Was wäre die Auswirkung auf das Klima auf einem erdähnlichen Mond eines Gasriesen, der regelmäßige ("monatliche") totale Sonnenfinsternisse (durch seinen Gasriesen-Elternteil) mit einer Dauer von ca. 40 Stunden.
Ich versuche, ein realistisches Klima für diese Welt nachzubilden. Wenn alle Dinge gleich sind, ist der Mond etwas wärmer als die Erde (er ist groß genug, mit ausreichender Magnetosphäre, um an seiner Atmosphäre festzuhalten), er ist nicht gezeitengebunden und dreht sich um seine Achse und umkreist seinen Elternteil. Es hat also einen ziemlich "normalen" Tag- und Nachtzyklus (trotz Licht, das von seinem Elternteil während der "Nacht" reflektiert wird). Aber ich kann nirgendwo im Internet eine Anleitung finden, welche Auswirkungen monatlich 40 Stunden völlige Dunkelheit für den ganzen Mond auf sein Klima und die Entwicklung und das Verhalten seiner Pflanzen haben würden (vielleicht hat es keinen nennenswerten Einfluss, ich weiß es nicht Ich weiß es nicht, aber ich gehe davon aus, dass es gegen Ende dieser 40-Stunden-Periode zu einer Abkühlung kommt, die über das hinausgeht, was für eine normale Nacht üblich ist).
Alle mögliche Gedanken würden sehr geschätzt.
Die Einstellung ist die gleiche wie bei Captured Earth-Like Moons around Gas Giants
Ich habe die Formel von Michael Kjörling in diesem Thread Earth-like Moon around the Gas Giant verwendet. Eclipse-Länge? um die Finsternislänge zu berechnen.
Gleiche Einstellung wie: Eingefangene erdähnliche Monde um Gasriesen herum
Die Verwendung eines Mondes, der jeden Monat 40 Stunden lang verfinstert ist, würde ungefähr 1/18 (5,5 %) weniger Sonnenlicht erhalten als ein ähnlicher Mond ohne eine solche Verfinsterung. Da Sie Ihren Planeten als erdähnlich definiert haben, können wir davon ausgehen, dass er mehr Sonnenenergie erhält, um dies zu kompensieren. Es wird einen monatlichen Zyklus zur Durchschnittstemperatur geben, die am kältesten am Ende der Sonnenfinsternis ist und sich im Laufe des Monats langsam wieder aufwärmt.
Das Leben müsste sich weiterentwickeln, um mit regelmäßigen Temperaturabfällen fertig zu werden. Damit muss sich das Leben in höheren Breiten und Höhen bereits auseinandersetzen.
Die Auswirkung auf das Klima wäre nicht sehr stark. Wenn Ihr Mond eine erdähnliche Atmosphäre hat, würde er die Auswirkungen einer 40-Stunden-Finsternis leicht überleben. Die Temperatur sinkt niedriger als in normalen Nächten, aber ich glaube nicht, dass wir den Unterschied jemals über 10 Grad C sehen werden. Tiere und Vegetation sollten in der Lage sein, sich leicht an solche Ereignisse anzupassen.
PS Ich habe mir die Formel von Michael Kjörling nicht angesehen, aber die Ergebnisse scheinen nicht richtig zu sein. Eine tatsächliche Sonnenfinsternis auf Jupiters Ganymed dauert zum Beispiel Stunden, nicht Dutzende von Stunden.
PPS Die Antwort von Michael Kjörling wurde genauer untersucht. In Kommentaren wiesen andere Leute auf den Fehler hin und verwendeten genau dasselbe Ganymed-Beispiel. Aber es gibt noch keine korrigierte Formel.
Mir war nicht klar, ob du die 40 Stunden im Monat wolltest oder ob du das ausgerechnet hast und jetzt darunter leidest. Wenn letzteres der Fall ist, können Sie sich diesen Wikipedia-Eintrag zu Penumbra ansehen. Sie zitieren Massen von Planeten als notwendig, aber wenn ich mich nicht irre, kann die Masse eines Gasriesen mit einer höheren Dichte erhöht werden, wie einem großen festen Kern oder so, ohne seine Größe zu erhöhen, was sich auf die Finsternislänge auswirkt. Sie könnten wahrscheinlich Umlaufbahnen, Massen und Größen finden, die für jede Finsternislänge funktionieren. Verdammt, Sie könnten sogar den Mond im rechten Winkel zur Sonne umkreisen und nie wirklich im Schatten sein. Wenn Sie dies dann in Betracht gezogen haben. . . ähm, entschuldigung. Außer Acht lassen. Klicken Sie auf diese kleine Nummer eins. Wiki auf Umbras 1
Kurze Antwort:
Auf den meisten oder allen bewohnbaren Monden von Gasriesenplaneten sollten die typischen Nächte mehrmals so lange dauern wie die Finsternisse, die durch die Schatten der Planeten verursacht werden, die die bewohnbaren Monde umkreisen. Daher sollten Sie sich fragen, was die Auswirkungen dieser langen Nächte wahrscheinlich sind, anstatt die Auswirkungen der viel kürzeren Finsternisse.
Lange Antwort:
40 Stunden Mond im Monat? Und wie lang ist der Monat der Erde wie Mond?
Ein erdähnlicher astronomischer Körper, der für Wesen wie Menschen bewohnbar ist, sollte mindestens 3.000.000.000 Jahre alt und möglicherweise Milliarden Jahre älter sein.
Betrachtet man jedoch einen Exomond mit Erdmasse um einen jupiterähnlichen Wirtsplaneten, sollte der Satellit innerhalb von höchstens ein paar Millionen Jahren gezeitenabhängig mit dem Planeten verbunden sein – und nicht mit dem Stern
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1
Daher sollte der Tag des bewohnbaren Mondes seiner monatlichen Umlaufbahn um seinen Planeten entsprechen, während sein Jahr der Umlaufbahn seines Primärplaneten um seine Sonne entsprechen sollte.
Die synchronisierten Rotationsperioden mutmaßlicher Exomonde von Erdmasse um Riesenplaneten könnten im gleichen Bereich liegen wie die Umlaufzeiten der galiläischen Monde um Jupiter (1,7–16,7 d) und wie die Umlaufzeit von Titan um Saturn (≈16 d) (NASA/ Ephemeriden des JPL-Planetensatelliten)4.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1
Es wurde gezeigt, dass die längstmögliche Tageslänge eines Satelliten, die mit Hill-Stabilität vereinbar ist, etwa P p / 9 beträgt, wobei P p die Umlaufzeit des Planeten um den Stern ist (Kipping, 2009a).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1
Das Jahr des Planeten, wenn er die Sonne ihres Systems umkreist, sollte mindestens neunmal so lang sein wie der Monat und der Tag des bewohnbaren Mondes, wenn er den Planeten umkreist, und möglicherweise mehrmals neunmal so lang wie ein Monat/Tag.
Wenn der Monat/Tag des bewohnbaren Mondes 1,7 bis 16,7 Erdentage betragen könnte, wie oben vorgeschlagen, und die Länge des Jahres mindestens neunmal so lang sein muss, sollte die Länge des Jahres des bewohnbaren Mondes mindestens etwa 15,3 bis betragen 150,3 Tage der Erde.
Erkannte Exoplaneten, von denen angenommen wird, dass sie sich wahrscheinlich in den bewohnbaren Zonen ihrer Sterne befinden, haben Tage mit einer Länge von 6,1 Erdtagen bis 384,8 Tagen.
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_potentially_habitable_exoplanets 1
Wir könnten willkürlich annehmen, dass 2.000 Erdentage das längstmögliche Jahr für eine bewohnbare Welt sind - Ceres, nahe dem äußeren Rand der optimistischsten bewohnbaren Zone, die für unsere Sonne berechnet wurde, hat ein Jahr von 1.683 Erdentagen oder 4,60 Erdenjahren.
https://en.wikipedia.org/wiki/Ceres_(Zwergplanet) 2
https://en.wikipedia.org/wiki/Circumstellar_habitable_zone#/media/File:Estimated_extent_of_the_Solar_Systems_habitable_zone.png 3
Und wir könnten willkürlich annehmen, dass 5,0 Tage das minimal mögliche Jahr für einen bewohnbaren Planeten sind.
Und so sollte der Monat/Tag eines bewohnbaren Mondes weniger als 0,5555 bis 222,2222 Erdentage betragen, um weniger als ein Neuntel der Länge des Planetenjahres zu betragen.
Eine Finsternisperiode von 40 Erdstunden oder 1,666 Erdtagen würde einen Monat/Tag von beträchtlicher Länge erfordern.
Je näher ein Mond an seinem Planeten umkreist, desto stärker wird er durch Gezeitenerwärmung erwärmt. Je näher ein Mond um seinen Planeten kreist, desto mehr Sonnenlicht, das von seinem Planeten reflektiert wird, wird ihn erwärmen. Daher wird ein Mond, der seinen Planeten zu nahe umkreist, zu heiß und leidet unter einer außer Kontrolle geratenen Treibhausheizung und einem Verlust seines Wassers in den Weltraum.
Monde in Entfernungen zwischen etwa 5 und 20 Planetenradien von einem Riesenplaneten können vom Standpunkt der Beleuchtung und Gezeitenerwärmung aus bewohnbar sein, aber dennoch würde die planetarische Magnetosphäre ihre Bewohnbarkeit entscheidend beeinflussen.
http://adsabs.harvard.edu/abs/2013arXiv1309.0811H 4
Der Schatten, den ein Planet auf die Umlaufbahn seines Mondes wirft, hat einen Durchmesser von 2 Planetenradien. Wenn die ungefähr kreisförmige Umlaufbahn des Mondes einen Radius von 5 bis 20 Planetenradien hat, hat sie einen Umfang von 31,4159 bis 125,6636 Planetenradien oder das 15,70795- bis 62,8318-fache des Durchmessers des vom Planeten geworfenen Schattens.
Somit wird der Monat/Tag des bewohnbaren Mondes etwa 15,70795 bis 62,8318 mal so lang sein wie die Periode der Sonnenfinsternis – wenn der Mond den Planeten in derselben Ebene oder nahe daran umkreist, wie der Planet seine Sonne umkreist. Wenn sich die Bahnebene des Mondes mehr als geringfügig von der des Planeten unterscheidet, wird der Mond in seltenen Fällen vom Planeten verfinstert oder niemals vom Planeten verfinstert.
Wenn der bewohnbare Mond und sein Planet in derselben Ebene umkreisen, sollte der Monat/Tag des bewohnbaren Mondes etwa 15,70795 bis 62,8318 mal so lang sein wie die Periode in der Finsternis einmal pro Monat/Tag.
Wenn der vom bewohnbaren Mond umkreiste Planet mindestens neunmal so lang sein sollte wie der Monat/Tag des bewohnbaren Mondes, sollte es mindestens 9 Finsternisse während eines Jahres des Planeten geben, und das Jahr des Planeten sollte es sein mindestens 141,37155 bis 565,4862 mal so lang wie eine Finsternisperiode.
Wenn die Finsternisperiode etwa 40 Erdstunden oder 1,6666 Erdtage beträgt, wie in der ursprünglichen Frage angegeben, beträgt der Monat / Tag des bewohnbaren Mondes etwa 628,318 bis 2.513,272 Erdstunden oder 26,179916 bis 104,7196 Erdtage. Somit sollte die Länge der Jahre des Planeten etwa mindestens 235,61924 bis 942,47694 Erdentage oder mindestens 0,6450 bis 2,5803612 Erdenjahre betragen.
Betrachtet man jedoch einen Exomond mit Erdmasse um einen jupiterähnlichen Wirtsplaneten, sollte der Satellit innerhalb von höchstens ein paar Millionen Jahren gezeitenabhängig mit dem Planeten verbunden sein – und nicht mit dem Stern
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3549631/ 1
Daher sollte der Monat/Tag des bewohnbaren Mondes immer mehrfach so lang sein wie die Zeitspanne, die der bewohnbare Mond in der Finsternis durch seinen Planeten verbringt.
Und wenn die Berechnung, dass die Umlaufbahn eines bewohnbaren Mondes fünf bis zwanzig Planetenradien betragen sollte, richtig ist, sollte der Monat/Tag des bewohnbaren Mondes etwa 15,70795 bis 62,8318 mal so lang sein wie die Periode der Finsternis.
Wenn die ursprüngliche Frage auf eine länger als einen Mondtag andauernde Sonnenfinsternis hofft, muss die Antwort nein lauten, da ein Mondtag nicht beliebig lang sein kann. Die Tageslänge eines Mondes muss der Länge seines Monats entsprechen, da fast alle Monde durch die Gezeiten blockiert werden, damit eine Seite immer ihrem Planeten zugewandt ist und die andere Seite immer vom Planeten abgewandt ist.
Es besteht die Hoffnung, dass sich ein bewohnbarer Mond schneller dreht als seine Umlaufzeit um den Planeten.
Da die Rotationsperiode des Satelliten auch von seiner orbitalen Exzentrizität um den Planeten abhängt und da die Schwerkraft weiterer Monde oder eines nahen Wirtssterns die Exzentrizität des Satelliten erhöhen könnte (Cassidy et al., 2009; Porter und Grundy, 2011), könnten Exomonde rotieren sogar schneller als ihre Umlaufzeit.
Die Quellen sind:
Cassidy TA Mendez R. Arras P. Johnson RE Skrutskie MF Massive Satelliten von Gasriesen-Exoplaneten in der Nähe. Astrophys J. 2009;704:1341–1348.
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/704/2/1341/meta5 _
Porter SB Grundy WM Post-Capture-Evolution potenziell bewohnbarer Exomonde. Astrophys J. 2011;736:L14.
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2041-8205/736/1/L14/meta6 _
Aber ich habe meine Zweifel, dass die Rotationsperiode eines Mondes jemals kürzer sein könnte als die Zeit, die er während einer Sonnenfinsternis im Schatten seines Planeten verbringt.
So sollten auf den meisten oder allen bewohnbaren Monden von Gasriesenplaneten die typischen Nächte um ein Vielfaches so lange dauern wie die Finsternisse, die durch die Schatten der Planeten verursacht werden, die die bewohnbaren Monde umkreisen. Daher sollten Sie sich fragen, was die Auswirkungen dieser langen Nächte wahrscheinlich sind, anstatt die Auswirkungen der viel kürzeren Finsternisse.
Wie bereits gesagt wurde, wären die Makroeffekte solcher Finsternisse relativ unbedeutend, ja, global etwas kälter mit einer Erwärmungsperiode, aber sonst nicht viel usw.
Aber der interessanteste Effekt ist für mich eher im Mikromaßstab, und das sind Windänderungen. Auf der Erde gibt es selbst bei einer relativ unbedeutenden (im Vergleich zu einer vollständigen Planetenfinsternis hinter einem Gasriesen) partiellen Mondfinsternis merkliche Änderungen der Winde, ich habe diese Änderungen persönlich gespürt, und es ist ein seltsames und gruseliges Gefühl. Wie diese Veränderungen aussehen, hängt von der Mondregion, vorherrschenden Winden, Coriolis-Effekten und vielem mehr ab. Was ich während der Mondfinsternis fühlte, war zuerst eine Abkühlung des Windes (nicht nur der Umgebungstemperatur, sondern des Windes selbst), gefolgt von einer ungewöhnlichen Änderung der Windrichtung (weit entfernt von den normalen vorherrschenden Winden in der Gegend), dann die Der Wind wurde stetig (im Gegensatz zu böig) und fing dann an, sich stetig zu verlangsamen.
Für eine Sonnenfinsternis auf planetarer Ebene würde ich insgesamt ähnliche Trends erwarten. Allerdings könnte der Neustart des Windes ziemlich drastisch sein, wenn die "Sonne" danach wieder herauskommt. Ich stelle mir vor, dass Landgebiete in niedriger Höhe spüren würden, dass der Wind sehr schnell fast vollständig abstirbt und kalt wird. Höhere Erhebungen und Ozeane könnten aufgrund von Faktoren wie Jetstreams bzw. fehlenden Hindernissen eine allmählichere Veränderung erfahren. Gebiete mit normalerweise starken vorherrschenden Winden könnten das Gefühl haben, dass sich die Böen mit Jetstreams oder Coriolis-Winden ausrichten und sich langsamen, kalten, stetigen Brisen anpassen.
Wenn die Hitze zurückkehrt, beginnt sie nur an einem Rand des Mondes und verursacht dort einen massiven Aufwind, und große horizontale Winde werden sich darauf zu bewegen, um den Raum zu füllen, der kürzlich von der aufsteigenden Luft frei geworden ist. Dies könnte sogar drastisch genug sein, um einen zusätzlichen Abwind auf der Nachtseite des Mondes zu verursachen, aber zumindest würde es einen Ring von Abwinden um die Dämmerungsbereiche des Planeten herum verursachen, die sich schließlich alle beruhigen könnten (Tage? eine Woche ?) in was auch immer die Äquivalente von "normalen" Jetstreams und Coriolis-Winden für diesen Mond sind. Oder der Zyklus von Ruhe und Chaos könnte so „normal“ sein, wie es nur geht.
Drosseln