Wie nah müsste die Sonne der Erde kommen, damit es schwerwiegende Folgen gibt?

Ich werde Gm verwenden (1 Gigameter =$1\times10^9$m) und Grad Celsius für diese Antwort.

Durch die Annäherung an die Sonne wäre das wahrscheinlich größte Problem der Temperaturanstieg.

Vor einiger Zeit habe ich ein Programm geschrieben, das die effektive Oberflächentemperatur eines Planeten berechnet . Nachdem ich es wieder ausgegraben habe, habe ich ein wenig mit den Werten herumgespielt. Es ist wichtig zu beachten, dass die effektive Temperatur nicht mit der tatsächlichen Oberflächentemperatur identisch ist, da sie die Erdatmosphäre nicht berücksichtigt. Wenn die Erde keine Atmosphäre hätte, wäre es die richtige tatsächliche Temperatur.

Bei unserer aktuellen Entfernung von (durchschnittlich) 149,6 g beträgt die effektive Temperatur 257 K oder -16 °C (einige Websites geben andere Werte von ±2 °C an). Die NASA gibt eine tatsächliche Durchschnittstemperatur von 15 °C an. Unter der Annahme eines linearen Zusammenhangs zwischen effektiver Temperatur und tatsächlicher Temperatur können wir davon ausgehen$T_{actual} = T_{eff}+31 \pm 2$.

Was würde also passieren, wenn wir uns, sagen wir, 10 Gm näher bewegen würden?

Nun, die effektive Oberflächentemperatur beträgt jetzt -7 ° C, und ich schätze, die tatsächliche Temperatur würde etwa 24 ° C betragen. Das ist ein Anstieg um 9°C. Wir würden wahrscheinlich noch überleben können, aber mit Schwierigkeiten. Zunächst einmal würde der Meeresspiegel um über 40 m steigen, was dazu führen würde, dass die Welt (im besten Fall) so aussieht . Keine einfache Situation, aber dennoch überlebbar. Natürlich gäbe es noch andere Auswirkungen wie eine Zunahme von Extremwetter, das Massensterben von Arten und wahrscheinlich eine ganze Menge Dinge, die schwer vorhersehbar sind, aber ich werde nicht versuchen, sie vorherzusagen.

Also, was ist mit einer Bewegung in Richtung Sonne von 20 g?

Die effektive Temperatur beträgt jetzt ~3°C und die Oberflächentemperatur etwa 34°C. Die Dinge beginnen jetzt schlecht zu werden. Alle Eiskappen sind geschmolzen . Einst fruchtbare Gebiete sind heute öde Wüsten. Überleben ist schwer, aber möglich, obwohl Hungersnöte heute in weiten Teilen der Welt (insbesondere rund um den Äquator) ein großes Problem darstellen. Der Golfstrom könnte aufgehört haben und seltsamerweise einen Teil Westeuropas und ganz Großbritannien abkühlen. Es sieht nicht gut aus.

Was ist mit 50 g?

Die effektive Temperatur beträgt 42°C; die tatsächliche liegt bei etwa 73°C. Wo die bewohnbare Zone der Sonne beginnt und endet, ist umstritten, aber jetzt, bei 0,65 AE von der Sonne entfernt, ist es ziemlich wahrscheinlich, dass wir uns nicht darin befinden. Es ist sehr schwer vorherzusagen, was jetzt passiert. Menschen müssten wahrscheinlich im Untergrund bleiben, um am Leben zu bleiben, und Nahrung wäre ein großes Problem. Das Ökosystem wäre ziemlich zerstört, da es keine Chance hatte, sich an die neue Temperatur anzupassen.

Zum Spaß, wenn wir uns 100 g näher bewegen würden, wären wir bei etwa 205 ° C. Autsch. Wir sind jetzt näher als Merkur, und sehen Sie, wie dieser Planet zurechtkommt. Quecksilber reicht von -173 °C bis 427 °C, abhängig von verschiedenen Faktoren. Ein Überleben ohne massive Lebenserhaltung ist nicht möglich.

Noch näher, und die Dinge werden nur noch schlimmer.

Hoffe das ist eine passende Antwort auf deine Frage!

Die Erde passiert nur für kurze Zeit innerhalb von 91,4 Millionen Meilen, dann bewegt sie sich weiter zurück und 6 Monate später ist es 94,5. Diese 3,4 % und die Änderung näher ergeben 7 % mehr Sonnenenergie, aber das gilt nur für die nächstgelegenen und am weitesten entfernten Punkte. Über den nächsten und den am weitesten entfernten Monat ist die Schwankung geringer und (vielleicht offensichtlich) im Durchschnitt über das gesamte Jahr verteilt.

Es gibt zwei Möglichkeiten, diese Frage zu beantworten: Wie exzentrisch kann die Erdumlaufbahn werden, was das Perihel näher und das Aphel weiter bringen würde , oder die zweite Möglichkeit, wie viel näher Sie die große Halbachse bringen können, die die Umlaufzeit definiert ?

Die gegenwärtige Exzentrizität der Erde beträgt 0,017 und nimmt ab (Wikipedia-Artikel oben). Bei einfacher Annäherung und Umlaufbahnen mit geringer Exzentrizität übersetzt sich die Exzentrizität von 0,017 in (Verdopplung) einer Variation von 0,034 (oder 3,4 %) von Perihel zu Aphel, was zu einer (1,034 ^ 2) Variation der Sonnenenergie von etwa 7 % führt.

Spitzenexzentrizität der Erde von 0,0679 ( diesmal werde ich rechnen), nahester Punkt (1-0,0679) = 0,9321 und entferntester Punkt (1+0,0679) = 1,0679. Das Verhältnis 1,0679/0,9321 = etwa 14,5 %, was zu einer Variation von 31,3 % der Sonnenenergie am nächsten zum weitesten führt. 14,5 % und 31 % Energieschwankung mögen nach viel klingen, aber bedenken Sie, dass die Winter/Sommer-Sonnenenergieschwankung in Breitengraden, die vom Äquator entfernt sind, erheblich über 100 % liegen kann. 31 % sind also kein Weltuntergang, tatsächlich bewältigt die Erde diese 31 %-Tage ohne allzu große Probleme, obwohl sie Eiszeiten auslösen oder beenden können, je nachdem, wie sie mit anderen Milankovich-Zyklen übereinstimmen. Wir sollten uns auch daran erinnern, dass es 31 % vom heißesten bis zum kältesten ist, es ist etwa 14,5 % vom heißesten zum Durchschnitt, und wieder, nur für einen Tag, dann beginnt diese Zahl zu sinken.

14,5 % Größenänderung ist auch nicht so viel, wie es sich anhört, das ist ungefähr die Variation zwischen dem größten Vollmond oder Supermond und dem kleinsten (Mikromond) , obwohl die durchschnittliche Vollmondvariation zwischen Perigäum und Apogäum 11 % und 12 % im Durchmesser beträgt . Wie oft schaust du auf einen Vollmond und sagst "das ist größer als der Vollmond vor 4 Monaten". Das heißt nicht, dass es niemand bemerkt, aber viele von uns würden einen Supermond nicht erkennen, ohne dass ihnen gesagt wird, wann sie danach suchen sollen, obwohl es ziemlich offensichtlich ist, wenn wir sie nebeneinander sehen könnten.

Welchen Effekt hat also die periodische Exzentrizität von 0,0679 der Erde? Abgesehen davon, dass eine Eiszeit ausgelöst oder vielleicht beendet wird, nicht so sehr. Sie könnten die Exzentrizität der Erde ohne große Gefahr für die Erde ziemlich weit treiben, obwohl ab einem bestimmten Punkt ein Zusammenstoß mit der Venus zu einem Problem werden könnte.

Lasst uns etwas Spaß haben und die Exzentrizität der Erde auf 0,15 erhöhen (das ist ungefähr die Hälfte zwischen der Exzentrizität von Mars und Merkur.

Perihel 0,85 % der großen Halbachse, Aphel 1,15 %. Am Perihel wäre die Sonnenintensität (1/.85)^2 = 38% stärker als normal. Das kann an einigen Stellen, an denen das Perihel auf den Sommer ausgerichtet ist, zu sengender Hitze führen, und Sie können bitterkaltes Wetter bekommen, wenn das Aphel auf den Winter trifft (beachten Sie, dass dies nicht immer passiert, das Perihel dreht sich alle 26.000 Jahre langsam um den Kalender oder so). Aber wenn es sich aufstellt, sehen Sie vielleicht einige saisonale Wetterextreme, aber die Erde könnte (glaube ich) sogar eine Exzentrizität von 0,15 überleben. Die Ansichten der Venus im Perihel wären ebenfalls beeindruckend, die Venus würde länger am Himmel bleiben und größer und heller sein.

Schieben Sie die Exzentrizität der Erde auf etwa 0,26, und Erde und Venus würden unangenehm / beängstigend nahe kommen und möglicherweise zusammenstoßen. Es macht Spaß, darüber nachzudenken, aber ein potenzieller Planetenkiller.

Aber abgesehen davon, dass möglicherweise größere Schwankungen in den Jahreszeiten, einige sehr wilde Wetterbedingungen und möglicherweise eine Eiszeit (vielleicht die größte Eiszeit seit der Schneeballerde) oder eine Beschleunigung des Klimawandels ausgelöst werden (es hängt alles davon ab, wie die 3 Milankovich-Zyklen aufeinander abgestimmt sind). andere), Sie könnten die Umlaufbahn der Erde überraschend nahe an die Sonne, auf halbem Weg zur Venus oder sogar noch näher an das Perihel bringen, ohne das Leben auf dem Planeten zu beenden.

Wenn Sie nun die große Halbachse der Erde anpassen, was die Umlaufbahn schneller oder langsamer macht und die Länge des Jahres ändert, gibt es viel weniger Variationen. @JThistle hat dies behandelt. Wenn Sie die große Halbachse der Erde nur ein paar Prozentpunkte näher an die Sonne schieben, würde sich die Erde erwärmen und es würde schnell schlecht werden. Tatsächlich denke ich, dass seine Schätzungen konservativ sind. Es gibt bereits einige ziemlich gute Schätzungen dazu, googeln Sie einfach "Wie wird die Erde in 500 Millionen Jahren oder in einer Milliarde Jahren sein" für ein paar Artikel. Hier ist eine. Die Sonne wird langsam größer und leuchtender, etwa 1 % alle 100 Millionen Jahre. Das wird schon in 500-600 Millionen Jahren ein erhebliches Problem sein, vielleicht weniger. Ebenso hätte eine Annäherung um 2,5 % bis 3 % an die Sonne einen ähnlichen Effekt. Sie können die große Halbachse der Erde nicht stark verkleinern, ohne ernsthafte Probleme zu verursachen. Nur 1 % könnte ausreichen, um Grönland im Laufe der Zeit zum Schmelzen zu bringen, den Meeresspiegel anzuheben und zukünftige Eiszeiten zu verhindern.

In ähnlicher Weise könnte die Erde, wenn Sie die Erde nur 1-2% weiter wegschieben, in permanente Eiszeiten geraten (glücklicherweise können wir das durch Verbrennen von Öl und Kohle beheben), aber ohne vom Menschen verursachtes Treibhausgas würden nur 1%-2% weiter weg vielleicht auslösen eine permanente Eiszeit für die nächsten Millionen Jahre und vielleicht gefährlich niedrige CO2-Werte, zumindest bis die Antarktis so weit nach Norden driftet, dass ihr Eis schmilzt. Es wäre jedoch schön, wenn man ihm sagen würde, dass man Öl zum „Wohl des Planeten“ verbrennen soll. :-)

Das ist alles sehr grob, aber die Erde ist überraschenderweise in einem sehr guten Abstand von der Sonne und nur ein paar Prozent in die eine oder andere Richtung könnten sehr schlecht sein, allerdings in 15-25 Millionen Jahren, wenn die Antarktis gegen Süden streift Amerika und ist nicht mehr mit Eis bedeckt, wenn das passiert, wird die Erde einen größeren Spielraum haben, entfernt von der Sonne, aber nicht näher an der Sonne.

Präzise mathematische Antworten auf diese Frage sind offensichtlich unmöglich. Ich gebe nur ungefähre Angaben.

Ohne eine signifikante Änderung der Umlaufbahnentfernung gab es eine Vielzahl von langfristigen (Millionen von Jahren) Wendekreis- oder Eiszeiten, und Übergänge von einer zur anderen führten zu ziemlich vielen Aussterben.
Auf die gleiche Art und Weise könnte ein schöner großer Sonnenausbruch unabhängig von Änderungen der Umlaufbahnentfernung Chaos anrichten.

Ich argumentiere nicht mit den anderen Antworten, sondern weise nur darauf hin, dass die Zeitskala wichtig ist.