Stellen Sie sich eine flache Welt vor, die nicht von einer Sonne beleuchtet wird, die einer täglichen Flugbahn folgt, sondern von Leuchten an statischen Orten, die in endlicher Entfernung über bestimmten Orten auf der Oberfläche befestigt sind und durch Ein- und Ausschalten Tag-Nacht-Zyklen erzeugen. (Angenommen, ein Handwavium bewirkt, dass die Schwerkraft durchgehend senkrecht zur Oberfläche steht, sodass die flache Welt nicht zu einer Kugel zusammenbricht.)
Ein Beispiel ist das erste Zeitalter von Tolkiens Mittelerde, wo Licht und Wärme von einem Paar riesiger Lampen geliefert wurden, die auf hohen Bergen aufgestellt wurden, die zu diesem Zweck geschaffen wurden.
Wie würde das resultierende Wetter aussehen?
Es gäbe keine Coriolis-Kraft, aber es gäbe Temperaturunterschiede, die Wind antreiben könnten. Meine erste Vermutung ist, dass Sie etwas Äquivalentes zu Hadley-Zellen bekommen könnten: Die höchste Durchschnittstemperatur ist direkt unter einer Leuchte, wo heiße Luft aufsteigt, ihre Feuchtigkeit als Regen abgibt und ein Gebiet mit tropischem Dschungel erzeugt, sich dann herausbewegt, bevor es sinkt, wodurch a entsteht Kreis der Wüste.
Um genau zu sein, sagen wir, wir sprechen von einer Leuchte, die in einer Höhe von 6400 km befestigt ist, die sich jeweils zwölf Stunden lang ein- und ausschaltet und deren Leuchtkraft so angepasst ist, dass direkt darunter ein Klima entsteht, ähnlich der Erde am Äquator, und die Die Entfernung zur nächsten Leuchte ist viel größer als die Höhe dieser, so dass nur die eine Leuchte berücksichtigt werden muss, um Wettermuster in der Nähe herauszufinden.
Würde dies zu der oben beschriebenen Pseudo-Hadley-Zelle führen?
Wenn ja, wie würde die Luftzirkulation außerhalb des Wüstenkreises aussehen? In ausreichend großer Entfernung würde es eindeutig Tundra geben, nur wegen der Knappheit an Wärme und Licht, aber würde dazwischen so etwas wie eine gemäßigte Zone auftreten?
Um so etwas wie eine "genaue" Vermutung anzustellen, benötigen Sie viel mehr Details (z. B. Größe und Lage von Landmassen und Ozeanen, tatsächlicher Abstand zwischen Koryphäen usw.). Aber auch ohne das lassen sich durch Analogien zur Erde und zu sogenannten Augapfelplaneten einige allgemeine Prinzipien herausarbeiten.
Basierend auf der Arbeit, die durchgeführt wurde, um das Klima auf Augapfelplaneten zu modellieren , sieht es so aus, als würden Sie Ihre Pseudo-Hadley-Zellen bekommen. (Beachten Sie, dass gezeitengesperrte Planeten einen gewissen Coriolis-Effekt haben, aber normalerweise als deutlich schwächer als der der Erde modelliert werden, also verwende ich ihn als Ersatz.)
Die Frage spezifiziert, dass das Klima direkt unter der Leuchte ähnlich dem am Erdäquator ist. Dies deutet darauf hin, dass wir die Erde als Modell für unsere Hadley-Zellen verwenden können.
Auf der Erde verlaufen die Hadley-Zellen etwa 30 Grad nördlich/südlich des Äquators. Dies wird jedoch wahrscheinlich durch die axiale Neigung der Erde beeinflusst (die äußeren Ränder der Tropen sind während des lokalen Sommers viel "tropischer"). Seien wir konservativ und verkleinern unsere Zelle um etwa 1/3, also 20 Grad, was etwa 2200 km entspricht.
Unsere Hadley-Zelle läuft etwa 2200 km direkt unter der Leuchte heraus. Aber wie groß ist unsere tropische Klimazone? (Beachten Sie, dass dies nicht dasselbe ist wie die "Tropen", da wir uns für das Klima interessieren, nicht für die Orbitalmechanik.)
Wenn wir die Erde wieder als Modell verwenden, verläuft das tropische Klima meistens um etwa 10 Grad nach Norden und Süden. Hier gibt es viele Variationen, da die Erde Coriolis-Effekte hat und die Platzierung von Land und Wasser einen großen Einfluss hat, aber wir können für unsere Zwecke vereinfachen. 10 Grad sind ungefähr 1/3 der Größe der Hadley-Zelle der Erde, also werden wir dies auch verwenden, um unsere Klimazone zu skalieren. Das entspricht etwa 700 km.
Tropisches Klima im Umkreis von 700 km
Auf der Erde sehen wir viele Wüsten vom Rand der tropischen Klimazone bis zum Ende der Hadley-Zelle. Dies wird wiederum durch den Coriolis-Effekt und die tatsächliche Platzierung von Land / Wasser auf der Erde kompliziert, aber wir können es für unser Modell verwenden.
Wüstenklima von 700 km bis 2200 km
Was liegt also hinter der Wüste?
Unser "Stern" liefert dort draußen immer noch Wärme, aber sie wird sich viel schneller auflösen als auf der Erde, weil die Entfernung wichtiger sein wird als der Winkel oder die Atmosphäre. Betrachten Sie zum Beispiel den einfachen Fall von 45 Grad. Auf der Erde führt uns das an die Grenze zwischen den USA und Kanada, ins Herz Europas, nach Nordchina oder nach Südchile/Argentinien und in Teile Neuseelands. Diese Gebiete sind nicht für besonders schlechtes Wetter um die Tag-und-Nacht-Gleiche bekannt (zu diesem Zeitpunkt müssen wir modellieren). Wenn das Wetter schlecht ist, ist es normalerweise eine Frage der Geographie, nicht des Sonnenlichts.
Auf dieser flachen Welt sind die Dinge anders. Licht bei 45 Grad muss hier 41 % weiter reisen. Wenn man die Atmosphäre für einen Moment ignoriert, gibt es das umgekehrte Quadratgesetz. Die Strahlung nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Bei einem Abstand von 1,41x liegt die Sonneneinstrahlung bei 50 %. Wenn Sie jetzt die zusätzliche Atmosphäre hinzufügen, sinkt sie auf etwa 35 %. Hier wird es richtig kalt. Selbst am Rand unserer Hadley-Zelle sinkt die effektive Einstrahlung um 10 %.
Sie sollten eine gemäßigte Zone bekommen; es wird nur eng.
Einige andere zu berücksichtigende Faktoren:
Die herabfallende Luft am Rand Ihrer Hadley-Zelle wirkt sich auf die Luftzirkulation und das Klima außerhalb der Zone aus. Ebenso wie der Luftstrom zurück zur Mitte. Wie das funktionieren wird, ist angesichts des fehlenden Coriolis-Effekts viel schwieriger zu erraten.
Noch wichtiger ist, dass, wie in den Kommentaren angemerkt wurde, die Platzierung, Größe und Geographie von Landmassen einen großen Einfluss auf Ihr Klima haben wird. Einige der oben genannten können zum Beispiel durch Berge völlig verdreht werden.
Was ist schließlich mit Meeresströmungen? Je nachdem, wie Ihre Ozeane angelegt sind, können die dortigen Strömungen auch das Klima verändern.
Leckereien
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Juliana Karasawa Souza