Los planetas Saturno , Urano y Neptuno se calientan principalmente por su calor interno irradiado, no por el Sol . Cada uno de ellos tiene períodos de rotación más cortos que los de la Tierra a pesar de su tamaño mucho mayor. Por ejemplo, la velocidad de rotación de la superficie de la Tierra en el ecuador es ~464 m/s (o un poco más de 1000 mph) mientras que la velocidad supera los 9970 m/s en Saturno, 2580 m/s en Urano y 2680 en Neptuno. Las velocidades del viento más rápidas en la Tierra rara vez superan los ~130 m/s (~290 mph), pero Saturno tiene vientos que superan los ~500 m/s (~1118 mph), los vientos de Urano alcanzan los ~250 m/s (~559 mph), y Neptuno gana con vientos de casi ~600 m/s (~1342 mph).
Todos estos planetas exteriores irradian más energía de la que reciben de la radiación solar, por lo que gran parte de los vientos deben ser impulsados por energía interna. Esto se evidencia por el hecho de que Urano está más cerca del Sol pero tiene velocidades de viento más bajas. La mejor idea actual es que la diferencia se debe a las fuentes de calor internas extremadamente bajas de Urano, razón por la cual la atmósfera superior de Urano es más fría incluso que Neptuno, a pesar de que este último está ~ 10 unidades astronómicas más lejos del Sol.
Ahora, supongamos que tomamos uno de estos planetas y lo acercamos al Sol, digamos, dentro de la órbita de Venus. ¿Aumentaría la velocidad del viento? Más específicamente, ¿tendrían que aumentar? Es decir, ¿podría un planeta de diferente tamaño con diferentes períodos de rotación o propiedades mantener una velocidad de viento independientemente de su radio orbital?
Mi intuición sugiere que cuando la entrada de energía solar comienza a igualar y exceder el calor interno irradiado por el planeta, entonces la velocidad del viento debe verse afectada. Sin embargo, no estoy seguro de si deben aumentar o si la entrada adicional interrumpirá los patrones de viento globales al generar gradientes de temperatura en el lado diurno versus nocturno del planeta.
Entonces, ¿aumentaría la velocidad del viento? ¿Disminuir? ¿Ser más zonal y menos global?
Escribes:
"Todos estos planetas exteriores irradian más energía de la que reciben de la radiación solar, por lo que gran parte de los vientos deben ser impulsados por energía interna".
Presento que el razonamiento anterior no se sostiene. Para inferir cuál es la fuente de energía de los vientos en los gigantes gaseosos debe partir de otras consideraciones.
En el caso de la Tierra, los patrones de flujo terrestre surgen porque la región del ecuador tiene una mayor afluencia de energía solar que las regiones polares. El impulsor de los patrones de flujo no es tanto la entrada de energía total, sino el hecho de que la entrada de energía es desigual .
La diferencia de temperatura entre las regiones ecuatoriales y las regiones polares impulsa la formación de células de convección. El movimiento de la masa de aire en las celdas de convección se ve afectado por el hecho de que la Tierra está girando. Esto conduce, por ejemplo, a la formación de los vientos predominantes que comúnmente se denominan 'los vientos alisios'.
En el caso de los gigantes gaseosos, la migración del calor generado internamente hacia la superficie no necesariamente impulsará los vientos; la temperatura se distribuirá de manera bastante uniforme en toda la superficie.
Hice una búsqueda rápida y no vi de inmediato comentarios sobre evaluaciones de cuál es la fuente de energía primaria de los vientos en los gigantes gaseosos: diferencia de temperatura entre las regiones ecuatoriales y los polos, o diferencias de temperatura entre las capas más profundas y las capas menos profundas.
No excluyo la posibilidad de que la fuente de energía de los vientos en los gigantes gaseosos sea el calor generado internamente, pero el razonamiento que presentas no establece eso.
[Agregado posterior]
Como sabemos, en el caso de la Tierra el ángulo entre el plano del Ecuador y el plano de la órbita terrestre es de unos 23 grados. Por lo tanto, las regiones ecuatoriales reciben una afluencia mucho mayor de energía solar que las regiones polares.
Como sabemos, esto se generaliza a todos los planetas con la propiedad de que su plano ecuatorial forma un ángulo de como máximo decenas de grados con su plano orbital. (Llego a Urano un par de párrafos más abajo).
Como se indicó anteriormente, la diferencia de calor entre la región ecuatorial y la región polar impulsa las células de convección atmosférica. En un cuerpo celeste que no gira, ese sistema de celdas de convección se extendería desde la región ecuatorial hasta la región polar, con aire caliente viajando en la mitad superior de la atmósfera hacia la región polar, y una corriente de retorno de aire más frío desde la región polar a la región ecuatorial. .
Pero el cuerpo celeste está girando. Cuando un sistema gira, hay oposición al movimiento hacia y desde el centro de rotación. Cuando la masa de aire se acerca al centro de rotación (planetaria), la velocidad angular de esa masa de aire aumenta. Esta mayor velocidad angular evita que la masa de aire continúe moviéndose hacia el centro de rotación (planetaria). En lugar de una sola celda de convección, que se extiende desde la región ecuatorial hasta la región polar, la atmósfera desarrolla múltiples celdas de convección, en varias latitudes.
Como sabemos, Urano es una excepción extrema a todo lo anterior, con un ángulo cercano a los 90 grados entre el plano del ecuador y el plano orbital.
Entonces: hay un punto en la órbita de Urano donde un polo apunta directamente hacia el Sol, y medio año después de Urano, el otro polo apunta directamente hacia el Sol.
Así que Urano recibe la afluencia de energía del Sol en un patrón totalmente diferente al patrón de afluencia que están experimentando todos los demás planetas. No hay comparación.
Volviendo ahora a la categoría de planetas que tienen su eje de rotación casi perpendicular a su plano orbital:
Si, con todo lo demás igual, dicho planeta estaría más cerca del Sol, ¿sería más energética la actividad atmosférica?
Espero más enérgico, pero es difícil adivinar cuánto. El factor determinante es la diferencia en la entrada de energía entre la región ecuatorial y la región polar, y esa diferencia aumenta menos rápido que la entrada total de energía en función de la distancia al Sol.
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