Этот запрос является частью статьи о ресурсах по построению мира .
Так что позвольте мне сделать паузу и рассказать вам анекдот. Мафии надоело отбиваться от полицейских, когда они фиксировали скачки, поэтому они «пригласили» физика построить им симулятор, который каждый раз предсказывал бы победившую лошадь. После месяцев «мотивированного» труда физик, наконец, создал свой шедевр. Обрадованная толпа сделала крупную ставку на «Тень Хейли» с шансами на победу 9 к 1 — и проиграла все. Когда мафия предположила, что потребуется чуть больше фунта плоти физика, очень озадаченный человек сказал: «Я не понимаю! С моей сферической лошадью это работало отлично!»
Итак, начнем со сферического коня.
Каковы конкретные погодные условия, которые будут развиваться и (я полагаю) стабилизироваться с течением времени при следующих условиях?
Дана звезда, похожая на Солнце, которая является звездой класса G2V с солнечной светимостью (L☉) 1,0.
Учитывая, что сфера (сейчас я не решаюсь использовать слово «планета») всегда находится в обитаемой зоне звезды .
Дана сфера по массе и объему аналогична Земле.
Учитывая атмосферу с земным составом и плотностью.
Наконец (и это важная часть), сфера НЕ ВРАЩАЕТСЯ, НЕ ОБРАЩАЕТСЯ по орбите, имеет идеально гладкую поверхность, и поверхность НЕ УЧАСТВУЕТ в климатологических эффектах. (Я считаю, что в этой единственной пуле достаточно вымысла, чтобы оправдать вопрос здесь... но вы все можете сказать мне обратное.)
Я ищу объяснение первого шага. Просто, просто, просто, просто, просто. За одним исключением...
Было бы здорово, если бы ответ мог учитывать вариации солнечной светимости и объема сферы (хорошо, планеты). Или, если это более уместно, объяснение того, почему светимость Солнца и объем планеты не имеют значения.
На самом деле я могу представить себе такой аргумент, как «по мере увеличения светимости зона обитаемости выталкивается, то же самое с планетарным объемом, поэтому общий эффект всегда один и тот же… по крайней мере, если вы хотите человеческую жизнь….
Что, конечно же, я делаю.
Когда я говорю, что поверхность сферы не влияет на климат, я имею в виду, что хочу иметь дело с водой, почвой, высотой над уровнем моря и т. д. в более позднем вопросе. Пожалуйста, предположим, что этот вопрос касается атмосферы и только атмосферы. Это вопрос газовой динамики вокруг формы, которая обеспечивает гравитацию ради атмосферы и ничего больше.
Да, этот вопрос приведет к хорошему пониманию того, как работает климат на планете, заблокированной приливами. Но это вопрос на потом.
Да, предполагать отсутствие орбиты, вращения, поверхностных эффектов — это абсурд. Точно так же все уроки физики для первокурсников абсурдны, потому что все они начинаются со сферических коней. Я сделал это намеренно, ребята. Нецелесообразно вручать первокурснику-физику учебник уровня выпускника, чтобы просто перейти к решению. (Если вы не верите в это, вы давно не были первокурсником....)
Интересно, что во всех пунктах, кроме двух, похоже, что вы описываете Меркьюри.
Меркурий не находится в обитаемой зоне (и, конечно, он меньше Земли), но будучи более или менее заблокированным приливами, он во всех отношениях такой же, как и планета, стационарная по отношению к своему солнцу.
Ответ Джастина, на первый взгляд, будет подтвержден Меркурием, поскольку у Меркурия есть какая-то атмосфера, которую он, возможно, испек. Тем не менее, давайте поместим его в обитаемую зону, но, так сказать, в самый конец автобуса. Другими словами, давайте сделаем его как можно более холодным, но при этом оставим жидкую воду. Я оставлю это для следующего вопроса; все, что я сейчас делаю, это использую воду как меру обитаемости, а не как тепловую массу.
Прошло много времени с тех пор, как я каким-либо образом занимался гидродинамикой, но я понимаю, что один источник тепла (и направление) будет давать некоторую энергию, и эта энергия создаст некоторое количество энергии.турбулентность. Он должен. В то время как вращение Земли и эффект Кориолиса создают турбулентность известным образом, я глубоко подозреваю, что парниковые газы, выделяемые вашей атмосферой, будут улавливать большую часть тепла вблизи сферы, а это означает, что вы в конечном итоге столкнетесь с системами высокого давления в день. стороны и системы низкого давления на ночной стороне (тепло добавляет энергии, заставляя газ расширяться). Более теплое тепло вблизи поверхности сферы (которое удерживает часть этого тепла и способствует несбалансированному нагреву атмосферы, смещая ее ближе к самой сфере) поднимается, создавая конвекционный поток, потому что по мере снижения давления на высоте (закон Бойля) температура упадет (немного) и у вас будет течение, которое будет циркулировать по крайней мере на дневной стороне,
Хотя я оставлю воду для более позднего вопроса, это все же поднимает вопрос о том, из чего сделана ваша сфера. Предполагая, что это такая же хорошая тепловая масса, как вода, вы можете ожидать, что ваша сфера (по крайней мере, с одной стороны) будет хранить много энергии, создавая разницу в тепловом входе, которая благоприятствует атмосфере, близкой к поверхности. Эта способность действовать как тепловая масса, возможно, является ключом к тому, выживет ли ваша атмосфера.
Почему дальше (самая холодная обитаемая зона)? Из-за Нептуна. Если вы посмотрите на Нептун, вы увидите сильные ветры на поверхности планеты, которые, кажется, почти игнорируют эффект Кориолиса. Почему? Нехватка энергии в основном.
Как только на Нептуне начинается ветер, кинетической или тепловой энергии не хватает, чтобы остановить его, поэтому он просто продолжает двигаться.
Суть в том; Я почти уверен, что вы можете поддерживать атмосферу на заблокированной приливом «сфере», если вы не вводите всю тепловую энергию сразу и позволяете сфере сохранять тепловую энергию в виде некоторой тепловой массы.
Я бы порекомендовал прочитать «Жизнь на заблокированной приливом планете» , чтобы собрать несколько идей о планетах, заблокированных приливом, хотя она не сосредоточена только на погоде.
На самом деле это было изучено, хотя документы не являются общедоступными, но, читая рефераты «Внутренняя граница обитаемой зоны для синхронно вращающихся планет вокруг звезд с малой массой с использованием моделей общей циркуляции », кажется, что существует порог в 10 земных дней. орбитальный цикл. Для орбит менее 240 часов струйный поток в верхних слоях атмосферы вызывает достаточно эффективную глобальную атмосферную циркуляцию, которая смягчает экстремальные температуры, которые в противном случае произошли бы, делая планету потенциально пригодной для жизни.
Приливная блокировка будет более распространена на планетах, которые вращаются близко к своей звезде, и 240-часовая орбита вокруг красного карлика может легко попасть в обитаемую зону.
Звезда G2 была бы слишком горячей для 240-часового обращения вокруг планеты, а орбита в зоне обитания вокруг звезды G2 была бы слишком медленной, чтобы генерировать необходимый струйный поток для управления глобальной циркуляцией.
Ответ, боюсь, элементарный.
Темно с одной стороны, светло с другой, жарко с нарастающим жаром на светлой стороне, холодно с нарастающим холодом на темной стороне, без возможности завтрашнего дня. Или сегодня тоже. Поскольку не существует ни дней, ни ночей, если уж на то пошло. Лето никогда не наступит, как и зима. Ни осенью, ни весной.
И абсолютно исключены осадки. Дождь ИЛИ снег. КОГДА-ЛИБО. И никаких изменений в облачности. То же самое сегодня, и сегодня, и сегодня. Навсегда.
Я боюсь, что атмосфера просто сгорит на горячей стороне и замерзнет на темной стороне. И будет нулевая влажность. Период. Отсутствие поверхностного источника влаги.
Но, конечно, вы всегда можете поиграть с составом атмосферы, даже если нет никакого средства для корректировки состава атмосферы (отсутствие испарения, конденсации, вулканов, особенностей поверхности или характера ветра, если предположить, что поверхность планеты идеально однородна). , и каждая часть нагревается или остывает одинаково).
РЕДАКТИРОВАТЬ
Но если вы хотите больше ДЕТАЛИ (в отличие от мысли), темная сторона будет приближаться к абсолютному нулю, поскольку НЕТ источника тепла. Светлая сторона подошла бы к экстремально высоким температурам, так как нет охлаждающего эффекта. Я боюсь, что температура атмосферы на темной стороне будет настолько низкой, что она замерзнет (независимо от состава), а замороженные вещества обычно не двигаются «на ветру». Я ожидаю, что атмосфера на горячей стороне будет настолько горячей, что выжжет ее прямо в космос, а если она перейдет на темную сторону, то замерзнет. Я не могу представить себе ни одного сценария, в котором была бы сохраненная атмосфера, за исключением, может быть, конвекционных потоков на горячей стороне с оставшейся атмосферой.
О, и лошадь всегда побеждала в скачках. Или потерять его. Потому что будет только одна лошадь. Прийти первым или последним было бы одно и то же,
Тим Б.