Astronomiya

Günəşlə Yer arasında hava olsaydı, nə qədər isti olardıq?

Günəşlə Yer arasında hava olsaydı, nə qədər isti olardıq?

Bu suala əsasən: Günəş nə qədər yüksək olardı?

Vakum əvəzinə günəşlə yer arasında hava olsaydı (gəlin yer üzündə olduğumuz eyni tərkibi deyək) planetimiz nə qədər istiləşərdi?


Bu, Carl Witthoftun dediyi kimi cavab vermək həqiqətən çətin bir sualdır. Əsas problem odur ki, Günəşin ətrafındakı atmosferi qorumaqla dünyaya uzanmağın bir yolu yoxdur. Vəhşi dərəcədə qeyri-sabit olardı və nə olursa olsun, ümumi nəticə dünyanı öldürən bir enerji partlaması olacaq. Və həqiqətən sehrli bir çubuq sallayacağınızı və bütün bunların qarşısını alacağınızı söyləyə bilməzsiniz, çünki o zaman fizikanı əsaslı şəkildə dəyişdirirsiniz və başlamaq istədiyiniz suala cavab verməyəcəksiniz.

Bu suala cavab verməyin yeganə yolu günəşin mövcud atmosferinə baxmaq və ekstrapolyasiya etməyə çalışmaqdır. Aşağıdakı rəqəmə nəzər yetirin. Bu, Günəşin səthdən hündürlüyə qarşı həm temperaturunu (qatı xəttini), həm də sıxlığını (kəsik xəttini) təmsil edir (Günəşin "səthinin" mənası başqa bir sualdır). Günəşin səthindəki temperatur 5800 $ : mathrm {Kelvin} $ -dır. Boy artdıqca bu temperatur (yəni Günəşin "səthinin" üzərindəki plazma atmosferinin temperaturu) çox dəyişmir. Atmosferin bu bölgəsi xromosfer olaraq bilinir. Ancaq sonra, keçid bölgəsi olaraq bilinən müəyyən bir yüksəklikdə bir qəti istilik artımı. Bir neçə min dərəcədən bir neçə milyon dərəcəyə keçir. Atmosferin bu sahəsi Corona. Bu qrafik 10.000 $ : km $ ilə kəsilir, lakin Günəşin atmosferi Plutondan da çox uzanır.

Ümid edirəm aldığım nöqtəni həqiqətən Yer kürəsi olduğunu tam olaraq qiymətləndirə bilərsən edir Günəş atmosferi içərisində və o atmosfer həqiqətən isti! Əlbətdə ölməyimizin səbəbi atmosferin olduqca seyrək olmasıdır. Hər santimetr kub başına yalnız bir ovuc hissəcik. Yəni həqiqətən təklif etdiyiniz şey bu atmosferin sıxlığını dəli dərəcəsində artırmaqdır. Bunu təxminən $ 10 ^ {20} $ qat daha sıx etmək istəyirsən! Yalnız xassələri ekstrapolyasiya etsək, Günəşin onsuz da isti atmosferini (Yer ətrafında) inanılmaz dərəcədə isti bir şeyə çevirəcəyik. Və böyük sıxlıq o deməkdir ki, təsirləri həqiqətən hiss edəcəyik. Yuxarıda sadaladığım kataklizmik partlayış baş verməzdən əvvəl, ehtimal ki, yer kürəsi bir anda buxarlanacaq.

Beləliklə, uzun cavab qısadır: Təxminən milyard dərəcə.


Sorta asılıdır - vahid sıxlıq atmosferinə sahib ola bilməzsiniz, buna görə standart bir atm-a yaxın bir şey əldə etmək. Yerin orbitinin yaxınlığında (BTW süründürmə səbəbindən ilk növbədə orbital sabitliklə fəsad törədəcək), sıxlıq Günəşə daha dəhşətli bir şey olmalı idi.

Daha çox "hansı sıxlıq profili" sətrində ifadə edilərsə, bu əla xkcd nə olarsa sual olardı; Diqqətli, təfərrüatlı hesablamam (yəni ədəbsiz bir ağızdan çıxarıldı) belə bir atmosferin cazibə qüvvəsi səbəbindən sürətlə Günəşə çökəcəyini göstərir. Optik emilim səbəbindən xarici hissələrin nə qədər isti olacağını fərziyyə etməkdən çəkinirəm - bu atmosferin birdən-birə 200-300 K aralığında ümumi bir temperaturda meydana gəldiyini və dərhal istiləşməyə və çökməyə başladığını düşünürəm.


Günəş dünyanı necə qızdırır?

Günəş Yer üzünə işıq saçaraq və ona doğru istilik yayaraq qızdırır. Atmosfer istiliyi özünə hopdura biləcəyi yer səthinə yaxın tutur. Günəşdən gələn istilik və enerji olmasaydı, yer üzündə həyat mövcud olmazdı. İşıq enerjisi planetimizi istiləşdirməklə yanaşı, planetdəki bütün canlıların istehlak etdiyi kaloriləri də təmin edir.

İnfraqırmızı işıq, ultrabənövşəyi işıq və görünən işıq daxil olmaqla günəş sayəsində yer üzündə bir neçə işıq parlayır. Sadə enerji olduğundan işıq Yer səthinə çatdıqdan sonra istiyə çevrilir. Buna görə günəş parıldayanda temperatur daha isti olur.

Günəş işıq şüalarından əlavə rentgen, mikrodalğalı və radio dalğaları şəklində radiasiya da yayır. Radiasiya atmosferə çatdıqda, atmosfer molekulları istilənir və ətrafdakı molekulların da istiləşməsinə səbəb olur. UCSB ScienceLine-ə görə atmosferin istiləşməsinə səbəb olan prosesə keçiricilik deyilir. Kosmosda radiasiyanın qarşılıqlı təsiri üçün atmosfer hissəcikləri olmadığı üçün, Yer kürəsini istilənən enerjinin oradan keçməsinə baxmayaraq, kifayət qədər soyuq qalır.


Günəşlə Yer arasında hava olsaydı, nə qədər isti olardıq? - Astronomiya

Qlobal istiləşmənin səbəblərini və təsirlərini daha da araşdırmaq və gələcək istiləşməni proqnozlaşdırmaq üçün elm adamları iqlim sisteminin iqlim modellərini və kompüter simulyasiyalarını hazırlayırlar. İqlim modelləri, okeanların və atmosferin reaksiyalarını və qarşılıqlı təsirlərini simulyasiya etmək və quru səthində həm təbii, həm də insandan qaynaqlanan dəyişiklikləri nəzərə almaq üçün hazırlanmışdır. Əsas fizika qanunlarına və enerjinin, kütlənin və impulsun mühafizəsi ilə qorunmasına uyğundur və Yer və rsquos iqliminə təsir göstərən onlarla faktoru hesab edirlər.

Modellər mürəkkəb olmasına baxmayaraq, real dünya məlumatları ilə ciddi testlər onları elm adamlarına iqlim anlayışımızı başqa cür mümkün olmayan yollarla araşdırmağa imkan verən güclü alətlər halına gətirir. Fosil yanacaqların yandırması və ya Günəşin intensivliyini dəyişdirməsi ilə çıxarılan modellər və istixana qazlarının çıxarılması ilə təcrübə edərək, hər birinin iqlimi necə təsir etdiyini görmək üçün mdashscientists modelləri Earth & rsquos mövcud iqlimi daha yaxşı anlamaq və gələcək iqlimin proqnozlaşdırılması üçün istifadə edirlər.

Modellər, dünyanın getdikcə daha çox fosil yanacağı istehlak etməsi ilə istixana qazı konsentrasiyalarının artmağa davam edəcəyini və yer üzündə ortalama səth istiliyinin artacağını təxmin edirlər. Bir sıra inandırıcı emissiya ssenarilərinə əsaslanaraq, orta səth istiliyi 21-ci əsrin sonunda 2 & C ° ilə 6 ° C arasında arta bilər.

İqlim Dəyişikliyi üzrə Hökumətlərarası Panelin model simulyasiyaları, karbon dioksid emissiyalarının nə qədər sürətlə artdığına görə, Yer kürəsinin önümüzdəki əsrdə iki ilə altı dərəcə Selsi arasında istiləşəcəyini təxmin edir. İnsanların getdikcə daha çox fosil yanacağı yandıracağını düşünən ssenarilər temperatur aralığının yuxarı hissəsindəki təxminləri təmin edərkən, istixana qazı emissiyalarının yavaş-yavaş artacağını düşünən ssenarilər aşağı temperatur proqnozlarını verir. Narıncı xətt istixana qazlarının 2000-ci il səviyyəsində qalması halında qlobal istiliyin qiymətləndirilməsini təmin edir. (& copy2007 IPCC WG1 AR-4.)

İqlim rəyləri

İstixana qazları, qlobal istiləşməyə gəldikdə hekayənin yalnız bir hissəsidir. İqlim sisteminin bir hissəsindəki dəyişikliklər planetin enerjini mənimsəməsində və ya əks etdirməsində əlavə dəyişikliklərə səbəb ola bilər. Bu ikincil dəyişikliklər deyilir iqlim rəyləri, və təkcə karbon dioksidin səbəb olduğu istiləşmə miqdarını iki dəfədən çox artıra bilərlər. Əsas geri qayıtmalar qar və buz, su buxarı, buludlar və karbon dövrü ilə əlaqədardır.

Qar və buz

Bəlkə də ən çox bilinən geribildirim Şimali Yarımkürədə qar və buz əriməsindən gəlir. İstiləşmə istiliyi artıq Arktik dəniz buzunun artan faizini əridir və yayda davamlı günəş işığı zamanı qaranlıq okean suyunu ifşa edir. Qurudakı qar örtüyü də bir çox ərazidə azalır. Qar və buz olmadığı təqdirdə, bu ərazilər planetimizi sərinləyən parlaq, günəş işığını əks etdirən səthlərdən Yer sisteminə daha çox enerji gətirən və daha çox istiləşməyə səbəb olan qaranlıq, günəş işığını udan səthlərə sahib olur.

Kanada və rsquos Athabasca Buzlaqı ildə təxminən 15 metr azalır. Son 125 ildə buzlaq həcminin yarısını itirdi və 1,5 kilometrdən çox geri çəkildi. Buzlaqlar geri çəkildikcə, dənizdəki buzlar yox olur və qar baharın əvvəlində əriyir, Yer kürəsi yansıtıcı qar və buz qalsa olandan daha çox günəş işığı alır. (Fotoşəkil və surət 2005 Hugh Saxby.)

Su buxarı

Ən böyük rəy su buxarıdır. Su buxarı güclü bir istixana qazıdır. Əslində, atmosferdə bol olduğu üçün su buxarı istiliyin üçdə ikisinə qədər istiləşməyə səbəb olur ki, bu da yer üzündə istiliyin istiliyində olan temperaturun qorunmasında əsas amildir. Ancaq istiliklər isti olduqda, səthdən atmosferə daha çox su buxarı buxarlanır və burada istiliklərin daha da qalxmasına səbəb ola bilər.

Alimlərin verdiyi sual, istilənən bir dünyada atmosferdə nə qədər su buxarı olacaq? Atmosfer hazırda su buxarının konsentrasiyası ilə temperatur arasında orta bir tarazlığa və ya tarazlığa malikdir. İstilik artdıqca, atmosfer daha çox su buxarı tuta bilir və bu tarazlığı bərpa etmək üçün su buxarı konsentrasiyaları yüksəlir. İstilər istiləşməyə davam etdikcə bu meyl davam edəcəkmi?

Atmosferə daxil olan su buxarının miqdarı, son nəticədə su buxarının geribildiriminə görə nə qədər əlavə istiləşmənin baş verəcəyini təyin edir. Atmosfer su buxarının rəyinə tez cavab verir. İndiyə qədər atmosferin böyük bir hissəsi istilik və su buxarının konsentrasiyası arasında sabit bir tarazlığı qorudu, çünki son onilliklərdə temperatur yüksəldi. Bu tendensiya davam edərsə və bir çox model bunun davam edəcəyini söyləyirsə, su buxarının təkcə karbon qazının istiləşməsini iki qat artırma qabiliyyəti var.

Buludlar

Su buxarı ilə əlaqəli bulud rəyidir. Buludlar günəş enerjisini əks etdirərək soyumağa səbəb olur, eyni zamanda özlərindən daha isti yerlərdə olduqda səthdən infraqırmızı enerjini (istixana qazları kimi) soraraq istiləşməyə səbəb olur. Mövcud iqlimimizdə buludlar ümumilikdə bir soyutma təsiri göstərir, lakin bu daha isti bir mühitdə dəyişə bilər.

Buludlar həm planetimizi sərinləşdirə bilər (həm də günəşdən görünən işığı əks etdirərək) və həm də planetin istiləşməsini təmin edə bilər (səthdən çıxan istilik radiasiyasını udaraq). Tarazlıqda buludlar Yer kürəsini bir qədər sərinləşdirir. (NASA Astronavt Fotoşəkili STS31-E-9552 nəzakətlə Johnson kosmik mərkəzi Yer Müşahidələri Laboratoriyası.)

Buludlar daha parlaq olarsa və ya parlaq buludların coğrafi dərəcəsi genişlənərsə, Yer kürəsini və səthini sərinləməyə meyllidirlər. Müəyyən bir bölgədə daha çox nəm birləşsə və ya havaya daha incə hissəciklər (aerozollar) daxil olarsa, buludlar daha da parlaq ola bilər. Daha az parlaq bulud yaranarsa, bulud rəyindən istiləşməyə kömək edəcəkdir.

Aerosolların buludları necə parlaq edə biləcəyini öyrənmək üçün Alyaskanın cənubundakı Gəmi Yollarına baxın.

Buludlar, istixana qazları kimi, infraqırmızı enerjini də udur və yenidən yayır. Aşağı, isti buludlar yüksək, soyuq buludlardan daha çox enerji yayır. Bununla birlikdə, dünyanın bir çox yerində, aşağı buludların buraxdığı enerjini, üstündəki bol su buxarı mənimsəyə bilər. Bundan əlavə, aşağı buludlar ümumiyyətlə Yer səthinin temperaturu ilə eyni dərəcədə olur və buna görə də oxşar miqdarda infraqırmızı enerji yayırlar. Aşağı buludsuz bir dünyada, kosmosa qaçan infraqırmızı enerjinin miqdarı, aşağı buludlu bir dünyadan çox fərqli olmazdı.

Buludlar hündürlüklə əlaqəli olan istiliklərinə nisbətdə termal infraqırmızı (istilik) radiasiya yayırlar. Bu görüntü Qərbi Yarımkürəni termal infraqırmızıda göstərir. İsti okean və quru səthləri ağ və açıq boz sərin, aşağı səviyyəli buludlar orta boz və soyuq, yüksək dağlıq buludlar tünd boz və qara rəngdədir. (NASA-nın görüntü nəzakəti GOES Project Science.)

Yüksək soyuq buludlar, atmosferin enerji udma suyu buxarının az olduğu bir hissəsində meydana gəlir. Bu buludlar atmosferin alt hissəsindən gələn enerjini tutur (udur) və soyuq temperaturlarına görə kosmosa az enerji buraxırlar. Yüksək buludlu bir dünyada, əks halda kosmosa qaçacaq qədər əhəmiyyətli bir enerji atmosferdə tutulur. Nəticədə qlobal temperatur yüksək buludsuz bir dünyaya nisbətən daha yüksəkdir.

İsti istilər daha çox yüksək buludla nəticələnərsə, kosmosa daha az infraqırmızı enerji yayılacaqdır. Başqa sözlə, daha yüksək buludlar istixana effektini artıraraq, Yerin & rsquos soyumaq qabiliyyətini azaldaraq istilərin istiləşməsinə səbəb olardı.

Daha tam təsvir üçün Buludlar və Radiasiya bölməsinə baxın.

Alimlər buludların harada və nə dərəcədə istiləşmənin güclənməsinə və ya mülayimləşməsinə səbəb olacağına tamamilə əmindirlər; əksər iqlim modelləri aşağı bulud örtüyünün azalması səbəbindən cüzi bir müsbət rəy və ya istiləşmənin güclənməsini proqnozlaşdırır. Bu yaxınlarda aparılan bir araşdırma, istiləşdikdə Sakit Okeanda bir bölgədə daha az alçaq, sıx buludların əmələ gəldiyini və bu bölgədə modellərin proqnozlaşdırdığı kimi pozitiv bir bulud geribildirimini təklif etdi. Bununla belə, birbaşa müşahidə dəlilləri məhduddur və buludlar ən böyük qeyri-müəyyənlik mənbəyi olaraq qalır - istixana qazlarını idarə etmək üçün insan seçimləri və iqlimin nə qədər dəyişəcəyini proqnozlaşdıran insan seçimlərindən başqa.

Karbon dövrü

Artan atmosfer karbon dioksid konsentrasiyaları və istiləşmə temperaturu Yerdəki dəyişikliklərə səbəb olur və təbii karbon dövranında atmosfer karbon dioksid konsentrasiyası ilə də əlaqə qura bilər. Hələlik, ilk növbədə okean suyu və müəyyən dərəcədə qurudakı ekosistemlər fosil yanacağımızın və biokütlə yanan emissiyalarımızın təxminən yarısını alır. Bu davranış atmosferdəki karbon dioksid artım sürətini azaldaraq qlobal istiləşməni ləngidir, lakin bu tendensiya davam edə bilməz. Daha isti okean suları daha az əridilmiş karbon tutacaq və daha çox atmosferdə qalacaq.

Yanan fosil yanacaqlarından havaya atılan karbon dioksidin təxminən yarısı okeanda həll olur. Bu xəritə səthdən dəniz dibinə qədər okean suyundakı insan istehsalı olan karbon qazının ümumi miqdarını göstərir. Mavi bölgələr az miqdarda, sarı bölgələr antropogen karbon dioksidlə zəngindir. Yüksək miqdarda cərəyanlar karbon dioksidlə zəngin səth suyunu okean dərinliklərinə aparan yerlərdə meydana gəlir. (Xəritə Sabine və digərləri, 2004-cü ildən uyğunlaşdırılmışdır.)

Quruda karbon dövranındakı dəyişikliklər daha mürəkkəbdir. Daha isti bir iqlim şəraitində torpaqlar, xüsusən Arktik tundranın əriməsi atmosferə sıxışan karbon qazını və ya metanı buraxa bilər. Artan yanğın tezliyi və böcək basqınları da ağaclar yanarkən və ya ölüb çürüyəndə daha çox karbon salır.

Digər tərəfdən, əlavə karbon dioksid bəzi ekosistemlərdə bitki böyüməsini stimullaşdırır və bu bitkilərin atmosferdən əlavə karbon çıxartmasına imkan yaradır. Bununla birlikdə, bitki böyüməsi su, azot və temperaturla məhdudlaşdıqda bu təsir azaldıla bilər. Bu təsir, karbon dioksidin fotosintez üçün doymuş səviyyələrə qədər artması ilə azala da bilər. Bu fəsadlar üzündən atmosferdən nə qədər əlavə karbon dioksid bitkiləri çıxara biləcəyi və nə qədər davam edə biləcəyi aydın deyil.

İqlim dəyişikliyinin quru karbon dövranına təsiri olduqca mürəkkəbdir, lakin tarazlıqda quru karbon lavabonları daha az səmərəli olacaqdır bitkilər doyma səviyyəsinə çatdıqda, artıq karbon dioksid götürə bilməyəcəkləri və böyümədə digər məhdudiyyətlər meydana gəldikdə və torpaq istiləşən torpaqdan, yanğından və böcək istilasından atmosferə daha çox karbon qatmağa başladıqda. Bu, atmosferdəki karbon dioksidin daha sürətli artmasına və daha sürətli qlobal istiləşməyə səbəb olacaqdır. Bəzi iqlim modellərində həm qurudan, həm də okeandan alınan karbon dövrü geri bildirişləri 2100-cü ilədək qlobal istiliyə Selsi dərəcəsindən çox əlavə edir.

Emissiya Ssenariləri

Alimlər, ehtimal olunan temperatur artımını iqlim modelləri vasitəsi ilə bir çox gələcək ssenarilərdən istifadə edərək proqnozlaşdırırlar. İqlim proqnozlarındakı bəzi qeyri-müəyyənliklər, iqlim geri bildirişləri barədə mükəmməl olmayan biliklərdən qaynaqlansa da, bu proqnozlarda ən vacib qeyri-müəyyənlik mənbəyi, alimlərin insanların istixana qazı emissiyalarına nəzarət etmək üçün hansı seçimlər edəcəyini bilməməsidir.

Daha yüksək təxminlər, dünyanın adambaşına getdikcə daha çox fosil yanacağı istifadə etməyə davam edəcəyi fərziyyəsi ilə qəbul edilir, bunu bir elm adamı "hər zamanki kimi" adlandırır. günəş panelləri və külək enerjisi günümüzün böyük hissəsini əvəz edir & rsquos fosil yanacağının yanması.

Yerin istixana qazlarındakı artımlara tam reaksiya göstərməsi üçün on illərlə əsrlər lazımdır. Digər istixana qazları arasında karbon dioksid, tullantıların azaldılmasından çox sonra atmosferdə qalacaq və istiləşməyə davam edəcəkdir. Bundan əlavə, Yer istiləndikcə, artıq enerjinin böyük hissəsi okeanın üst qatlarının istiləşməsinə sərf olundu. Soyuq bir gecədəki isti su şüşəsi kimi, istilənən okean istixana qazlarının artması dayandırıldıqdan sonra alt atmosferi istiləşməyə davam edəcəkdir.

Bu mülahizələr insanların azaldılmış istixana qazı emissiyalarının təsirini dərhal görmələri deməkdir. Bu gün istixana qazı konsentrasiyaları sabitləşsə də, planet növbəti əsrdə təxminən 0.6 & degC istiləşməyə davam edəcəkdir Çünki onsuz da atmosferdəki istixana qazları.


Cavab verin

Chris - Bir qazınız varsa, deyək ki, aerozolda, dezodorantınız kimi qoltuğunuza püskürdəcəksiniz, orada təzyiq altında bir qaz var.

Qoltuğunuza səpdiyiniz zaman çox soyuq hiss olunur. Nə baş verdi? Yaxşı qaz genişləndi. Sadə dillə desək, aerozol qabının içərisində bir növ pistonun olduğunu təsəvvür edirsinizsə, qaz pistonun üzərinə sıxaraq itələdikdə, bir az iş gördü.

Bir şey varsa, bir az iş görürsə, işi görəndən əvvəl olduğundan daha az enerjiyə sahib olmalıdır.

Temperatur hissəciklərdəki enerji ilə mütənasib olduğundan, bir şey daha az enerjiyə sahibdirsə, o zaman temperatur daha aşağı olacaq, buna görə temperatur düşməlidir və bu səbəbdən bir qaz genişləndikdə temperaturun aşağı düşdüyünü düşünürük.

Deyv - tamam. İndi isə bu, həqiqətən dağların niyə soyuq olması ilə çox əlaqəlidir. Dünyadakı şeylərin istiliyi ya günəşdən, ya da dünyada hərəkət edən istidən gələn istilik miqdarı ilə kosmosa yayılaraq itirə biləcəyi istilik miqdarı ilə tarazlıq içindədir.

Günəş işığını çox yaxşı mənimsəyə bilən yeganə şeylər yerə meyllidir. Atmosfer şəffafdır, buna görə istilik yerə girir və onu qızdırır, sonra da havanı yuxarıda qızdırır.

Dağların zirvələri çox kiçikdir. Yəni, əsasən, 30.000 fut atmosferin istiliyi nə qədərdir? Çox soyuq olmasının səbəbi budur ki, yer səthində istilənilən hava cibləriniz varsa və sonra konveksiya ilə qalxarsa, yuxarıya doğru hərəkət edir, təzyiq əvvəlki təzyiqin təxminən yarısına düşür, bu da qazın genişlənməsi deməkdir. Qazlar genişləndikcə soyuyur, buna görə hava çox soyuyur.

Beləliklə, dağın ətrafındakı hava çox, çox soyuqdur və dağın çox olduğu kimi sivri olan hər şey - daha çox istiqamətdə infraqırmızı işıq saçır və düz şey onu vuran dağ günəş işığına nisbətən daha çox səthə sahibdir. Beləliklə, gecə boyunca daha yaxşı soyuyur və kosmosa işıq saçır, buna görə çox soyuq olur.


Gecə və gündüz istilik necə dəyişir

Məktəbdə oxuduğum zaman heç paltarımın geyindiyi deyildi. Səhər səhər 7: 30-da (0730) ağır paltarımla məktəbə getsəydim, gecə saat 15: 30-da evə gedərkən çox isti olardım. (1530) Digər tərəfdən, səhər daha yüngül bir palto geymək çox soyuq olardı.

İndi təlim keçmiş bir meteoroloq kimi bunun səbəblərini bilirəm. Günün hansı vaxtı ən soyuq olduğunu bilirsinizmi? Və ya ən isti olduqda?

Xoşbəxtlikdən, bu suala cavab vermək üçün bəzi məlumatları tapmaq olduqca asandır. GLOBE veb saytında & # 8220projects & # 8221 altında GLOBE ONE tapa bilərsiniz və Iowa-nın Black Hawk County-dən 10 avtomatik hava stansiyası üçün məlumat tapa bilərsiniz. Şəkil 1, 2002-ci ilin aprel ayında, 4-cü stansiyada, beş ədalətli hava günündə temperaturun necə dəyişdiyini göstərir.

Şəkil 1. Hava istiliyi Tavova (qırmızı) və çovğun nöqtəsi Tdavg (mavi), Ayova ştatının Black Hawk dairəsindəki bir yerdə. Boy: səthdən 1,5 m yuxarı. Məlumat 2004-cü ilin aprel ayında açıq səma ilə beş günün ortalamalarıdır.

Qrafikə baxdıqda, ən yüksək temperatur yerli standart vaxtla günortadan sonra 22:30 UTC və ya 4:30 (1630) civarındadır. Ən aşağı temperatur yerli standart vaxtla səhər 7 civarındadır.

Günəşin səmada ən yüksək olduğu günorta saatlarında havanın ən isti olacağını gözləyirdinizmi? Bir çox insan. Niyə bu baş vermir?

Günəşdən gələn enerjini nəzərə alaraq başlayaq. Günəşin doğuşu ilə qürub arasında Günəşdən gələn radiasiya davamlı olaraq Yer səthinə daha çox enerji əlavə edir. Bu enerji bir şəkildə qaçmasaydı, temperatur gün batarkən ən isti olardı.

Bunun baş vermədiyini bilirik. Beləliklə, baş verənlərə daha yaxından baxaq. Mən Kanzasın cənub-şərqindəki məlumatları istifadə edəcəyəm.

Şəkil 2. Kanzasın cənub-şərqindəki çəmənlik bir ərazidə iki açıq səma günündə yer səthinin istiliyi və hava istiliyi (yuxarı), aşağı enən (aşağı) günəş radiasiyası və xalis radiasiya (alt). Xalis radiasiyanın gecə yarısından təxminən 19 saatda sıfıra necə getdiyini və gecə yarısından təxminən 5 saata qədər mənfi qaldığına diqqət yetirin. Bütün vaxtlar yerli vaxtdır.

Şəkil 2-də, Şəkil 1-də olduğu kimi, hava istiliyi günortadan sonra 30 May gecə yarısından 16 saat (yerli standart vaxtla 1600 və ya 16.00), 31 May gecə yarısından 16 saat (40 mənfi 24 saat = 16 saat) zirvəsinə çatır , 1600 və ya 16.00).

1,5 metrlik havanın radiasiya və konveksiya ilə qızdırıldığını bilirik.

Şəkil 2-nin altındakı radiasiya ilə nələrin baş verdiyini göstərir. Hələ günorta saat 4-də Günəşdən gələn enerji var. (1600) və sonra (gecə yarısından təxminən 19.5 saata qədər). Bununla birlikdə, aşağı düşən günəş radiasiyası bütün hekayə deyil.

Günəş enerjisinin bir hissəsi yuxarıya doğru əks olunur.

Həm də hava (istixana qazları), buludlar və Yer səthi infraqırmızı enerji yayır. Rəqəmlər 1 və 2-də təmsil olunan günlərdə, əlbəttə ki, buludlar faktor deyil. Tipik olaraq, yerdən gələn infraqırmızı radiasiya havadan daha böyükdür. Səth infraqırmızı şüalanması GLOBE Səth Temperatur Protokolunda istifadə olunan cihazla ölçülən şeydir: cihaz infraqırmızı radiasiyanı bir səthdən (ot, ya da asfalt və ya çılpaq torpaq) bir temperatura çevirir. (Səth Temperaturu haqqında daha ətraflı məlumat üçün açılır menyuda & # 8220Teachers & # 8217s Guide / Protocols & & # 8221 altında & # 8220Teachers & # 8221).

Bütün infraqırmızı radiasiyanı əlavə etsəniz, xalis infraqırmızı radiasiya yuxarıya doğru (upelling) olur.

Şəkil 2-dəki xalis radiasiya, gələn radiasiyanı (əks olunan günəş və yuxarıya çıxan infraqırmızı) çıxan daxil olan radiasiyadır (aşağıya düşən günəş və infraqırmızı). Yəni xalis radiasiya gecə yarısından beş saat (0500) ilə gecə yarısından 19 saat (1900 və ya 19.00) arasında aşağıya doğru gedir.

Düşünürəm ki, günəş işığı ən güclü olduğu zaman sizi (və özümü) də ən isti hava istiliyinin niyə olmadığına inandırdım. Bəs xalis radiasiya yerin istiləşməsini dayandırdıqda və mənfi getməyə başladığında gecə yarısından 19 saat əvvəl ən isti temperatur niyə deyil?

Səbəb istilik konveksiya yolu ilə itirilməsidir.

Hava axınları istiliyi səthdən uzaqlaşdırır. Görünür, saat 16-da. (1600) Şəkil 2-də hər iki gündə yerli vaxt, xalis radiasiyadan gələn enerji yalnız konveksiyadan çıxan xalis enerjini tarazlaşdırır (konveksiya yerdən istini 1,5 metrə çatdırır, eyni zamanda 1,5 metrdən yuxarıya doğru daşıyır), və hava istiliyi maksimuma çatır. 1600-dən əvvəl (16.00) xalis radiasiya konveksiya cərəyanlarının çıxardığından daha çox enerji gətirir və hava istiliyi artır. 1600-dən (16.00) sonra konveksiya radiasiya gətirəndən daha çox istilik daşıyır və istilik azalır.

Bəzən pula bənzər olduğu üçün gələn və çıxan istiliyin əlavə edilməsini & # 8220heat büdcəsi adlandırırıq. Xərclədiyinizdən daha çox pul yığdığınız zaman, bank hesabınızdakı və ya piggy bankınızdakı pul miqdarı artır. Qənaət etdiyinizdən daha çox pul xərcləsəniz, bank hesabınızdakı və ya kumbara bankınızdakı pul miqdarı azalar. Əldə etdiyiniz qədər xərclədiyiniz zaman pul miqdarı dəyişməz qalır.

Bəs səth istiliyi nədir? Bu bir az daha mürəkkəbdir, çünki yer təkcə konveksiya cərəyanları vasitəsilə enerjisini itirmir, həm də buxarlanaraq enerjisini itirir və aşağıdakı soyuducu torpağı qızdırır. Bu əlavə itkilər səth istiliyinin hava istiliyindən günün əvvəlində, gecə yarısından 14 saata yaxın enməsinə səbəb olur.

Gecələr şeylər bəzi mənada daha asandır. Günəş işığı yoxdur. Rəqəmlər 1 və 2-də göstərildiyi kimi az küləkli açıq gecələrdə hava və yer infraqırmızı radiasiya verərək soyumağa davam edir (Şəkil 2-nin altındakı xalis radiasiyanın gecə boyunca mənfi olduğunu unutmayın). Bütün gecə belə davam etdiyindən, ən isti temperatur günəşin doğuş vaxtı yaxınlığında, səhər tezdən olur.

Hava ilə istilik nəqli (konveksiya) küləklər səthə yaxın havanı qarışdırdıqda baş verir. Bu vəziyyəti çətinləşdirir. Orta hesabla, konveksiya temperaturun enməsini 1,5 metrə endirməyə çalışır, minimum günəş doğana yaxın.


Günəşlə Yer arasında hava olsaydı, nə qədər isti olardıq? - Astronomiya

(İmtina: Bu Olmayacaq.)

Yayılmış çaxnaşma və qarışıqlıq bir yana, çox deyil. Yer kürəsi gün batandan sonra olduğu kimi sərinləşərdi və hər axşam olduğu kimi atmosferdə, okeanlarda və quruda saxlanılan istilər bizi isti tutardı.

Bu, Günəşin sadəcə bir saat ərzində "donmuş" olduğu fərziyyəsidir - deyək ki, üzərinə nəhəng bir kol qoyulur. Əgər həqiqətən Günəşdəki bütün qaynaşmanı söndürsəydiniz, çökəcək və sonra partlayacaqdı, sonra qovuracaq başqa balıqlarımız olacaqdı (baxmayaraq ki, partlayışın baş verməsi bir saatdan çox vaxt aparacaqdı). Qarışıq olmayın - Günəşin supernovaya çevrilməsi üçün kifayət qədər kütləsi yoxdur, bu fərqli bir müddət olar, çünki Günəşdəki bütün qaynaşmağı söndürə bilməyəcəksiniz. Bu anda öz-özünə dayana biləcəyi kiçik, lakin sonlu bir ehtimal olsa da. Ancaq olmaz. Çox güman ki. Çox. Ancaq ola bilərdi.

Günəş bir saat ərzində geri dönə bilməsə (indi buşel qutusuna qayıtsaq), ciddi problemlərimiz olacaqdı. Şübhəsiz ki, bir həftə ərzində Yerdəki istilik dondurmanın altına düşəcəkdi. Sahillərdəki insanlar qalanlardan daha uzun ömür sürə bilər, istilər səbəbiylə okeanların sərbəst buraxacağı bir tərəfdən istilik dərəcələri səbəbiylə sahillərdə bəzi güclü hava şəraiti təsəvvür edirdim. Böyük enerji ehtiyatlarına sahib insanlar da daha uzun ömürlü olardı.

Güman edirəm ki, yer okeanın dibində, bir çox növün bəlkə də sonsuzadək uzun müddət sağ qala biləcəyi bir geotermal havalandırma yaxınlığında olardı (hava ilə nəfəs alsanız tövsiyə edilmir) ?! Bəzi mikroskopik, bir hüceyrəli bakteriya bu dəliklərin qaranlıq, isti və zəhərli mühitində inkişaf edir. Günəş işığı olmayan bu 'arxeya' bakteriyaları, bitkilərin fotosintez üçün günəşdən istifadə etdiyi kimi, bu dəliklərdən gələn kükürd və digər kimyəvi maddələri enerjiyə çevirir. Yəni günəş geri dönməsəydi, səthdəki həyat bunu çox sevməyəcək, ancaq bakteriyalar və digər ekstremofillər fərqi belə görə bilməzlər!

Bu səhifə son dəfə 27 iyun 2015-ci ildə yeniləndi.

Müəllif haqqında

Sara Slater

Sara keçmiş Cornell lisenziyasındadır və hazırda Harvard Universitetində fizika aspirantıdır, burada kosmologiya və hissəciklər fizikası üzərində işləyir.


Günəşlə Yer arasında hava olsaydı, nə qədər isti olardıq? - Astronomiya

İstiliyi "hiss etdiyimiz" zaman elektromaqnit şüalanmanın bədənimizdəki həyəcan verici su molekulları olmasıdır?

Birincisi, sürətli bir xəbərdarlıq: Mən bir bioloq deyiləm, amma bəzi veb saytları oxuyaraq orta məktəb Anatomiya & amp; Fiziologiya dərsimdəki qeyri-müəyyən xatirələrimi tamamladım, inşallah cavabımın bioloji hissəsi kifayət qədər dəqiq olacaq.

İndi "istilik" sözünün iki istifadəsini ayırd edim. İstilik, dərimizdəki temperatura həssas sinirlərin dəri səthindəki temperaturla bədəninizdəki dərinlik arasındakı fərqi aşkar etdikdə ortaya çıxan bir hissdir. Bununla birlikdə, "istilik" termini də fizikada istilik enerjisi mənasını verən xüsusi bir mənaya malikdir.

İstilik hissi dərinin istiliyini aşkar edən sinir uçlarından gəlir. İstilik enerjisi dəriyə axan zaman dərinin temperaturu artır. Orta temperatur aralığında sinir uçları uyğunlaşma meyli göstərir, buna görə ilk dəfə isti duşa girəndə çox isti görünə bilər, ancaq zaman keçdikcə alışırsınız. Bu səbəbdən sinir uçları temperatur dəyişikliyinə ən həssasdır.

Ümumiyyətlə, istinin bir yerdən başqa yerə axmasının üç yolu var: konveksiya, keçiricilik və radiasiya.

Konveksiya mayenin isti olduğu hissələrin yüksəlməyə meylli olduğu zaman mayelərdə olur - ancaq burada vacib deyil.

İletkenlik, birbaşa təmasda olan iki cisim arasında istilik axan zaman meydana gəlir. Məsələn, əllərinizi isti bir qəhvə kupasının ətrafına bükdüyünüz zaman istilik birbaşa isti kupadan əllərinizə axır. Bu, dəri istiliyinizi artırır və istilik hissini hiss edirsiniz. Bunların hamısı foton mübadiləsi olmadan baş verir - sadəcə bir-birinə dəyən molekullar.

Radiasiya istiliyi foton şəklində daşıya bilər. Şüalanmanın istiliyi daşıması üçün isti bir cisimlə insan arasında birbaşa təmasda olmaq lazım deyil, çünki fotonlar havadan, hətta bir vakumdan keçə bilər.

Gündəlik təmasda olduğumuz bir çox obyekt (temperaturu 500 santimetrdən aşağı olan hər hansı bir şey) enerjisinin çox hissəsini infraqırmızı ilə yaydığı üçün infraqırmızıları tez-tez "istilik radiasiyası" kimi düşünürük. Ancaq işığın bütün dalğa boyları istilik daşıyır. Günəş o qədər isti ki, işığının çox hissəsini görünən dalğa boylarında yayır və bu fotonlar Yer kürəsini (onun üzərindəki insanlar da daxil olmaqla) qızdırır.

Ayrıca, hər hansı bir cisim fotonları uda bilər, yalnız su molekullarını deyil. Məsələn, ayaqyalın getməyi sevən hər kəsin bildiyi kimi, günəşli bir gündə mükəmməl quru bir səkiyə çox isti gələ bilər. Su molekulları (və yağlar kimi qidalarda yayılmış digər molekullar) tərəfindən çox təsirli şəkildə əmilən fotonları yayan bir mikrodalğalı sobanı düşünə bilərsiniz. Bədəniniz mikrodalğaları özünə hopdura bilər, ancaq Günəş və ya digər cisimlər tərəfindən çox miqdarda istehsal olunmur.

İndi fotonlar cildinizə dəyəndə bəziləri əks olunur. İnsanları belə görə bilərik! Fotonların dərilərindən əks olunduğunu görürük. Ancaq bütün fotonlar əks olunmur - əgər olsaydı, insanlar təmiz ağ görünürdülər. Yansıtılmayan fotonlar əmilir. Yudulmuş fotonlar enerjisini dəriyə ötürür, istiliyini artırır və yenə də istilik hiss edirik.

Bu səhifə son dəfə 27 iyun 2015-ci ildə yeniləndi.

Müəllif haqqında

Britt Scharringhausen

Britt Saturnun üzüklərini araşdırır. Doktora dərəcəsini 2006-cı ildə Cornell-dən almış və indi Wisconson'daki Beloit Kollecinin professorudur.


Günəşlə Yer arasında hava olsaydı, nə qədər isti olardıq? - Astronomiya

When we "feel" heat, is it because electromagnetic radiation is exciting water molecules in our bodies?

First, a quick warning: I am not a biologist, but I've supplemented my vague memories from my high school Anatomy & Physiology class by reading some websites, so hopefully the biological part of my answer will be fairly accurate.

Now, let me distinguish between two uses of the word "heat." Heat is a sensation that occurs when temperature-sensitive nerves in our skin detect a difference between the temperature at the skin surface, and temperature deeper in your body. However, the term "heat" also has a specific meaning in physics, meaning thermal energy.

The sensation of heat comes from nerve-endings that detect the temperature of the skin. The temperature of the skin increases when heat energy flows into the skin. For moderate ranges of temperature, the nerve endings tend to adapt this is why when you first get into a hot shower, it can seem VERY hot, but as time goes by you get used to it. For this reason, the nerve-endings are most sensitive to changes in temperature.

In general, there are three ways for heat to flow from one place to another: convection, conduction, and radiation.

Convection occurs in fluids, when parts of the fluid that are warm tend to rise--but it is not relevant here.

Conduction occurs when heat flows between two objects that are in direct contact. For example, when you wrap your hands around a warm coffee mug, the heat flows directly from the warm mug to your hands. This raises your skin temperature, and you feel the sensation of heat. This all occurs without any exchange of photons--just molecules banging into one another.

Radiation can carry heat in the form of photons. There doesn't have to be direct contact between a hot object and the person for radiation to carry heat, because photons can travel through air, or even a vacuum.

We often think of infrared as "heat radiation" because many of the objects that we have daily contact with (anything with a temperature less than about 500 degrees centigrade) radiate most of their energy in the infrared. However, all wavelengths of light carry heat. The Sun is so hot that it radiates most of its light in visible wavelengths, and these photons heat the Earth (including the people on it).

Also, any object can absorb the photons, not just water molecules. For example, as anyone who likes to go barefoot knows, a perfectly dry sidewalk can get very hot on a sunny day. You may be thinking of a microwave oven, which radiates photons which are absorbed very effectively by water molecules (and also other molecules common in foods, like fats). Your body can absorb microwaves, but they are not produced in great quantities by the Sun or other objects.

Now, when photons strike your skin, some of them are reflected. That's how we can see people! We see the photons visible that are reflected from their skin. But not all the photons are reflected--if they were, then people would look pure white. The photons that aren't reflected are absorbed. The absorbed photons transfer their energy to the skin, increasing its temperature, and again, we feel the sensation of heat.

Bu səhifə son dəfə 27 iyun 2015-ci ildə yeniləndi.

Müəllif haqqında

Britt Scharringhausen

Britt studies the rings of Saturn. She got her PhD from Cornell in 2006 and is now a Professor at Beloit College in Wisconson.


Earth climate models and the search for life on other planets

Illustration of an exoplanet. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith

In a generic brick building on the northwestern edge of NASA's Goddard Space Flight Center campus in Greenbelt, Maryland, thousands of computers packed in racks the size of vending machines hum in a deafening chorus of data crunching. Day and night, they spit out 7 quadrillion calculations per second. These machines collectively are known as NASA's Discover supercomputer and they are tasked with running sophisticated climate models to predict Earth's future climate.

But now, they're also sussing out something much farther away: whether any of the more than 4,000 curiously weird planets beyond our solar system discovered in the past two decades could support life.

Scientists are finding that the answer not only is yes, but that it's yes under a range of surprising conditions compared to Earth. This revelation has prompted many of them to grapple with a question vital to NASA's search for life beyond Earth. Is it possible that our notions of what makes a planet suitable for life are too limiting?

The next generation of powerful telescopes and space observatories will surely give us more clues. These instruments will allow scientists for the first time to analyze the atmospheres of the most tantalizing planets out there: rocky ones, like Earth, that could have an essential ingredient for life—liquid water—flowing on their surfaces.

For the time being, it's difficult to probe far-off atmospheres. Sending a spacecraft to the closest planet outside our solar system, or exoplanet, would take 75,000 years with today's technology. Even with powerful telescopes nearby exoplanets are virtually impossible to study in detail. The trouble is that they're too small and too drowned out by the light of their stars for scientists to make out the faint light signatures they reflect—signatures that could reveal the chemistry of life at the surface.

In other words, detecting the ingredients of the atmospheres around these phantom planets, as many scientists like to point out, is like standing in Washington, D.C., and trying to glimpse a firefly next to a searchlight in Los Angeles. This reality makes climate models critical to exploration, said chief exoplanetary scientist Karl Stapelfeldt, who's based at NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California.

"The models make specific, testable predictions of what we should see," he said. "These are very important for designing our future telescopes and observing strategies."

Is the solar system a good role model?

In scanning the cosmos with large ground-based and space telescopes, astronomers have discovered an eclectic assortment of worlds that seem drawn from the imagination.

"For a long time, scientists were really focused on finding sun- and Earth-like systems. That's all we knew," said Elisa Quintana, a NASA Goddard astrophysicist who led the 2014 discovery of Earth-sized planet Kepler-186f. "But we found out that there's this whole crazy diversity in planets. We found planets as small as the moon. We found giant planets. And we found some that orbit tiny stars, giant stars and multiple stars."

Indeed, most of the planets detected by NASA's Kepler space telescope and the new Transiting Exoplanet Survey Satellite, as well as ground-based observations, don't exist in our solar system. They fall between the size of a terrestrial Earth and a gaseous Uranus, which is four times bigger than this planet.

Planets closest in size to Earth, and most likely in theory to have habitable conditions, so far have been found only around "red dwarf" stars, which make up a vast majority of stars in the galaxy. But that's likely because red dwarfs are smaller and dimmer than the sun, so the signal from planets orbiting them is easier for telescopes to detect.

Because red dwarfs are small, planets have to lap uncomfortably close—closer than Mercury is to the sun—to stay gravitationally attached to them. And because red dwarfs are cool, compared to all other stars, planets have to be closer to them to draw enough heat to allow liquid water to pool on their surfaces.

Among the most alluring recent discoveries in red dwarf systems are planets like Proxima Centauri b, or simply Proxima b. It's the closest exoplanet. There are also seven rocky planets in the nearby system TRAPPIST-1. Whether or not these planets could sustain life is still a matter of debate. Scientists point out that red dwarfs can spew up to 500 times more harmful ultraviolet and X-ray radiation at their planets than the sun ejects into the solar system. On the face of it, this environment would strip atmospheres, evaporate oceans and fry DNA on any planet close to a red dwarf.

Yet, maybe not. Earth climate models are showing that rocky exoplanets around red dwarfs could be habitable despite the radiation.

The magic is in the clouds

Anthony Del Genio is a recently retired planetary climate scientist from NASA's Goddard Institute for Space Studies in New York City. During his career he simulated the climates of Earth and of other planets, including Proxima b.

Del Genio's team recently simulated possible climates on Proxima b to test how many would leave it warm and wet enough to host life. This type of modeling work helps NASA scientists identify a handful of promising planets worthy of more rigorous study with NASA's forthcoming James Webb Space Telescope.

"While our work can't tell observers if any planet is habitable or not, we can tell them whether a planet is smack in the midrange of good candidates to search further," Del Genio said.

Proxima b orbits Proxima Centauri in a three-star system located just 4.2 light years from the sun. Besides that, scientists don't know much about it. They believe it's rocky, based on its estimated mass, which is slightly larger than Earth's. Scientists can infer mass by watching how much Proxima b tugs on its star as it orbits it.

2014, NASA’s Swift mission detected a record-setting series of X-ray flares unleashed by DG CVn, a nearby binary consisting of two red dwarf stars, illustrated here. At its peak, the initial flare was brighter in X-rays than the combined light from both stars at all wavelengths under normal conditions. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

The problem with Proxima b is that it's 20 times closer to its star than Earth is to the sun. Therefore, it takes the planet only 11.2 days to make one orbit (Earth takes 365 days to orbit the sun once). Physics tells scientists that this cozy arrangement could leave Proxima b gravitationally locked to its star, like the moon is gravitationally locked to Earth. If true, one side of Proxima b faces the star's intense radiation while the other one freezes in the darkness of space in a planetary recipe that doesn't bode well for life on either side.

But Del Genio's simulations show that Proxima b, or any planet with similar characteristics, could be habitable despite the forces conspiring against it. "And the clouds and oceans play a fundamental role in that," Del Genio said.

Del Genio's team upgraded an Earth climate model first developed in the 1970s to create a planetary simulator called ROCKE-3-D. Whether Proxima b has an atmosphere is an open and critical question that will hopefully be settled by future telescopes. But Del Genio's team assumed that it does.

With each simulation Del Genio's team varied the types and amounts of greenhouse gases in Proxima b's air. They also changed the depth, size, and salinity of its oceans and adjusted the ratio of land to water to see how these tweaks would influence the planet's climate.

Models such as ROCKE-3-D begin with only grains of basic information about an exoplanet: its size, mass, and distance from its star. Scientists can infer these things by watching the light from a star dip as a planet crosses in front of it, or by measuring the gravitational tugging on a star as a planet circles it.

These scant physical details inform equations that comprise up to a million lines of computer code needed to build the most sophisticated climate models. The code instructs a computer like NASA's Discover supercomputer to use established rules of nature to simulate global climate systems. Among many other factors, climate models consider how clouds and oceans circulate and interact and how radiation from a sun interacts with a planet's atmosphere and surface.

When Del Genio's team ran ROCKE-3-D on Discover they saw that Proxima b's hypothetical clouds acted like a massive sun umbrella by deflecting radiation. This could lower the temperature on Proxima b's sun-facing side from too hot to warm.

Other scientists have found that Proxima b could form clouds so massive they would blot out the entire sky if one were looking up from the surface.

"If a planet is gravitationally locked and rotating slowly on its axis a circle of clouds forms in front of the star, always pointing towards it. This is due to a force known as the Coriolis effect, which causes convection at the location where the star is heating the atmosphere," said Ravi Kopparapu, a NASA Goddard planetary scientist who also models the potential climates of exoplanets. "Our modeling shows that Proxima b could look like this."

In addition to making Proxima b's day side more temperate than expected, a combination of atmosphere and ocean circulation would move warm air and water around the planet, thereby transporting heat to the cold side. "So you not only keep the atmosphere on the night side from freezing out, you create parts on the night side that actually maintain liquid water on the surface, even though those parts see no light," Del Genio said.

This is an excerpt of Fortran code from the ROCKE-3D model that calculates the details of the orbit of any planet around its star. This has been modified from the original Earth model so that it can handle any kind of planet in any kind of orbit, including planets that are “tidally locked,” with one side always facing the star. This code is needed to predict how high in the sky of a planet the star is at any time, and thus how strongly heated the planet is, how long day and night are, whether there are seasons, and if so, how long they are. Credit: NASA’s Goddard Institute for Space Studies/Anthony Del Genio

Taking a new look at an old role model

Atmospheres are envelopes of molecules around planets. Besides helping maintain and circulate heat, atmospheres distribute gases that nourish life or are produced by it.

These gases are the so-called "biosignatures" scientists will look for in the atmospheres of exoplanets. But what exactly they should be looking for is still undecided.

Earth's is the only evidence scientists have of the chemistry of a life-sustaining atmosphere. Yet, they have to be cautious when using Earth's chemistry as a model for the rest of the galaxy. Simulations from Goddard planetary scientist Giada Arney, for instance, show that even something as simple as oxygen—the quintessential sign of plant life and photosynthesis on modern Earth—could present a trap.

Arney's work highlights something interesting. Had alien civilizations pointed their telescopes toward Earth billions of years ago hoping to find a blue planet swimming in oxygen, they would have been disappointed maybe they would have turned their telescopes toward another world. But instead of oxygen, methane could have been the best biosignature to look for 3.8 to 2.5 billion years ago. This molecule was produced in abundance back then, likely by the microorganisms quietly flourishing in the oceans.

"What is interesting about this phase of Earth's history is that it was so alien compared to modern Earth," Arney said. "There was no oxygen yet, so it wasn't even a pale blue dot. It was a pale orange dot," she said, referencing the orange haze produced by the methane smog that may have shrouded early Earth.

Findings like this one, Arney said, "have broadened our thinking about what's possible among exoplanets," helping expand the list of biosignatures planetary scientists will look for in distant atmospheres.

Building a blueprint for atmosphere hunters

While the lessons from planetary climate models are theoretical—meaning scientists haven't had an opportunity to test them in the real world—they offer a blueprint for future observations.

One major goal of simulating climates is to identify the most promising planets to turn to with the Webb telescope and other missions so that scientists can use limited and expensive telescope time most efficiently. Additionally, these simulations are helping scientists create a catalog of potential chemical signatures that they will one day detect. Having such a database to draw from will help them quickly determine the type of planet they're looking at and decide whether to keep probing or turn their telescopes elsewhere.

Discovering life on distant planets is a gamble, Del Genio noted: "So if we want to observe most wisely, we have to take recommendations from climate models, because that's just increasing the odds."


If there was air between the Sun and Earth, how warm would we get? - Astronomiya

The Earth is always being pulled towards the Sun by gravity. If the Earth were stationary compared to the Sun, it would fall into the sun under the force of gravity. However the Earth is actually moving sideways compared to the center of the Sun at 3 km/second (

2 miles/second). The Earth is not moving fast enough to "escape" the Sun's gravity and leave the solar system, but it is going too fast to be pulled into the Sun. Therefore, it keeps going around and around - orbiting the Sun. It is rather like a tether ball. Think of the top of the post as the Sun and the ball as the Earth. The string between them is like the force of gravity keeping them the same distance apart. When you hit the tether ball it spins around the post. If there were no air or rope friction, the ball would spin forever without getting any closer to the post. That is essentially what the Earth is doing when it orbits the Sun - in the vacuum of outer space, it does not loose speed to air friction, so it just keeps going around the Sun.

Well, that's a good question, and Newton worried about the same thing! Actually, due to conservation of angular momentum, all the planets are in fairly stable orbits, with minor changes over millions of years, but no chance that they will fly off or anything! The earth's orbit is in the shape of an ellipse, which means that we get a little bit closer and farther from the sun over the course of a year. We also wobble in the tilt of our axis, so that the North Pole does not always point to the star Polaris, which is currently our north star.

But, the orbits are pretty stable, because there is a fairly constant gravitational force between the sun and the earth keeping the earth in its orbit. The strength of this force changes slightly over the course of an orbit, being a bit stronger when the earth is a bit closer - at those times(currently, when the northern hemisphere is having winter) the earth actually orbits a bit faster. (Not to be confused with spin!)

The Earth is "falling" around the Sun. The Earth has some initial momentum - it is moving in a direction, which is perpendicular to the direction of the Sun from the Earth. The Sun's gravity is enough to keep the Earth from flying off in a straight line, away from the Sun, but not enough to bring the Earth closer in - the Earth is continually changing its direction of movement, but in such a way that it follows a nearly circular path around the Sun.

If the Sun's gravity were stronger, it would pull the Earth in closer, but then the angle between the Earth's motion would also be changing more rapidly, so it would continue revolving around the Sun.

This concept is called the conservation of angular momentum, which is one of the basic principles of physics.

Kepler's law and Newtons laws explains this very well. If we could just STOP the Earth for a moment relative to the sun and then allow it to freely move it WOULD fall into the sun. But the earth was born from a ring of material that was MOVING around the sun on a stable orbit. So after the debris coagulated to form the earth, this initial orbital energy was retained. Hence the earth is moving on a stable orbit of fixed radius. Look up Kepler's laws, the period of revolution of a body squared is proportional to the distance between the sun and the body cubed.


Videoya baxın: GÜNƏŞİN NƏ OLDUĞUNU bilirsiniz? Günəş sadəcə bir ulduzdur! (Sentyabr 2021).