¿Cómo afectaría una torre permanentemente fría a su entorno?

Para que la columna permanezca permanentemente fría, tendría que romper las leyes de la termodinámica.
Creo que todo depende de cómo funcione la columna, pero puedo pensar en dos posibles resultados.

La columna está mágicamente aislada
. Si la columna nunca absorbe calor, permanecerá fría.
Eso también significaría que el entorno circundante nunca disiparía el calor y, por lo tanto, no se vería afectado en absoluto.

La columna es un vacío para el calor
. De hecho, la columna absorbe calor, sin embargo, todo el calor que absorbe se destruye mágicamente.
Si este fuera el caso, absorbería todo el calor en el área inmediata hasta llegar a -100 también.
Entonces, presumiblemente, se detendría cuando la tasa de transferencia de calor del aire alrededor de la columna fuera la misma que la tasa de transferencia de calor del sol sobre y alrededor del área.

Para la tasa de transferencia de calor de la columna necesito tomar un par de suposiciones.

Primero, supondré que la columna se coloca en el suelo, no en el suelo; sé que esto no es realista, pero lo hace más simple.

La siguiente suposición es de gran tamaño. 400 pies (121,92 m) de alto y hagámoslo relativamente delgado con solo un metro de radio (3,28 pies), también asumiendo que es un cilindro perfecto.

Entonces dado que la temperatura promedio (obviamente muy variable) es de 31 ºC o 304.15K eso nos da una diferencia de temperatura de 104.15 K.

Además la transferencia térmica será diferente en el suelo y en el aire.
Hay muchas clasificaciones térmicas diferentes dependiendo del suelo.
Eligiendo un suelo a base de arcilla, el coeficiente térmico es de 1,1 W/mK.
Para aire esto es 0.0262 W/mK

Reemplazando estos en la ecuación Q/t = kAdT que nos da una tasa de transferencia inicial de aproximadamente 360 ​​W a través del suelo y 2,1 kW en el aire.
Por lo tanto, la energía total para contrarrestar esto sería de 2,46 kW.

Si la columna está destruyendo calor, la diferencia de temperatura permanecerá constante y, por lo tanto, también lo hará la tasa de transferencia.

Finalmente el sol nos da 1 kW/m^2 de energía térmica en el suelo (asumiendo que la superficie es perpendicular todo el tiempo).

Esto significa que el área alcanzaría solo 2,46 m ^ 2 alrededor de la columna, aunque esta es una estimación un poco media. Esta área tendría un radio de 1,34 m desde el centro de la columna o 0,34 m a su alrededor.

Editar: el ciclo de día y noche
Sé que han pasado algunos días, pero lo he estado pensando un poco más y me di cuenta de que me perdí un factor bastante importante... la noche.

Para un recálculo rápido, la luna refleja el 12% de la luz del sol.
Sé que esto está sujeto a las fases de la luna, pero al igual que con el resto de la pregunta, estoy tomando grandes suposiciones y promedios.

La siguiente de dichas suposiciones es que la luna refleja la luz en las mismas proporciones que la luz del sol (UV, visible, infrarrojo) y por lo tanto su transferencia de energía también es proporcional al 12% de 1kW/m^2 (120 W/m^2 )

Si esto es correcto, la tasa de transferencia de 2,46 kW necesitará un área mucho más grande para contrarrestar.
Esta área sería de 20,5 m^2 alrededor de la columna, 2,74 m de radio desde el centro o 1,74 m desde el poste.

Obviamente, esto variaría enormemente según el ciclo de la luna.
En una noche de luna nueva, el área llegaría lo más lejos posible en las 12 horas (de nuevo promedio) sin luz solar que tiene, con esto limitado por la tasa de transferencia.
Por otro lado, esta área sería casi la mitad del tamaño en una noche de luna casi llena, pero no la mitad en una luna llena real, ya que en una luna llena la luz del sol está bloqueada por la tierra y, por lo tanto, no alcanzaría la misma cantidad. de luz reflejada en la tierra.

El área fría libraría una guerra constante entre el día y la noche expandiéndose y encogiéndose.
Este efecto de calentamiento y enfriamiento masivo tendría propiedades similares a las de las grandes áreas desérticas y, con el tiempo, creo que el área seca crearía un efecto similar al de un desierto alrededor de la zona fría.

Podría incluir algunas especies que aprovecharían este ciclo y se mudarían al área durante el día para obtener algunos de los nutrientes o plantas que crea.
Ciertas criaturas y plantas del desierto pueden gustar del área, pero tendrían que ser introducidas en su mayoría.

Sin embargo, el tamaño del área no daría mucho margen de maniobra.
Si también dijera que su pilar es muy grueso, entonces el área a su alrededor aumentaría en una proporción cuadrada al radio del mismo, ¡lo que le daría un clima variable más grande para acompañarlo!

Edite si puede...
Si cree que mis cálculos son incorrectos o me perdí algo, entonces sugiera una edición.
Lo verificaré dos veces con las fuentes para confirmarlo, si nombras la fuente, mejor.
Sin embargo, sé que probablemente cometí un error o pasé por alto algo, ¡así que sugiera!

El área fuera del área de frío absoluto estaría muy seca ya que el agua podría congelarse en el aire. Ganaría humedad por un tiempo y luego la perdería nuevamente al convertirse en vapor de agua.

Dudo que sea suficiente para formar un lago, pero en el medio de la zona fría obtendría mucha nieve/aguanieve/lluvia.

También puede recalcular si le das más valores.

Asumiré una torre cilíndrica de 120 m de altura y 3 m de diámetro.

Sospecho que quedaría encerrado en escarcha debido a la humedad circundante. ¿Hasta dónde esperaríamos que se extendiera esa escarcha?

Si el aire circundante no está definitivamente seco, sin duda estará rodeado de hielo. El hielo no se extenderá mucho porque el hielo es un aislante térmico :

• cobre: ​​401 [W·m−1·K−1]
• hielo: 1,6 - 2,2 [W·m−1·K−1]

El hielo transferirá en promedio 211 veces menos calor (cuanto mayor sea el número, mejor será la transferencia de calor).

Debido a esta propiedad, los iglús son realmente una cosa.

Durante un día soleado, el sol nos da un máximo de 1'413 W por metro cuadrado, suponiendo que el aire circundante esté a 25 °C, el equilibrio entre la creación y el derretimiento del hielo será de no más de 130 mm de hielo. (suponiendo una superficie plana, las matemáticas para una torre cilíndrica son mucho más complicadas). Para estimar el grosor del hielo, he emparejado los dos flujos de energía, el del sol y el que pasaría a través del aislamiento de hielo equilibrado.

¿Por la noche? Bueno, es realmente difícil estimar algo en general, ya que dependerá de muchos factores desconocidos (¿temperatura estimada del aire?)

En cualquier caso, dado que el hielo es un aislante térmico, el proceso de creación de hielo es un proceso autolimitado fuerte, no se extenderá mucho.

Justo en el borde de la zona de congelación, esperaría que hubiera agua líquida por la humedad, pero no estoy seguro de cuánta. ¿Hay algún límite?

Sí, el mismo límite antes mencionado. En ese límite, tendría una interfaz de agua derretida/congelada porque tendría un equilibrio perfecto entre el "poder" de derretimiento del aire y el poder de "congelación" de la torre.

¿Se formaría finalmente un lago a su alrededor? ¿Inundaría las áreas circundantes?

Realmente no, y en cualquier caso esto dependería drásticamente de la permeabilidad al agua del suelo y la humedad del aire. 1138 metros cuadrados (superficie expuesta de la torre) de superficie congelada no crearán un lago, incluso en un entorno tropical. Tienes 28 gramos de agua por metro cúbico de aire a 30 °C . El lago Ontario, por ejemplo, tiene 1.640 km^3 de agua, 1,64*10^12 m^3, 1,64*10^18 gramos de agua.

Debe recolectar el agua de 5.86 * 10 ^ 16 m ^ 3 de aire básicamente saturado de agua para crear dicho lago.

5,86 * 10^7 km^3 son 58,6 MILLONES de kilómetros cuadrados que no pueden verse realmente afectados por su torre. Imagina un cubo de 400 km de ancho (sin mencionar que a 400 km de altura ya estamos en el espacio, pero esto es conservador) lleno de aire saturado. ¿Puedes "sentir" una montaña nevada -mucho más grande que tu torre- a 200 km de distancia? ¿La montaña influye drásticamente en la condensación del aire cerca de ti? Entonces tienes la respuesta sobre el lago en nuestro mundo.

Más allá del borde de la zona de congelación, sería genial. ¿Hasta dónde se extendería eso?

"Frío" no significa mucho, ¿10°C son geniales? ¿Tenemos vientos cerca de la torre? En ese caso, podría estar a favor del viento (¿a quién le importa?) o a favor del viento (acondicionador de aire agradable durante el verano, corriente de aire más fría y molesta durante el invierno). En cualquier caso, no será peor que un invierno común en Europa central, y solo en una zona desafortunada muy específica cerca de la torre.

Sin viento: en realidad estoy adivinando cómo podrías sentirte efectivamente si esa torre existe o no una vez que estás a solo 100 m de distancia. Obviamente no puedes tener transferencia de calor por conducción.

La convección es bastante difícil de justificar a esta distancia (la propia torre creará vórtices de convección que "circularán" el aire en la zona circundante, pero estamos hablando de metros).

La irradiancia, a pesar de que -en contra del sentido común- el hielo es casi un cuerpo negro en la longitud de onda infrarroja y los humanos emitimos mayoritariamente en el espectro infrarrojo, no será apreciable por los humanos debido a la poca diferencia de temperatura (37°C al máximo?), y el ángulo sólido infinitesimal (estereorradián). Sé que esta pregunta está marcada como ciencia dura, pero supongo que eso no es realmente importante para que el OP conozca las cifras decimales de la potencia irradiada si es algo insignificante en la vida real. Además, un simple arbusto de 1,2 m de altura a 1 m de distancia de la persona la protegerá de cualquier posible efecto.

Haga que el aire se enfríe al doble de la altura de la torre, pero no disminuya hasta que pase 1x de la altura de la torre, a menos que haya mucho viento, en cuyo caso haga que el aire se enfríe a 1x -velocidad del viento, en 2xMph.

El suelo también estaría frío según el diámetro de la torre, según el contacto que tenga con el suelo. dar al suelo la frialdad de la torre, hacia el radio, decreciendo hacia el diámetro.

Suficientemente cerca. No querrías intentar hacer esto por masa y difusión. Mantenlo simple. No hay necesidad de volverse loco.

Una respuesta corta:

El efecto será más o menos este: absorberá calor de la materia adyacente, esa materia también absorberá calor de la materia adyacente. Y la torre mantendrá su temperatura aunque se comporte como si hiciera bastante frío. Si todo en el planeta permaneciera algo "constante", podría congelar todo el planeta a su propia temperatura. Incluso podría prevenir eternamente la muerte por calor del universo ... al menos "oficialmente".

Sin embargo, nuestro planeta no es constante. Nuestro sol nos proporcionará energía continua, y los vientos relativamente cálidos contrarrestarán ese efecto. La luz del sol también afectará el área en sí y disminuirá aún más el efecto de congelación. El efecto tendrá un rango gradual, y dependerá de su conductividad térmica, temperatura fija y masa. Sin embargo, no puedes entrar mucho en el calor "negativo" como puedes entrar en el calor "positivo" (básicamente no hay límites para eso), sin embargo: Magia.

No tendría un gran efecto en el medio ambiente circundante, excepto tal vez ocasionalmente causando tornados y nieve en lugar de lluvia.