналогичен климату на земном экваторе. Это говорит о том, что мы можем использовать Землю в качестве модели для наших клеток Хэдли.
На Земле клетки Хэдли проходят примерно в 30 градусах к северу/югу от экватора. Однако на это, вероятно, повлиял наклон земной оси (внешние края тропиков намного более «тропичны» в течение местного лета). Давайте будем консервативны и уменьшим нашу ячейку примерно на 1/3, то есть на 20 градусов, что составит около 2200 км.
Наша ячейка Хэдли проходит прямо из-под светила примерно на 2200 км. Но насколько велика наша тропическая климатическая зона? (Обратите внимание, что это не то же самое, что «тропики», поскольку нас интересует климат, а не орбитальная механика.)
Снова используя Землю в качестве модели, тропический климат в основном простирается примерно на 10 градусов к северу и югу. Здесь есть много вариаций, так как земля имеет эффект Кориолиса, а расположение земли и воды оказывает большое влияние, но мы можем упростить для наших целей. 10 градусов — это примерно 1/3 размера земной ячейки Хэдли, поэтому мы также будем использовать это значение для масштабирования нашей климатической зоны. Получается около 700км.
Тропический климат в пределах 700 км
На Земле мы видим множество пустынь от края тропической климатической зоны до конца ячейки Хэдли. Это, опять же, усложняется эффектом Кориолиса и реальным расположением суши/воды на земле, но мы можем использовать это для нашей модели.
Климат пустыни от 700 км до 2200 км
Итак, что лежит за пустыней?
Наша «звезда» все еще дает тепло, но оно будет рассеиваться гораздо быстрее, чем на Земле, потому что расстояние будет иметь большее значение, чем угол или атмосфера. Например, рассмотрим простой случай 45 градусов. На земле это приведет нас к границе США и Канады, сердцу Европы, северному Китаю или югу Чили/Аргентины и части Новой Зеландии. Эти районы не известны особенно плохой погодой в дни равноденствий (когда нам нужно моделировать). Когда погода плохая, обычно это вопрос географии, а не солнечного света.
В этом плоском мире все по-другому. Свет под углом 45 градусов здесь должен пройти на 41% дальше. Не обращая внимания на атмосферу на мгновение, есть закон обратных квадратов. Радиация падает пропорционально квадрату расстояния. Если расстояние 1,41x, то инсоляция составляет 50%. Теперь добавьте дополнительную атмосферу, и она упадет примерно до 35%. У нас тут настоящий холод. Даже на краю нашей ячейки Хэдли эффективная инсоляция снижается на 10%.
Должен получиться умеренный пояс; просто будет узко.
Некоторые другие факторы, которые следует учитывать:
Падение воздуха на краю вашей ячейки Хэдли повлияет на циркуляцию воздуха и климат за пределами зоны. Как и поток воздуха обратно к центру. Как это будет работать, предположить гораздо труднее, учитывая отсутствие эффекта Кориолиса.
Что еще более важно, как было отмечено в комментариях, размещение, размер и география любых массивов суши будут иметь большое влияние на ваш климат. Например, некоторые из вышеперечисленных могут быть полностью искажены горами.
Наконец, как насчет океанских течений? В зависимости от того, как расположены ваши океаны, течения в них также могут изменить климат.
вкусности
руллес
Джулиана Карасава Соуза