Calcule la temperatura de la superficie del planeta por distancia desde la estrella [duplicar]

Si el planeta y la estrella en cuestión son muy similares a la Tierra y al Sol, ¿cómo puedo calcular la temperatura de la superficie del planeta sabiendo la distancia a la estrella?

Esta pregunta se hizo originalmente en el intercambio de pila de Worldbuilding, y alguien me sugirió que la hiciera aquí.

¿Con qué firmeza podemos suponer que un planeta es similar a la Tierra? Esto es especialmente preocupante considerando que ser 'similar a la Tierra' también será una función de la distancia del planeta a su estrella. Sin embargo, en general, este no es un método terriblemente sólido: en nuestro propio sistema solar, Mercurio está aproximadamente a la mitad de la distancia del Sol que Venus, pero Venus tiene una temperatura superficial más alta.
Como, exactamente lo mismo en atmósfera, tamaño y temperatura central.
En el trabajo, realmente no puedo hacer cálculos matemáticos, pero mi sugerencia sería usar la ley del inverso del cuadrado y el diámetro angular del planeta para calcular cuánta energía total llega al planeta desde la estrella.
Depende de si tu planeta tiene o no una atmósfera (supongo que la tiene). Si no es así, el cálculo se realiza fácilmente mediante la pregunta vinculada por FJC anterior. Si tiene una atmósfera, entonces es mucho más complejo y depende en gran medida del tipo de atmósfera.
@zephyr Además del tipo de atmósfera, si tiene océanos líquidos y de qué están hechos, qué parte de la superficie es océano a tierra, qué tan bien circulan los océanos, qué tan fácilmente se evaporan, si pueden formar glaciares, color de la superficie o albedo, nubes y/o polvo en la atmósfera superior, ubicación de masas terrestres. Va más allá de la atmósfera, aunque la atmósfera es un factor importante.

Respuestas (1)

Los cálculos limpios y ordenados para esto no son posibles.

Las matemáticas detrás de la temperatura efectiva de un planeta se pueden encontrar aquí y ese es un cálculo sencillo en el que puede ingresar la distancia, la energía solar, el albedo del planeta y obtener una temperatura promedio. El cálculo de la temperatura efectiva de la Tierra llega a -21 °C, lo que obviamente no es exacto, pero eso es lo más lejos que puede llevarte el cálculo.

Mecanismos de retroalimentación:

Esencialmente, sin cambios en la distancia del sol, y solo cambios relativamente pequeños en la inclinación y la excentricidad, la temperatura de la Tierra puede fluctuar desde un promedio global actual de 15 °C hasta aproximadamente 5 °C a medida que entra y sale de las edades de hielo.

Los mecanismos de retroalimentación como el albedo (la cubierta de hielo es el factor clave, pero también los desiertos, la superficie de los océanos), la captura de CO2, que aumenta con los océanos más fríos, pueden amplificar pequeños cambios, lo que lleva a cambios significativos en la temperatura de la superficie. Un cambio orbital, que debería representar tal vez 1 grado C, o un aumento en el CO2, que, por sí mismo, captura menos de 1 grado C, a través de mecanismos de retroalimentación, puede conducir a cambios de temperatura mucho mayores.

Más sobre los mecanismos de retroalimentación aquí .

Colocación de la tierra y circulación oceánica

Hace 5 o 10 millones de años, la temperatura promedio de la Tierra era de unos 18-20 °C y ese cambio fue impulsado, principalmente, por el cierre del Istmo de Panamá que afectó la circulación oceánica. Solo el cierre del Istmo hizo posibles las glaciaciones. Ese es un cambio bastante pequeño en el gran esquema de las cosas, ya sea que su planeta tenga un pasaje casi ecuatorial donde los océanos pueden fluir o no, pero esa única cosa puede significar más de 10 grados.

A medida que la Antártida se desplazó sobre el polo sur (los últimos 30-35 millones de años más o menos), se formaron glaciares y la tierra se enfrió, porque a medida que se forma el hielo, se refleja más luz solar en el espacio y los niveles de los océanos descienden. Los océanos tienen el albedo más bajo y el hielo el más alto. Además, a medida que la Antártida se aleja del polo sur durante los próximos 20 a 30 millones de años, se espera que la Tierra se caliente, a menos que ocurra otro cambio, como la absorción continua de CO2 en la tierra y los océanos.

La Tierra solo puede entrar en una edad de hielo cuando hay tierra cerca de los polos. El período glacial de hace 440-460 millones de años, la mayor parte de la tierra estaba sobre el polo sur. El sol era aproximadamente un 4% menos luminoso y la tierra tenía mucho más CO2 (aunque los niveles de CO2 cayeron durante ese tiempo, no cayeron cerca de donde están ahora) y la órbita de la tierra, hace 440 millones de años tiene algunos incógnitas, pero se cree que una gran masa de tierra sobre el polo sur jugó un papel clave para hacer posible esa glaciación. El punto de inflexión de la formación de hielo en los polos es particularmente sensible y una variable significativa.

Entonces, incluso con planetas muy similares a la tierra. Dónde está la tierra y qué tan bien circulan los océanos y si el planeta puede formar glaciares y hielo marino o no, puede fluctuar quizás 20 grados C en la temperatura promedio global. Cuánto CO2, cuánto vulcanismo activo, cuánto material reflectante en la atmósfera superior, todas las variables.

Incluso con tierras idénticas, los mecanismos de retroalimentación hacen que sea difícil predecir cuál sería la temperatura de la Tierra si empujara a la Tierra 1 millón o 1/2 millón de millas más lejos del sol. Los cálculos de la temperatura de la superficie no seguirían una fórmula matemática simple. Ahora, todavía te enfriarías más a medida que alejas el planeta, pero un empujón podría darte 1-2 grados y el siguiente empujón podría darte 5-10 y el siguiente 0-1. No habría manera de hacer una fórmula limpia.

Creo que es importante mencionar que su enlace para la temperatura de la superficie es realmente la temperatura en la parte superior de la atmósfera (a pesar de lo que dice el título de la sección). No tiene en cuenta la atmósfera.
Pensé que era la temperatura de la superficie si la Tierra no tuviera atmósfera, lo que, por supuesto, cambiaría bastantes cosas, pero es solo un cálculo.
Bueno, sí, ese es un escenario equivalente. O representa la temperatura en la parte superior de nuestra atmósfera o bien la temperatura en nuestra superficie si la atmósfera no existiera. De cualquier manera, no tiene en cuenta la atmósfera.
@zephyr Probablemente debería haber cubierto un poco más la atmósfera. Veré la edición para agregar eso, pero la pregunta era sobre planetas "muy similares a la Tierra", lo que, creo, implica una atmósfera como la nuestra, océanos de agua, etc.
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