Полярная жара, экваториальный холод – Климатические эффекты инвертированных глобальных температур

Я вижу здесь два основных различия в том, как Земля теперь получает свой свет.

1. Более концентрированная / меньшая площадь. Площадь суши, на которую падает солнце по всему миру, значительно больше, чем площадь только полюсов. Таким образом, та же самая энергия на меньшей площади означает, что потепление будет более интенсивным на полюсах.

2. Земельные участки! Это работает лучше всего, если у вас есть настоящий земной шар, так как восприятие 2-D немного сложнее... но если вы возьмете глобус и повернете его как обычно, вы увидите много воды, особенно в южном полушарии. . Теперь посмотрите на свой земной шар с северного полюса или с южного полюса... вы заметите, что вокруг полюсов значительно больше земли, чем обширных океанов вокруг экватора. Океаны имеют тенденцию полностью поглощать солнечный свет, в то время как суша будет отражать больше... даже если ваша планета получит такое же количество света, отразится больше.

Основные изменения от этого:

В среднем у вас будет более прохладный земной шар просто потому, что масса суши отражает больше солнечного света, чем океаны... что имеет смысл в этом мире, поскольку арктический регион теперь представляет собой гигантскую экваториальную полосу, а не простой полюс.

Это, вероятно, сильно повлияет на термохалинную циркуляцию, поток энергии через океаны, и как таковая существующая система, вероятно, не будет существовать. В конечном итоге в такой установке прогревается меньшая площадь воды, однако прогрев должен быть более интенсивным. Это означает, что большая интенсивность (больше энергии) будет управлять тем процессом, который перемещает энергию вокруг океанов. На самом деле я бы предположил, что из-за этого полностью замерзший экватор маловероятен, поскольку океанские течения должны держать некоторые линии открытыми. Интересный сюжет, если бы существовал экваториальный проход корабля, и я бы сказал, что это правдоподобно при правильных течениях. Экваториальная земля будет покрыта льдом.

Ветер! Та же идея, что и выше, только в воздухе. Ветровые потоки должны быть более интенсивными, так как меньшая площадь прогревается сильнее, а это должно значительно усилить ветровой режим. Трудно размышлять об этом, я полагаю, что Polar Jet будет более экваториальным и в этом роде, если это вообще произойдет.

Возможно, в какой-то степени погода упростится... солнце попадает на полюс, вода испаряется, образует облака, движется к экватору, сталкивается с холодным воздухом и снегом, повторяю... воздуху с полюсов не так уж много куда идти. .

В Арктике есть суша, которая предотвратит ее формирование... но есть большая вероятность, что вокруг антарктического континента возникнет сильное кольцо ветра, которое всегда присутствует, как струйное течение.

Не уверен, почему предпосылка получает так много отпора. Это настолько невероятно?

На экваторе жарко, потому что туда попадает больше прямых солнечных лучей. Если бы земля была наклонена так, что полюса были обращены к солнцу, полюса получали бы больше солнца. И быть горячим.

Из Кворы :

Из «Вселенная сегодня »:

В то время как остальные планеты Солнечной системы можно представить себе как волчки, Уран больше похож на катящийся вокруг Солнца мяч. В момент солнцестояния Урана один полюс постоянно обращен к Солнцу, а другой полюс обращен в сторону. Лишь на тонкой полоске поверхности Урана наблюдается какая-либо смена дня и ночи. Полюса Урана испытывают 42 года непрерывного солнечного света, а затем 42 года непрерывной темноты. Во время равноденствия на Уране экватор планеты обращен к Солнцу, и поэтому она испытывает циклы день/ночь, как мы здесь, на Земле.

Итак, вот ваши поджаренные палки. в стиле Урана. Одна теплая в сезон, правда. Интересно, не могли бы вы дать сфере другую ось вращения, чтобы полюса чаще вращались вокруг солнечной стороны...

Что касается экватора: сделайте его холодным, сделав его высоким. Широта и высота — это два способа, которыми на Земле становится холоднее. Раздавите планету так, чтобы экватор находился на высоком хребте. Эквадор находится на экваторе. Становится холодно.

Отсюда . _

Выше - холоднее.

«Может ли это случиться?» — законный (и довольно крутой) вопрос. Но, тем не менее, вопрос, как я его вижу сейчас, заключается в том, «о чем я не думал, что произойдет, если…». Я все еще изучаю правила здесь, но я понимаю, что открытость до такой степени не одобряется.

Я думаю, что у вас, вероятно, были бы такие же погодные условия, как на Земле, за исключением того, что потоки были бы в противоположном направлении.

Горячий воздух расширится на полюсах и направится на юг. Эффект Кориолиса имел бы тенденцию закручивать этот нисходящий поток против вращения планеты. Посмотрите на ветровые полосы Земли и просто сделайте наоборот, и тогда вы получите общие погодные условия. Если кто-то не знает лучше, я полагаю, что струйный поток будет таким же, поэтому посмотрите, как все может закрутиться, когда преобладающие ветры приближаются к струйному потоку.

Потоки воды будут другими. Вода не сильно расширяется, но расширяется достаточно, чтобы более тяжелая вода тонула под более теплой водой. Иногда океанские течения возвращаются, путешествуя по океану, а иногда они возвращаются, просто возвращаясь тем же путем, которым они пришли на другой глубине. Таким образом, направление верхнего и нижнего потоков будет противоположным, но круговое направление должно быть одинаковым.

Кроме того, если полюс не покрыт сушей, вероятно, там постоянный ураган. Если есть массив суши, то он, вероятно, имеет центральную пустыню, где почти не бывает дождей за десятилетие (влажный воздух имеет тенденцию циркулировать вокруг центра). Из-за этого эффекта в Антарктиде одна из самых сухих пустынь.

Возможно, это не совсем возможно, но, безусловно, достаточно для фэнтези, научной фантастики или даже просто научной фантастики.

Поместите луну на довольно близкую орбиту. У этой луны большая активность, будь то криовулканы, классическая вулканическая активность или что-то еще.

Луна достаточно мала, чтобы яростно выбрасываемый материал регулярно вырывался из ее атмосферы, которая образует диффузное кольцо вдоль ее орбиты, которое примерно совпадает с экватором планеты. Это кольцо из материала блокирует значительное количество солнечного излучения, что более чем компенсирует обычную разницу в тепле, доступном от солнца, между полюсами и экватором.

Эта планета немного ближе к своему солнцу, чем Земля, так что полюса на самом деле довольно теплые, а экватор, вероятно, был бы выжженным солнцем адским ландшафтом, если бы не существовало кольца облаков.

Это неплохой вопрос, но, как упоминает @AlexP, нет научно точного метода, чтобы получить то, что вы хотите.

Проще говоря, солнце является доминирующей силой климата. Независимо от состава вашей атмосферы или уровня вулканической активности, вы просто не сможете преодолеть подавляющую силу солнца.

Перевернутая температура на планете просто неправдоподобна.

Это XKCD, что, если запись актуальна. В нем обсуждается влияние солнца на гравитацию, а не на температуру, но концептуально он дает хорошее представление о масштабе, с которым вы работаете.

Эта статья НАСА также может быть полезной.

Конечно, все это предполагает земной мир... есть некоторые странные ситуации, которые могут приблизить вас, но независимо от того, что полюса могут быть равномерно нагреты только при низких температурах... хотя гипотетически вы можете получить горячий и холодный... в явно неземной обстановке.

Представьте себе планету без осевого наклона, расположенную достаточно близко к Солнцу, чтобы полюса были красивыми и поджаренными. Экватор обычно был бы невероятно горячим, но есть что-то, полностью или частично блокирующее солнечный свет в широтах вокруг экватора, поэтому в конце концов становится прохладнее. Чем дальше на юг, тем жарче будет, пока не начнется фильтрация.

Так что это способ приблизиться к тому, что предлагается. Предположительно, теплый воздух все равно будет подниматься и распространяться оттуда. Экваториальная область будет самым большим объемом охлаждающего воздуха, поэтому я ожидаю, что основная часть восходящего воздуха будет двигаться в этом направлении.

Ну, чисто из физики, Кориолис https://en.wikipedia.org/wiki/Coriolis_force#Applied_to_the_Earth все равно работал бы так же. У вас все еще будут клетки Хэдли, но они будут перевернуты в направлении https://en.wikipedia.org/wiki/Hadley_cell .

При этом здесь гораздо сложнее говорить о климате из-за огромного влияния солнца на климат в этом районе. Если предположить, что планета направлена ​​прямо на солнце на своей оси и заблокирована приливами, у вас будет один полюс горячий, экватор имеет резкий температурный градиент от темного к свету, а другой полюс замерзнет. Практически нет ориентации, при которой планета могла бы иметь горячие полюса и холодный экватор, поэтому трудно дать какое-либо другое объяснение. Солнечная радиация так же важна для вопросов климата.

Если бы вы могли добиться этой инверсии, то ключевое отличие состояло бы в том, что были бы две жизнеспособные зоны (по широте), разделенные широкой, вероятно, непроходимой экваториальной зоной (льды, метели, хищники, эквивалентные белым медведям, и т.

Таким образом, за исключением выносливых спор, семян и случайных удачливых героев, две пригодные для жизни полосы вполне могут иметь разные экологические условия (за исключением воздуха), а их люди могут ничего не знать о другой зоне, кроме рассказов и легенд. . Я надеюсь, что это может дать почву для рассказов.

Я думаю, что теоретически в реальном мире может быть очень похожий климат, теплый на полюсах и холодный на экваторе. К сожалению, я не могу сделать для вас моделирование климата, но, может быть, вы найдете кого-нибудь, кто сможет.

Есть предположение, что Земля могла быть почти полностью покрыта льдом и снегом в течение миллионов лет сотни миллионов лет назад, поэтому теоретически возможно, что в тропиках Земли может быть очень холодный климат.

Проблема в том, что в тропиках планеты становится холодно, а на полюсах тепло. И мое решение не позволит вашим читателям игнорировать тот факт, что действие происходит на чужой планете в другой солнечной системе. Но фэнтезийные истории могут происходить на чужих планетах в открытом космосе так же, как и на Земле, или в плоских мирах, или в странных условиях, которые никогда не объясняются, которые имеют так много за пределами карт, что читатели не знают, если они находятся на сферических планетах или плоских дисках.

Возможно, вы слышали о обитаемой зоне вокруг звезды, зоне, в которой планета, похожая на Землю, если бы она вращалась вокруг нее, получила бы необходимое количество света и радиации от звезды, чтобы иметь температуру, необходимую для жизни.

Звезды, гораздо более массивные и более яркие, чем земное солнце, сожгут все свое водородное топливо слишком быстро, чтобы их планеты стали пригодными для жизни людей или для развития разумной жизни. К счастью, большинство звезд — это красные карлики, которые могут существовать триллионы лет. К сожалению, обитаемые зоны вокруг тусклых красных карликов расположены так близко к звездам, что планеты, вращающиеся вокруг них, оказались бы приливно-приливными к своим звездам.

Их дни будут равны их годам. Одна сторона такой планеты всегда была бы обращена к звезде и пребывала бы в вечном дне и тепле, а другая сторона всегда была бы обращена в сторону от звезды и пребывала бы в вечной ночи и холоде. А астробиологи задавались вопросом и вычисляли, возможна ли жизнь в таком мире. Так что никто не знает, могут ли несущие жизнь планеты вращаться в обитаемых зонах красных карликов.

Когда впервые были обнаружены планеты, вращающиеся вокруг других звезд, первые из них были очень большими, часто в несколько раз превышали массу Юпитера, и вращались близко к своим звездам, часто достаточно близко, чтобы их поджаривал сильный жар и свет их звезд. Такие миры стали называть «горячими юпитерами».

И астробиологи поняли, что если «горячий Юпитер» вращается в обитаемой зоне тусклого красного карлика, то все его спутники, если таковые имеются, будут приливно привязаны к «горячему Юпитеру», вокруг которого они вращаются, а не к звезде, вокруг которой находится «горячий Юпитер». Юпитер» на орбите. Таким образом, они не будут держать одно лицо всегда направленным на звезду. Вместо этого они всегда держали бы одно лицо обращенным к «горячему Юпитеру» и имели бы более-менее нормальные дни и ночи.

И вполне возможно, что некоторые луны, вращающиеся вокруг «горячих юпитеров», могут быть в несколько раз больше, чем самые большие луны в наших солнечных системах, и, таким образом, достаточно велики, чтобы быть обитаемыми планетами и иметь жизнь. Таким образом, вполне возможно, что обитаемые экзолуны размером с планету, вращающиеся вокруг «горячих юпитеров», которые вращаются вокруг красных карликов, могут быть столь же распространены, как и обитаемые планеты, вращающиеся вокруг других звезд.

И это важно, потому что я не знаю, каким должен быть размер орбиты моей гипотетической планеты с более теплыми полюсами и более холодным экватором. Вполне возможно, что у него должен быть намного более короткий год, чем у Земли, и он должен будет вращаться очень близко вокруг красного карлика, и тогда он должен будет быть обитаемой экзолуной планеты-гиганта, а не самой обитаемой планетой, в для того, чтобы не быть приливно привязанным к своей звезде.

Большинство планет в нашей Солнечной системе вращаются с осью вращения, которая почти перпендикулярна (под прямым углом или 90 градусов) к плоскости, в которой они вращаются вокруг Солнца. Полюса вращения шести планет наклонены от 0,0 градусов (Меркурий) до 28,8 градусов (Нептун) от такого ожидаемого положения под прямым углом. И большинство лун в Солнечной системе имеют ось вращения на девяносто градусов от их орбитальных стекол.

Таким образом, ожидается, что большинство внесолнечных планет будут вращаться вокруг полюсов, которые почти перпендикулярны их орбитальным плоскостям. Но будут некоторые исключения, например две планеты в нашей Солнечной системе, у которых нет таких полюсов вращения. Венера вращается с наклоном 177 градусов, почти точно назад от нормального положения, а Уран вращается с наклонением 97 градусов, таким образом вращаясь почти точно в своей орбитальной плоскости.

Таким образом, Уран имеет очень странные сезоны в своем году 84,01 земного года. Не то чтобы такие странные времена года имели большое значение на такой холодной газовой планете-гиганте и ее спутниках. Но они имели бы большое значение на планете в обитаемой зоне, ось вращения которой была бы наклонена в такой же степени.

Представьте себе обитаемую планету, вращающуюся в обитаемой зоне своей звезды, с осью вращения, наклоненной примерно на 90 градусов и, таким образом, почти в плоскости, в которой планета вращается вокруг своей звезды.

В сезон А северное полушарие может быть направлено почти точно на свою звезду. Таким образом, северное полушарие будет находиться в постоянном дневном свете и будет все время нагреваться, особенно полярные регионы, куда свет будет падать почти прямо вниз. Экваториальные районы не получат очень интенсивного солнечного света, так как он будет падать почти параллельно земле, а любые возвышенности будут отбрасывать очень длинные холодные тени.

Южное полушарие будет охлаждаться в постоянную ночь. Любой человек в постоянной темноте мог бы наблюдать, как звезды вращаются на 360 градусов за каждый полный оборот планеты, в отличие от аборигенов северного полушария.

Сезон B. Планета находится на своей орбите под углом 90 градусов от сезона A. Осень в северном полушарии и весна в южном полушарии. Теперь экваториальные области будут обращены прямо к звезде днем ​​и прямо в сторону ночью. И в северном, и в южном полушариях также будет чередование дня и ночи. Северное полушарие охладится, а южное прогреется. Каждый на планете мог определить время по положению солнца днем ​​и по положению звезд и созвездий ночью.

если бы в экваториальных регионах были большие высоты и разреженный воздух и, возможно, снег и лед на земле, чтобы отражать свет обратно в космос, они могли бы не сильно нагреваться в этот период.

Сезон C. 180 градусов орбиты от сезона A. Полная противоположность сезона A. Зима в северном полушарии и постоянная ночь, а лето и постоянный день в южном полушарии. Экваториальные области освещаются под очень малыми углами, что не сильно их нагревает, на этот раз с южной стороны, а не с северной.

Сезон D. 270 градусов орбиты от сезона A. Полная противоположность сезона B. весна в потеплении в северном полушарии и осень в похолодании в южном полушарии.

Теперь экваториальные области будут обращены прямо к звезде днем ​​и прямо в сторону ночью. И в северном, и в южном полушариях также будет чередование дня и ночи. Северное полушарие прогреется, а южное остынет. Каждый на планете мог определить время по положению солнца днем ​​и по положению звезд и созвездий ночью.

И могут быть промежуточные сезоны перемен. Сезон AB между A и B, сезон BC между B и C, сезон CD между C и D и сезон DA между D и A. В эти сезоны в каждой части планеты будет хотя бы немного дневного и хотя бы немного ночного времени. .

Если бы планета вращалась вокруг довольно большой и яркой звезды, такой как Солнце, каждый из восьми сезонов мог бы длиться как минимум один земной месяц.

Но если год на планете длится столько же, сколько марсианский год в 1,88 земного года, или земной год, или даже венерианский год в 0,62 земного года, лето на полюсах может стать слишком жарким, а зима на полюсах может стать слишком жаркой. слишком холодно. Кажется, вы хотите, чтобы на обоих полюсах круглый год было теплее, чем на экваторе.

Экстремальные полярные температуры могут смягчаться океанскими течениями и ветрами, переносящими тепло из более теплых регионов в более холодные. Но на Земле этого недостаточно, чтобы предотвратить большие колебания температуры во многих регионах в разные времена года.

Таким образом, восемь предполагаемых сезонов на этой планете должны быть очень короткими, чтобы предотвратить резкие скачки и понижения температуры на полюсах. Я предполагаю, что каждый сезон может длиться от двух до четырех дней на планете, так что каждый год длится от шестнадцати до тридцати двух дней на планете.

И с такой короткой орбитой планета должна быть экзолуной, вращающейся вокруг горячей или, по крайней мере, теплой планеты, подобной Юпитеру. Если это одинокая планета, приливные силы от ближайшей звезды будут постепенно менять ось ее вращения, пока она не окажется почти под прямым углом 90 градусов к плоскости орбиты планеты. И это замедлит вращение планет до тех пор, пока день планеты не станет такой же длины, как и ее год, а затем зафиксирует период вращения. Это займет всего лишь миллионы лет в начале истории планеты, задолго до того, как разовьются первые одноклеточные формы жизни.

Если только планета не является экзолуной и будет заблокирована и защищена от приливов звездой планетой, вокруг которой она вращается, и, таким образом, будет сохранять свою нечетную ось вращения до тех пор, пока не разовьется разумная жизнь, точно так же, как спутники Урана заперты в осевом наклоне Урана.

В статье «Обитаемость экзолуны ограничена освещением и приливным нагревом» обсуждаются факторы, влияющие на обитаемость гипотетических экзолун.

Было показано, что максимально возможная продолжительность дня спутника, совместимая с устойчивостью Хилла, составляет около P p/9, где P p — это период обращения планеты вокруг звезды (Kipping, 2009a).

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1

Таким образом, считается, что год планеты и ее обитаемой экзолуны, когда они вращаются вокруг своей звезды, должен быть по крайней мере в девять раз длиннее дня и месяца экзолуны (или дня/месяца. Поскольку я предположил, что у экзолуны может быть восемь сезоны, если они одинаково длинны, каждый из них будет длиться не менее 1,125 дня / месяца экзолуны.

Еще одно возможное преимущество экзолуны с наклоном оси вращения, подобным Урану, заключается в том, что приливное нагревание экзолуны может сохранять тепло на полюсе в течение долгой зимы.

С другой стороны, мы можем представить сценарии, в которых луна становится обитаемой только из-за приливного нагрева. Если планета-хозяин имеет наклон, подобный наклону Урана, то одна полярная область не будет освещена на половине орбиты вокруг звезды. Умеренного приливного нагрева в несколько десятков ватт на квадратный метр может быть вполне достаточно, чтобы предотвратить замерзание атмосферы. Или, если планета и ее луна вращаются вокруг своей родительской звезды несколько дальше внешнего края IHZ, то приливный нагрев может быть необходим, чтобы сделать Луну обитаемой. Приливный нагрев также может вызвать долгоживущую тектонику плит, тем самым повышая пригодность Луны для жизни (Jackson et al., 2008). Примером может служить спутник Юпитера Европа, где инсоляция слабая, но приливы обеспечивают достаточно тепла, чтобы поддерживать подповерхностный океан жидкой воды (Гринберг и др., 1998 год; Шмидт и др., 2011). С другой стороны, слишком сильное приливное нагревание может сделать тело непригодным для жизни из-за повышенной вулканической активности, как это наблюдается на Ио.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1

Синхронизированные периоды вращения предполагаемых экзолун земной массы вокруг планет-гигантов могут находиться в том же диапазоне, что и периоды обращения галилеевых спутников вокруг Юпитера (1,7–16,7 дня) и период обращения Титана вокруг Сатурна (≈16 дней) (НАСА/ Планетарные спутниковые эфемериды JPL)4.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1

Авторы не указывают продолжительность дня/месяца экзолуны как фактор, влияющий на ее обитаемость, поэтому на данный момент мы можем предположить, что у обитаемой экзолуны может быть период вращения или день/месяц от 1,7 до 16,7 земных дней.

Таким образом, год обитаемой экзолуны, который должен быть как минимум в 9 раз длиннее ее дня/месяца, может составлять от 15,3 до 150,3 земных дня. Но, вероятно, меньше, чем 224,7 земных дня Венеры или даже 88,0 дней Меркурия.

Я предположил, что каждый из восьми сезонов экзолуны может длиться от двух до четырех дней экзолуны, и, таким образом, общий год может составлять от 27,2 до 534,4 земных дня.

Таким образом, год экзолуны должен составлять от 27,2 до 150,3 земных дня и, вероятно, находиться в более короткой части этого диапазона.

Жители той стороны экзолуны, которая обращена к планете, должны иметь прекрасный вид на планету и любые внутренние спутники или кольца, которые у нее могут быть. Звездный свет, отраженный от планеты, должен очень хорошо освещать их сторону и даже может сделать ее значительно теплее, чем другую сторону.

Туземцы дальней стороны экзолуны могут даже не знать, что планета существует.

Добавлено 06.04.2017

Япет, гораздо меньший спутник Сатурна, чем гипотетическая экзолуна, имеет большую экваториальную выпуклость размерами 746 на 746 на 712 километров и экваториальный гребень, огибающий луну на три четверти, что делает ее похожей на грецкий орех. Экваториальный хребет имеет ширину около 20 километров (12,42 мили) и высоту 13 километров (8,07 мили).

Если бы у экзолуны был такой высокий экваториальный гребень, то ветры, несущие к ней теплый влажный воздух в сезон А и сезон С, шли бы на ее склонах дождь и/или снег. Если бы хребет был окружен высокими плато, такими как Тибет, осадки были бы снегом, который мог бы накапливаться и превращаться в лед. таким образом, экваториальные области могли быть полны ледников и ледяных щитов, которые отражали свет от звезды обратно в космос и никогда не нагревались.