Konvektionszellen in der Atmosphäre eines jupitergroßen Planeten

Hintergrund

Die Kulisse für eine Geschichte, die ich erschaffe, ist ein erdähnlicher Planet in der Nähe der Oberfläche von Jupiter, der in einem Universum existiert, in dem die Schwerkraft erheblich schwächer ist als in unserem eigenen, so dass ein Planet mit einer Oberfläche um die von Jupiter herum dies haben wird eine Oberflächengravitation von 1G. Dieser Planet hat 24-Stunden-Tage, eine axiale Neigung von 23 Grad und eine Atmosphäre, die der der Erde entspricht. Der Planet ist in jeder Hinsicht ein Gegenstück zur Erde. Der einzige Unterschied ist die Skalierung. Oder ist es?

Wie viele Zellen

Ich verstehe, dass die Anzahl der Konvektionszellen in der Atmosphäre durch die Rotationsgeschwindigkeit des Planeten bestimmt wird, und ich verstehe, dass es etwas mit dem Coriolis-Effekt zu tun hat, aber ich bin zu sehr ein Nichtwissenschaftler, weiß viel mehr als die. Je schneller sich der Planet dreht, desto stärker biegen sich die Bahnen relativ zur Oberfläche des Planeten. Wenn ein Planet größer als die Erde ist, aber die gleiche Rotationsrate hat, bewegt sich seine Oberfläche schneller als die gleichen Breitengrade auf der Erde. Meine Frage ist, ob diese Faktoren die Anwendung des Windsystems der Erde auf diese Welt vereiteln.

Wie man es bestimmt

Ich suche nach einer Möglichkeit, definitiv zu bestimmen, wie viele Konvektionszellen auf einer Welt mit einer bestimmten Oberfläche und Rotationsgeschwindigkeit zu erwarten sind, falls es eine gibt. Ich verstehe nicht, warum der Unterschied in der Gravitationskonstante einen relevanten Effekt haben sollte, aber ich bin definitiv kein Wissenschaftler, der so etwas studiert. Hauptsächlich brauche ich eine Möglichkeit herauszufinden, in welchen Breiten jede Zone beginnt und endet. Dieses Setting soll eine halbwegs realistische Fantasy-Welt sein, nur so, dass sie aus der Zuschauerperspektive von Gesellschaften des Zeitalters des Segelns wissenschaftlich einwandfrei ist.

Das ist alles was ich habe. Winde führen euch, Mitreisende.

Haben Sie versucht, die äquatoriale Wölbung dieses Planeten abzuschätzen? Könnte es möglich sein, dass der 24-Stunden-Tag viel zu schnell rotiert?
@fraxinus Ich habe diesen Online-Rechner, artificial-gravity.com/sw/SpinCalc , verwendet, um dies zu berechnen, und er scheint zu besagen, dass die Zentrifugalbeschleunigung am Äquator dieses Planeten ausreichend geringer ist als die natürliche Schwerkraft, obwohl der Abwärtszug von Die Schwerkraft an diesem Ort könnte merklich geringer sein (0,96 G statt 1 G). Die Tangentialgeschwindigkeit am Äquator sieht ein wenig intensiv aus, 18.301 km/h im Vergleich zu den 1.689 km der Erde, und das könnte dort einige extreme Winde verursachen, aber das passt gut zur Umgebung, da die Länder südlich des Äquators unbekannt und unerforscht sind.

Antworten (1)

Ich denke, diese Frage ist schwer zu beantworten, aber sie klingt nach einer interessanten Weltbildungsprämisse. Es scheint eine ziemliche Debatte über die Einzelheiten der Funktionsweise von Jupiters Atmosphäre zu geben.

Menschen konnten Laborexperimente im Labormaßstab durchführen, indem sie Formen in Wasser drehten und die Streifenbildung und andere Merkmale erhielten. Rechnerisch gibt es eine Arbeit, die ich überflogen habe "Zonale Strömungsregime in rotierenden anelastischen Kugelschalen: Eine Anwendung auf Riesenplaneten" von Gastine et al. das macht numerische Simulationen. Ausgehend von Strömungsmechanik und Physik könnten Sie wahrscheinlich versuchen, eine Reihe von Bändern als Antwort zu finden.

Das Problem, das die Wissenschaftler beim Versuch, Jupiter zu modellieren, zu haben scheint, hängt damit zusammen, was die konvektive Strömung der Atmosphäre antreibt, ist sie flach oder tief und welche Art von Wärmeübertragung die Strömung antreibt. In der Modellierung scheinen sie das Problem also in zwei Kategorien zu unterteilen. Oder in ihren Worten "der Einfluss der Dichteschichtung auf den Übergang zwischen den rotationsdominierten und den auftriebsdominierten zonalen Strömungsregimen".

Mit deiner leichten Gravitation hättest du vielleicht weniger Auftriebskräfte und würdest somit mehr Rotation dominieren? Das könnte dazu führen, dass mehr Bands nach Osten oder Westen jetten, was aus Sicht des Geschichtenerzählens praktisch sein könnte. Aber ich bin mir der "Höhe" der Atmosphäre in Ihrem Fall nicht sicher. Bei geringerer Schwerkraft scheint dies ein Problem zu sein. Auch im Allgemeinen scheint es, als müssten Sie bei einer so großen Oberfläche vorsichtig sein mit dem Verhältnis von Wasser zu Land, das das Wetter beeinflussen könnte. Ich vermute, dass Turbulenzen ein großes Problem sein könnten.

Ich nehme an, Sie könnten eine vertikale Schichtung in der Atmosphäre und für Ihre Reisezwecke haben, die auch zur Aufteilung in Regionen beitragen könnte. Das könnte bequem sein.

Google hat beispielsweise stratosphärische Ballons untersucht und ihre Navigation durch Steuerung der Höhe des Ballons gesteuert, da die Winde in großen Höhen ihre Richtung in verschiedenen Höhen ändern können.