Как ветры будут вести себя на заблокированной приливом планете?

Керш

Как ветры будут вести себя на заблокированной приливом планете?

Если бы планета размером с Землю была привязана к звезде приливами и находилась в жизненной зоне своей звезды с земной атмосферой, каковы были бы ее ветры?

Планета будет иметь одно горячее полушарие и одно холодное полушарие, поэтому интуитивно кажется, что воздушные потоки будут двигаться от горячей стороны к холодной, но кажется, что это должно быть уравновешено каким-то потоком воздуха с холодной стороны на горячую. сторона. Будет ли эффект Кориолиса достаточно сильным, чтобы направить эти воздушные потоки? Как бы выглядели эти ветры?

Ириги

Существует много исследований (например , Yang 2013 , Hu & Yang 2013 , косвенно Joshi 1997 или Joshi 2003 ), которые исследуют это в контексте планет красных карликов, находящихся в приливной ловушке. Причина в том, что такие планеты должны находиться очень близко к своей родительской звезде, чтобы поддерживать жидкую воду. Их орбитальные периоды короткие (15-40 дней), а приливная блокировка происходит быстро и естественно. Из-за быстрого периода вращения, который совпадает с периодом обращения, сила Кориолиса имеет решающее значение .

Наиболее важной особенностью, на которую уже указывали ПипперЧип и Винсент, является то, что горячий воздух поднимается в подзвездной точке, что вызывает много дождей, а верхние ветры движутся в сторону темной стороны. Ветры на уровне земли движутся к подзвездной точке, замещая недостающий воздух. Однако сила Кориолиса поворачивает ветры в направлении вращения, что вызывает сильные западные ветры и, возможно, даже супервращение, как на Венере.

Ветры по модели Ху и Ян

Изображение из Yongyun Hu and Jun Yang, PNAS 111 629–634 (2013), doi: 10.1073/pnas.1315215111

Вы можете заметить на этом рисунке из метеорологической модели Ху и Янг , что подзвездная точка не является самым горячим местом, благодаря ветру. Самые горячие места — это две точки чуть выше и ниже его.

Однако, если бы Земля была заблокирована приливом, силы Кориолиса почти не существовало бы, и наиболее доминирующей особенностью был бы воздух, поднимающийся в подзвездной точке, и приземные ветры, движущиеся к ней. (Есть несколько видеороликов, посвященных этому сценарию 1 , 2 , 3 , но не самой схеме ветра.) Эта ситуация была описана в ответах Винсента и ПипперЧипс.

Не пропустите: переход от ветров медленно вращающихся планет без силы Кориолиса к быстро вращающимся планетам красных карликов прекрасно проиллюстрирован в сообщении Oceaniis на Форуме спекулятивной эволюции . Интересным источником также является этот пост на форуме SpaceEngine. Интересным источником для более глубокого изучения является также диссертация Р.А. Эдсона . Недавняя работа Lewis et al. содержит интересную статистику о влиянии континента на подзвездную точку, в том числе карты облачности.

Уиллк

Этот ответ хорошо подойдет для этого нового вопроса: worldbuilding.stackexchange.com/questions/168446/…

рынок

Я не могу получить доступ к бумаге, откуда взяты изображения (404). Каждая из стрелок на изображениях не может представлять равную площадь, являются ли «полюса» в этой проекции верхней и нижней линиями?

Ириги

Обновил ссылку, теперь должно работать.

ПипперЧип

Примечание. Хотя это не полный ответ, оказывается, что ваша интуиция в основном верна.

Ветер

Ветровые потоки, как правило, идут с дневной стороны на ночную. Однако это зависит от многих факторов. Такими факторами могут быть температура звезды, суши, плотность и состав атмосферы, океанов и другие. Корнельский университет провел тщательное исследование планет, заблокированных приливом , если хотите, посмотрите. Они даже обращаются к эффектам Кориолиса! В качестве упрощения и обобщения, чем быстрее ваша планета движется вокруг своей звезды, тем больше смешиваются ваши ветры.

Мы знаем, что в конечном итоге воздух с холодной стороны «захочет» перейти на теплую сторону из-за давления, гравитации и диффузии. Это может быть эквивалентом ячеек Хэдли, Феррела и Полярного воздуха , за исключением того, что воздух движется с дневной стороны на ночную, а не с экватора на полюс. Оказывается, современные симуляции показывают, что такая циркуляция на самом деле будет держать ночную сторону намного теплее, чем считалось ранее. См. статью в Википедии о обитаемости систем красных карликов .

Воздушные ячейки

Принято считать, что воздушные ячейки на нашей заблокированной приливами планете будут выглядеть как ячейки Хэдли/Феррела/Полярного воздуха, переходящие с дневной стороны на ночную. Некоторые люди думают, что там, где встречается горячий и холодный воздух, будут области с постоянными дождями, и что где-то там будет по крайней мере кольцо пригодности для жизни.

Климатические модели сложны

Поэтому вы должны признать, что этот ответ имеет некоторые встроенные предположения. Атмосфера не должна быть ни слишком густой, ни слишком тонкой. Похоже, что океаны должны существовать, чтобы сделать его пригодным для жизни. Многие исследования на самом деле не рассматривают ветер, а скорее теплопередачу или другие эффекты . Ваш вопрос тесно связан с изучением экзопланет, а это огромная область.

Ириги

Хороший ответ. У вас есть какие-то сведения о том, что ожидаются Хэдли и другие клетки? Я читал несколько исследований, и они никогда не упоминают об этом. Клетки возникают на обычных планетах, которые нагреваются вокруг всего экватора. Но для приливно-запертых планет проблема имеет совсем другую симметрию — планета нагревается только в подзвездной точке. Так что многое будет по-другому, и я бы не стал ожидать клеточной структуры Хэдли, если только какая-нибудь метеорологическая модель не покажет ее.

ПипперЧип

@Irigi В основном это я делаю приближения «сферической коровы». Полные климатические модели — это не просто; есть много факторов. В общем, я бы не ожидал, что воздух будет двигаться только в одном направлении, и я бы ожидал, что горячий воздух будет подниматься и затем двигаться, но затем его место займет более холодный воздух. Это может быть основой для формирования клеток.