你怎么能从第一原理计算行星表面温度?最明显的应用是对地球而言,其表面温度美元288美元k .我想要一个计算没有回避的因素(即。,factors calculated knowing the final result) and that also works for Venus and Mars (with the adequate parameters). I've come across some derivations (listed below, and in other posts here) but they all employ a fudge factor at some point. Overall, what I'd like is a full set of equations (algebraic or differential, with well-justified boundary conditions) that give the correct answer.
第一次尝试:基于大气的一层模型,发射率\ε= 0.8美元,我们得到
美元T_ {p} = \识别左(\压裂{2}{2 - \ε}\右)^ {1/4}T_{一}识别= 288美元K
在哪里T_{一}识别美元是大气顶部的温度的黑体计算。
问题:
1一个。发射率是蒙混因素我们计算知道最后的答案。有一个独立的估计或测量发射率?
1 b。如果我们把\ε= 1美元,这给作为上限多少加热地球上任何你可以预期,即2美元^ {1/4}$乘以黑体估计。这个上界显然超过了金星。
第二次尝试:低层大气的温度梯度\γ= 6.5美元K /公里
美元T_ {p} =识别T_{一}+ h \识别伽马美元
我们得到美元288美元Kh = 5美元公里。
问题:
2 a。高度h美元是一个软糖因素。我们怎么知道从第一原理在什么高度美元255美元达到K ?
2 b。的美元255美元K温度实际上是达到在四个不同海拔地区大气中(见图)。对流层的顶部(在附近11美元公里)温度美元216美元K,所以美元255美元K在5美元公里很大程度上是由于大气的影响。
2 c。假设我们把美元216美元K对流层顶部的作为一种更自然的参考点。这还需要理由,因为它低于美元255美元K,但是我想臭氧减少了紫外线辐射,因此有效的辐照度对流层接收吗?
2 d。即使有更合理的参考点,计算温度仍然取决于递减率。递减率是由静水压力,绝热膨胀和水蒸气(见最后引用)。我可以看到大气成分发挥作用通过摩尔属性(空气和水),但它不是明显的光谱属性在哪里来(吸收等)。温室效应的特点在哪里?
2 e。通常的逻辑我看到是,温室气体的增加会增加高度h美元在这美元255美元K,和一个常数递减率得到表面温度的增加。再次,整个美元255美元K参考点“气氛”的对流层中期(实际上)是不公正的。我也觉得很奇怪,一个小的气体将扩大(整个气氛$ 1.1美元K大气的增加意味着扩张美元170美元米)。我发现它更可能递减率会改变(从6.5到6.6),这将导致更高的表面温度。
最好,我想所有的问题的答案。但是,我知道这是一个长期的职位,这样你就可以给正确的推导,或指向一个明确的参考。鉴于这个话题,我只是想说这是一个科学的问题,允许保留它。一些来源:
https://en.wikipedia.org/wiki/Stefan%E2%80%93Boltzmann_law Effective_temperature_of_the_Earthhttps://www.acs.org/climatescience/atmosphericwarming/singlelayermodel.html
