Calor polar, frío ecuatorial - Efectos climáticos de las temperaturas globales invertidas

¿Cómo afecta la inversión de las temperaturas globales al clima? Aquí existe un mundo de fantasía similar a la tierra en todos los aspectos importantes. Excepto, sin embargo, que las temperaturas globales se han invertido; es más frío en el ecuador y más cálido en los polos [geográficos].

Después de leer Modelado climático 101 , aunque entiendo los conceptos básicos, soy muy ignorante. ¿Habría alguna consecuencia inesperada al invertir las temperaturas? Obviamente, uno podría simplemente cambiar la lógica del blog antes mencionado. Pero sospecho que puede haber más, ya que no se discuten cosas como el efecto del hielo marino en el clima.

¿Cuáles son los efectos climáticos de las temperaturas globales invertidas? Especialmente aquellos que no se pueden extrapolar del blog. Por favor explique dando contexto científico.

CON RESPECTO AL ESPACIO: Hay un fenómeno desconocido más allá de la atmósfera del planeta, que existe como un anillo alrededor del ecuador. Este fenómeno deja pasar parte de la luz visible, pero desvía la luz no visible del ecuador, canalizándola hacia los polos. La mayor parte de la energía del sol ingresa a la atmósfera en los polos y luego se comporta normalmente. Bajo la atmósfera del planeta no existe ningún fenómeno inusual.

CON RESPECTO A LA LUZ: La luz que llega al ecuador es fría. La luz visible transporta el 42% de la energía solar a la tierra. El fenómeno desvía así la luz no visible y algo de luz visible hacia los polos.

PD Disculpas por aquellos que han respondido reflexionando sobre la inclinación planetaria; mi culpa por incompletitud inicial. Las preguntas son difíciles. Estoy interesado en lo que sucede con el clima, NO en nada que pueda justificar que los polos sean cálidos y el ecuador frío. La parte científica se trata de efectos climáticos inesperados en este hipotético.

Dado que su mundo no obedece a la física de este universo, no obedece a la física de este universo. Eres libre de hacer lo que quieras con el clima.
Si comienza con una situación anormal y luego deja que las leyes del mundo real funcionen, preveo un desastre terrible hasta que su mundo se asiente en la nueva configuración.
¿Qué es un poste? ¿Puede apuntar hacia el sol?
La respuesta de Will te da el caso real de Urano. Su polo sur apunta hacia el sol. No tengo conocimiento de ninguna ciencia real que diga que esto no puede sucederle a un Planeta Ricitos de Oro. La falla en su pregunta es que la rotación es de 90 grados con respecto al sol. Bueno, con una sola fuente de calor, será un desafío importante encontrar una manera de hacer que el ecuador sea más frío que el eje del polo que no esté frente al sol. Will lo intenta elevando el ecuador. Creo que su pregunta realmente trata de llegar a cómo se obtiene calor de un polo al otro sin calentar el medio. Technobalbucea eso y solo di que está sucediendo.
@EnigmaMaitreya Sí, solo voy a tener que insistir en que este es un proceso que está sucediendo, ya que mucha gente parece estar extrañando el bosque por los árboles. Estoy interesado en lo que sucede con el clima cuando el calor llega a un lugar inesperado; no sobre alineaciones planetarias.
No digo esto como respuesta porque no puedo fundamentarlo. La Magnetosfera de la Tierra es un modelo de lo que creo que quieren. Eso trata con partículas cargadas y no con calor. PERO si existiera una condición atmosférica superior que podría causar 1. aberturas en los polos, consulte (Apertura de la Tierra en los polos y aberturas en forma de Pentágono de Saturno). - 2. Algo de calor se transfiere por estas aberturas para "calentar" los dos polos. Puede ser poco realista suponer que ambos polos tienen la misma temperatura, pero creo que es posible que ambos sean más cálidos que el ecuador. Creo que esto puede configurar la distribución de energía.
@EnigmaMaitreya "...el caso real de Urano. Su polo sur apunta hacia el Sol". El polo sur de Urano apunta al sol una vez al año. Medio año después es el polo norte. En el medio ninguno de los polos apunta al Sol.
@Samuel, tienes razón, siempre olvido eso, ya que, por la razón que sea, hay un bit atascado en mi memoria sobre Tidally Locked es el valor predeterminado. Gracias.
Esto no es un duplicado porque especifica un mundo similar a la Tierra.
Esto no es un duplicado por las razones que ya había mencionado, pero lo he editado para tratar de enfatizar aún más ese punto y evitar más confusiones. Hay una razón por la que he usado la etiqueta climática y no la etiqueta espacial.
Todavía no has respondido a la pregunta de JimmyB sobre qué quieres decir con polo . ¿Sería seguro asumir que estás hablando del eje de rotación en lugar de, por ejemplo, el eje de simetría del campo magnético?
@PeterTaylor ¡Lo siento! Polo me refiero al err, me refiero a como el ártico y el antártico en la tierra. El planeta es tierra como en todos los demás aspectos, por lo que los polos son arriba y abajo y sí; presumiblemente campo magnético también. Aunque eso es de lo que recuerdo, ¿no es exactamente lo mismo que el polo norte?
@JimmyB ¡Perdón por no responder antes! Los polos son geográficos y no se preocupan por cosas como la alineación planetaria; Ese no es el problema. La única preocupación son los efectos sobre el clima cuando el calor se vierte principalmente en los polos en lugar del ecuador.
@inapropiadoCode Creo que uno de los problemas que tiene la gente es que, a menos que podamos entender el mecanismo de redirección de la luz, es difícil adivinar los efectos sobre el clima y el clima. Como dije en mi respuesta sobre algún tipo de filtro, las áreas sin filtrar se comportarían normalmente, pero las áreas oscurecidas serían más frías y seguirían actuando como un destino para el aire caliente que asciende. Pero si realmente inviertes la radiación incidente, entonces tendrías toda la radiación del ecuador concentrada en los polos... columnas de fuego como nunca hemos visto.
@Seeds Según la pregunta: en este sistema, la luz pasa normalmente a través del fenómeno, pero el calor se redirige. ¿La luz y el calor no son lo mismo? No hay áreas oscurecidas, todas las áreas están iluminadas según las circunstancias de la Tierra, es el camino del calor lo que cambia. ¿No está lo suficientemente claro en la pregunta? ¿Cómo sugeriría que aclare lo que ya he escrito?
@inapropiadoCode Crucial para la forma en que se comporta el clima es cómo se bombea la energía a la atmósfera. Si viene de abajo, los efectos serán muy diferentes que cuando viene de arriba. Un ejemplo, las nubes mantienen el equilibrio al reflejar la energía entrante después de que mucha energía haya sido absorbida por la evaporación del agua. Si su fuente de calor es geotérmica, el agua se evapora y sirve como aislamiento adicional para capturar el calor.
@Swier La luz y el calor llegan del sol, en una circunstancia similar a la de la tierra; desde arriba. Pero el calor se redirige principalmente a los polos, desde donde presumiblemente se propaga.
@inapropiadoCode por alguna razón (realmente no nos importa qué) la radiación 'solar' entrante es (sin(lat))^2en lugar de (cos(lat))^2. Eso es algo con lo que puedo trabajar.
Lo edité nuevamente para tratar de aclarar aún más el mecanismo en el trabajo. ¿Esperemos que esta vez no haya ambigüedad?
Alex P- te equivocas. La física de fantasía no es necesaria para un mundo así, aunque ayudaría mucho. Creo que mi respuesta brinda un método científicamente preciso para obtener polos calientes y un ecuador frío.
@MAGolding Su respuesta fue impresionante, pero estoy confundido acerca de por qué pensó que esa era la pregunta. No eres el único que piensa. He estado luchando para formular esta pregunta durante más de una semana. ¿Era engañoso el título? Como pensé en retrospectiva, tal vez lo fue y lo cambié. Tengo la sensación de que no estoy explicando esto correctamente o que la gente no lo está leyendo.
@inapropiadoCode La luz es lo que calienta el planeta, más específicamente, la luz golpea las cosas en el planeta y las calienta.
Ups, no se cumplió la fecha límite de edición. :( Veo el malentendido ahora, no se puede separar la luz y el calor, porque la luz ES lo que calienta el planeta.
@Seeds Necesito hacer más preguntas para poder hacer esta pregunta... ¿Cuánta energía tiene la luz visible, proporcionalmente? ¿Porque la luz visible no es la totalidad de la transferencia de energía? Y además de eso, ¿no se transfieren otros tipos de energía del sol a la tierra además de la luz? Entonces... en teoría, ¿cuánta energía se puede redirigir si la luz visible pasa por el fenómeno?
Ahora agregué "visible" a la mención de la luz que pasa, espero que esto debería agudizar aún más la definición.
La luz visible es responsable de la mayor parte de la energía que se utiliza para calentar la Tierra. El mayor porcentaje de la radiación EM proveniente del sol está en el rango visible (verde, no recuerdo la longitud de onda exacta). También puede consultar windows2universe.org/earth/Atmosphere/… para obtener información sobre la penetración

Respuestas (9)

Hay 2 diferencias principales que veo aquí en cuanto a cómo la tierra ahora recibe su luz.

  1. Área más concentrada / más pequeña. Las áreas de tierra que golpea el sol en todo el mundo son significativamente más grandes que el área de solo los polos. Entonces, la misma energía en menos área significa que el calentamiento será más intenso en los polos.

  2. ¡Tierra! Esto funciona mejor si tienes un globo real, ya que la percepción bidimensional es un poco más difícil... pero si tomas un globo y lo giras normalmente, verás mucha agua, particularmente en el hemisferio sur. . Ahora mire su globo desde el polo norte o el polo sur... notará que hay una cantidad significativamente mayor de tierra alrededor de los polos que los vastos océanos alrededor del ecuador. Los océanos tienden a absorber completamente la luz solar, mientras que la tierra reflejará más... aunque su planeta reciba la misma cantidad de luz, se reflejará más.

Cambios importantes de esto:

Tendrás un globo más frío en promedio, simplemente porque la masa terrestre refleja más luz solar que los océanos... lo cual tiene sentido en este mundo ya que la región ártica ahora es la banda ecuatorial gigante y no un simple polo.

La circulación termohalina, el flujo de energía a través de los océanos, probablemente se vea muy afectada por esto y, como tal, es probable que el sistema existente no exista. En última instancia, se está calentando un área más pequeña de agua en esta configuración, sin embargo, el calentamiento debería ser más intenso. Esto significa que una mayor intensidad (más energía) impulsará cualquier proceso que mueva la energía alrededor de los océanos. De hecho, sugeriría que debido a esto, es poco probable que un ecuador completamente congelado ya que las corrientes oceánicas deberían mantener algunas líneas abiertas. Un punto de historia interesante si existiera un paso de barco ecuatorial, y yo diría que es plausible con las corrientes correctas. La tierra ecuatorial se congelaría.

¡Viento! Idea similar a la anterior, excepto en el aire. Las corrientes de viento deberían ser más intensas ya que tiene un área más pequeña que se calienta más intensamente, y eso debería impulsar patrones de viento mucho más fuertes. Es difícil especular mucho más sobre eso, me imagino que el Polar Jet sería más ecuatorial y algo así, si eso sucede.

Puede haber una simplificación del clima hasta cierto punto... el sol golpea el polo, el agua se evapora, forma nubes, se mueve hacia el ecuador, golpea el aire frío y nieva, repito... el aire de los polos no tiene exactamente a dónde ir .

El Ártico tiene tierra que impedirá su formación... pero hay una buena posibilidad de que el continente antártico desarrolle un fuerte anillo de viento a su alrededor que siempre está presente como una corriente en chorro.

No estoy seguro de por qué la premisa está recibiendo tanto rechazo. ¿Es tan increíble?

El ecuador es cálido porque recibe más sol directo. Si la tierra estuviera inclinada de manera que los polos miraran hacia el sol, los polos recibirían más sol. Y estar caliente.

De Quora :

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Del Universo Hoy :

Mientras que el resto de los planetas del Sistema Solar se pueden considerar como peonzas, Urano es más como una bola rodante que gira alrededor del Sol. Durante el punto de los solsticios de Urano, un polo mira hacia el Sol continuamente, mientras que el otro polo mira hacia afuera. Solo una delgada franja de la superficie de Urano experimenta algún tipo de ciclo día/noche. Los polos de Urano experimentan 42 años de luz solar continua y luego 42 años de oscuridad continua. Durante el tiempo del equinoccio en Urano, el ecuador del planeta está frente al Sol, por lo que experimenta ciclos de día y noche como los que tenemos aquí en la Tierra.

Así que ahí están tus polos tostados. al estilo Urano. Uno cálido por temporada, cierto. Me pregunto si podrías darle a la esfera otro eje de rotación para hacer girar los polos alrededor del sol con más frecuencia...

Re el ecuador: hazlo frío haciéndolo alto. La latitud y la elevación son ambas formas en que las cosas se vuelven más frías en la tierra. Aplasta el planeta para que el ecuador cabalgue sobre una cresta de gran elevación. Ecuador está en el ecuador. Hace frío.

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Desde aquí _

Más alto es más frío.

"¿Podría suceder esto?" es una pregunta legítima (y bastante interesante). Pero dicho esto, la pregunta tal como la veo ahora es "¿qué cosas no he pensado que pasarían si...". Todavía estoy aprendiendo las reglas aquí, pero deduzco que la apertura hasta ese punto está mal vista.

Me sorprendió el retroceso. El único defecto en la pregunta que veo es que, a menos que lo haya abordado (el ecuador está elevado), existe el problema de que la rotación es de 90 grados con respecto al sol y eso significa que el Polo del Eje que mira al sol está caliente para enfriar / frío en el ecuador a muy frío en el Polo del Eje que no mira hacia el sol. Una solución sería dos fuentes de calor.
Hum, una segunda solución requeriría una tecnocharla que no se me ocurre. Bien, nuestra esfera electromagnética desvía el viento/llamarada solar que nos rodea. También tiene embudos de descenso en los polos. SI la tecnocharla se produjera de forma natural, entonces sería posible calentar ambos polos a partir de una única fuente de calor.
Ambos polos no se calientan si uno está frente al sol. El otro se congelaría. Además, esto no responde a la pregunta de qué sucedería.
@SpaceMouse Eso es cierto y apunta a un problema. PERO usando la magnetosfera de la Tierra como ejemplo, digamos que hay una condición atmosférica superior que establece un viento CALIENTE de polo a polo. Entonces, todo lo que tenemos que hacer es suponer que los polos tienen un... bueno... que parte del viento caliente puede subir a la superficie. El polo que mira hacia el sol es el más caliente, el polo que no mira hacia el sol puede ser la segunda zona más caliente y el ecuador es la zona más fría. Esto debería establecer la distribución de energía requerida por la Pregunta.
@SpaceMouse Honestamente, no creo que sea prudente que nadie piense que "conocemos" las condiciones atmosféricas como una "ley/regla" que conocemos de la "Tierra", pero solo con respecto al aquí y ahora. Así que tal vez debamos ser un poco menos rígidos y tener una mente más abierta en nuestro pensamiento.
@EnigmaMaitreya si tiene una respuesta alternativa, publíquela como respuesta en lugar de como comentarios extensos. Gracias.
¿Qué pasaría si tuvieras una inclinación entre los dos extremos (¿45*?) y una rotación rápida con un poco de giro adicional? puede hacer que los polos estén más cerca del sol (por lo tanto, más cálidos) pero también tener suficiente rotación para ver que ambos polos reciban algo de luz solar por día, lo que cambia nuestra variación de calor para el día/noche frente a las estaciones. El clima en general sería mucho más extremo del día a la noche en los polos, pero el promedio aún podría ser más cálido que el promedio en el ecuador, especialmente porque las temperaturas extremas más altas parecen alentar a los desiertos que tienen temperaturas más extremas...
La serie de videojuegos Twinsen tenía un planeta así: había una enorme cadena montañosa que rodeaba todo el ecuador, lo que lo hacía muy frío. Como bono adicional, dos soles estaban calentando los dos polos, haciéndolos cálidos y desérticos. Aunque la estabilidad de tal sistema (un planeta entre dos estrellas) puede ser cuestionable, la cresta de la montaña puede ser plausible.

Creo que probablemente tendría patrones climáticos similares a los de la Tierra, excepto que los flujos estarían en la dirección opuesta.

El aire caliente se expandiría en los polos y se dirigiría hacia el sur. El efecto Coriolis tendería a torcer esa corriente descendente en sentido contrario a la rotación del planeta. Mire las bandas de viento de la Tierra y simplemente haga lo contrario y luego tendría patrones climáticos generales. A menos que alguien sepa mejor, me imagino que la corriente en chorro sería la misma, así que mire cómo las cosas podrían arremolinarse a medida que los vientos dominantes se acercan a la corriente en chorro.

Los flujos de agua serían diferentes. El agua no se expande mucho, pero se expande lo suficiente como para que el agua más pesada se hunda bajo el agua más caliente. A veces, las corrientes oceánicas regresan viajando alrededor del océano y, a veces, simplemente regresan por donde vinieron a una profundidad diferente. Entonces, la dirección de los flujos superior e inferior sería la opuesta, pero la dirección circular debería ser la misma.

Además, si no hay una masa de tierra que cubra un polo, probablemente tenga un huracán permanente. Si hay una masa de tierra, probablemente tenga un desierto central que casi no llueve en una década (el aire húmedo tendería a circular alrededor del centro). Tal como está, la Antártida tiene uno de los desiertos más secos debido a este efecto.

Quizás esto no sea del todo posible, pero ciertamente es lo suficientemente bueno para la fantasía o la ciencia-fantasía, o incluso para la ciencia ficción suave.

Ponga una luna en una órbita bastante cercana. Esta luna tiene mucha actividad, ya sea de criovolcanes, de actividad volcánica clásica o de otra cosa.

La luna es lo suficientemente pequeña como para que el material expulsado violentamente escape regularmente de su atmósfera, que forma un anillo difuso a lo largo de su órbita, que se alinea aproximadamente con el ecuador del planeta. Este anillo de material bloquea una cantidad sustancial de radiación solar, lo que compensa con creces la diferencia normal en el calor disponible del sol entre los polos y el ecuador.

Este planeta está un poco más cerca de su sol que la Tierra, por lo que los polos son bastante cálidos, y el ecuador probablemente sería un infierno bañado por el sol si no existiera el anillo de nubes.

Me gusta, pero probablemente necesite expresar para los puristas que no hay estaciones en el planeta. O que el anillo sea lo suficientemente significativo como para que la sombra prevalezca a través de los cambios estacionales
Si el planeta tiene una órbita circular y no tiene inclinación axial, entonces debería poder explicar la falta de estaciones.

No es una mala pregunta, pero como menciona @AlexP, no existe un método científicamente preciso para obtener lo que desea.

En pocas palabras, el sol es la fuerza dominante en el clima. No importa la composición de su atmósfera o la cantidad de actividad volcánica, simplemente no puede superar el poder abrumador del sol.

Cambiar las temperaturas en un planeta simplemente no es plausible.

Este XKCD qué pasa si la entrada es relevante. Discute el impacto del sol en relación con la gravedad en lugar de la temperatura, pero conceptualmente da una buena idea de la escala con la que está trabajando.

Este artículo de la NASA también puede ser útil.

Por supuesto, todo esto supone un mundo similar a la Tierra... hay algunas situaciones extrañas que podrían acercarte, pero no importa qué, los polos solo pueden calentarse uniformemente a bajas temperaturas... aunque hipotéticamente podrías tener uno caliente. y uno frío... en una configuración definitivamente diferente a la terrestre.

¿No es eso combinar el sol con el flujo de energía solar? ¿Si tenemos algún efecto cósmico alrededor del ecuador que actúa como una rosquilla alrededor del mundo, redirigiendo el flujo de energía solar lejos del ecuador y hacia los polos? Entonces nos metemos en preguntas sobre bueno, ¿el calor viaja hacia el ecuador aunque no llegue allí con fuerza?
James: creo que mi respuesta brinda un método científicamente preciso para obtener polos calientes y un ecuador frío.

Imagínese esto, un planeta sin inclinación axial, lo suficientemente cerca del sol que los polos son agradables y tostados. El ecuador normalmente estaría extremadamente caliente, pero hay algo que bloquea la luz del sol, total o parcialmente, en latitudes alrededor del ecuador, por lo que termina siendo más frío. Cuanto más al sur vaya, aún se calentará más, hasta que comience la filtración.

Entonces esa es una manera de acercarnos a lo que se propone. Presumiblemente, el aire cálido aún se elevaría y se extendería desde allí. El área ecuatorial sería el mayor volumen de aire de enfriamiento, por lo que esperaría que la mayor parte del aire ascendente se moviera en esa dirección.

¿Qué tal un bonito y grueso anillo de escombros que da sombra a los trópicos? Todavía tendría calor en latitudes que no están sombreadas, pero debería llevarlo por un buen camino hacia lo que desea.

Bueno, puramente de la física, Coriolis https://en.wikipedia.org/wiki/Coriolis_force#Applied_to_the_Earth seguiría funcionando de la misma manera. Todavía tendría células de Hadley, pero estarían invertidas en la dirección https://en.wikipedia.org/wiki/Hadley_cell .

Dicho esto, es mucho más difícil hablar sobre el clima aquí debido al efecto masivo que tiene el sol sobre el clima en un área. Suponiendo que el planeta apuntara directamente al sol sobre su eje y estuviera bloqueado por mareas, tendría un polo caliente, el ecuador con un fuerte gradiente de temperatura desde la oscuridad a la luz y el otro polo congelado. Básicamente, no hay una orientación en la que el planeta pueda tener polos calientes y un ecuador frío, por lo que es difícil dar una explicación más allá de eso. La radiación solar es igual de importante para las cuestiones climáticas.

¿Qué pasa con una luna ligada por mareas a un gigante gaseoso, por lo que siempre está entre ella y el sol con un polo hacia el gigante gaseoso y un polo hacia el sol?
Tendrías que tener el gigante gaseoso también fijado por mareas a la estrella: una luna simplemente enganchada por mareas al gigante gaseoso se alejaría de la estrella. En este caso, el gigante gaseoso no emitiría tanto "calor" como la estrella, sin importar dónde se encuentre (ya que recibe la misma radiación solar, efectivamente), por lo que habría una diferencia de temperatura entre los dos. polos, y terminarías con una mitad 'caliente', la otra mitad 'menos caliente': el clima no sería igual entre las dos mitades, y el aire se alejaría (en general) (creo...) de el polo "más frío" en la superficie.

Si pudiera lograr esta inversión, entonces una diferencia clave es que habría dos zonas viables (de latitud), separadas por una amplia zona ecuatorial probablemente infranqueable (hielo, ventiscas, depredadores equivalentes al oso polar, etc.)

Entonces, a excepción de las esporas resistentes, las semillas y el héroe afortunado ocasional, las dos bandas habitables bien pueden tener ecologías separadas (excepto el aire) y sus personas pueden no tener conocimiento de la otra zona, excepto en historias y leyendas. . Posible grano para las historias, espero.

Creo que teóricamente es posible que un mundo real tenga un clima muy similar, cálido en los polos y frío en el ecuador. Desafortunadamente, no puedo hacer simulaciones climáticas por usted, pero tal vez pueda encontrar a alguien que pueda hacerlo.

Se especula que la Tierra podría haber estado casi completamente cubierta de hielo y nieve durante millones de años hace cientos de millones de años, por lo que teóricamente es posible que los trópicos de la Tierra tengan un clima muy frío.

El problema es que los trópicos del planeta se enfrían al mismo tiempo que los polos se calientan. Y mi solución hará imposible que sus lectores ignoren que el escenario está en un planeta alienígena en un sistema solar diferente. Pero las historias de fantasía pueden estar ambientadas en planetas alienígenas en el espacio exterior tanto como en la Tierra o en mundos planos o en escenarios extraños que nunca se explican, que tienen tanto más allá de los bordes de los mapas que los lectores no saben si están en planetas esféricos o discos planos.

Es posible que haya oído hablar de la zona habitable alrededor de una estrella, una zona en la que un planeta similar a la Tierra, si orbita allí, recibiría la cantidad adecuada de luz y radiación de la estrella para tener las temperaturas necesarias para la vida.

Las estrellas mucho más masivas y brillantes que el sol de la Tierra quemarían todo su combustible de hidrógeno demasiado rápido para que sus planetas se vuelvan habitables para los humanos o para que evolucione la vida inteligente. Afortunadamente, la mayoría de las estrellas son estrellas enanas rojas que pueden durar billones de años. Desafortunadamente, las zonas habitables alrededor de las tenues estrellas enanas rojas están tan cerca de las estrellas que los planetas que orbitan en ellas quedarían bloqueados por mareas a sus estrellas.

Sus días equivaldrían a sus años en longitud. Un lado de tal planeta siempre miraría hacia la estrella, y estaría en el día y el calor eternos, y el otro lado siempre miraría en dirección opuesta a la estrella y estaría en la noche y el frío eternos. Y los astrobiólogos se preguntaron y calcularon si la vida sería posible en un mundo así. Así que nadie sabe si los planetas con vida pueden orbitar en las zonas habitables de las estrellas enanas rojas.

Cuando se detectaron por primera vez planetas en órbita alrededor de otras estrellas, los primeros eran muy grandes, a menudo varias veces la masa de Júpiter, y orbitaban cerca de sus estrellas, a menudo lo suficientemente cerca como para ser tostados por el intenso calor y la luz de sus estrellas. Tales mundos se conocieron como "Júpiteres calientes".

Y los astrobiólogos se dieron cuenta de que si un "Júpiter caliente" orbitaba en la zona habitable de una enana roja tenue, todas sus lunas, si las hubiera, estarían bloqueadas por mareas al "Júpiter caliente" que orbitaban y no a la estrella que el "Júpiter caliente". Júpiter" en órbita. Por lo tanto, no mantendrían una cara siempre apuntando a la estrella. En cambio, mantendrían una cara siempre apuntando al "Júpiter caliente" y tendrían más días y noches menos normales.

Y es posible que algunas lunas que orbitan "Júpiter calientes" sean varias veces más grandes que las lunas más grandes de nuestro sistema solar y, por lo tanto, lo suficientemente grandes como para ser planetas habitables y tener vida. Por lo tanto, es posible que las exolunas habitables del tamaño de un planeta que orbitan "Júpiter calientes" que orbitan estrellas enanas rojas sean tan comunes como los planetas habitables que orbitan otras estrellas.

Y esto es importante porque no sé cuál tendrá que ser el tamaño de la órbita de mi hipotético planeta con polos más cálidos y ecuador más frío. Es muy posible que necesite tener un año mucho más corto que la Tierra y tenga que orbitar muy cerca de una estrella enana roja, y entonces tendrá que ser una exoluna habitable de un planeta gigante en lugar de un planeta habitable en sí mismo, en para evitar estar bloqueado por mareas a su estrella.

La mayoría de los planetas de nuestro sistema solar giran con un eje de rotación que es casi perpendicular (en ángulo recto o 90 grados) al plano en el que orbitan alrededor del sol. Los polos de rotación de seis planetas están inclinados entre 0,0 grados (Mercurio) y 28,8 grados (Neptuno) desde la posición esperada de ángulo recto. Y la mayoría de las lunas del sistema solar tienen su eje de rotación a noventa grados de sus paneles orbitales.

Por lo tanto, se espera que la mayoría de los planetas extrasolares giren alrededor de polos que son casi perpendiculares a sus planos orbitales. Pero habrá algunas excepciones, como los dos planetas de nuestro sistema solar que no tienen tales polos de rotación. Venus gira con una inclinación de 177 grados, casi exactamente hacia atrás desde la posición normal, y Urano gira con una inclinación de 97 grados, girando así casi exactamente en su plano orbital.

Así, Urano tiene estaciones muy extrañas en su año de 84,01 años terrestres. No es que esas extrañas estaciones importaran mucho en un planeta gigante de gas tan frío y sus lunas. Pero importarían mucho en un planeta en la zona habitable que tuviera un eje de rotación inclinado en una cantidad similar.

Imagine un planeta habitable orbitando en la zona habitable de su estrella, con un eje de rotación inclinado unos 90 grados y, por lo tanto, casi en el plano en el que el planeta orbita su estrella.

En la temporada A, el hemisferio norte podría apuntar casi exactamente a su estrella. Por lo tanto, el hemisferio norte estaría en luz diurna constante y se calentaría todo el tiempo, especialmente en las regiones polares que recibirían la luz casi directamente hacia abajo. Las regiones ecuatoriales no recibirían una luz solar muy intensa, ya que estaría llegando muy bajo, casi paralela al suelo, y cualquier elevación arrojaría sombras frías muy largas.

El hemisferio sur se estaría refrescando durante la noche constante. Cualquier persona en la oscuridad constante podría ver las estrellas rotar 360 grados cada rotación completa del planeta, a diferencia de los nativos del hemisferio norte.

Estación B. El planeta está a 90 grados en su órbita desde la estación A. Otoño en el hemisferio norte y primavera en el hemisferio sur. Ahora las regiones ecuatoriales estarían orientadas directamente hacia la estrella durante el día y directamente en dirección opuesta durante la noche. Tanto el hemisferio norte como el sur también tendrían días y noches alternos. El hemisferio norte se enfriaría y el hemisferio sur se calentaría. Todo el mundo en cualquier parte del planeta podía saber la hora por la posición del sol durante el día y la posición de las estrellas y constelaciones durante la noche.

si las regiones ecuatoriales tuvieran altitudes elevadas y aire escaso y tal vez nieve y hielo en el suelo para reflejar la luz hacia el espacio, es posible que no se calienten mucho durante ese período.

Estación C. 180 grados de órbita desde la estación A. Exactamente lo contrario de la estación A. Invierno en el hemisferio norte y noche constante, y verano en el hemisferio sur y día constante. Las regiones ecuatoriales reciben luz en ángulos muy bajos que no las calientan mucho, esta vez viniendo del lado sur y no del lado norte.

Estación D. 270 grados de órbita desde la estación A. Exactamente lo contrario de la estación B. Primavera en el cálido hemisferio norte y otoño en el frío hemisferio sur.

Ahora las regiones ecuatoriales estarían orientadas directamente hacia la estrella durante el día y directamente en dirección opuesta durante la noche. Tanto el hemisferio norte como el sur también tendrían días y noches alternos. El hemisferio norte se calentaría y el hemisferio sur se enfriaría. Todo el mundo en cualquier parte del planeta podía saber la hora por la posición del sol durante el día y la posición de las estrellas y constelaciones durante la noche.

Y puede haber estaciones intermedias de cambio. La estación AB entre A y B, la estación BC entre B y C, la estación CD entre C y D, y la estación DA entre D y A. Durante esas estaciones, cada parte del planeta tendría al menos un poco de día y al menos un poco de noche. .

Si el planeta orbitara alrededor de una estrella bastante grande y brillante como el Sol, cada una de las ocho estaciones podría durar al menos un mes terrestre.

Pero si el año del planeta dura tanto como un año marciano de 1,88 años terrestres, o un año terrestre, o incluso un año venusiano de 0,62 años terrestres, los veranos en los polos podrían ser demasiado calurosos y los inviernos en los polos podrían ser demasiado calurosos. muy frío. Parece que desea que ambos polos se mantengan más cálidos que el ecuador durante todo el año.

Los extremos de temperatura polar pueden ser moderados por las corrientes oceánicas y los vientos que transportan el calor de las regiones más cálidas a las regiones más frías. Pero en la Tierra eso no es suficiente para evitar que muchas regiones tengan grandes cambios de temperatura durante las diferentes estaciones.

Por lo tanto, las ocho estaciones sugeridas en ese planeta deberían ser muy cortas para evitar subidas y bajadas extremas de temperatura en los polos. Supongo que cada estación podría durar de dos a cuatro días del planeta, haciendo que cada año dure de dieciséis a treinta y dos días del planeta.

Y con una órbita tan corta, el planeta tendrá que ser una exoluna que orbite alrededor de un planeta cálido, o al menos cálido, similar a Júpiter. Si es un planeta solitario, las fuerzas de marea de la estrella cercana cambiarán gradualmente su eje de rotación hasta que esté casi en un ángulo perpendicular de 90 grados con respecto al plano orbital del planeta. Y ralentizará la rotación de los planetas hasta que el día del planeta tenga la misma duración que su año, y luego bloqueará el período de rotación. Esto llevará apenas millones de años en la historia del planeta, mucho antes de que se desarrollen las primeras formas de vida unicelulares.

A menos que el planeta sea una exoluna y esté bloqueado por mareas y protegido de las mareas de la estrella por el planeta que orbita, y por lo tanto mantiene su eje de rotación impar hasta que se desarrolle vida inteligente, al igual que las lunas de Urano están bloqueadas en la inclinación axial de Urano.

El artículo "Habitabilidad de las exolunas restringida por la iluminación y el calentamiento de las mareas" analiza los factores que afectan la habitabilidad de exolunas hipotéticas.

Se ha demostrado que la mayor duración posible del día de un satélite compatible con la estabilidad de Hill es aproximadamente P p/9, siendo P p el período orbital del planeta alrededor de la estrella (Kipping, 2009a).

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1

Por lo tanto, se cree que el año del planeta y su exoluna habitable mientras orbitan alrededor de su estrella tendrá que ser al menos nueve veces más largo que el día y el mes (o día/mes) de la exoluna. Ya que sugerí que la exoluna puede tener ocho estaciones, si son igualmente largas, cada una durará al menos 1.125 de los días/meses de la exoluna.

Otra posible ventaja de una exoluna con una inclinación similar a la de Urano en su eje de rotación es que el calentamiento por marea de una exoluna puede mantener caliente una región polar durante su largo invierno.

Por otro lado, podemos imaginar escenarios en los que una luna se vuelve habitable solo debido al calentamiento de las mareas. Si el planeta anfitrión tiene una oblicuidad similar a la de Urano, entonces una región polar no estará iluminada durante la mitad de la órbita alrededor de la estrella. El calentamiento moderado de las mareas de algunas decenas de vatios por metro cuadrado podría ser suficiente para evitar que la atmósfera se congele. O si el planeta y su luna orbitan alrededor de su estrella anfitriona un poco más allá del borde exterior de la IHZ, entonces el calentamiento por mareas podría ser necesario para que la luna sea habitable en primer lugar. El calentamiento de las mareas también podría impulsar la tectónica de placas de larga duración, mejorando así la habitabilidad de la luna (Jackson et al., 2008). Un ejemplo lo da la luna Europa de Júpiter, donde la insolación es débil pero las mareas proporcionan suficiente calor para mantener un océano subterráneo de agua líquida (Greenberg et al., 1998; Schmidt et al., 2011). En el lado negativo, demasiado calentamiento de las mareas puede hacer que el cuerpo sea inhabitable debido al aumento de la actividad volcánica, como se observa en Io.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1

Los períodos de rotación sincronizados de exolunas putativas de la masa de la Tierra alrededor de planetas gigantes podrían estar en el mismo rango que los períodos orbitales de las lunas galileanas alrededor de Júpiter (1.7–16.7 d) y como el período orbital de Titán alrededor de Saturno (≈16 d) (NASA/ Efemérides del satélite planetario JPL)4.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1

Los autores no enumeran la duración del día/mes de una exoluna como un factor que influye en su habitabilidad, por lo que por el momento podemos suponer que una exoluna habitable podría tener un período de rotación o día/mes de aproximadamente 1,7 a 16,7 días terrestres.

Así, el año de una exoluna habitable, que debería ser al menos 9 veces más larga que su día/mes, podría tener una duración mínima de 15,3 a 150,3 días terrestres. Pero probablemente más corto que los 224,7 días terrestres de Venus o incluso los 88,0 días de Mercurio.

Sugerí que cada una de las ocho estaciones de la exoluna podría durar de dos a cuatro días de la exoluna y, por lo tanto, el año total podría ser de aproximadamente 27,2 a 534,4 días terrestres.

Por lo tanto, el año de la exoluna debería tener entre 27,2 y 150,3 días terrestres, y probablemente en la parte más corta de ese rango.

Los nativos del lado de la exoluna que mira al planeta deben tener una gran vista del planeta y de las lunas o anillos internos que pueda tener. La luz de las estrellas reflejada por el planeta debería iluminar muy bien su lado e incluso podría hacerlo significativamente más cálido que el otro lado.

Es posible que los nativos del lado lejano de la exoluna ni siquiera sepan que el planeta existe.

Añadido el 04-06-2017

Jápeto, una luna de Saturno mucho más pequeña que la exoluna hipotética, tiene una gran protuberancia ecuatorial, con dimensiones de 746 por 746 por 712 kilómetros, y una cresta ecuatorial que recorre tres cuartos alrededor de la luna, lo que la hace parecer una especie de nuez. La cordillera ecuatorial tiene unos 20 kilómetros (12,42 millas) de ancho y 13 kilómetros (8,07 millas) de altura.

Si la exoluna tuviera una cresta ecuatorial tan alta, los vientos llevarían aire cálido y húmedo hacia ella durante la temporada A y la temporada C, llovería y/o nevaría en sus laderas. Si la cordillera estuviera rodeada de altas mesetas como el Tíbet, la precipitación sería nieve que podría acumularse y convertirse en hielo. por lo tanto, las regiones ecuatoriales podrían estar llenas de glaciares y capas de hielo que reflejaban la luz de la estrella hacia el espacio y nunca se calentaban.

Calor polar, frío ecuatorial - Efectos climáticos de las temperaturas globales invertidas
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