Células de convección en la atmósfera de un planeta del tamaño de Júpiter

Fondo

El escenario de una historia que estoy creando es un planeta similar a la Tierra cerca del área de la superficie joviana, que existe en un universo donde la fuerza de la gravedad es apreciablemente más débil que en el nuestro, de modo que un planeta con el área de la superficie alrededor de la de Júpiter tendrá una gravedad superficial de 1G. Este planeta tiene días de 24 horas, una inclinación axial de 23 grados y una atmósfera análoga a la de la Tierra. El planeta es en todos los sentidos un análogo de la Tierra. La única diferencia es la escala. ¿O es eso?

cuantas celdas

Entiendo que la cantidad de celdas de convección dentro de la atmósfera está determinada por la velocidad de rotación del planeta, y entiendo que tiene algo que ver con el efecto Coriolis, pero soy demasiado no científico para entender mucho más. que eso. Cuanto más rápido gire el planeta, más se doblarán las trayectorias en relación con la superficie del planeta. Si un planeta es más grande que la Tierra, pero tiene la misma velocidad de rotación, su superficie viaja más rápido que las mismas latitudes en la Tierra. Mi pregunta es si estos factores frustran la aplicación del sistema de vientos de la Tierra a este mundo.

Cómo determinarlo

Estoy buscando una manera de determinar definitivamente cuántas celdas de convección esperar en un mundo de un área de superficie y una tasa de rotación dadas, si es que hay una. No veo por qué la diferencia en la constante gravitacional tendría algún efecto pertinente, pero definitivamente no soy un científico que estudie este tipo de cosas. Principalmente, necesito alguna forma de averiguar en qué latitudes comienza y termina cada zona. Este escenario pretende ser un mundo de fantasía razonablemente realista, solo para que sea científicamente impecable desde la perspectiva de la audiencia de las sociedades equivalentes de la era de la vela.

Eso es todo lo que tengo. Los vientos los guían, compañeros de viaje.

¿Intentaste estimar el abultamiento ecuatorial de este planeta? ¿Podría ser posible que el día de 24 horas sea una rotación demasiado rápida?
@fraxinus Utilicé esta calculadora en línea, artificial-gravity.com/sw/SpinCalc , para calcular esto, y parece indicar que la aceleración centrífuga en el ecuador de este planeta es suficientemente menor que la gravedad natural, aunque el tirón hacia abajo de la gravedad en ese lugar podría ser notablemente menor (0,96 G en lugar de 1 G). La velocidad tangencial en el ecuador parece un poco intensa, 18 301 km/h en comparación con los 1689 km de la Tierra, y eso podría causar algunos vientos extremos allí, pero eso encaja bien con el entorno, ya que las tierras al sur del ecuador son desconocidas e inexploradas.

Respuestas (1)

Creo que esta pregunta es difícil de responder, pero suena como una premisa interesante para construir un mundo. Parece haber bastante debate sobre los detalles de cómo funciona la atmósfera de Júpiter.

Las personas han podido realizar experimentos de laboratorio a escala de laboratorio girando formas en el agua y obteniendo las bandas y otras características. Computacionalmente, hay un artículo que hojeé "Regimenes de flujo zonal en capas esféricas anelásticas giratorias: una aplicación a planetas gigantes" de Gastine et al. que hace simulaciones numéricas. Entonces, a partir de una mecánica de fluidos y física, eventualmente podría intentar encontrar un número de bandas como respuesta.

El problema que tienen los científicos al tratar de modelar Júpiter parece estar relacionado con la comprensión de qué está impulsando el flujo convectivo de la atmósfera, si es superficial o profundo, y qué tipo de transferencia de calor está impulsando el flujo. Así que en el modelado parecen dividir el problema en dos categorías. O en sus palabras, "la influencia de la estratificación de la densidad en la transición entre los regímenes de flujo zonal dominados por la rotación y dominados por la flotabilidad".

Con su gravedad ligera, ¿tal vez tendría menos fuerzas de flotabilidad y, por lo tanto, estaría más dominado por la rotación? Eso podría llevar a que más bandas viajen al este o al oeste, lo que podría ser conveniente desde el punto de vista de la narración de historias. Pero no estoy seguro de la "altura" de la atmósfera en su caso. Con menos gravedad parece que eso podría ser un problema. Además, en general, con un área de superficie tan grande, parece que es posible que deba tener cuidado con la proporción de agua a tierra que podría influir en el clima. Sospecho que la turbulencia podría ser un gran problema.

Supongo que podría tener capas verticales en la atmósfera y para sus propósitos de viaje que también podrían ayudar a dividirse en regiones. Eso podría ser conveniente.

Google, por ejemplo, ha estado estudiando los globos estratosféricos y controlando su navegación mediante el control de la altitud del globo, ya que los vientos a gran altura pueden variar su dirección a diferentes alturas.