Jika Matahari menjadi lebih besar, tetapi mempertahankan luminositasnya, akankah Bumi menjadi lebih panas atau lebih dingin?

Sebuah pertanyaan baru-baru ini. Jika Matahari lebih besar tetapi lebih dingin, Bumi akan lebih panas atau lebih dingin? bertanya - jika Matahari menjadi lebih besar dan lebih dingin, apakah Bumi akan memanas atau mendingin. Saya pikir jawabannya terutama tergantung pada luminositas akhir.

Namun, apa yang ingin saya ketahui di sini (secara hipotetis), adalah jika Matahari menjadi lebih besar dan suhu efektifnya berkurang sehingga luminositasnya tidak berubah ; bagaimana hal itu memengaruhi suhu keseimbangan Bumi? Saya menduga jawabannya mungkin melibatkan ketergantungan panjang gelombang albedo, emisivitas dan penyerapan atmosfer Bumi.

Cara lain untuk mengajukan pertanyaan ini adalah, jika Anda menempatkan planet mirip Bumi pada jarak yang berbeda dari bintang-bintang dengan berbagai suhu, sehingga insiden fluks total di bagian atas atmosfer sama, bagaimana temperatur dari planet-planet itu membandingkan?

the-sun earth

— Rob Jeffries
sumber

Jika Anda meningkatkan dengan faktor 215, Bumi akan berada di permukaan Matahari. Wilayahnya kemudian meningkat dengan faktor 46.200. Untuk mempertahankan luminositasnya, harus dikurangi dengan faktor yang sama, sehingga akan menjadi 120 ºC, dalam hal ini Bumi akan menjadi lebih panas.

R_{⊙}

$R_\odot$

T^{4}

$T^4$

— pela

@Pela Bagus. Bukan itu yang saya pikirkan. Misalnya perbedaan antara Bumi-Matahari, dan Bumi yang lebih dekat dengan M-katai. Jadi faktor beberapa.

— Rob Jeffries

Ya oke, saya mengerti.

— pela

Saya berasumsi Anda bertanya tentang sesuatu seperti (yang saya tahu Anda sudah tahu )? Saya cenderung setuju bahwa perbedaan utama akan muncul karena istilah albedo, , dan mungkin istilah emisivitas (tidak termasuk di atas), keduanya tergantung pada panjang gelombang / frekuensi.

T_{hal}^{4} = \frac{r_{s}^{2} T_{s}^{4}}{4 (1 - α) {Sebuah}_{hal}^{2}} = \frac{(1 - α) E_{Sebuah b s Sebuah t hal}}{σ {SEBUAH}_{e m saya t, hal}}

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

α

$\alpha$

— honeste_vivere

Anda pasti harus bertanya lebih banyak?

— Muze Troll yang bagus.

Jawaban:

Untuk perkiraan pertama jika Matahari menjadi lebih besar (dengan faktor yang relatif kecil, katakan beberapa kali) tetapi mempertahankan luminositasnya saat ini, karena Bumi masih akan mencegat energi total yang sama per unit waktu suhu akan tetap sama. Luminositas konstan memberikan intensitas konstan pada jarak Bumi dari Matahari (intensitas adalah area unit penyebrangan energi dalam satuan waktu) yang berarti bahwa total energi matahari yang disadap oleh Bumi akan tetap sama.

Namun dalam skenario ini warna matahari akan berubah dan kita akan mendapatkan efek sekunder karena reflektifitas Bumi bergantung pada frekuensi sehingga fraksi energi yang dipantulkan daripada diserap akan berubah, yang akan menghasilkan perubahan suhu. Arah mana ini akan masuk sulit untuk mengatakan sebagai peningkatan suhu harus menghasilkan lebih banyak awan yang akan meningkatkan reflektivitas ...

— Conrad Turner
sumber

Conrad, aku tahu semua ini. Saya ingin tahu ke arah mana suhu berubah dan mengapa.

— Rob Jeffries

Maka itu bukan pertanyaan tentang astronomi tetapi tentang klimatologi.

— Conrad Turner

Klimatologi mungkin terlibat. Saya menduga pembentukan cloud tidak penting. Pertanyaan tentang lokasi zona layak huni di sekitar bintang-bintang dengan tipe spektral yang berbeda pasti ada pada topik.

— Rob Jeffries

Masalah utama adalah opacity atmosfer, karena saya kira pertanyaannya adalah tentang suhu di permukaan bumi yang padat. Keburaman atmosfer dapat dilihat dari /physics/135260/can-someone-explain-to-me-the-concept-of-atmosphere-opacity , di mana Anda dapat melihat bahwa "pelangi" fluks panas maksimum dari Matahari terjadi menabrak semacam lubang di atmosfer opacity. Itu memiliki efek pemanasan yang signifikan di Bumi, dan diperburuk oleh efek Rumah Kaca. Jika sinar matahari lebih jauh ke inframerah, grafik menunjukkan bahwa lebih banyak dari itu akan dicegat di atmosfer. Itu akan membuat permukaan secara signifikan lebih dingin, meskipun tentu saja bukan faktor 2 lebih dingin.

Tidak diragukan lagi, pertanyaannya lebih dari sekadar minat, karena M katai adalah bintang urutan utama yang paling banyak dan karena itu menarik untuk kehidupan. Untuk memiliki kehidupan di dekat katai M, planet ini harus lebih dekat daripada Bumi dengan Matahari, tetapi efek dari memindahkan planet lebih dekat dan menyusut dan mendinginkan bintang akan mirip dengan meninggalkan Bumi di tempatnya sekarang dan membuat bintang lebih dingin dan lebih besar. Jadi sifat opacity atmosfer untuk atmosfer basah harus sangat penting untuk memahami prospek kehidupan di sekitar katai.

— Ken G
sumber