Пустынные полюса, но арктические экваторы; пытаясь выяснить, возможен ли конкретный способ

Иметь наклон оси [1] более 56° или менее 124°

Между этими точками полюса и экватор меняют климат. С технической точки зрения полюса просто имеют более высокую среднюю тепловую инсоляцию в год, чем экватор. На этом графике [5] показана зависимость между осевым наклоном (наклоном) и среднегодовой температурой (инсоляция) для данной широты.

Глядя на графики с осевым наклоном вблизи пределов, вы не увидите полярных пустынь (на самом деле полюса были бы тропическими с кольцом пустынь вокруг них, но некоторая настройка может превратить тропический лес в пустыню) и экваториальных ледяных мысов, но в целом глобальные умеренные средние температуры. При наклоне оси 90° полюса имеют самую высокую среднюю температуру, а экватор — самую холодную.

Но имейте в виду, что я говорю о среднегодовых показателях. Объект, который находится при абсолютном нуле в течение полугода и при температуре 273°C в течение остальных месяцев, в среднем составляет умеренный 0°C. При 90° эта иллюстрация не далека от факта. Если одно полушарие в 90-градусном мире переживает зиму, оно также переживает ночь. «Ночь» длится 1/4 года. И наоборот для другого полушария и лета. Осень и весна будут умеренными.

Экватор будет самым холодным местом на такой планете, но, как показывает график, не таким холодным, как полюса Земли. Я не уверен, возможны ли постоянные ледяные шапки, и хотя они не исключены, пояс тундры в большинстве случаев кажется более правдоподобным. Сезонами в регионе будут два «сумеречных» сезона зимой и летом и сезоны «вахтового дня» осенью и весной.

Полюса будут пустынями в смысле безлюдных пустошей, колеблющихся между самыми жаркими и самыми холодными точками на планете каждые полгода. Промежуточные сезоны будут немного более умеренными, но разница температур очистит все, что останется дольше этих сезонов.

Насколько экстремальными будут перепады температур, зависит от того, будут ли циркуляционные ячейки в атмосфере и вращательные силы, создающие их, сильнее, чем тепловое давление ветра, который будет пытаться равномерно перераспределить теплый воздух по поверхности. Это то, что происходит на планетах, заблокированных приливом, где, согласно последним симуляциям, можно найти аналогичные перепады температур. Я не смог найти никаких материалов по этому делу, так что выбирайте то, что соответствует вашим потребностям.

Заключение

Изменение осевого наклона — безусловно, самый простой способ достичь цели. Моя рекомендация заключалась бы в том, чтобы поместить планету ближе к внешнему краю обитаемой зоны, чтобы сделать экватор как можно более холодным, повышая вероятность существования ледяного щита, переживающего промежуточные сезоны. Полюса по-прежнему будут пустынями, переходя от жарки к заморозке, но это крутое дополнение. С точки зрения осевого наклона я бы придерживался угла, близкого к 90°, сохраняя экватор максимально холодным и упрощая сезонный цикл. Хотя ничто иное, как симуляция климата, не даст вам полной картины, это видео [2] может помочь.

Для дальнейшего чтения я бы рекомендовал эту статью [3] о версиях Земли с другим осевым наклоном.

[1] https://en.m.wikipedia.org/wiki/Axial_tilt

[2] https://youtu.be/J4K3H9aNLpE

[3] https://www.youtube.com/redirect?event=video_description&html_redirect=1&redir_token=3JAkHxRedLFbHxzvUdN1gVlo-1p8MTU1NjYxOTY0MUAxNTU2NTMzMjQx&q=http%3A%2F%2Fgoo.gl%2FQGA6Ga&v=J4K3H9aNLpE (Pdf)

[5] https://m.imgur.com/yJHPwd7

Начиная с Земли в качестве шаблона:

• Переместите его ближе к солнцу
• Уменьшить осевой наклон
• Добавьте толстые кольца

Кольца вокруг такой планеты, как Земля, просуществовали бы в лучшем случае несколько миллионов лет, но мы живем меньше этого времени.

Полюса будут горячими из-за близости звезд. Кольца уменьшили бы радиацию на экваторе и вблизи него, сделав его холодным.

Некоторое расширение этого комментария:

Создайте достаточно плотную атмосферу на своей планете (земля + 25% по крайней мере) и создайте тибетские нагорья вокруг экватора, устранив при этом осевой наклон для создания умеренного климата. Плюс огромные континенты вокруг полюсов почти без осадков.

1. Убрать осевой наклон — зачем? Потому что это устраняет большую часть сезонных изменений, особенно длинные полярные ночи зимой, таким образом, хотя бы немного повышая среднюю температуру на полюсах. Это должно немного компенсировать влияние низкой солнечной радиации и предотвратить образование ледяных шапок.
2. Добавьте огромные континенты на полюсах - Зачем? Внутренняя часть континентов, как правило, имеет более суровый и сухой климат, также известный как континентальный климат. Взгляните на пустыню Гоби. Сухой, местами жаркий, местами морозный – расположен в самом сердце азиатского континента. Антарктида — еще один пример. - Вы получите пустыню, похожую на Гоби, но не на Сахару. Сухой и негостеприимный, но не палящий круглый год.
3. Тибетское нагорье - Почему? Гималаи и Тибет прямо к северу от него находятся примерно на той же широте, что и Каир или Флорида. Хотя это и не прямо полярно, большая высота создает полярные условия с вечной мерзлотой, ледниками и большим количеством снега. На всякий случай добавьте еще 1000 м высоты, почему: см. ниже. Также огромные горы являются хорошим местом для пышных скрытых долин, полных мудрецов, мистических артефактов и/или источников молодости.
4. Сделать атмосферу толще/выше - и теплее - Зачем? Атмосфера должна быть немного теплее, чем на нашей Земле, чтобы полюса не замерзали круглый год. Около 5 ° C должно помочь, может быть, меньше. Трудно ответить без климатической модели. Когда вы делаете планету теплее, ваши высокогорья должны быть выше, чтобы иметь желаемый климат, а чтобы оставаться гостеприимными/проходимыми, вам нужно больше атмосферы. Добавьте около 2 км в толщину для хорошей меры.

Итак, это должно дать вам набросанные условия.

У вас будут не настоящие ледяные шапки на экваторе, протянувшиеся на сотни миль, а огромные горы, выпирающие сквозь ледники, которые обтекают их и в какой-то степени погребают высокогорье.

У вас не будет Сахароподобных, раскаленных пустынь на полюсах. Это невозможно. Тем не менее, температура может измениться на 30-40°C в течение одного дня, и будет очень сухо.

Возможные проблемы, с которыми может столкнуться ваш мир:

• Вы поместили гигантское каменное кольцо на экваторе. Это может испортить климат. Фланги этого кольца должны быть пышными джунглями, так как ветры с севера и юга будут гонять влажный воздух по бокам. Как и в северной Индии. Обмен воздуха через евкатор ограничен, что может оказаться проблемой или сюжетным элементом (вспомните струйные ветры, проносящиеся через несколько проходов, ведущих через Стену).
• Вы ставите огромные континенты у полюсов. Это испортит ваш климат. Также ваши океанские течения адские, если вы придерживаетесь круглых океанов. То же самое относится и к ветровым течениям (взгляните на Кричащие шестидесятые), поглощающим Антарктиду.
• Если вы не оставите достаточно места для океанов, ваш мир будет таким же сухим, как планета Дюна. Если вы ограничите свои континенты описанными тремя, путешествия между ними будут довольно редкими.

Хорошо, я постарался сделать это как можно короче и не потеряться в деталях. Тем не менее, я чувствую, что мог бы расширить некоторые вопросы, не стесняйтесь спрашивать.

Если вы не настаиваете на том, чтобы в вашей полярной пустыне было жарко , не смотрите дальше Земли.

Южнополярное плато в Антарктиде является одним из самых засушливых массивов суши на Земле, с годовым количеством осадков около 7 см снега (переведите это в жидкость, и это будет суше, чем пустыня Атакама в Чили и Перу). Северная ледяная шапка также засушливая, хотя ее труднее заметить из-за морского льда (по большей части образованного поверхностным замерзанием морской воды).

Переместите Землю на пару миллионов миль дальше от Солнца, и полюса станут еще суше (меньше воды будет испаряться из океанов).

Физика здесь не ваш друг, экватор получает больше солнечного света, падающего под более вертикальным углом и проходящего через меньшее количество атмосферы. Это означает более высокие температуры.

Единственное, что противодействует этому, — высота, поэтому решение вашей проблемы — иметь очень высокое плато или горный хребет, который проходит примерно по экватору планеты. Просто подумайте, например, о Гималаях, которые находятся на той же широте, что и Египет и Индия, но при этом имеют постоянный снежный покров.

Было бы странным совпадением, если бы он работал так, и дрейф континентов в течение миллионов или миллиардов лет изменил бы ситуацию, но в течение нескольких миллионов лет у вас мог бы быть в основном холодный экватор с, возможно, случайными более теплыми долинами, где высота падает, и, очевидно, если бы вы любые побережья или океаны они были бы тропическими.

Шаг 1: Переместите свою планету дальше от местной звезды. Это снижает температуру и замораживает экватор.

Шаг 2: Расположите большие вулканы, гейзеры и подобную геологическую активность на Северном и Южном полюсах. Они обеспечивают тепло для ваших пустынь

Хотя маловероятно, что такая планета могла бы существовать, учитывая, что мы еще не наблюдали ни одной в нашей Вселенной. Если бы ось вращения планеты была линией, касательной к ее орбитальному пути, ваш экватор превратился бы в полосу, которая проходила бы там, где полюса находятся на Земле, а новые полюса были бы на правой и левой сторонах планеты.

Вполне возможно, что правильная конструкция обитаемой экзолуны размером с Землю, вращающейся вокруг газовой гигантской планеты в обитаемой зоне их звезды, может помочь сделать это возможным.

Вам следует просмотреть предыдущие вопросы и ответы о возможных обитаемых экзолунах газовых гигантов.

Одна вещь, которую они говорят, состоит в том, что для того, чтобы орбита луны вокруг своей планеты была стабильной в долгосрочной перспективе, орбита планеты вокруг своей звезды должна длиться по крайней мере в девять раз дольше, чем орбита луны вокруг своей планеты. Таким образом, если орбита Луны вокруг своей планеты длится 10 земных дней, то орбита планеты вокруг своей звезды должна длиться не менее 90 земных дней.

И если орбита планеты вокруг звезды ненамного более чем в девять раз длиннее орбиты Луны вокруг планеты, их комбинация может удерживать части Луны в солнечном свете или в тени планеты в течение более длительных периодов времени и таким образом, эти части Луны нагреваются или охлаждаются сильнее.

Помните, что Луна размером с Землю будет заблокирована приливами, так что она будет вращаться с тем же периодом, что и вокруг планеты. Таким образом, будет обращенная к планете сторона обитаемой Луны, которая всегда будет обращена к планете, и обращенная к планете сторона Луны, которая всегда будет обращена от планеты.

Форма тени планеты будет зависеть от значений диаметра звезды, диаметра планеты и расстояния между звездой и планетой. Тень, полностью темная часть тени, должна быть конусом. которая становится все тоньше и тоньше по мере удаления от планеты и сводится к точке, в то время как полутень, частично темная часть тени, должна быть конусом, который расширяется по мере удаления от планеты и простирается в космос навсегда.

Когда Луна находится в полутени, уменьшенного света от звезды может быть достаточно, чтобы вода в более холодных частях Луны, например, в гипотетическом высоком экваториальном гребне вокруг Луны, замерзла. И, возможно, если размер тени на расстоянии от Луны будет правильным, только области экваториального хребта всегда будут в полной темноте и станут еще холоднее всякий раз, когда Луна входит в тень.

Вы можете попробовать смоделировать две разные конструкции системы звезда/планета/луна, чтобы увидеть, какая из них дает самые горячие полюса и самый холодный экватор.

В обеих моделях Луна будет вращаться вокруг экватора газовой планеты-гиганта, а собственная экваториальная плоскость Луны будет находиться в той же плоскости, в которой она вращается вокруг газовой планеты-гиганта, потому что приливные взаимодействия между Луной и планетой изменят орбиту Луны и вращение в эту конфигурацию за миллиарды лет до того, как на Луне появится пригодная для дыхания атмосфера или продвинутые многоклеточные формы жизни, такие разумные существа развиваются на этой Луне.

В одной модели орбита Луны вокруг газового гиганта должна быть в той же плоскости, что и орбита газового гиганта вокруг звезды.

В другой модели орбита Луны вокруг газовой планеты-гиганта должна проходить в совсем другой плоскости — около 90 градусов, аналогично наклону оси Урана — от орбиты газовой планеты-гиганта вокруг звезды.

Мой ответ здесь «Полярное тепло, экваториальный холод — Климатические эффекты инвертированных глобальных температур 1 » обсуждает, как вторая модель повлияет на климат и, возможно, приведет к холодному экватору и горячим полюсам.

Было много вопросов о возможных обитаемых лунах газовых гигантов размером с Землю.

Я ответил на ряд этих вопросов.

Вот ссылка на предыдущий вопрос, и мой ответ на этот вопрос включает ссылку на вопрос и ответ, в котором есть ссылки на предыдущие вопросы и ответы.

Каковы дневные и ночные колебания луны, вращающейся вокруг планеты размером с Юпитер? 2

В статье Рене Хеллера и Роя Барнса «Астробиология» «Обитаемость экзолуны ограничена освещением и приливным нагревом», январь 2013 г., обсуждаются факторы, влияющие на обитаемость экзолуны.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 3

Также см. мой ответ здесь:

Сколько времени потребуется, чтобы обнаружить, что они живут на Луне, а не на планете? 4