Si un planeta mira siempre del mismo lado al sol, de modo que tiene un lado nocturno permanente y un lado diurno permanente, tendrá una zona crepuscular entre los dos lados. Esta será una banda alrededor del planeta que tendrá permanentemente condiciones similares al anochecer/amanecer. Si el lado del día es demasiado cálido y el lado de la noche es demasiado frío para albergar vida, ¿qué amplitud podría tener una zona crepuscular habitable? ¿Qué factores afectarían qué tan ancho podría ser? ¿Cuánta variación habría dentro de él, y habría un corte agudo donde se vuelve inhabitable o una deriva gradual hacia el calor o el frío extremos?
Si el planeta está bloqueado por mareas, la principal propiedad determinante del planeta será el transporte de calor desde el lado cálido al frío. Hay dos mecanismos principales de transporte de calor: las corrientes de aire (viento) y las corrientes oceánicas.
Para simplificar la escritura, definiré las direcciones principales de la siguiente manera (esto es diferente de las definiciones convencionales, pero dado que de todos modos no hay una rotación relevante, a menos que el planeta esté muy cerca de la estrella, pero entonces el planeta probablemente no sería habitable de todos modos) —, las definiciones normales serían bastante inútiles de todos modos):
El norte es la dirección que se aleja del sol, el sur es la dirección hacia el sol. Es decir, se vuelve más frío y más oscuro a medida que avanza hacia el norte.
Este y oeste son las direcciones perpendiculares a eso, como de costumbre. Es decir, en dirección este-oeste, el brillo será constante (excepto por influencias del terreno).
El mecanismo básico será que el aire/agua se calentará y por lo tanto ascenderá en el lado sur, y se enfriará y por lo tanto se hundirá en el lado norte.
Para el aire, lo que experimentaría es la parte inferior del flujo de aire. Por lo tanto, habría un viento frío constante que fluiría del lado frío al cálido. Las principales influencias sobre ese viento serían las montañas y los océanos. Las montañas pueden bloquear los vientos si están en dirección este-oeste. No bloquearán el viento en dirección norte-sur, pero si tienen la forma correcta, podrían aumentar la velocidad y, por lo tanto, permitirían que el viento avance antes de que se caliente.
También tenga en cuenta que si el aire pasa sobre el océano (especialmente si el océano está más caliente que el aire), contendrá más agua. Si luego se ve obligado a pasar por encima de una montaña (de este a oeste), el agua se condensará y lloverá/nevará allí abajo, dejando calor de condensación en el aire; cuando el viento baje, por lo tanto, terminará más cálido que cuando comenzó (el llamado viento Foehn ). Por supuesto, si hace demasiado frío al norte de la montaña, no habrá océano abierto (libre de hielo superficial) para extraer agua (eso podría ayudarse localmente usando vulcanismo; incluso si el calor en sí mismo es insignificante, podría ser suficiente para proporcionar un área significativa de aguas abiertas).
En el norte, el enfriamiento adicional del viento no es bienvenido (de todos modos, hace bastante frío). Por lo tanto, preferiría tener montañas de este a oeste al norte de la zona habitable; una montaña de este a oeste bien ubicada en el norte podría extender la zona habitable allí, idealmente con aguas abiertas al norte. En el lado sur, el enfriamiento adicional sería bienvenido; las montañas norte-sur serían ideales. Sin embargo, en el sur (idealmente justo al final de la zona habitable extendida), nuevamente querrá montañas de este a oeste para recolectar el agua del aire antes de que se vaya al desierto del sur.
También tenga en cuenta que las montañas podrían generar patrones de viento locales que difieren del viento predominante del norte. Los remolinos podrían incluso transportar aire más cálido un poco hacia el norte.
Otro punto sobre la habitabilidad es la altura. El aire se vuelve más frío a medida que se asciende y, por lo tanto, podría vivir en las montañas del sur, donde al nivel del mar ya haría demasiado calor. Esa es otra razón por la que querrías montañas en el sur. También tenga en cuenta que a la sombra de una montaña (¡que nunca se mueve!) hará más frío que al sol directo, por lo que también esas sombras podrían aumentar la zona habitable. Tenga en cuenta especialmente que en/cerca de la zona crepuscular tendrá sombras muy grandes.
Otra cosa a considerar es la composición del aire. Por un lado, quieres gases de efecto invernadero. Los gases de efecto invernadero no solo hacen que el planeta se caliente más de lo que sería de otro modo; al mantener el calor más tiempo en la atmósfera, también permite una distribución más equitativa. Es decir, un planeta bloqueado por mareas que tiene menos radiación entrante, pero un mayor efecto invernadero para lograr la misma temperatura promedio tendrá una zona habitable más grande.
Por otro lado, si hay mucho polvo en el aire (posiblemente debido a mucho vulcanismo), la luz se dispersará más y, por lo tanto, obtendrá una iluminación distribuida más uniformemente (y un cielo/sol de color más impresionante). Tenga en cuenta que más polvo probablemente también reducirá la temperatura promedio.
Finalmente, también está el índice de refracción del aire: la puesta de sol en la Tierra parece ser más tarde de lo calculado a partir de la geometría pura porque el aire desvía la luz hacia abajo. Por lo tanto, en el planeta bloqueado por mareas, la zona crepuscular se movería ligeramente hacia el norte, dejando iluminada un área más grande del planeta. El área iluminada sería mayor cuanto mayor sea el índice de refracción del aire.
Para las corrientes oceánicas, experimentas el lado superior del océano, por lo que el efecto principal de las corrientes oceánicas será transportar calor desde el sur hacia el norte. Por ejemplo, Europa es mucho más cálida de lo que cabría esperar desde la latitud gracias a la corriente del Golfo . Tenga en cuenta que las corrientes oceánicas son mucho más complejas debido a los continentes, pero como regla general, querrá tener océanos en dirección norte-sur para permitir las corrientes oceánicas hacia el norte. También tenga en cuenta que una corriente oceánica también podría ser la razón por la cual algunos océanos del norte están libres de hielo para proporcionar una fuente de agua para el viento Foehn.
Otro punto a considerar es que la órbita puede ser ligeramente elíptica (la mayoría de las órbitas de los planetas lo son). En ese caso, el bloqueo de marea no será perfecto, pero el planeta aparentemente "oscilará" un poco alrededor de la posición de bloqueo (porque la rotación del planeta es de velocidad constante, pero debido a la órbita elíptica la revolución no lo es). Tenga en cuenta que este también es el caso de la luna de la tierra: no siempre muestra exactamente el mismo lado de la tierra.
Una órbita tan ligeramente elíptica provocaría estaciones en algunas partes de la zona crepuscular (también tendría un efecto estacional en la radiación entrante total debido a la distancia variable a la estrella central). Básicamente, el sol saldría/bajaría un poco en el transcurso de un año.
Dado que ese aumento aparente también distribuiría la radiación estelar entrante en un área más grande en promedio, también podría aumentar la zona habitable.
Siempre que haya una atmósfera similar a la de la Tierra en el planeta, hay varios artículos científicos que intentan responder a esta pregunta. Por ejemplo Joshi 1997 o Joshi 2003 . El más reciente es probablemente Yang 2013 . En su artículo hay mapas muy interesantes de nubosidad (página 1) o de temperatura incluyendo la nubosidad (página 5).
Según estos cálculos, la diferencia de temperatura media entre el punto subestelar y la zona crepuscular es de aproximadamente 70 kelvin. Los artículos de Joshi dan solo unos 40 kelvin o menos. Si pregunta sobre la habitabilidad de los humanos, el rango de temperatura razonable para ellos es probablemente 0 C - 30 C, que según Yang sería probablemente desde el ecuador (latitud 0 °) hasta la latitud 40 °. Joshi probablemente daría aún más. Dado que los organismos extremófilos manejan temperaturas alrededor de los 80° C o más, podrían habitar todo el hemisferio aislado.
También es importante tener en cuenta que una mayor densidad atmosférica significa un mayor flujo y menores diferencias de temperatura. Por el contrario, una atmósfera más delgada significa mayores diferencias de temperatura. Los cálculos en los artículos son para planetas acuáticos. Sobre grandes continentes, la temperatura en el hemisferio aislado será mucho más alta (¿30 - 50 Kelvin más?). Sin embargo, no conozco muchos artículos sobre esto.
El ancho de la zona se correlacionará directamente con el tamaño del planeta. Crepúsculo / anochecer es donde el sol está a 6 grados por debajo del horizonte (para la tierra), por lo que esta parte del mundo será casi perpendicular al sol. Un planeta más grande tendrá una curva mucho más suave, lo que permitirá que un área más grande del planeta esté en el crepúsculo / anochecer.
La variación y el corte estarían definidos por el ancho de la zona. Una zona angosta tendrá poca variación pero un corte pronunciado ya que la zona tiene poca influencia en los lados fríos y calientes. Una zona más amplia tendría una mayor cantidad de variación entre el lado caliente y el lado frío, pero un corte más gradual.
Adoptaría un enfoque diferente al de las respuestas anteriores:
La evolución es notablemente buena para encontrar soluciones para vivir en las condiciones más duras. El fondo de la fosa de las Marianas está a más de 100 MPa, oscuridad total y los respiraderos hidrotermales cercanos descansan cómodamente a 400 grados C. En esos ambientes, hemos encontrado vida. Los osos de agua son conocidos por ser capaces de sobrevivir a 1 grado por encima del cero absoluto o al vacío del espacio durante varios minutos. La naturaleza es realmente buena para encontrar formas de habitar áreas.
Esperaría ver un gradiente a medida que uno se acerca a las partes inhóspitas del paisaje, donde vemos formas de vida más bajas porque hay menos incentivos para volverse más complicados o más inteligentes.
Veríamos más bordes afilados si el planeta estuviera realmente bloqueado por mareas. Siendo realistas, habrá ALGUNA oscilación, por leve que sea, generando áreas donde existen temperaturas de rango medio. Esas áreas borrosas permitirían que la evolución comenzara a explorar soluciones para adaptarse.
Última pregunta primero: No, no habrá ningún corte agudo. La luna no tiene crepúsculo porque no tiene atmósfera: el sol está en el cielo o no, punto. Pero la Tierra tiene atmósfera, por lo que tenemos algunos momentos, dos veces al día, cuando el Sol no está en el cielo pero hay algo de luz alrededor. Estos son los crepúsculos. Y tenga en cuenta que ambos están con el Sol no en el cielo, por lo que en un planeta bloqueado por mareas, la zona crepuscular sería tanto una serie de televisión como una banda en el lado oscuro tocando la línea de terminación. No se distribuye uniformemente tanto en el lado claro como en el oscuro.
Cuanto más densa y alta es la atmósfera, más grande es la zona crepuscular. Las variaciones en él serían las mismas que en nuestro crepúsculo. Realmente, sería casi igual a nuestro crepúsculo en todos los aspectos, excepto en el clima.
El clima en nuestra zona crepuscular incluye vientos del mar aún caliente a la tierra ya fría (brisas), que son transitorios al anochecer, y de la tierra ya caliente al mar aún frío (transitorios, al amanecer). En una zona crepuscular permanente, esto no puede suceder tan fácilmente, ya que llevaría toda la atmósfera a la zona fría con bastante rapidez. Pero se aplica la misma termodinámica, por lo que deberá tener una brisa permanente, cerca de la superficie, y una contrabrisa también permanente más arriba en la atmósfera, equilibrando las presiones en el lado claro y oscuro.
Necesito decir que la zona crepuscular no es equivalente a la zona habitable. Habrá más espacio para la vida en la zona brillante, cerca de la línea de terminación, donde el Sol siempre está en el cielo pero bajo en el cielo y, por lo tanto, trae pequeñas cantidades de luz y calor. En estas zonas tendrás sombras permanentes proyectadas por montañas y árboles, y por lo tanto un bioma muy diverso, desde la taiga siberiana hasta el desierto del Sahara, antes de llegar a la zona no habitable.
Dado que la zona brillante puede tener océanos, también puede haber una gran evaporación y, por lo tanto, enormes nubes y tormentas, lo que hace que la zona no demasiado caliente sea aún más grande. Con una atmósfera lo suficientemente oscura, ¡incluso el planeta entero podría ser habitable!
Si con habitable queremos decir: "Sostiene plantas fotosintéticas que sirven de base para la ecología local", esto es bastante simple. Es la porción del planeta que recibe luz solar, que es aproximadamente la mitad. Obviamente, esto supone una hidrosfera y una atmósfera óptimas que dan una temperatura habitable para todo el planeta.
En la práctica, habría muchas variables que lo harían menor o mayor que eso. Si con "habitable" nos referimos a "habitable para los humanos sin alta tecnología" y el planeta no es óptimo en su cobertura de agua, podría haber un área caliente habitable y nadie viviría en los bordes extremos. Si no nos preocupamos particularmente por los humanos, la respuesta sería más de la mitad del planeta debido a las corrientes que transportan plancton al área oscura y el área que recibe luz en realidad es un poco más grande que la mitad debido al bamboleo y la diferencia de tamaño entre la estrella y el planeta El número que desea está en algún lugar entre estos dos extremos.
Realmente creo que "aproximadamente la mitad" es la mejor "respuesta genérica" que puede obtener.
También tenga en cuenta que con la quimiosíntesis, el lado oscuro podría tener una ecología activa y bastante interesante. Si asumimos un vulcanismo activo (bastante razonable, en realidad) y descartamos el requisito de la fotosíntesis como base para la ecología, todo el planeta podría albergar vida. Esto es realmente probable para los planetas con vida nativa. La vida es realmente buena para propagarse. Y generalmente se supone que la vida quimiosintética es un desarrollo muy temprano.
Habría variedades de vida vegetal en la zona de oscuridad que se adaptarían para reunir la mayor cantidad de luz posible, oscureciéndose para absorber más, potencialmente incluso negras. El color de la planta podría aclararse a medida que avanza hacia el terminador y regresa al lado claro.
Vamos amigos, manténganse actualizados. El mundo en el que estás trabajando aquí es un Planeta Ojo... Búscalo. :> Tal mundo es posible y probablemente existan muchos. La colonia en el área del crepúsculo sería estable, sostenible y podría usar una extensión del mundo de 25 mil millas a la redonda y quizás 2500 de ancho. Todo eso sería un área habitable ya que los arroyos que corren desde el lado del hielo (el agua que se derrite de los glaciares, etc. a medida que se acerca al calor) correrían hacia el lado caliente donde se evaporaría y volvería a caer como lluvia en el lado oscuro. El límite superior de población sería quizás mil millones, a menos que se usara una arcología de estilo Soleri, o más probablemente un grupo de ellos. Venus podría haberse convertido en un mundo Eyeball con solo un pequeño ajuste.
ckersch