¿Cuál es la ciencia detrás de la variación de la temperatura efectiva del cielo de Marte con la latitud y la longitud? ¿Por qué el "punto caliente"?

Después de leer esta interesante respuesta a ¿Qué tan frío es el cielo marciano por la noche? ¿O el día para el caso? Descubrí que Mars Global Reference Atmospheric Model 2001 Version (Mars-GRAM 2001): Users Guide contiene una sección sobre esto y la Figura 4.4 incluso muestra un gráfico de "... irradiancia de onda larga en la superficie, expresada como temperatura del cielo..." :

Pregunta: ¿Cuál es la ciencia detrás de la variación de la temperatura efectiva del cielo con la latitud y la longitud? ¿Por qué hay un "punto caliente" cerca de 160W, 30S?

La gráfica es para Ls = 270. ¿Significa esto que para cada punto del mapa, la temperatura del cielo se calcula aproximadamente 6 horas antes del mediodía local? ¿O que el mediodía local está a 270 grados de longitud?

Sección transversal de latitud-longitud de la radiación de onda larga descendente en la superficie, expresada como temperatura del cielo, a Lsun = 270 grados, profundidad óptica del polvo 1,0. La hora local se representa en la parte superior de la figura.

Sección transversal de latitud-longitud de la radiación de onda larga descendente en la superficie, expresada como temperatura del cielo, a Lsun = 270 grados, profundidad óptica del polvo 1,0. La hora local se representa en la parte superior de la figura.

Esta puede ser una pregunta tonta con respecto a su pregunta, pero ¿durante qué período de tiempo se tomaron los datos para el gráfico en su pregunta y si fue un período de tiempo corto, qué parte de Marte estaba frente al Sol cuando se tomaron las lecturas?
La hora local se representa en el eje superior: el punto de acceso es justo después del mediodía, como era de esperar.
@Fred Necesito leer la referencia nuevamente, pero no estoy seguro de si esto se genera solo a partir de datos satelitales o si se genera a partir del software Mars-GRAM (probablemente lo último).

Respuestas (1)

El término "Ls" (longitud solar) se usa para describir las estaciones en Marte. Ls = 90 es el solsticio de verano, Ls = 270 es el solsticio de invierno del norte. Esto significa que el eje de Marte en el momento en que se tomó la "imagen" está inclinado -25° con respecto al Sol.

El gráfico completo se muestra como si se hubiera tomado en una sola instancia, es decir, cada longitud se cartografió a una hora diferente del día; la hora local se muestra en el eje superior.

Mirando la posición del punto caliente, está en el lugar donde lo esperaríamos: es poco después del mediodía, es decir, alrededor de las 14:00 hora local, y está en una latitud que tenía el Sol directamente en el cenit durante el mediodía, es decir a 25° de latitud sur.

Como dice el papel

La Fig. 4.4 muestra un grado significativo de correlación entre T s k y y la temperatura de la superficie del suelo.

Por lo tanto, no se puede encontrar nada realmente inesperado: el punto caliente está en un lugar que tuvo la mayor cantidad de radiación solar durante el día, y la temperatura del aire se comporta de la misma manera que la temperatura de la superficie.

Tenga en cuenta que el valor que se muestra aquí no es la temperatura real del aire; muestra la cantidad de radiación que desciende a través de la atmósfera desde arriba. Solo se muestra como una temperatura efectiva para evitar tener que lidiar con unidades como W/m²/sr. Esto también explica por qué no hay valor para latitudes por encima de 60 ° - simplemente no hay radiación solar allí durante la noche de invierno.

¡Vaya, me perdí el eje superior por completo! De acuerdo, esto no está relacionado con la gran variación en la latitud de la topografía marciana. Lo que me desconcierta es que la región de temperatura más alta está en la misma parte de la imagen (no necesariamente en las mismas coordenadas) donde cae Hellas Planitia a menudo. A una altura de menos 7000 metros, a menudo es más cálido y ciertamente tiene más masa de aire que cualquier otro lugar. Además, ¿por qué el Sol estaría tan al sur? El eje de Marte y el plano orbital tienen una inclinación muy baja.
Esta radiación es la "...irradiación de onda larga en la superficie, expresada como temperatura del cielo..." o también puede llamarse temperatura efectiva del cielo. Es radiación térmica producida por la propia atmósfera , no por el Sol. Está allí día y noche, ecuador y polos. La única relación con el Sol es que el Sol calentará la atmósfera, pero esta radiación proviene de la atmósfera misma.
@uhoh, el Sol está tan al sur debido a la inclinación del eje de Marte, que es similar a la Tierra en unos 25°. El punto caliente en realidad se extiende más al sur, lo que no puedo explicar de inmediato. Hellas Planitia está a 60° Este, lo que corresponde a 300° Oeste en este gráfico, así que justo en el lado opuesto del planeta (si podemos suponer que se utiliza el mismo sistema de coordenadas)
Sí, había mirado los números equivocados. De hecho, el eje de Marte está inclinado con respecto a la eclíptica y/o su plano de órbita de manera similar a la de la Tierra, excepto en el otro sentido, por lo que su eje apunta a una declinación de aproximadamente 50 grados en coordenadas terrestres. Sí, nuevamente para Hellas Planitia, está un poco justo en el centro de la trama, pero las longitudes reales son totalmente diferentes. ¡Gracias por la rápida respuesta!
Puede que haya estado pensando en Venus, cuyo eje está muy poco inclinado. Lo recordé desde aquí .
@uhoh De acuerdo con la definición (histórica) de la IAU del polo norte de un planeta, de hecho, la oblicuidad de Venus es pequeña, menos de 3 °. Pero más recientemente (ver [ en.wikipedia.org/wiki/Poles_of_astronomical_bodies] ) ha habido una motivación para adoptar una definición basada en la dirección del vector de momento angular de un planeta: el polo que se alinea con ese vector es el polo norte, denominado el polo positivo por el grupo de trabajo de la IAU que estudia esto. Dado que la rotación de Venus es retrógrada, su oblicuidad sería de 177,4° según esta definición. Júpiter y Mercurio son pequeños, 3,1° y 0,01° resp.
@uhoh Leí la Sección 4 de Gere (CG Justus: trabajé con él en modelos atmosféricos para análisis de aerocaptura) y todas las ejecuciones del modelo que se muestran en 4.4 especifican una profundidad óptica de polvo de 1.0, por lo que hay suficiente polvo en la atmósfera para reducir el entrante intensidad de la luz solar por un factor de 1/e. Parte de esa reducción se debe a la reflexión de la energía entrante hacia el espacio, pero otra parte se debe a la absorción por parte de las partículas de polvo, que las calientan. Las partículas de polvo luego calientan la atmósfera, que irradia más vigorosamente. La intensidad de calentamiento se maximiza cerca del punto subsolar.
@TomSpilker ¡Gracias! Afortunadamente, mi respuesta allí describe las estrellas polares y es posible que me haya preocupado lo suficiente la definición retrógrada frente a la definición de la regla de la mano derecha para haber mantenido esta ambigüedad intencionalmente. Agregaré una edición citando su comentario y una explicación adicional.
¿Cuál es la ciencia detrás de la variación de la temperatura efectiva del cielo de Marte con la latitud y la longitud? ¿Por qué el "punto caliente"?
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