Если Солнце станет больше, но сохранит свою яркость, станет ли Земля более горячей или более холодной?

Недавний вопрос Если бы Солнце было больше, но холоднее, Земля была бы горячее или холоднее? спросил - станет ли Солнце больше и холоднее, нагреется ли Земля или остынет. Я думаю, что ответ на это, главным образом, в том, что это зависит от конечной яркости.

Однако, что я хочу знать здесь (гипотетически), это если Солнце стало больше и его эффективная температура снизилась так , что его светимость не изменилась ; как это повлияет на равновесную температуру Земли? Я подозреваю, что ответ может включать в себя зависимость длины волны от альбедо, излучательной способности и атмосферного поглощения Земли.

Другой, менее гипотетический способ задать такой вопрос: если вы поместите планету, подобную Земле, на разные расстояния от звезд с различными температурами, чтобы суммарный поток, падающий на верхнюю часть атмосферы, был одинаковым, как бы температуры эти планеты сравнивают?

the-sun earth

— Роб Джеффрис
источник

Если вы увеличите в 215 раз, Земля окажется на поверхности Солнца. Его площадь увеличивается в 4600 раз. Чтобы сохранить свою яркость, должен уменьшиться на тот же коэффициент, поэтому он будет 120 ºC, в этом случае Земля должна нагреваться.

R_{⊙}

$R_\odot$

T^{4}

$T^4$

— Пела

@Pela Хороший. Это не совсем то, о чем я думал. Еще большая разница между Землей-Солнцем и Землей, которая, например, намного ближе к М-карлику. Так что факторов несколько.

— Роб Джеффрис

Да, хорошо, я вижу.

— Пела

Я предполагаю, что вы спрашиваете о чем-то вроде (который, я знаю, вы уже знаете )? Я склонен согласиться с тем, что основное различие возникнет из-за термина альбедо, , и, возможно, из-за коэффициента излучения (не включенного выше), оба зависят от длины волны / частоты.

T_{п}^{4} знак равно \frac{р_{s}^{2} T_{s}^{4}}{4 (1 - α) a_{п}^{2}} знак равно \frac{(1 - α) Е_{a б s a T п}}{σ A_{е м я T, п}}

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

α

$\alpha$

— honeste_vivere

Вы демонстративно должны задать больше вопросов?

— Музе хороший тролль.

Ответы:

В первом приближении, если бы Солнце стало больше (на относительно небольшой коэффициент, скажем, несколько раз), но сохранило свою нынешнюю светимость, поскольку Земля все равно будет перехватывать ту же общую энергию в единицу времени, температура будет оставаться неизменной. Постоянная яркость дает постоянную интенсивность на расстоянии Земли от Солнца (интенсивность - это единица пересечения энергии в единицу времени), что означает, что общая солнечная энергия, перехваченная Землей, останется неизменной.

Однако в этом сценарии цвет солнца изменился бы, и мы получили бы вторичные эффекты из-за того, что отражательная способность Земли зависела от частоты, поэтому доля отраженной, а не поглощенной энергии падала бы, что привело бы к изменению температуры. В каком направлении это пойдет, трудно сказать, так как повышение температуры должно привести к увеличению облачности, что увеличит отражательную способность ...

— Конрад Тернер
источник

Конрад, я все это знал. Я хочу знать, каким образом меняется температура и почему.

— Роб Джеффрис

Тогда дело не в астрономии, а в климатологии.

— Конрад Тернер

Климатология может быть вовлечена. Я подозреваю, что образование облаков не важно. Вопрос о расположении обитаемой зоны вокруг звезд разного спектрального типа наиболее определенно актуален.

— Роб Джеффрис

Ключевой вопрос - непрозрачность атмосферы, потому что я предполагаю, что вопрос касается температуры на твердой поверхности Земли. Непрозрачность атмосферы можно увидеть по адресу /physics/135260/can-someone-explain-to-me-the-concept-of-atmosphere-opacity , где вы можете увидеть, что «радуга» максимальный тепловой поток от Солнца попадает в своего рода дыру в непрозрачности атмосферы. Это оказывает значительное потепление на Землю и усугубляется парниковым эффектом. Если бы солнечный свет был дальше в инфракрасный, график показывает, что намного больше его будет перехвачено в атмосфере. Это сделало бы поверхность значительно холоднее, хотя, конечно, не в 2 раза холоднее.

Без сомнения, вопрос представляет собой нечто большее, чем просто мимолетный интерес, поскольку M карликов являются самыми многочисленными звездами главной последовательности и поэтому интересны для жизни. Чтобы иметь жизнь рядом с М-карликом, планета должна быть ближе, чем Земля к Солнцу, но эффект от перемещения планеты ближе, сжатия и охлаждения звезды будет аналогичен оставлению Земли там, где она есть, и охлаждению звезды и больше. Таким образом, характер непрозрачности атмосферы для влажных атмосфер должен иметь большое значение для понимания перспектив жизни вокруг карликов.

— Кен Г
источник