波兰人的平衡温度是一个没有季节性的世界吗?

Question

启发:南极洲保持冷冻状态如何?

如果地球是一个固定的冬至状态——北方冬季和南部夏季(如轴与地球的轨道倾斜旋转),每个杆的平衡温度是什么?承担日常周期和对流等操作像往常一样,在北极,午夜的永久性和永久的中午在南极。

奖金问题:平衡温度会明显不同,如果是夏季北部和南部冬季(例如将陆地和山岳志有多大影响,相对于太阳能失衡)?

Answer 1

如果我们考虑到“假设每日周期和对流等等操作像往常一样“你意味着所有热传输从/到杆保持像今天。然后,我们可以做一个信封的计算。这个计算的答案,至少会让你有一个数量级,我们可以考虑一切影响结果。

目前两极能量辐射超过接收槽直接太阳辐射。这是因为他们比其他行星更冷。因此,有一个整洁的热传输从赤道纬度到极点。热量在大气和海洋洋流传播。这个图很好地总结这辐射平衡:

图从在这里©彗星程序

如果我们考虑到热传输底部的图是一样的。唯一变化的能源预算将从太阳能照射,一旦他们开始变暖的唯一途径释放额外的热量,达到平衡槽红外辐射(黑体辐射)。

波兰人获得零能源equinox和冬至12.64千瓦时/米$ ^ 2美元每天在夏至。因此一个粗略的每年平均将3.16千瓦时/ m$ ^ 2美元每一天。所以,如果我们被锁在一个夏至国家更多的能量,你将获得四个时间,如果没有锁在冬至的状态。

夏至锁杆

让我们首先考虑夏至的情况。如果我们称E_1美元当前数量的外向辐射极,和T_1美元当前的温度。的斯蒂芬玻尔兹曼定律州

E_1 = \σT_1 ^ 4美元

类似地,如果E_2美元和T_2美元表示,夏至锁定状态

E_2 = \σT_2 ^ 4美元

考虑到E_2 = 4 E_1美元

你可以写,

4美元= \压裂{T_2 ^ 4} {T_1 ^ 4} $

或

$ T_2 = \离开(\压裂{1}{4}\右)^ 4 T_1 = 1.41 \ T_1美元

因此温度将增加41%。这听起来并不多,但考虑到温度高于开尔文,es很多!事实上,与当前平均温度在-16°C的北极(257 k),它会上升到+ 89°C ! !和南极会目前-49°C(224 k) + 42°C。

这种发散从任何可能的现实,因为89°C在北极有不净的能量涌入我们假设在中低纬度地区。相反,大气和海洋洋流将大量热量从南方,气温将equilibrarte更低的价值。

注意,在上面的计算中,我忽视了能量流由于平流在大气/海洋洋流。我这样做,因为通量是大约五次比从太阳辐射通量小,所以它不会有太大的变化结果,忽视它简化了数学。你可以计算考虑这些流如果你想。

冬至锁杆

对于杆锁冬至。会有任何传入的太阳辐射。因此,所有的能量将通过电流在中低纬度地区。在这种方式中,我们可以看到在上面的图,北极的课程收到了约150 W / m$ ^ 2美元,南极100 W / m$ ^ 2美元。平衡温度将达到辐射时相同。因此,使用斯蒂芬玻尔兹曼定律我们可以做一些粗略的计算。我们叫南极温度T_ {SP}识别美元和T_ {NP}识别美元北极。然后:

美元T_ {SP} = \识别左(\压裂{E_ {SP}}{\σ}\右)^{1/4}= \离开(\压裂{100 \ W / m ^ 2}{\ 5.67 * 10 ^{8}} \右)^ {1/4}= 205 K美元= -68°C

和北极

美元T_ {NP} = \识别左(\压裂{E_ {NP}}{\σ}\右)^{1/4}= \离开(\压裂{150 \ W / m ^ 2}{\ 5.67 * 10 ^{8}} \右)^ {1/4}= 227 K美元= -46°C

但是,这样的实际流入低温能源将刨丝器和平衡温度不会那么极端。在任何情况下,这将有利的生长条件一个巨大的冰盖在相应的极地地区,以同样的方式我描述这个问题和回答。

最后的想法。这种情况发生在现实生活中你需要类似的东西潮汐锁定锁定的时期地球的旋进(目前约26000年)整整一年。和不知道的机制,可以实现这一点。