Planeta bloqueado por mareas, Clima

La forma más fácil que se me ocurre para explicar un planeta bloqueado por mareas sin diferencias extremas de temperatura entre los lados diurno y nocturno sería a través de la estructura y la densidad de su atmósfera. Dejame explicar:

La atmósfera de un planeta puede tener muchos efectos diferentes en la temperatura de un planeta: las atmósferas muy densas pueden tener un efecto invernadero descontrolado que calienta considerablemente el planeta; la atmósfera también tiene la ventaja de crear vientos que pueden hacer circular las temperaturas entre las mitades más cálidas y más frías del planeta.

Pero hay una conclusión: el lado que mira hacia el sol estará caliente y el lado que mira hacia el otro lado estará frío. Realmente no puedes evitar este hecho, porque un lado se calienta constantemente y el otro lado apenas recibe calor. Podrías tener una atmósfera densa, pero eso simplemente hará que el lado cercano sea abrasador e inhabitable y el lado lejano sea simplemente "menos frío".

"El fuerte calentamiento constante de un planeta en un lado puede cambiar o incluso controlar la cantidad de meteorización que se produce en el planeta, lo que puede conducir a cambios climáticos significativos e incluso inestables. Estos efectos climáticos dramáticos podrían hacer que un planeta que de otra manera tiene el potencial para la vida en lugar de eso, ser inhabitable".

Si desea tener un planeta habitable bloqueado por mareas, podría:
- 1) tener uno con una atmósfera delgada similar a la de la Tierra, donde haya una zona habitable en y cerca del borde del lado claro y oscuro. Sin embargo, esto significaría que el sol siempre está muy bajo en el cielo y cerca del horizonte en esos lugares, como un estado constante de puesta de sol. Para estas personas, los cielos completamente azules serían extraños y extraños.
- 2) hacer que las personas vivan bajo tierra en el lado más cálido o crear complicados sistemas hechos por el hombre que aíslen a las personas de temperaturas extremas (por ejemplo, una cúpula estructurada gigante) - 3) dar al planeta un cierto grado
de libración. Esto significa que, aunque siempre esté de cara al sol, se "bamboleará" de un lado a otro, dando un mayor rango de variación de temperatura y aumentando potencialmente las áreas de habitabilidad.

También puede leer este documento para obtener más información útil sobre un planeta bloqueado por mareas.

Los planetas bloqueados por mareas pueden ser habitables

En realidad, tener un planeta bloqueado por mareas no es un problema tan grande para la habitabilidad del clima. Eche un vistazo a lo que genera PlaSim para una tierra bloqueada por mareas con una constante solar de$1100\text{Wm}^{-2}$(valor real de la tierra:$1360\text{Wm}^{-2}$). Observe cómo el clima en el lado diurno termina siendo bastante similar: la región alrededor del océano Pacífico es habitable.

El océano atlántico termina como el polo norte en invierno: unos pocos metros de hielo que cubren el agua líquida debajo y temperaturas alrededor$-30^{\circ}\text{C}$. Las masas de tierra en el lado frío pueden volverse bastante frías, parece indicar el modelo$-110^{\circ}\text{C}$como la temperatura media mínima. Una observación interesante: una tierra bloqueada por mareas puede tener agua superficial líquida hasta$950\text{Wm}^{-2}$, mientras que la tierra real es una bola de nieve debajo$1200\text{Wm}^{-2}$y necesitaría más CO ₂ para ser habitable.

Entonces, ¿qué sucede aquí? Dos efectos en realidad hacen que el bloqueo de las mareas sea un problema menor de lo que parece. Primero, los patrones climáticos. En un mundo bloqueado por mareas, la atmósfera y los océanos se convierten en mecanismos eficientes de transporte de calor desde el lado luminoso al oscuro. Puedes verlo en los resultados del modelo: Comparando el transporte de calor:

• Tierra:$H \approx 1.7 \text{Wm}^{-2}\text{K}^{-1}$
• Tierra bloqueada:$H \approx 13.0 \text{Wm}^{-2}\text{K}^{-1}$

La diferencia de temperatura entre los dos lados es inversamente proporcional al coeficiente de transporte de calor y proporcional a la diferencia en la iluminación solar, o:$\Delta T \propto H^{-1}\Delta G$. Lo que esto nos dice sobre el clima en un planeta bloqueado por mareas es una combinación de:

• Las velocidades medias del viento son (mucho) más altas.
• Para planetas bloqueados por mareas cerca del borde interior de la HZ: los huracanes pueden ser muy fuertes y más comunes (incluso sin el efecto Coriolis), ya que el "polo de calor" en el lado diurno forma un área grande donde se pueden formar sistemas de tormentas. Del mismo modo, se pueden formar tormentas secas y frías en el lado nocturno.
• La lluvia será más común, especialmente alrededor de la zona de transición.
• El clima tiende a ser más predecible.

El segundo efecto es el de los océanos. Los océanos son grandes absorbentes de calor y tardan muchos años en calentarse incluso con la luz del sol sobre ellos. Se necesita una caloría para calentar 1 g de agua un grado (a presión y temperatura estándar). O:

$C_{\text{aq}} = 4.186\text{Jg}^{-1}$

Dada una columna oceánica de$d = 5\text{km}$profundidad y superficie$A=1\text{m}^2$, ¿cuánto tardaría el sol del mediodía en calentarla un solo grado?

Lo que significa que incluso con las corrientes oceánicas lentas, el océano profundo tendría una temperatura uniforme. Podrías pensar que si vivieras en una isla tropical cerca de una fosa profunda, el agua de mar en las profundidades abisales sería tan cálida como el agua de mar en la superficie. En realidad, el océano tiene una termoclina pronunciada . El agua en el fondo es sorprendentemente fría.

Entonces, los océanos cercanos tendrán un gran efecto moderador en las temperaturas locales. Eche un vistazo a este modelo de un planeta oceánico bloqueado por mareas . Este modelo nos dice que no necesitamos tener un lado nocturno mortalmente frío.

Aumentar la facilidad con la que los océanos pueden transportar calor al no tener plataformas continentales de norte a sur cerca de la zona de transición, o tener más océano y menos tierra puede hacer que su exoplaneta tenga un clima más estable con menos variación.

Usted puede ver esto en la tierra también. Los climas más extremos (p. ej., Siberia) se encuentran tierra adentro, con la dirección dominante del viento lejos del mar. Los climas más templados (como, por ejemplo, el sur de Tasmania o las islas ecuatoriales) suelen ser marítimos.

Observe cómo en este modelo también hay áreas frías en el lado 'claro' (cerca de los polos) y áreas más cálidas en el lado oscuro (cerca del ecuador).

Las primeras son causadas por el mismo mecanismo que en la tierra (sí, hay luz solar constante, pero es de baja intensidad, equivalente a la luz que recibe el polo norte en abril alrededor del mediodía).

Estos últimos son causados ​​​​por el transporte de calor y la versión de células hadley de un planeta bloqueado por mareas. Este video proporciona una buena descripción general de algunos de los conceptos básicos.