¿Cuánto tiempo tarda un eclipse en congelar la superficie del océano?

Estoy trabajando con una historia. Deseo que mi historia sea algo lógica al agregar algo de ciencia y, por lo tanto, no hacer que parezca una fantasía.

Esta historia está en un planeta ficticio lejos de la Tierra. Consideremos que ese planeta habitable ficticio es como la Tierra. Este planeta habitable es eclipsado por completo por otro planeta que hace girar a su estrella madre, lo que genera oscuridad en todo el mundo una vez cada 1,25 años (terrestres). ¿Cuánto tiempo tardará en congelarse la superficie del océano?

Tomé una motosierra a la segunda mitad de su pregunta. Creo que deberías cortarlo después de hacer la pregunta, para que quede más claro. Si no le gusta la edición, puede revertirla.
Este podría ser un buen comienzo - earthsky.org/space/… . Calcula una caída de 150 000 en dos meses: 50 000 debería ser más que suficiente, por lo que diría que está buscando en el orden de las semanas como máximo.
Si desea calcular cuánto tiempo lleva una caída de temperatura de este tipo, debe determinar (1) la temperatura inicial del océano, (2) la presión atmosférica en la superficie (que determina la temperatura de congelación del agua ), y (3) la capacidad del planeta para retener el calor (esencialmente la magnitud de su efecto invernadero). (3) es probable que esté relacionado con el albedo o reflectividad del planeta. La temperatura bajo cero también se verá afectada por las corrientes de agua, incluidas las olas superficiales; El agua en movimiento requiere temperaturas más bajas para congelarse que el agua quieta.
Entonces debería ser posible calcular cuánto tardará la temperatura en bajar desde la temperatura inicial hasta la temperatura de congelación del agua en la atmósfera de su planeta en la superficie. Eso te dirá cuánto tarda en congelarse la superficie del océano. Ahora recuerda que el agua es bastante extraña porque su densidad más alta ocurre a +4°C.
¿Quizás deberías definir qué parte de la superficie del océano quieres congelar? Una parte ya está congelada y el otro extremo de congelar todo aumentaría tanto el albedo del planeta que el final del eclipse no sería suficiente para descongelarlo. Además, la geometría del eclipse realmente no funciona. Los planetas son muy pequeños en relación con las estrellas, por lo que un planeta lo suficientemente cerca como para causar un eclipse completo sería un problema importante para tener una órbita estable. Como en probablemente más problemas que su valor a menos que el otro planeta sea central en la historia.
@VilleNiemi hace un gran punto. Cualquier planeta lo suficientemente grande o lo suficientemente cerca como para ocluir completamente la Tierra, bueno... la desgarraría gravitatoriamente. Desde una perspectiva científica, podría tener más sentido cambiar su mundo a una luna habitable de un gigante gaseoso anillado donde la excentricidad de la órbita de la luna y la órbita del planeta, el ángulo y el tamaño de los anillos, las velocidades orbitales, etc., todo se alinea para darle su período de 100% de oclusión (piense en el astrolabio en la película Pitch Black ) .
Esta no es una situación realista bajo ninguna circunstancia a menos que uses magia. Los eclipses simplemente no duran tanto. No importa cómo organices las órbitas o los tamaños de los planetas. Un eclipse no duraría lo suficiente como para congelar el océano. Cualquier cosa que sea lo suficientemente grande y/o lo suficientemente cercana como para causar una gran sombra que también sea capaz de merodear relativamente cerca durante días no tiene suficiente movimiento en relación con el planeta. Tal situación terminaría en una colisión en lugar de un eclipse.
[ worldbuilding.stackexchange.com/questions/92665/… en el enlace de arriba... Acabo de encontrar una respuesta que dice que un planeta podría hacer un eclipse largo semanal. esa es la razón por la que pregunté de esa manera. ¿Esa respuesta fue incorrecta? Creo que esa es la segunda respuesta votada.

Respuestas (2)

Al menos una década

En otra pregunta , calculo que el tiempo que le toma a la Tierra irradiar suficiente calor para descender los 100 m superiores hasta congelarse sería de 281 días.

Sin embargo, esa no es tu pregunta. La tierra y el mar se enfriarán a ritmos diferentes, y la superficie del océano se congelará más tarde porque la circulación vertical moverá cualquier agua oceánica más cálida desde las profundidades hacia arriba. El océano Ártico no tiene más de 4 C cuando la capa superior se ha congelado, así que calculemos lo que se necesitará para que los océanos bajen a 5 C.

Para un modelo de vaca esférica donde todo el océano de la Tierra está a 15 C o 60 F, podemos rehacer el cálculo para ver cuánto tardarán todos los océanos de la Tierra en irradiar su calor al espacio. Los números importantes aquí son el área superficial de los océanos de la Tierra; 3.6 × 10 14 metro 2 , el volumen de los océanos; 1.3 × 10 18 metro 3 ; y la emisividad de los océanos: 0,95. A partir de esto calculamos la capacidad calorífica volumétrica de los océanos como 5.1 × 10 24 J/K

Conectando a esas otras ecuaciones de preguntas obtenemos

d T d t   = 0,95 ⋅ 5.67 × 10 − 8  J m − 2 s − 1 k − 4 ⋅ T 4  k 4 ⋅ 3.6 × 10 14  metro 2 5.1 × 10 24  J/K = 3.8 × 10 − 18 ⋅ T 4  Kansas

Integrando esto con el tiempo, como en la otra pregunta, vemos que para que los océanos desciendan 10 C se necesitan unos 13 años.

d T d t = 1.0 × 10 − dieciséis T 4 ∫ 278  k 288  k d T T 4 = 3.8 × 10 − 18 ∫ d t − 1 3 ⋅ ( 1 288 3 − 1 278 3 ) = 3.8 × 10 − 18 t t = 4.1 × 10 8  s

Obviamente, estas son estimaciones de orden de magnitud muy aproximadas, pero puede ver que incluso si las temperaturas atmosféricas se acercan al punto de congelación dentro de un año, los océanos tardarán mucho más en congelarse debido al calor almacenado en sus vastas profundidades.

Aplazaré la respuesta de cuánto tiempo tarda un océano en congelarse hasta Kingledion. No hay falla en su respuesta. La siguiente pregunta es, ¿cómo se obtiene un eclipse de 10 años?

Bueno... no puedes. En primer lugar, lea esta excelente respuesta en astronomy.SE. También habla de esto y llega a la misma conclusión.

Problema #1

Suponga que el planeta interior tiene 4X el diámetro de la tierra. Podría tener una órbita apenas un cabello más rápida que la de la Tierra que le permitiría causar un eclipse de 10 años (0,5 diámetros terrestres/año más rápido que la Tierra). Cuando calcule cuánto más rápido debe orbitar (convierta la distancia orbital de la Tierra a unidades de "diámetro de la tierra", llámelo "a", agregue 0.5 y llámelo "b", b / a es igual a un nuevo período en términos de un año) y luego juegue con esta calculadora de tiempo orbital increíblemente genial, lo que descubrirá es que el centro de un planeta que tiene 4X el diámetro de la Tierra debe pasar dentro (no bromeo) 418 millas (lea eso nuevamente) del centro de la Tierra. Sí, chocaron.

Podría intentar jugar para hacer que eso funcione, pero lo que descubrirá rápidamente es que cuanto más pequeño haga el planeta interior, más cerca debe estar de la línea central de la órbita de la Tierra para crear el efecto de 10 años. No puede ser más pequeño que el diámetro de la Tierra o no tendrá una oclusión del 100%. Puaj.

Me gustaría señalar que incluso si esto funcionara, solo sucedería una vez cada millones de años. Sería un poco poco práctico.

Problema #2

Intentemos esto desde otro ángulo. A partir de aquí aprendemos que el diámetro umbral estimado (la sombra en la Tierra) es...

tu d = 2 ( metro S − METRO s ) S − METRO

Dónde

  • m = radio interior del planeta
  • M = distancia del planeta interior al planeta exterior
  • s = radio del sol
  • S = distancia del sol desde la superficie de la Tierra

Queremos Ud = diámetro de la Tierra = 12.742 Km. Supongamos un mejor 0.8au (Venus es 0.72au) y averigüemos qué tan grande debe ser y cuánto tiempo puede durar el eclipse.

6 , 371 = metro ( 149 , 600 , 000 ) − ( 29 , 920 , 000 ) ( 695 , 700 ) 149 , 600 , 000 − 29 , 920 , 000

m = 144.237 Km o más de 18X el diámetro de la Tierra. Para darte una idea, Júpiter tiene solo unas 11 veces el diámetro de la Tierra. A las 0,8 au tenemos un período orbital de 0,72 años y, si mis suposiciones son correctas (puede que no lo sean), un eclipse de unas 12-16 horas con un "apagón total" de unas 8 horas.

Y ese es el problema.

Es equivalente al Tránsito de Venus si Venus estuviera en un plano nivelado con la órbita de la Tierra y dos veces el diámetro de Júpiter.

Una buena nota al margen

Parece que podrías tener un súper gigante gaseoso dentro de la órbita de la Tierra. Los astrónomos encontraron un gigante gaseoso orbitando muy cerca de una pequeña estrella .

El planeta en cuestión (HATS-6b) pesa aproximadamente la masa de Saturno, o 100 veces la masa de la Tierra. Pero debido a su distancia orbital cercana, el calor de la estrella ha provocado que el gas de HATS-6b se expanda, inflando el planeta como un globo aerostático del tamaño de Júpiter. Con un período orbital de solo 3,3 días, los astrónomos dicen que HATS-6b está significativamente más cerca de su estrella que Mercurio, mucho más pequeño, de nuestro Sol.

¿Viste ese período orbital? 3.3 DÍAS. De acuerdo, está más cerca que Mercurio, pero significa que podrías tener un gigante gaseoso, o incluso un supergigante gaseoso, dentro de la órbita de la Tierra. Uno lo suficientemente grande como para ocluir completamente el sol de todo el planeta. No duraría 10 años...

Pero lo verías unas 5 veces cada 4 años y causaría un clima salvaje y loco durante el "día de la larga noche". Disminuiría la velocidad de la Tierra a medida que se acercaba al eclipse y luego volvería a acelerarla (suponiendo que no arrastrara a la Tierra para que se convirtiera en una de sus lunas...).

No es el tipo de genial que estás buscando, pero ¿qué tan genial es eso?

¿Cuánto tiempo tarda un eclipse en congelar la superficie del océano?
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