Якби Сонце стало більше, але зберегло б його світність, Земля стане гарячішою чи холоднішою?

Недавнє питання Якби Сонце було більшим, але холоднішим, Земля була б гарячішою чи холоднішою? запитав - якби Сонце стало більше і прохолодніше, чи Земля нагріється чи охолоне. Я думаю, що відповідь на це головним чином полягає в тому, що це залежить від кінцевої світності.

Однак, що я хочу знати тут (гіпотетично) - це якщо Сонце стало більше, а його ефективна температура знизилася так, що його світність була незмінною ; як це вплине на рівноважну температуру Землі? Я підозрюю, що відповідь може включати залежність альбедо від довжини хвилі, випромінювання та поглинання атмосфери Землею.

Інший, менш гіпотетичний спосіб запитати це, якщо ви помістите землеподібну планету на різні відстані від зірок з різними температурами, таким чином, щоб загальний потік потоку у верхній частині атмосфери був ідентичним, якою буде температура ці планети порівнюють?

the-sun earth

— Роб Джеффріс
джерело

Якщо збільшити в 215 разів, Земля опиниться на поверхні Сонця. Потім його площа збільшується в 46200. Щоб зберегти свою світність, повинен зменшитись на той же коефіцієнт, тому він буде 120 ºC, і в цьому випадку Земля повинна нагріватися.

R_{⊙}

$R_\odot$

T^{4}

$T^4$

— пела

@Pela Приємний. Це насправді не те, про що я думав. Більше різниця між Землею-Сонцем та Землею, наближеною до М-карлика, наприклад. Тож факторів небагато.

— Роб Джефріс

Так добре, я бачу.

— пела

Я припускаю, що ви запитуєте про щось на зразок (що я знаю, ти вже знаєш )? Я схильний погодитися, що первинна різниця виникне через термін альбедо, та, можливо, термін випромінювання (не включений вище), обидва залежать від довжини хвилі / частоти.

Т_{p}^{4} = \frac{r_{с}^{2} Т_{с}^{4}}{4 (1 - α) а_{p}^{2}} = \frac{(1 - α) Е_{а б с а т p}}{σ А_{е м i т, p}}

$T_{p}^{4} = \frac{ r_{s}^{2} T_{s}^{4} }{ 4 \left( 1 - \alpha \right) a_{p}^{2} } = \frac{ \left( 1 - \alpha \right) \ E_{abs \ at \ p} }{ \sigma \ A_{emit, p} }$

α

$\alpha$

— honeste_vivere

Ви зухвало повинні задавати більше питань?

— Музей добрий Тролл.

Відповіді:

До першого наближення, якби Сонце стало більшим (порівняно невеликим фактором, скажімо кілька разів), але зберегло свою теперішню світність, оскільки Земля все одно перехоплюватиме однакову загальну енергію за одиницю часу, температура залишатиметься однаковою. Постійна світність дає постійну інтенсивність на відстані Землі від Сонця (інтенсивність - площа одиниці перетину енергії в одиницю часу), що означатиме, що загальна сонячна енергія, перехоплена Землею, залишиться однаковою.

Однак у цьому сценарії колір Сонця змінився б, і ми отримали би вторинні наслідки через залежність відбивної здатності Землі від частоти, тому частка енергії падаючої енергії, що відбивається, а не поглинається, зміниться, що призведе до зміни температури. У якому напрямку це б піти важко сказати, оскільки підвищення температури повинно призвести до збільшення хмари, що збільшить відбивальну здатність ...

— Конрад Тернер
джерело

Конраде, я все це знав. Хочу знати, в який спосіб змінюється температура і чому.

— Роб Джефріс

Тоді це не питання астрономії, а кліматології.

— Конрад Тернер

Може бути залучена кліматологія. Я підозрюю, що формування хмари не важливо. Питання про розташування житлової зони навколо зірок різного спектрального типу найбільш визначено на тему.

— Роб Джеффріс

Ключовим питанням є непрозорість атмосфери, тому що я припускаю, що питання про температуру на твердій поверхні Землі. Непрозорість атмосфери видно з /physics/135260/can-someone-explain-to-me-the-concept-of-atmosphere-opacity , де видно, що "веселка" максимального теплового потоку від Сонця трапляється потрапляння в якусь діру в атмосферній непрозорості. Це чинить значне потепління на Землі і посилюється парниковим ефектом. Якби сонячне світло потрапляв далі в інфрачервоне середовище, графік показує, що набагато більше його буде перехоплено в атмосфері. Це зробило б поверхню значно холоднішою, хоча, звичайно, не в 2 рази холоднішою.

Без сумніву, питання викликає цікавість, адже гноми М - найчисленніші зірки головної послідовності і тому цікаві для життя. Щоб мати життя біля гнома М, планеті потрібно було б бути ближче, ніж Земля до Сонця, але ефект переміщення планети ближче та зменшення та охолодження зірки був би подібний до того, щоб залишити Землю там, де вона є, і зробити зірку прохолоднішою і більше. Тож характер непрозорості атмосфери для вологих атмосфер повинен мати велике значення для розуміння перспектив життя навколо М карликів.

— Кен Г
джерело