Gdyby Słońce stało się większe, ale zachowało jasność, czy Ziemia stałaby się cieplejsza czy zimniejsza?

Ostatnie pytanie Gdyby Słońce było większe, ale zimniejsze, Ziemia byłaby cieplejsza czy zimniejsza? zapytał - czy Słońce stanie się większe i chłodniejsze, czy Ziemia się nagrzeje czy ochłodzi. Myślę, że odpowiedzią na to jest głównie to, że zależy to od ostatecznej jasności.

Jednak chcę tutaj (hipotetycznie) wiedzieć, czy Słońce stało się większe, a jego efektywna temperatura spadła, tak że jego jasność pozostała niezmieniona ; jak wpłynęłoby to na temperaturę równowagi na Ziemi? Podejrzewam, że odpowiedź może obejmować zależność długości fali od albedo, emisyjności i absorpcji atmosferycznej Ziemi.

Innym, mniej hipotetycznym sposobem zadawania tego pytania jest, jeśli umieścisz planetę podobną do Ziemi w różnych odległościach od gwiazd o różnych temperaturach, tak aby całkowity strumień padający na szczyt atmosfery był identyczny, w jaki sposób temperatury te planety się porównują?

the-sun earth

— Rob Jeffries
źródło

Jeśli wzrośniesz

R_{⊙}

$R_\odot$ 215 razy Ziemia będzie na powierzchni Słońca. Jego powierzchnia następnie wzrasta o 46.200 razy. Aby zachować jasność,

T^{4}

$T^4$ musi spaść o ten sam współczynnik, więc będzie wynosić 120 ° C, w którym to przypadku Ziemia powinna się nagrzać.

— pela,

@Pela Nice one. Nie o tym tak naprawdę myślałem. Więcej różnicy między Ziemią-Słońcem, a Ziemią na przykład znacznie bliższą krasnoludowi M. Więc kilka czynników.

— Rob Jeffries,

Tak, rozumiem.

— pela,

Zakładam, że pytasz o coś takiego

T_{p}^{4} = \frac{r_{s}^{2} T_{s}^{4}}{4 (1 - α) a_{p}^{2}} = \frac{(1 - α) E_{a b s a t p}}{σ A_{e m i t, p}}

$T_{p}^{4} = \frac{ r_{s}^{2} T_{s}^{4} }{ 4 \left( 1 - \alpha \right) a_{p}^{2} } = \frac{ \left( 1 - \alpha \right) \ E_{abs \ at \ p} }{ \sigma \ A_{emit, p} }$ (wiem, że już wiesz)? Zgadzam się, że podstawowa różnica powstałaby z powodu terminu albedo,

α

$\alpha$ , i ewentualnie określenie emisyjności (nieuwzględnione powyżej), oba zależne od długości fali / częstotliwości.

— honeste_vivere

Zdecydowanie powinieneś zadawać więcej pytań?

— Muze dobry Troll.

Odpowiedzi:

W pierwszym przybliżeniu, gdyby Słońce stało się większe (względnie niewielki czynnik, powiedzmy kilka razy), ale utrzymało swoją obecną jasność, ponieważ Ziemia nadal przechwytywałaby tę samą całkowitą energię na jednostkę czasu, temperatura byłaby taka sama. Stała jasność daje stałą intensywność w odległości Ziemi od Słońca (intensywność to energia przekraczająca obszar jednostki w czasie), co oznaczałoby, że całkowita energia słoneczna przechwycona przez Ziemię pozostałaby taka sama.

Jednak w tym scenariuszu zmieniłby się kolor słońca i otrzymalibyśmy efekty wtórne ze względu na to, że współczynnik odbicia Ziemi jest zależny od częstotliwości, więc ułamek energii padającej odbity zamiast pochłonięty zmieniłby się, co spowodowałoby zmianę temperatury. W którym kierunku to pójdzie, trudno powiedzieć, ponieważ wzrost temperatury powinien spowodować więcej chmur, co zwiększyłoby współczynnik odbicia ...

— Conrad Turner
źródło

Conrad, wiedziałem to wszystko. Chcę wiedzieć, w którą stronę zmienia się temperatura i dlaczego.

— Rob Jeffries,

To nie jest pytanie o astronomię, ale o klimatologię.

— Conrad Turner,

Może być zaangażowana klimatologia. Podejrzewam, że tworzenie się chmur nie jest ważne. Pytanie o lokalizację strefy zamieszkania wokół gwiazd różnego typu spektralnego jest zdecydowanie na temat.

— Rob Jeffries,

Kluczową kwestią jest nieprzezroczystość atmosfery, ponieważ zakładam, że pytanie dotyczy temperatury na stałej powierzchni Ziemi. Nieprzezroczystość atmosferyczną można zobaczyć na stronie /physics/135260/can-someone-explain-to-me-the-concept-of-atmosphere-opacity , gdzie widać, że „tęcza” maksymalnego strumienia ciepła ze Słońca trafia w dziurę w zmętnieniu atmosfery. Ma to znaczący wpływ na ocieplenie Ziemi i pogarsza efekt cieplarniany. Gdyby światło słoneczne znajdowało się dalej w podczerwieni, wykres pokazuje, że o wiele więcej zostanie przechwyconych w atmosferze. To spowodowałoby, że powierzchnia byłaby znacznie zimniejsza, choć z pewnością nie byłaby o 2 stopnie zimniejsza.

Bez wątpienia kwestia ta jest czymś więcej niż zainteresowaniem, ponieważ karły M są najliczniejszymi gwiazdami o głównej sekwencji i dlatego są interesujące na całe życie. Aby mieć życie w pobliżu karła M, planeta musiałaby być bliżej Słońca niż Ziemia, ale efekt zbliżenia planety oraz zmniejszenia i ochłodzenia gwiazdy byłby podobny do pozostawienia Ziemi w miejscu, w którym się znajduje, i ochłodzenia gwiazdy i większe. Tak więc natura nieprzejrzystości atmosferycznej dla wilgotnych atmosfer musi mieć ogromne znaczenie dla zrozumienia perspektyw życia wokół karłów M.

— Ken G.
źródło