¿Las estaciones ocurren en un planeta bloqueado por mareas?

He investigado un poco y tanto se contradicen entre sí o simplemente no entiendo.

¿Las estaciones ocurren en un planeta bloqueado por mareas que no está inclinado sobre su eje?

Respuestas (4)

Sí, si la órbita no es circular.

Las estaciones definitivamente pueden ocurrir en un planeta bloqueado por mareas.

Al igual que los planetas normales, los planetas bloqueados por mareas no necesitan tener órbitas perfectamente circulares. Esto significa que en el transcurso de una sola órbita, este planeta recibiría diferentes cantidades de luz de la estrella a medida que se aleja lentamente y luego hacia ella. Este será el caso para cualquier órbita con una excentricidad distinta de cero.

Es probable que el cambio en la energía recibida sea pequeño. El bloqueo de marea requiere largas escalas de tiempo, y en esas mismas escalas de tiempo, las fuerzas de marea de la estrella trabajarán para circularizar la órbita , reduciendo su excentricidad y, por lo tanto, la magnitud de estas diferencias estacionales. Sin embargo, los planetas más cercanos a sus estrellas se bloquean por mareas más rápido, lo que significa que un planeta cercano a su estrella podría tener una variación estacional no despreciable sin dejar de estar bloqueado por mareas.

Un ejemplo

Hagamos algunos cálculos con un exoplaneta que se sabe que está bloqueado por mareas.

Los astrónomos creen que el planeta Tau Boötis b está bloqueado por mareas con su estrella madre. Sin embargo, su órbita no es perfectamente circular; de hecho, tiene una excentricidad de mi = 0.023 ± 0.015 (¡casi el doble que el de la Tierra!). orbita a una distancia de a = 0.0481 AU. Por lo tanto, su acercamiento más cercano a la estrella es 0.0467 AU, y su punto más lejano es 0.0492 AU. La estrella tiene una luminosidad de L = 3.06 L .

Juntando esto, vemos que el planeta debería alcanzar una temperatura de 1706 Kelvin en su punto más cercano y una temperatura de 1662 Kelvin en su punto más lejano. Esa es una diferencia de 46 Kelvin, ciertamente suficiente para causar alguna variación en el clima.

Algunas diferencias interesantes

Ahora, las estaciones en este planeta serían un poco diferentes de las estaciones en la Tierra. ¿Por qué? Bueno, las variaciones de temperatura ahora se deben por completo a la órbita, en lugar de a la inclinación del eje de rotación. Esto tiene un par de consecuencias notables:

  • Los cambios debido a las estaciones serán más uniformes a nivel mundial. Las estaciones debidas a la inclinación axial afectan a cada hemisferio de manera opuesta; en nuestro caso, todo el planeta se está acercando y alejando de la estrella.
  • Las temporadas tendrán diferentes duraciones. El invierno llega porque el planeta está más alejado de la estrella, pero la segunda ley de Kepler nos dice que los planetas más alejados se mueven más lentamente. Por lo tanto, el invierno será más largo que el verano.

Otras formas de conseguir temporadas

Ahora, nuestro planeta puede tener estaciones a través de otros mecanismos. Por ejemplo, he argumentado que si su estrella madre es una estrella variable , puede experimentar variaciones estacionales comparables a las que hemos discutido basándose únicamente en la excentricidad orbital. De hecho, estas estaciones permanecerán mucho tiempo después de que la órbita se haya circularizado.

Esencialmente, tienes algo de espacio para jugar. Incluso si no está satisfecho con el enfoque de excentricidad orbital, hay otras opciones.

Es engañoso decir que las estaciones serán las mismas en todas partes del planeta, ya que el hemisferio antiestelar no experimentará ningún cambio directo debido a la excentricidad. Sin embargo, experimentaría sus propios cambios estacionales, probablemente en forma de un ciclo de congelación y descongelación.
@rek Buen punto; editado
¿Puede un planeta estar bloqueado por mareas en una órbita excéntrica? Yo pensaría que la rotación del planeta se mantendría aproximadamente al mismo ritmo mientras que la velocidad angular del planeta cambiaría a lo largo de su órbita.
@Spitemaster Sí, los planetas bloqueados por mareas pueden tener excentricidades distintas de cero si la tasa de rotación varía debido a las perturbaciones de un tercero. La rotación síncrona (el caso especial que nos interesa) en particular requiere excentricidades muy bajas, sí, pero esas mismas interacciones de tres cuerpos presumiblemente podrían regular el giro según sea necesario. Sin embargo, admito que estoy siendo un poco torpe.
@Spitemaster en sistemas con excentricidades más altas donde el verdadero bloqueo de marea es menos probable, las mismas fuerzas que dan como resultado el bloqueo de marea a menudo dan como resultado una resonancia orbital. Como el planeta gira dos veces cada vez que gira alrededor del sol. Mercurio hace esto con 3 rotaciones cada 2 revoluciones.

Depende de la órbita

Me estoy basando en mi respuesta a una pregunta diferente aquí. Comencemos con una descripción general de por qué hay estaciones. Me gusta mucho esta descripción :

Tenemos estaciones porque la tierra está inclinada (torcida) a medida que realiza su viaje anual alrededor del sol. El eje de la Tierra está inclinado en un ángulo de 23,5 grados . Esto significa que la Tierra siempre está "apuntando" hacia un lado a medida que gira alrededor del Sol. Entonces, a veces el Sol está en la dirección en la que apunta la Tierra, pero no en otras ocasiones. Las cantidades variables de luz solar alrededor de la Tierra durante el año crean las estaciones.

Bien, entonces si tienes un planeta como la Tierra con una órbita (aproximadamente) circular y la misma parte de ese planeta siempre mira hacia su estrella y no hay inclinación, entonces no tendrías estaciones. Estar bloqueado por mareas no importa. Un planeta en una órbita circular sin inclinación no tendrá estaciones.

¿Qué pasa si el planeta tiene un tipo diferente de órbita? Imagina que tu planeta tiene una órbita como la que se muestra a continuación. Durante el tiempo que esté más lejos de su estrella, será invierno en todo el planeta. Durante el tiempo (más corto) que está cerca de la estrella, es verano.

Un GIF animado que representa una órbita elíptica

Las otras dos respuestas (en este momento) sugieren hacer que la órbita sea excéntrica. La distancia variable del sol hace que el planeta se caliente o se enfríe. Esto es correcto.

Pero hay un aspecto importante de esta situación que ninguna respuesta menciona.

Si tienes un planeta bloqueado por mareas en una órbita excéntrica, el bloqueo por mareas no es perfecto. Hay un "bamboleo" este-oeste. Esto se debe a que el planeta se mueve a diferentes velocidades mientras gira a una velocidad fija.

Para las personas que viven en la zona crepuscular verán salir y ponerse el sol a lo largo del año y esto será mucho más importante que la distancia al sol.

En una zona, las estaciones serán

  • Amanecer. El sol sale cerca, grande y cálido.
  • Mañana. El sol sale unos grados del horizonte y también se encoge.
  • Noche. El sol vuelve a caer al horizonte y se encoge un poco más.
  • Atardecer. El sol se pone lejos, pequeño y frío.
  • Noche temprana. Oscuro y frío. El sol se está acercando, pero también más por debajo del horizonte.
  • Tarde en la noche. Oscuro, pero más cálido. El sol está cada vez más cerca y puedes sentirlo .

En el otro lado del planeta, estas estaciones se invierten. (Mañanas frías, tardes cálidas)

No puedo pensar lo suficientemente bien como para decir cuál de estas zonas es el este y cuál es el oeste.

Si sigue la banda del crepúsculo hacia el norte o el sur, la oscilación hacia arriba y hacia abajo será cada vez más pequeña, pero la variación de cerca a lejos no cambiará.

Otra posibilidad es un mundo en un sistema estelar múltiple.

El planeta podría estar bloqueado por mareas en su primaria, pero también sería más cálido cuando otra estrella se acerca y más frío si la otra estrella se mueve detrás de la primaria. Por ejemplo, en el libro Heliconia de Brian Aldiss, el planeta del mismo nombre orbita una estrella de clase G similar al Sol llamada Batalix, que a su vez orbita una estrella gigante de tipo A mucho más grande llamada Freyr, y el movimiento de Heliconia y Batalix alrededor de Freyr da como resultado un llamado "Gran Año" de más de mil años, con el invierno más frío que las edades de hielo de la Tierra y el verano más caluroso que los trópicos de la Tierra,

O bien, si está preparado para aceptar un "año" más pequeño y estar bloqueado por mareas con algo que no sea una estrella, entonces hacer que el planeta sea una luna de un gigante gaseoso o una enana marrón a la que estaba bloqueado por mareas permitiría la sincronización estacional. variaciones. Cuando la estrella del sistema fuera ocluida por el primario de la luna, se volvería más fría y dependería principalmente de la radiación emitida por el primario. Luego, una vez que la luna sale de la sombra de la primaria, se volverá más clara y cálida. Nearside sería más dependiente del calor del primario ya que no vería mucho de la estrella.