Чи достатньо орбітального ексцентриситету Землі, щоб викликати навіть незначні пори року, без осьового нахилу?


19

Я читав відповіді на це запитання про екзопланету, що має сезони без осьового нахилу, і кілька респондентів згадують, що орбітальна ексцентриситет може спричинити подібний ефект, але орбіта повинна бути "дуже ексцентричною", на відміну від Землі, що є "дуже близько до кругової."

Якби Земля взагалі не мала осьового нахилу, чи була б її ексцентриситет достатньо високою, щоб мати якийсь помітний ефект для мешканців? Навіть якби це не спричинило серйозних перепадів температури, чи достатньо було б науковим людям простежити минулі роки?


Приємне відео про те, як екзопланети можуть мати сезони аля Гра Престолів, наведено нижче. Звичайно, Гра престолів має хаотичні сезони. Але на відео випливає, що сезони можуть виникати з осьового нахилу, ексцентриситету, що задається питанням, або від мінливості яскравості світла зірки. Якими будуть сезони навколо змінної Цефеїда? m.youtube.com/watch?v=JKrn4P4c5ps
Марк S

Відповіді:


13

Дуже класне питання. Я хочу тут детально розібратися, тому що в іншому випадку буде відповідь в одному абзаці, і я не думаю, що це вирішило б. Так ось іде.

Планети Сонячної системи мають орбіти з досить низькими ексцентриситетами (див. Це для більшої величини ексцентриситету). У верхньому кінці - Меркурій, з ексцентриситетом 0,2056. У нижньому кінці знаходиться Венера, на 0,00677. Земля знаходиться в середньому, але помірно низькому рівні - 0,0167. Відстань між перигелієм та афеліоном становить 5 мільйонів кілометрів - на орбіті із середнім радіусом близько 150 мільйонів кілометрів. Зауважте, що ексцентриситети завжди змінюються.

Ми, звичайно, мали б "сезони", якби не було осьового нахилу, але вони, швидше за все, не були б драматичними. Як говорить Вікіпедія

Через збільшення відстані в афелії лише 93,55% сонячної радіації від Сонця припадає на дану площу суші, як і в перигеліоні.

Але на цій сторінці йдеться

Орбітальна ексцентриситет може впливати на температури, але на Землі цей ефект невеликий і більш ніж протидіє іншим факторам; дослідження показують, що Земля в цілому насправді трохи тепліша, коли далі від сонця. Це тому, що в північній півкулі є більше суші, ніж у південній, і суша прогрівається швидше, ніж море.

Так більше суші означає, що планета може краще засвоювати тепло, що протидіє зміні відстані.

Але я думаю, що це досить нудно. Чи не так? Тож давайте порахуємо, якою повинна бути ексцентрична орбіта Землі, щоб вона мала сезони без осьового нахилу. З діаграми тут видно, що найвища середня півсферична температура - 22 градуси Цельсія, а найнижча - 8 градусів Цельсія.

введіть тут опис зображення

Що з іншими планетами?

По мірі віддалення від Сонця спостерігається стійка тенденція до зменшення (Венера - виняток через теплий парниковий ефект). Для Землі середня температура поверхні становить 287 К (15 градусів С). Отже наш максимум становив би 295 К, а наш мінімум становив би близько 281 К (Кельвін = Цельсій + 273). Порівняйте це з іншими планетами.

Я зробив графік, який, на жаль, не можу тут вставити, який показує, що для того, щоб мати поверхневу температуру 295 К, планета повинна була б бути - ну, не набагато ближче, ніж ми. Відносно, тобто. Приблизно 0,975 АС від зірки. Щоб температура поверхні становила 281 К, вона повинна була становити 1,05 АС від зірки. Це, до речі, нехтує різними рівнями поглинання суші / моря.

Так, насправді, якщо орбіта Землі мала ексцентриситет приблизно 0,35, це могло б мати кілька помірних сезонів.

Я сподіваюся, що це допомагає.

Примітка. Цей калькулятор ексцентричності я використовував заради точності та часу. Я все одно буду вдячний, якщо хтось міг би перевірити мої загальні розрахунки на цю відповідь.


Дивовижна відповідь! Великий баланс фактів та екстраполяція. Саме те, що я шукав!
Nerrolken

@Nerrolken Я радий!
HDE 226868

1
Я додав діаграму. Сподіваюся, ви не заперечуєте. Варто зазначити, що Південна півкуля коливається лише від 4 градусів до північної 14 градусів. Значна частина землі біля екватора Землі не переживає пори року, і океани, як правило, буфери, оскільки вода може циркулювати. 14 градусів за ексцентриситетом були б більшими сезонними коливаннями, ніж значна частина Землі, яка зараз відчувається. Сезонні гойдалки на екваторі були б більшими, але наближаючись до дільниць, зовсім трохи меншими. За графіком, середнє сезонне коливання температури всієї землі становить близько 9 градусів.
користувачLTK
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.