Wenn die Sonne größer würde, aber ihre Leuchtkraft beibehalten würde, würde die Erde dann heißer oder kälter werden?

Eine aktuelle Frage Wenn die Sonne größer, aber kälter wäre, wäre die Erde heißer oder kälter? fragte - wenn die Sonne größer und kühler würde, würde sich die Erde erwärmen oder abkühlen. Ich denke, die Antwort darauf ist hauptsächlich, dass es von der endgültigen Leuchtkraft abhängt.

Was ich hier jedoch (hypothetisch) wissen möchte, ist, ob die Sonne größer wurde und ihre effektive Temperatur so abnahm , dass ihre Leuchtkraft unverändert blieb . Wie würde sich das auf die Gleichgewichtstemperatur der Erde auswirken? Ich vermute, dass die Antwort die Wellenlängenabhängigkeit der Albedo, das Emissionsvermögen und die atmosphärische Absorption der Erde beinhalten könnte.

Eine andere, weniger hypothetische Art, dies zu fragen, ist, wenn Sie einen erdähnlichen Planeten in unterschiedlichen Abständen von Sternen mit unterschiedlichen Temperaturen platzieren, so dass der am oberen Rand der Atmosphäre einfallende Gesamtfluss identisch ist, wie würden die Temperaturen von sein diese Planeten vergleichen?

the-sun earth

— Rob Jeffries
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Wenn Sie

um den Faktor 215 erhöhen , befindet sich die Erde auf der Sonnenoberfläche. Seine Fläche vergrößert sich dann um den Faktor 46.200. Um seine Leuchtkraft aufrechtzuerhalten, muss

um den gleichen Faktor abnehmen, sodass es 120 ºC beträgt. In diesem Fall sollte die Erde heißer werden.

R_{⊙}

$R_\odot$

T^{4}

$T^4$

— Pela

@Pela Schön. Daran habe ich nicht wirklich gedacht. Mehr der Unterschied zwischen der Erde-Sonne und der Erde, die zum Beispiel einem M-Zwerg viel näher ist. Also Faktoren von wenigen.

— Rob Jeffries

Ja okay, ich verstehe.

— Pela

T_{p}^{4} = \frac{r_{s}^{2} T_{s}^{4}}{4 (1 - α) a_{p}^{2}} = \frac{(1 - α) E_{a b s a t p}}{σ A_{e m i 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

$\alpha$

Sie sollten trotzig mehr Fragen stellen?

— Muze den guten Troll.

Antworten:

In erster Näherung würde die Temperatur gleich bleiben, wenn die Sonne größer würde (um einen relativ kleinen Faktor, sagen wir einige Male), aber ihre gegenwärtige Leuchtkraft beibehalten würde, da die Erde immer noch dieselbe Gesamtenergie pro Zeiteinheit abfangen würde. Konstante Leuchtkraft ergibt eine konstante Intensität in der Entfernung der Erde von der Sonne (Intensität ist die Fläche der Energiekreuzungseinheit in Zeiteinheiten), was bedeuten würde, dass die gesamte von der Erde abgefangene Sonnenenergie gleich bleibt.

In diesem Szenario würde sich jedoch die Farbe der Sonne ändern und wir würden sekundäre Effekte erhalten, da das Reflexionsvermögen der Erde frequenzabhängig ist, so dass sich der Anteil der einfallenden Energie, der reflektiert und nicht absorbiert wird, ändern würde, was zu einer Änderung der Temperatur führen würde. In welche Richtung dies gehen würde, ist schwer zu sagen, da ein Temperaturanstieg zu mehr Wolken führen sollte, die das Reflexionsvermögen erhöhen würden ...

— Conrad Turner
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Conrad, ich wusste das alles. Ich möchte wissen, in welche Richtung sich die Temperatur ändert und warum.

— Rob Jeffries

Dann geht es nicht um Astronomie, sondern um Klimatologie.

— Conrad Turner

Klimatologie kann beteiligt sein. Ich vermute, dass die Wolkenbildung nicht wichtig ist. Die Frage nach der Lage einer bewohnbaren Zone um Sterne unterschiedlichen Spektraltyps ist definitiv ein Thema.

— Rob Jeffries

Das Hauptproblem ist die Opazität der Atmosphäre, da ich davon ausgehe, dass es um die Temperatur an der festen Erdoberfläche geht. Die atmosphärische Opazität kann unter /physics/135260/can-someone-explain-to-me-the-concept-of-atmosphere-opacity eingesehen werden , wo Sie sehen können, dass der "Regenbogen" Der maximale Wärmefluss von der Sonne trifft zufällig auf eine Art Loch in der atmosphärischen Opazität. Dies hat einen erheblichen Erwärmungseffekt auf die Erde und wird durch den Treibhauseffekt noch verstärkt. Wenn das Sonnenlicht weiter ins Infrarot dringen würde, zeigt die Grafik, dass viel mehr davon in der Atmosphäre abgefangen würde. Das würde die Oberfläche deutlich kälter machen, wenn auch sicherlich nicht um den Faktor 2 kälter.

Zweifellos ist die Frage von mehr als nur vorübergehendem Interesse, denn M-Zwerge sind die zahlreichsten Hauptreihensterne und daher für das Leben interessant. Um Leben in der Nähe eines M-Zwergs zu haben, müsste der Planet näher als die Erde an der Sonne sein, aber der Effekt, den Planeten näher zu bewegen und den Stern zu schrumpfen und abzukühlen, wäre ähnlich, als würde man die Erde dort lassen, wo sie ist, und den Stern kühler machen und größer. Daher muss die Art der atmosphärischen Opazität für feuchte Atmosphären von großer Bedeutung sein, um die Aussichten für das Leben um M-Zwerge zu verstehen.

— Ken G.
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