Wie wirkt sich die Planetengröße auf das Wetter aus?

Sie wissen wahrscheinlich, dass es auf dem Jupiter einen großen Sturm gibt, der als Großer Roter Fleck bekannt ist, der mindestens 300 Jahre andauert und ungefähr so ​​groß ist wie unser Planet. Die Schwerkraft wird also definitiv das Wetter beeinflussen.

Das Gleiche gilt für den Energiefluss vom Zentralstern (immerhin ist er der Hauptmotor für die atmosphärische Strömung) und für die Wärme, die vom nuklearen Zerfall im Kern des Planeten stammt.

Feste Kontinente tragen dazu bei, den Drehimpuls zu zerstreuen und die Lebensdauer von Wetterstörungen zu verkürzen (dies wird auch als Grund dafür vorgeschlagen, warum der Große Rote Fleck so hartnäckig ist).

Dies ist eine Frage, die nur ein Supercomputer mit Simulationen einigermaßen brauchbar beantworten könnte, aber die kurze Antwort lautet ja. Die Schwerkraft sollte der auffälligste Unterschied sein.

Höhere Schwerkraft bedeutet, dass die Atmosphäre in der Nähe der Oberfläche vergleichsweise dichter ist und sich mit zunehmender Höhe schneller ausdünnt. Natürlich bedeutet eine höhere Schwerkraft, dass der Planet unter sonst gleichen Bedingungen mehr Gase zurückhalten kann und die Atmosphäre insgesamt dichter wird. Höhere Schwerkraft bedeutet mehr Gase und damit einen größeren Treibhauseffekt. Die Wärme wird effektiver gespeichert, sodass es weniger Schwankungen zwischen kalten und heißen Regionen sowie zwischen Tag- und Nachttemperaturen gibt. Die Winde an der Oberfläche werden langsamer sein, aber die Stürme werden höher und größer werden.

Umgekehrt wird die Atmosphäre durch eine geringere Schwerkraft weniger dicht; Abhängig von vielen Dingen, die Sie nicht angegeben haben (z. B. der Entfernung des Planeten von seinem Mutterstern, seinem Magnetfeld und dem Grad der Sonnenaktivität), kann eine geringere Schwerkraft bedeuten, dass die leichteren Gase in der oberen Atmosphäre an den Weltraum verloren gehen. vom Sonnenwind fortgetragen. Weniger, kälteres Gas bedeutet weniger Masse und Energie für die Entwicklung von Unwettern.

Ich glaube nicht, dass wir Beweise dafür haben, dass größere Planeten größere Kontinente bedeuten oder dass die Schwerkraft innerhalb des Bereichs, über den wir sprechen, die Höhe der Berge stark beeinflusst. das liegt eher an Details der geologischen Aktivität und Erosionsraten. Eine dichtere, heißere Atmosphäre wird jedoch wahrscheinlich dazu beitragen, dass Berge schneller erodieren, und Berge beeinflussen lokale Wettermuster, sodass dies berücksichtigt werden muss. Gleiches gilt für die Tiefe der Meere.

Zwei terrestrische Planeten, von denen einer den halben Radius des anderen hat, können vernünftigerweise nicht die gleiche Schwerkraft haben. Wenn die kleine Erde 1/2 des Radius der Erde hat und insgesamt aus den gleichen Materialien besteht, beträgt ihr Volumen und damit ihre Masse 1/8 der Erde und die Oberflächengravitation ist halb (die Schwerkraft ist proportional zur Masse und umgekehrt proportional zu das Quadrat des Radius). Sie müssten Ihre kleine Erde aus viel dichteren Materialien herstellen, was unrealistisch ist. Das Gleiche gilt im umgekehrten Sinne für Große und Xtra-Große Erde.

Ugh ähm okay, wenn wir die gleiche Masse bei diesen sehr unterschiedlichen Größen annehmen, was Sie zu fragen scheinen, dann bekommen wir massive Änderungen in der atmosphärischen Dichte, weil die Oberflächengravitation wirklich anders sein wird. Die Schwerkraft funktioniert nach der Gleichung F=G(Mm/r2), wobei F die Schwerkraft ist, die eine Masse wie Sie (m) in einem bestimmten Abstand (r) vom Zentrum eines Massenobjekts M erfährt; Wenn Sie r erhöhen oder verringern, ohne M oder m zu ändern, wird F beispielsweise auf der S-Erde viermal höher sein. Dies ändert auch die für Gase erforderliche Austrittsgeschwindigkeit und verwirrt die Atmosphäre, sowohl ihre physikalischen Eigenschaften als auch ihre chemische Zusammensetzung hoch. Auf den XS- und S-Erden werden wir aus einer Reihe von Gründen nicht in der Lage sein zu atmen, Druck, Sauerstofftoxizität, übermäßiger Wasserstoff usw.

Kleinere Welten werden in Bodennähe einen gewissen Wettermangel erleben, die Atmosphäre wird sich immer noch ungefähr bis zum gleichen Punkt im Gravitationsfeld erstrecken, sodass die Sonneneinstrahlung nur so weit nach unten reichen wird und die inneren Schichten sehr dicht sein werden und so werden sie durch die geringe Strahlung, die sie erhalten, weniger gestört. Größere Welten werden so gut wie keine Atmosphäre haben, also wird das Wetter heftig und anhaltend sein, ähnlich wie wir es bei Mars-Sandstürmen sehen.

Ich weiß nicht, wie ich das interpretieren soll:

Nehmen Sie der Einfachheit halber an, wir machen mehrere Kopien der Erde: XS, S, M, L, XL. Der einzige Unterschied zwischen ihnen ist ihre Größe (Radius), alles andere ist gleich.

Der einzige Unterschied zwischen diesen neuen Erden und der M-Erde besteht also darin, dass ihr Volumen und ihre Masse durch 8 oder 64 geteilt oder multipliziert werden .

Seien Sie sich in diesem Fall bewusst, dass Sie sich auf eine Vielzahl von auffälligen Unterschieden einstellen sollten ... Verdammt, multiplizieren Sie den Erdradius mit 4 und das einzige, was übrig bleiben würde, wäre vielleicht die Kugelform. Könnte .

Am Ende geht es vor allem um Zahlen:

• Das Wetter hängt vom Klima ab.
• Das Klima hängt von der Temperatur und der Zusammensetzung und dem Druck der Atmosphäre ab.
• Wie groß die Atmosphäre ist, hängt von der Schwerkraft ab. Deshalb werden einige Planeten Gasriesen genannt. Sie sind so groß, dass sie viel Gas anziehen, und irgendwann macht dieses Gas den größten Teil des Planeten aus.

Es kommt also auf die Gravitation an: Die Gravitation nimmt mit der Masse der beteiligten Objekte zu und mit dem quadrierten Abstand zwischen ihnen ab. Da das Volumen in Kubikmetern angegeben ist, bedeutet eine Vergrößerung des Radius, dass das Volumen um den gleichen Betrag wächst, jedoch in Kubik. Masse folgt direkt ( hm... bis zu einem gewissen Punkt, aber wir kommen später dazu... ) Volumen, also dasselbe für Masse. Daraus schließen wir, dass die Verdoppelung des Radius eines Planeten seine Masse mit 8 multipliziert, was bedeutet, dass der zweite Planet aus der gleichen Entfernung eine 8-mal stärkere Schwerkraft hat. Da die Oberfläche des Planeten 2-mal weiter entfernt ist, teilt er die Schwerkraft auf der Oberfläche durch 4-mal mehr. Das Ergebnis ist eine 2-mal stärkere Gravitationskraft an der Oberfläche .

Bei einem 4-mal größeren Planeten ergibt das die 64-fache Masse und ein 16-mal längerer quadratischer Radius, also eine 4-mal stärkere Erdanziehungskraft.

Die Schwerkraft auf der Oberfläche wächst also direkt dem Radius folgend, aber bei identischen Abständen folgt sie der Zunahme des Radius zum Würfel . Das bedeutet, dass Ihre L- und XL-Planeten viel mehr Gas einfangen werden, während S und XS nicht so viel, und sie könnten sogar die Atmosphäre verlieren, die sie zu Beginn Ihres Gedankenexperiments hatten.

Mehr Schwerkraft und mehr Atmosphäre bedeuten mehr Druck. Wenn einige Gase Treibhauseffekte haben, bedeutet mehr von ihnen auch mehr Treibhauseffekte und somit insgesamt höhere Temperaturen – und weniger Tag/Nacht-Unterschiede. Sie können tatsächlich einen Planeten haben, der so groß ist, dass er so viel Gas anzieht, dass der Gasdruck hoch genug ist, um Sie zu zerquetschen. Oder Ihr Auto. Jupiter ist so. Jede Sonde, die wir dorthin schicken könnten, würde zerquetscht und sogar geschmolzen werden, bevor sie ihre Oberfläche erreicht. So dicht können Gase werden, wenn die Schwerkraft ansteigt – und wir befinden uns nicht in einer sternähnlichen Schwerkraft, sondern nur in einer planetenähnlichen. Da Druck mehr Dinge in einem reduzierten Volumen bedeutet, verstärkt das tatsächlich die Auswirkungen der Schwerkraft: indem man auf den Planeten fällt, das Gas darunter zerquetscht und näher an die Oberfläche kommt, von den anderen Gasschichten darüber zerquetscht wird, Die Gesamtgase werden mit abnehmender Entfernung mehr und mehr von der Schwerkraft beeinflusst. In Kombination mit dem Würfel/Quadrat-Gesetz macht dies die Größe zu einem eskalierenden Thema in Sonnensystemen.

Abschließend: Das Teilen oder Multiplizieren des Radius Ihres Planeten durch kleine Zahlen hat eine überwältigende Implikation und verwandelt sie entweder in sterile Monde oder zermalmende Gasriesen. Unser eigener Planet würde für uns schnell deutlich weniger gastfreundlich werden, wenn sein Radius in beiden Richtungen leicht unterschiedlich wäre, da wir uns entwickeln, um diesem Druckbereich gerecht zu werden.

Druck und Temperatur haben auch mit Zustandsänderung zu tun: Wenn der Druck abnimmt und/oder die Temperatur zunimmt, erreicht/nähert sich die Materie ihrem flüssigen oder sogar gasförmigen Zustand und umgekehrt. Aber wenn der Druck ziemlich niedrig ist, gibt es überhaupt keinen flüssigen Zustand . Wenn Ihr Planet also zu klein ist und keine signifikante Atmosphäre hat (wie der Mond), wird es kein flüssiges Wasser darauf geben. Mit zu viel Druck bleiben Sie mit Eis stecken, es sei denn, das Wasser wird stark erhitzt. Und das Schmelzen verbraucht die meiste Energie und erhöht nicht die Energie des Wassers, sondern ändert nur seinen Zustand.

Um es zusammenzufassen, wenn Sie beabsichtigen, einen Planeten mit Klima, Leben und was auch immer auf Wasserbasis zu bauen, und es vorziehen würden, dass es realistisch ist, bleiben Sie bei einem erdähnlichen Radius: 2 mal der Erdradius ist RIESIG! 4 mal ist KOLOSSAL! Wenn Sie einen doppelt so großen Planeten wollen, verdoppeln Sie stattdessen das Volumen (und die Masse), ich glaube, das hatten Sie tatsächlich im Sinn.

Das Wetter auf der Erde wird durch die Wärmeenergie erzeugt, die die Erde von der Sonne erhält. Wenn die Erde kleiner wäre, aber die gleiche Schwerkraft und Atmosphäre hätte, wäre ein Unterschied die Oberfläche, die Sonnenlicht empfangen kann. Ein anderer wäre das Temperaturdelta zwischen Äquator und den Polen, das als Motor fungiert und in erster Linie die globalen Wettersysteme antreibt. Ein geringerer Abstand zwischen Quelle und Reservoir kann die sich bildenden Systeme dramatisch verändern.

Das eigentliche Problem beim Versuch, das Wetter herauszufinden, besteht jedoch darin, dass Wettersysteme von Natur aus chaotisch sind. Das bedeutet, dass sich diese Systeme selbst bei winzigen Unterschieden in den Anfangsbedingungen drastisch ändern können. Schon kleine Veränderungen können dazu führen, dass Wettersysteme in keiner Weise stabil sind. Selbst wenn die Erde um 1 % größer/kleiner wäre, könnte der Unterschied zwischen tobenden Stürmen und außer Kontrolle geratenen Gewächshäusern zu einer kalten, toten Welt mit wenig Wetter bestehen, einfach weil Lösungen für diese chaotischen Systeme äußerst unvorhersehbar sind.