Влияние гравитации на погоду?

Простые ответы

Меньше, чем Земля:  у вас будет более тонкая атмосфера, и она будет простираться дальше от поверхности. У вас будет меньше массы, следовательно, более медленный ветер, меньше штормов, а без массы, переносящей водяной пар, менее ядовитые штормы.

Больше, чем Земля:  у вас будет более плотная атмосфера, и она не будет простираться так далеко от поверхности. У вас будет больше массы, следовательно, более быстрый ветер, больше штормов, а с этой большей массой больше вместимость водяного пара и, следовательно, более опасные штормы.

Но...

Как вы упомянули, так много всего зависит от атмосферных условий, что очень трудно объяснить, что может произойти, если вы не предоставите очень конкретные и полные планетарные условия, которые уравновешивают все уравнения (что является причудливым способом сказать, вы не можете сказать «Земля , но с меньшей гравитацией», потому что то, что придает ему меньшую гравитацию, также влияет на атмосферу очень сложным образом).

Например, мир с низкой гравитацией может иметь меньшую скорость ветра... если только его орбитальная скорость не очень высока (добавляет ветер) или не находится ближе к солнцу (тепло = энергия = ветер).

Точно так же в мире с высокой перегрузкой ожидаются большие возмущения и более высокие скорости ветра из-за более плотного воздуха, но если вы уменьшите скорость вращения и потянете его дальше от солнца, эти скорости уменьшатся.

Следовательно...

С планетарным климатом связано так много вещей, что этот невероятно простой ответ почти бессмысленен. Возьмем Венеру...

Венера имеет период вращения (день) 243 земных дня. Это очень медленно! У него невероятно плотная атмосфера, несмотря на то, что он весит 0,9G (90% Земли). Вы могли бы подумать, что частично это связано с жарой, поскольку она находится ближе к солнцу, но на самом деле это на 100% связано с химическим составом атмосферы, которая на самом деле отражает большую часть солнечного света, так что мало что попадает на землю. Таким образом, медленное вращение и немного меньшая гравитация создают очень медленные поверхностные ветры, которых можно было бы ожидать из моего очень простого ответа... (всего несколько километров в час), но жара и атмосферное колебание, которых нет на Земле, приводят к сногсшибательные быстрые ветры на вершине стека (ветры облетают планету каждые 5 земных дней) и так много облачного покрова, что вы не можете увидеть космос с поверхности.

Заключение

Таким образом, вы можете принять мой ответ за его ценность, но единственный способ, которым он полезен, - это сравнить две планеты, идентичные во всех отношениях, кроме одного: гравитации. Проблема в том, что то, что делает гравитацию другой (одинаковый диаметр, поэтому одно менее плотное (имеет меньшую массу), чем другое), также повлияет на атмосферу, хотя бы за счет изменения химических веществ, составляющих атмосферу (но это будет также изменяются поверхностные условия, гидрология, магнитосфера и т. д.).

Просто, но без остальных 10 ⁹⁹ переменных, влияющих на планетарный климат, в значительной степени бессмысленно.

Это обманчиво сложный вопрос, поскольку большинство эффектов более низкой или более высокой гравитации являются эффектами второго порядка, которые, как правило, более сложны, чем простые эффекты первого порядка.

Мне нужно высказать свои предположения. Во-первых, я предполагаю, что вы говорите о поверхностной гравитации. Во-вторых, я предполагаю, что планета является стандартной каменистой планетой, такой как Земля, поэтому меньшая поверхностная гравитация возникает потому, что мир меньше и менее массивен, а большая поверхностная гравитация возникает потому, что мир больше и массивнее. В-третьих, я предполагаю, что его атмосфера следовала эволюции, подобной земной, и имеет такой же состав, как и земное, и поверхностное давление, как у Земли. (Это актуально, поскольку я хочу игнорировать возможность таких вещей, как безудержный парниковый эффект Венеры.) Наконец, я предполагаю аналогичную орбиту и период вращения.

(Примечание: все эти допущения произвольны, и мы почти уверены, что существуют планеты, которые нарушают любое из них. Но если мы начнем изменять сразу несколько параметров, это довольно безнадежно. Есть и другие разумные отправные точки, такие как предположение что количество воздуха одинаково, а не то же самое поверхностное давление.)

Наиболее очевидное место для начала — это то, что планета с низкой гравитацией будет иметь атмосферу, в которой давление воздуха падает медленнее с высотой, и атмосферу, которая простирается намного дальше в космос. Точно так же у планеты с высокой гравитацией атмосфера будет сжата по сравнению с земной. Это окажет значительное влияние на конвективную погоду, но оценить, каким будет этот эффект, сложно — это не то, что вы можете сделать без сложного моделирования.

Вторым важным эффектом конвекции является прямое влияние гравитации на плавучесть. Конвекция возникает из-за различий в плотности, заставляющих воздух двигаться под действием силы тяжести, поэтому у вас почти наверняка будет меньше условностей при низкой гравитации и больше конвекции при высокой гравитации. Таким образом, вертикальное движение воздуха станет более сильным по мере увеличения силы тяжести на поверхности. Это , вероятно , будет означать больше конвективных бурь (т. е. гроз). Также может быть больше ураганов.

OTOH, вы должны получить больший град при меньшей гравитации, поскольку град становится больше, чем дольше он удерживается в воздухе ветрами. Сила ветра, поднимающая его вверх, пропорциональна поперечному сечению града, а вес, тянущий его вниз, пропорционален его объему. Даже если скорость ветра увеличивается при более высокой гравитации, я подозреваю, что в целом град будет увеличиваться при более низкой гравитации — до тех пор, пока образуются грозовые тучи. (OTOH, я действительно ненавижу попасть под град под 2G!)

Кажется вероятным, что чем выше гравитация, тем быстрее и горизонтальные ветры, поскольку в конечном счете за них также отвечает плавучесть.

Помимо этого, мы быстро переходим к чистой догадке. (Предполагая, что мы не получили их пять абзацев назад...)

Разве гравитация, воздействующая на достаточное количество облаков, не поможет оставить избыток энергии в атмосфере океана, способствуя более сильным ураганам в последние десятилетия?
Мои рассуждения проистекают из случая, когда пуля, выпущенная в атмосферу, уходит с большей энергией, чем возвращается.

Я читал, что скрытая теплота испарения примерно такая же, как теплота конденсации ["Энтальпия конденсации (или теплота конденсации) по определению равна энтальпии парообразования с обратным знаком..." https://en .wikipedia.org/wiki/Энтальпия_испарения#Энтальпия_конденсации "].