Se il Sole diventasse più grande, ma mantenesse la sua luminosità, la Terra diventerebbe più calda o più fredda?

Una domanda recente Se il Sole fosse più grande ma più freddo, la Terra sarebbe più calda o più fredda? chiese - se il Sole diventasse più grande e più freddo, la Terra si riscalderebbe o si raffredderebbe. Penso che la risposta sia principalmente che dipende dalla luminosità finale.

Tuttavia, ciò che voglio sapere qui (ipoteticamente) è se il Sole si è ingrandito e la sua temperatura effettiva è diminuita in modo tale che la sua luminosità fosse invariata ; che effetto avrebbe sulla temperatura di equilibrio della Terra? Sospetto che la risposta possa riguardare la dipendenza dalla lunghezza d'onda dell'albedo, l'emissività e l'assorbimento atmosferico della Terra.

Un altro, meno ipotetico, modo di chiedere questo è, se metti un pianeta simile alla Terra a diverse distanze dalle stelle con una varietà di temperature, in modo tale che l'incidente del flusso totale nella parte superiore dell'atmosfera fosse identico, come sarebbero le temperature di quei pianeti si confrontano?

the-sun earth

— Rob Jeffries
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Se aumenti di un fattore 215, la Terra sarà sulla superficie del Sole. La sua area aumenta quindi di un fattore di 46.200. Per mantenere la sua luminosità, deve diminuire dello stesso fattore, quindi sarà di 120 ºC, nel qual caso la Terra dovrebbe diventare più calda.

R_{⊙}

$R_\odot$

T^{4}

$T^4$

— pela,

@Pela Bella. Non è proprio quello a cui stavo pensando. Più la differenza tra la Terra-Sole, e la Terra essendo molto più vicina ad un M-nano per esempio. Quindi alcuni fattori.

— Rob Jeffries,

Sì okay, capisco.

— pela,

Presumo che tu stia chiedendo qualcosa come (che so che già conosci )? Tenderei a concordare sul fatto che la differenza principale sorgerebbe a causa del termine albedo, , e possibilmente di un termine di emissività (non incluso sopra), entrambi dipendenti dalla lunghezza d'onda / frequenza.

T_{p}^{4} = \frac{r_{S}^{2} T_{S}^{4}}{4 (1 - α) {un'}_{p}^{2}} = \frac{(1 - α) E_{un' B S un' t p}}{σ {UN}_{e m io t, 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,

Con aria di sfida dovresti fare più domande?

— Muze il buon troll.

Risposte:

Ad una prima approssimazione se il Sole diventasse più grande (per un fattore relativamente piccolo, diciamo alcune volte) ma mantenesse la sua attuale luminosità, poiché la Terra avrebbe comunque intercettato la stessa energia totale per unità di tempo in cui la temperatura sarebbe rimasta la stessa. La luminosità costante fornisce un'intensità costante alla distanza della Terra dal Sole (l'intensità è l'area dell'unità che attraversa l'energia nel tempo unitario), il che significherebbe che l'energia solare totale intercettata dalla Terra rimarrebbe la stessa.

Tuttavia, in questo scenario, il colore del sole cambierebbe e otterremmo effetti secondari a causa della riflettività della Terra dipendente dalla frequenza, quindi la frazione dell'energia incidente riflessa anziché assorbita cambierebbe, il che comporterebbe un cambiamento di temperatura. È difficile dire in quale direzione andrebbe questo dato che un aumento della temperatura dovrebbe tradursi in più nuvole che aumenterebbero la riflettività ...

— Conrad Turner
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Conrad, sapevo tutto questo. Voglio sapere in che modo cambia la temperatura e perché.

— Rob Jeffries,

Quindi non è una domanda sull'astronomia ma sulla climatologia.

— Conrad Turner,

La climatologia può essere coinvolta. Sospetto che la formazione di nuvole non sia importante. La questione della posizione di una zona abitabile attorno a stelle di diverso tipo spettrale è decisamente in tema.

— Rob Jeffries,

Il problema chiave è l'opacità dell'atmosfera, perché presumo che la domanda riguardi la temperatura sulla superficie solida della Terra. L'opacità atmosferica può essere vista da /physics/135260/can-someone-explain-to-me-the-concept-of-atmosphere-opacity , dove puoi vedere che l'arcobaleno del massimo flusso di calore dal Sole sembra colpire una specie di buco nell'opacità atmosferica. Ciò ha un significativo effetto di riscaldamento sulla Terra ed è esacerbato dall'effetto Serra. Se la luce solare fosse ulteriormente nell'infrarosso, il grafico mostra che molto di più verrebbe intercettato nell'atmosfera. Ciò renderebbe la superficie significativamente più fredda, sebbene certamente non un fattore 2 più freddo.

Non c'è dubbio che la domanda sia più che di passaggio di interesse, perché i nani M sono le stelle più numerose della sequenza principale e sono quindi interessanti per la vita. Per avere la vita vicino a un nano M, il pianeta dovrebbe essere più vicino della Terra al Sole, ma l'effetto di avvicinare il pianeta, restringere e raffreddare la stella sarebbe simile a lasciare la Terra dov'è e rendere la stella più fredda e più grande. Quindi la natura dell'opacità atmosferica per le atmosfere umide deve essere di grande significato per comprendere le prospettive di vita intorno ai nani M.

— Ken G
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