Polos desérticos pero ecuadores árticos; tratando de averiguar si es posible una forma específica

Tener una inclinación del eje [1] superior a 56° o inferior a 124°

Entre estos puntos los polos y el ecuador cambian de clima. Técnicamente hablando, los polos simplemente tienen un promedio de insolación térmica anual más alto que el ecuador. Este gráfico [5] muestra la relación entre la inclinación axial (oblicuidad) y la temperatura media anual (insolación) para una latitud determinada.

Mirar los gráficos que tienen una inclinación axial cerca de los límites no le dará desiertos polares (en realidad, los polos serían tropicales con un anillo de desiertos a su alrededor, pero algunos ajustes podrían reducir la selva a desierto) y capas de hielo ecuatoriales, pero en general temperaturas medias globales moderadas. Con una inclinación axial de 90°, los polos tienen la temperatura promedio más cálida y el ecuador la más fría.

Sin embargo, tenga en cuenta que estoy hablando de promedios anuales. Un objeto que está en el cero absoluto durante medio año y en 273 C° para el resto tiene un promedio de 0 C° moderado. A 90° esta ilustración no está lejos de la realidad. Si un hemisferio en un mundo de 90° experimenta el invierno, también experimenta la noche. La "noche" dura 1/4 del año. Viceversa para el otro hemisferio y el verano. El otoño y la primavera serán moderados.

El ecuador será el lugar más frío de dicho planeta, pero como muestra el gráfico, no será tan frío como los polos de la Tierra. No estoy seguro de si los casquetes polares permanentes son posibles y, aunque no están descartados, un cinturón de tundra parece más plausible en la mayoría de los casos. Las estaciones en la región serán dos temporadas de "crepúsculo" en invierno y verano y temporadas de "día de rotación" en otoño y primavera.

Los polos serán desiertos en el sentido de páramos desolados, oscilando entre los puntos más cálidos y más fríos del planeta semestralmente. Las temporadas intermedias serán un poco más moderadas, pero la diferencia de temperatura purgará cualquier estancia más larga que estas temporadas.

Cuán extremas sean las diferencias de temperatura dependerán de si las células de circulación en la atmósfera y las fuerzas de rotación que las crean son más fuertes que las presiones térmicas de los vientos, que intentarán redistribuir el aire caliente por igual en la superficie. Esto es lo que sucede en los planetas bloqueados por mareas donde se pueden encontrar diferencias de temperatura similares según las últimas simulaciones. No pude encontrar ningún material sobre este caso, así que elija el que mejor se adapte a sus necesidades.

Conclusión

Cambiar la inclinación axial es, con mucho, la forma más fácil de lograr su objetivo. Mi recomendación sería colocar el planeta cerca del borde exterior de la zona habitable para hacer que el ecuador sea lo más frío posible, aumentando la plausibilidad de que un escudo de hielo sobreviva a las estaciones intermedias. Los polos seguirán siendo desiertos pasando de freírse a congelarse, pero eso es un extra genial. En cuanto a la inclinación axial, me mantendría cerca de 90°, manteniendo el ecuador lo más frío posible y simplificando el ciclo estacional. Si bien nada menos que una simulación climática le dará una imagen completa, este video [2] podría ayudar.

Para leer más, recomendaría este artículo [3] sobre versiones de la Tierra con diferente inclinación axial.

[1] https://en.m.wikipedia.org/wiki/Axial_tilt

[2] https://youtu.be/J4K3H9aNLpE

[3] https://www.youtube.com/redirect?event=video_description&html_redirect=1&redir_token=3JAkHxRedLFbHxzvUdN1gVlo-1p8MTU1NjYxOTY0MUAxNTU2NTMzMjQx&q=http%3A%2F%2Fgoo.gl%2FQGA6Ga&v=J4K3H9aNLpE (Pdf)

[5] https://m.imgur.com/yJHPwd7

Comenzando con la Tierra como plantilla:

• Muévelo más cerca del sol
• Reducir la inclinación axial
• Añadir anillos gruesos

Los anillos alrededor de un planeta como la Tierra durarían unos pocos millones de años en el mejor de los casos, pero hemos existido por menos tiempo que eso.

Los polos estarían calientes debido a la proximidad de las estrellas. Los anillos reducirían la radiación en y cerca del ecuador, haciéndolo frío.

Alguna ampliación de este comentario:

Golpee una atmósfera lo suficientemente espesa en su planeta (tierra + 25% al ​​menos) y cree tierras altas similares a las tibetanas alrededor de su ecuador, mientras elimina la inclinación axial para crear un clima moderado. Además, enormes continentes alrededor de los polos casi sin precipitaciones.

1. Eliminar la inclinación axial - ¿Por qué? Porque esto elimina la mayoría de los cambios estacionales, especialmente las largas noches polares durante los inviernos, lo que aumenta al menos un poco la temperatura promedio en los polos. Esto debería contrarrestar un poco el efecto de la baja radiación solar y evitar la formación de casquetes polares.
2. Agregar enormes continentes en los polos - ¿Por qué? El interior de los continentes tiende a tener un clima más duro y seco, también conocido como clima continental. Echa un vistazo al desierto de Gobi. Seco, a veces caluroso, a veces helado, ubicado en el corazón del continente asiático. La Antártida es otro ejemplo. - Obtendrá desiertos como los de Gobi, pero no como los del Sahara. Seco e inhóspito, pero no abrasador durante todo el año.
3. Tierras altas tibetanas - ¿Por qué? El Himalaya y el Tíbet directamente al norte tienen aproximadamente la misma latitud que El Cairo o Florida. Aunque no es directamente polar, la gran altitud crea condiciones polares con permafrost, glaciares y mucha nieve. En buena medida, agregue otros 1000 m de altura, en cuanto a por qué: vea a continuación. También las enormes montañas son buenos lugares para exuberantes valles escondidos llenos de sabios, artefactos místicos y/o fuentes de la juventud.
4. Hacer que la atmósfera sea más espesa/más alta y más cálida. ¿Por qué? La atmósfera debe ser un poco más cálida que la de nuestra Tierra para evitar que los polos se congelen durante todo el año. Alrededor de 5°C debería ser suficiente, tal vez menos. Difícil de responder sin un modelo climático. Cuando calientas el planeta, tus tierras altas deben estar más altas para tener el clima deseado, y para seguir siendo hospitalario/transitable necesitas más atmósfera. Agregue unos 2 km de espesor por si acaso.

Entonces, esto debería proporcionarle las condiciones esbozadas.

No tendrás verdaderos casquetes polares en el ecuador, que se extienden a lo largo de cientos de millas, sino enormes montañas, que se elevan a través de los glaciares que fluyen a su alrededor y entierran las tierras altas hasta cierto punto.

No tendrás desiertos abrasadores como el Sahara en los polos. Esto no es realmente posible. Aún así, las temperaturas podrían cambiar entre 30 y 40°C durante un día, y estará muy seco.

Posibles problemas que su mundo podría encontrar:

• Pones un anillo gigante de roca en el ecuador. Esto podría estropear el clima. Los flancos de dicho anillo deberían ser selvas exuberantes, ya que los vientos del norte y del sur empujarán el aire húmedo hacia los flancos. Al igual que en el norte de la India. El intercambio de aire a través del ecuador es limitado, lo que podría ser un problema, o un elemento de la historia (piense en vientos como chorros que atraviesan los pocos pasos que conducen a través del Muro).
• Pones enormes continentes en los polos. Esto estropeará su clima. También sus corrientes oceánicas son infernales, si se apegan a los océanos circulares. Lo mismo ocurriría con las corrientes de viento (eche un vistazo a los Screaming Sixties) que envuelven la Antártida.
• Si no deja suficiente espacio para los océanos, su mundo sería tan seco como el planeta Dune. Si limita sus continentes a los tres descritos, los viajes entre ellos serían bastante escasos.

Bien, traté de hacerlo lo más corto posible y no perderme en los detalles. Aún así, siento que podría ampliar algunos temas, no dude en preguntar.

Si no insistes en que tu desierto polar esté caliente , no busques más allá de la Tierra.

La Meseta del Polo Sur en la Antártida es una de las masas de tierra más áridas de la Tierra, con una precipitación anual de aproximadamente 7 cm de nieve (conviértalo en líquido, y es más seco que el Desierto de Atacama en Chile y Perú). La capa de hielo del norte es igualmente árida, aunque es más difícil de notar con el hielo marino (formado por la congelación superficial del agua de mar, en su mayor parte).

Mueva la Tierra un par de millones de millas más lejos del sol, y los polos se secarán aún más (se evaporará menos agua de los océanos).

La física no es tu amiga aquí, el ecuador recibe más luz solar que entra en un ángulo más vertical y pasa a través de menos atmósfera. Esto significa temperaturas más altas.

Lo único que contrarresta eso es la altitud, por lo que la solución a su problema es tener una meseta muy alta o una cadena montañosa que se extienda aproximadamente alrededor del ecuador del planeta. Solo piense en el Himalaya, por ejemplo, que se encuentra en la misma latitud que Egipto y la India y, sin embargo, tiene una capa de nieve permanente.

Sería una extraña coincidencia que funcionara así y la deriva continental durante millones o miles de millones de años cambiaría las cosas, pero durante varios millones de años podría tener un ecuador mayormente frío con tal vez valles más cálidos ocasionales donde la altitud desciende y obviamente si hubiera cualquier costa u océano serían tropicales.

Paso 1: aleja tu planeta de la estrella local. Esto reduce la temperatura y congela el ecuador.

Paso 2: Situar grandes volcanes, géiseres y actividad geológica similar en los polos norte y sur. Estos proporcionan calor para tus postres.

Si bien es improbable que exista un planeta como este dado que aún no hemos observado uno en nuestro universo. Hacer que el eje de rotación del planeta sea una línea tangente a su trayectoria orbital movería su ecuador para que fuera una banda que pasaría por donde están los polos en la Tierra, mientras que los nuevos polos estarían en los lados derecho e izquierdo del planeta.

Es posible que el diseño correcto para una exoluna habitable del tamaño de la Tierra que orbite un planeta gigante gaseoso en la zona habitable de su estrella pueda ayudar a que esto sea posible.

Debería buscar preguntas y respuestas anteriores sobre exolunas posiblemente habitables de planetas gigantes gaseosos.

Una cosa que dicen es que para que la órbita de una luna alrededor de su planeta sea estable a largo plazo, la órbita del planeta alrededor de su estrella tiene que durar al menos nueve veces más que la órbita de la luna alrededor de su planeta. Entonces, si la órbita de la luna alrededor de su planeta dura 10 días terrestres, la órbita del planeta alrededor de su estrella tendría que durar al menos 90 días terrestres.

Y si la órbita del planeta alrededor de la estrella no es mucho más de nueve veces más larga que la órbita de la luna alrededor del planeta, la combinación de ambas podría mantener partes de la luna a la luz del sol o a la sombra del planeta durante períodos de tiempo más prolongados y así hacer que esas partes de la luna se calienten o se enfríen más.

Recuerde que la luna del tamaño de la Tierra estará bloqueada por mareas para que gire con el mismo período mientras orbita alrededor del planeta. Por lo tanto, habrá un lado de la luna habitable hacia el planeta que siempre mirará hacia el planeta, y un lado de la luna hacia el antiplaneta que siempre mirará hacia el lado opuesto del planeta.

La forma de la sombra del planeta dependerá de los valores del diámetro de la estrella, el diámetro del planeta y la distancia entre la estrella y el planeta. La umbra, la parte totalmente oscura de la sombra, debe ser un cono. que se vuelve más y más delgada con la distancia desde el planeta y llega a un punto, mientras que la penumbra, la parte parcialmente oscura de la sombra, debería ser un cono que se expande con la distancia desde el planeta y se extiende hacia el espacio para siempre.

Cuando la luna está en la penumbra, la luz reducida de la estrella puede ser suficiente para congelar el agua en las partes más frías de la luna, como en una hipotética cresta ecuatorial alta alrededor de la luna. Y posiblemente si el tamaño de la umbra a la distancia de la luna es el correcto, solo las regiones de la cordillera ecuatorial estarán en total oscuridad y se enfriarán aún más cada vez que la luna entre en la umbra.

Podría intentar modelar dos diseños diferentes del sistema estrella/planeta/luna para ver cuál da los polos más calientes y el ecuador más frío.

En ambos modelos, la luna orbitará alrededor del ecuador del planeta gigante gaseoso y el propio plano ecuatorial de la luna estará en el mismo plano en que orbita el planeta gigante gaseoso, porque las interacciones de las mareas entre la luna y el planeta alterarán la órbita de la luna y rotación en esa configuración miles de millones de años antes de que la luna tenga una atmósfera respirable o formas de vida multicelulares avanzadas tales como seres inteligentes evolucionen en esa luna.

En un modelo, la órbita de la luna alrededor del planeta gigante gaseoso debería estar en el mismo plano que la órbita del planeta gigante gaseoso alrededor de la estrella.

En el otro modelo, la órbita de la luna alrededor del planeta gigante gaseoso debería estar en un plano muy diferente, titulado unos 90 grados, similar a la inclinación axial de Urano, de la órbita del planeta gigante gaseoso alrededor de la estrella.

Mi respuesta aquí Calor polar, frío ecuatorial: efectos climáticos de las temperaturas globales invertidas 1 analiza cómo el segundo modelo afectaría el clima y posiblemente resultaría en un ecuador frío y polos calientes.

Ha habido muchas preguntas sobre posibles lunas habitables del tamaño de la Tierra de planetas gigantes gaseosos.

He respondido a varias de esas preguntas.

Aquí hay un enlace a una pregunta anterior y mi respuesta a esa pregunta incluye un enlace a una pregunta y respuesta que tiene enlaces a preguntas y respuestas anteriores.

¿Cuáles son las fluctuaciones diurnas y nocturnas de una luna que orbita alrededor de un planeta del tamaño de Júpiter? 2

El artículo "Habitabilidad de las exolunas restringida por la iluminación y el calentamiento de las mareas" de Rene Heller y Roy Barnes Astrobiology, enero de 2013, analiza los factores que afectan la habitabilidad de las exolunas.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 3

También vea mi respuesta aquí:

¿Cuánto tiempo llevará descubrir que viven en una luna y no en un planeta? 4