Wie würde ein dauerhaft kalter Turm seine Umgebung beeinflussen?

Damit die Säule dauerhaft kalt bleibt, müsste sie die Gesetze der Thermodynamik brechen.
Ich denke, es hängt alles davon ab, wie die Spalte funktioniert, aber ich kann mir zwei mögliche Ergebnisse vorstellen.

Die Säule ist magisch isoliert
Wenn die Säule niemals Wärme aufnimmt, würde sie kalt bleiben.
Das würde auch bedeuten, dass die Umgebung niemals Wärme an ihn abgeben würde und daher völlig unbeeinflusst bleiben würde.

Die Säule ist ein Hohlraum für Wärme
Die Säule absorbiert tatsächlich Wärme, jedoch wird die gesamte absorbierte Wärme auf magische Weise zerstört.
Wenn dies der Fall wäre, würde es die gesamte Wärme in der unmittelbaren Umgebung absorbieren, bis es ebenfalls -100 erreicht.
Sie würde dann vermutlich aufhören, wenn die Wärmeübertragungsrate der Luft um die Säule herum gleich der Wärmeübertragungsrate der Sonne über und um das Gebiet herum wäre.

Für die Wärmeübertragungsrate der Säule muss ich einige Annahmen treffen.

Zuerst gehe ich davon aus, dass die Säule auf dem Boden und nicht im Boden platziert wird - ich weiß, das ist unrealistisch, aber es macht es einfacher.

Die nächste Annahme ist eine große - Größe. 400 Fuß (121,92 m) hoch und lässt es mit einem Radius von nur einem Meter (3,28 Fuß) relativ dünn machen, auch wenn es sich um einen perfekten Zylinder handelt.

Angesichts der Tatsache, dass die Durchschnittstemperatur (offensichtlich sehr unterschiedlich) 31 ° C oder 304,15 K beträgt, ergibt sich eine Temperaturdifferenz von 104,15 K.

Außerdem ist die Wärmeübertragung im Boden und in der Luft unterschiedlich.
Je nach Boden gibt es viele verschiedene Wärmewerte.
Bei der Wahl eines Lehmbodens beträgt der Wärmekoeffizient 1,1 W/mK.
Für Luft sind das 0,0262 W/mK

Wenn wir diese in die Gleichung Q/t = kAdT einsetzen, erhalten wir eine anfängliche Übertragungsrate von ungefähr 360 W durch den Boden und 2,1 kW in der Luft.
Daher wäre die Gesamtenergie zum Ausgleich 2,46 kW

Wenn die Säule Wärme vernichtet, bleibt die Temperaturdifferenz konstant und damit auch die Übertragungsrate.

Schließlich gibt uns die Sonne 1 kW/m^2 Wärmeenergie auf den Boden (vorausgesetzt, die Oberfläche ist die ganze Zeit senkrecht).

Dies bedeutet, dass die Fläche um die Säule herum nur 2,46 m² betragen würde, obwohl dies eine etwas mittlere Schätzung ist. Dieser Bereich würde einen Radius von 1,34 m von der Mitte der Säule oder 0,34 m um sie herum haben.

Bearbeiten - Der Tag- und Nachtzyklus
Also ich weiß, es ist ein paar Tage her, aber ich habe länger darüber nachgedacht und festgestellt, dass ich einen ziemlich großen Faktor übersehen habe... die Nacht.

Für eine schnelle Nachrechnung reflektiert der Mond 12% des Lichts der Sonne.
Ich weiß, dass dies von den Mondphasen abhängt, aber wie beim Rest der Frage gehe ich von großen Annahmen und Durchschnittswerten aus.

Die nächste dieser Annahmen ist, dass der Mond Licht in den gleichen Anteilen wie das Sonnenlicht (UV, sichtbar, Infrarot) reflektiert und daher seine Energieübertragung ebenfalls proportional bei 12% von 1kW/m^2 (120 W/m^2) ist )

Wenn dies korrekt ist, muss der Übertragungsrate von 2,46 kW eine viel größere Fläche entgegengewirkt werden.
Dieser Bereich wäre 20,5 m² um die Säule herum, 2,74 m Radius von der Mitte oder 1,74 m von der Stange entfernt.

Offensichtlich würde dies je nach Mondzyklus sehr unterschiedlich sein.
In einer Neumondnacht würde das Gebiet möglichst in den 12h (wieder durchschnittlich) ohne Sonnenlicht reichen, wobei dies durch die Übertragungsrate begrenzt ist.
Auf der anderen Seite wäre diese Fläche in einer Fast-Vollmondnacht fast halb so groß, aber nicht halb so groß bei Vollmond, da bei Vollmond das Licht der Sonne von der Erde blockiert wird und daher nicht die gleiche Menge erreichen würde von Licht, das auf die Erde zurückgeworfen wird.

Das kalte Gebiet würde einen ständigen Krieg zwischen Tag und Nacht führen, der sich ausdehnt und zusammenzieht.
Dieser massive Heiz- und Kühleffekt hätte ähnliche Eigenschaften wie große Wüstengebiete, und ich denke, dass das trockene Gebiet im Laufe der Zeit einen wüstenähnlichen Effekt um die kalte Zone herum erzeugen würde.

Sie könnten einige Arten einbeziehen, die diesen Zyklus nutzen und tagsüber in das Gebiet ziehen, um einige der Nährstoffe oder Pflanzen zu erhalten, die er erzeugt.
Bestimmte Wüstentiere und -pflanzen mögen das Gebiet, müssten aber meistens eingeführt werden.

Allerdings würde die Flächengröße nicht viel Spielraum lassen.
Wenn Sie auch angeben würden, dass Ihre Säule sehr dick ist, würde der Bereich um sie herum quadratisch zu ihrem Radius zunehmen, was Ihnen ein größeres variierendes Klima geben würde!

Bearbeiten Sie, wenn Sie können ...
Wenn Sie der Meinung sind, dass meine Berechnungen falsch sind oder ich etwas übersehen habe, schlagen Sie eine Bearbeitung vor.
Ich werde es noch einmal mit Quellen vergleichen, um es zu bestätigen, wenn Sie die Quelle umso besser nennen.
Ich weiß jedoch, dass ich wahrscheinlich einen Fehler gemacht oder etwas übersehen habe, also schlagen Sie es bitte vor!

Der Bereich außerhalb des absolut kalten Bereichs wäre sehr trocken, da Wasser aus der Luft gefroren sein kann. Es nahm für eine Weile Feuchtigkeit auf und verlor sie dann wieder, als es zu Wasserdampf wurde.

Ich bezweifle, dass es ausreichen würde, um einen See zu bilden, aber mitten in der kühlen Zone würde es viel Schnee / Schneeregen / Regen geben.

Kann auch neu berechnen, wenn Sie mehr Werte angeben.

Ich gehe von einem zylindrischen Turm mit 120 m Höhe und 3 m Durchmesser aus.

Ich vermute, es würde von der umgebenden Feuchtigkeit in Frost eingeschlossen werden. Wie weit würden wir erwarten, dass sich dieser Frost ausdehnt?

Wenn die Umgebungsluft nicht definitiv trocken ist, wird sie ohne Zweifel von Eis umgeben sein. Eis wird sich nicht viel ausdehnen, weil Eis ein Wärmedämmstoff ist :

• Kupfer: 401 [W·m−1·K−1]
• Eis: 1,6 - 2,2 [W·m−1·K−1]

Eis überträgt im Durchschnitt 211-mal weniger Wärme (je höher die Zahl, desto besser die Wärmeübertragung).

Aufgrund dieser Eigenschaft sind Iglus eigentlich eine Sache.

An sonnigen Tagen gibt uns die Sonne maximal 1.413 W pro Quadratmeter, vorausgesetzt, die Umgebungsluft hat eine Temperatur von 25 °C, die Eisbildungs-/Schmelzbilanz liegt bei nicht mehr als 130 mm Eis. (Unter der Annahme einer flachen Oberfläche ist die Mathematik für einen zylindrischen Turm viel komplizierter). Um die Eisdicke abzuschätzen, habe ich die beiden Energieflüsse angepasst, den der Sonne und denjenigen, der durch die ausgewogene Eisisolierung gehen würde.

Nachts? Nun, es ist wirklich schwer, etwas im Allgemeinen zu schätzen, da es von vielen unbekannten Faktoren abhängt (geschätzte Lufttemperatur?)

Da Eis thermisch isolierend ist, ist der Eiserzeugungsprozess in jedem Fall ein stark selbstbegrenzender Prozess, der sich nicht sehr ausdehnt.

Direkt am Rand der Gefrierzone würde ich aufgrund der Luftfeuchtigkeit flüssiges Wasser erwarten, aber ich bin mir nicht sicher, wie viel. Gibt es eine Grenze?

Ja, das gleiche oben genannte Limit. An dieser Grenze hätten Sie eine Schnittstelle von schmelzendem / gefrorenem Wasser, da Sie ein perfektes Gleichgewicht zwischen der "Kraft" des Luftschmelzens und der "Gefrierkraft" des Turms hätten.

Würde sich irgendwann ein See darum bilden? Würde es die umliegenden Gebiete überschwemmen?

Nicht wirklich, und in jedem Fall würde dies stark von der Wasserdurchlässigkeit des Bodens und der Luftfeuchtigkeit abhängen. 1138 Quadratmeter (dem Turm ausgesetzte Oberfläche) gefrorene Oberfläche werden selbst in einer tropischen Umgebung keinen See bilden. Bei 30 °C hat man 28 Gramm Wasser pro Kubikmeter Luft . Der Ontariosee hat zum Beispiel 1.640 km^3 Wasser, 1,64*10^12 m^3, 1,64*10^18 Gramm Wasser.

Sie müssen das Wasser aus 5,86 * 10 ^ 16 m ^ 3 im Grunde wassergesättigter Luft sammeln, um einen solchen See zu erzeugen.

5,86 * 10^7 km^3 sind 58,6 MILLIONEN Quadratkilometer können von Ihrem Turm nicht wirklich beeinflusst werden. Stellen Sie sich einen 400 km breiten Würfel vor (ganz zu schweigen davon, dass wir uns in 400 km Höhe bereits im Weltraum befinden, aber das ist konservativ) voller gesättigter Luft. Können Sie in 200 km Entfernung einen schneebedeckten Berg "fühlen", der viel größer ist als Ihr Turm? Beeinflusst der Berg die Luftkondensation in Ihrer Nähe drastisch? Dann haben Sie die Antwort über den See in unserer Welt.

Jenseits der Gefrierzone wäre es kühl. Wie weit würde das reichen?

„Cool“ heißt nicht viel, 10°C sind cool? Haben wir Winde in der Nähe des Turms? In diesem Fall könnten Sie gegen den Wind (wen interessiert das?) oder gegen den Wind sein (schöne Klimaanlage im Sommer, störender kälterer Luftstrom im Winter). Auf jeden Fall wird es nicht schlimmer als ein gewöhnlicher mitteleuropäischer Winter und nur in einer ganz bestimmten Unglückszone in der Nähe des Turms.

Kein Wind: Ich vermute tatsächlich, wie Sie sich effektiv fühlen könnten, wenn dieser Turm existiert oder nicht, wenn Sie nur 100 m entfernt sind. Offensichtlich können Sie keine Wärmeübertragung durch Wärmeleitung haben.

Konvektion ist in dieser Entfernung ziemlich schwer zu rechtfertigen (der Turm selbst erzeugt Konvektionswirbel, die die Luft in der Umgebung "zirkulieren" lassen, aber wir sprechen von Metern).

Bestrahlung, trotz der Tatsache, dass Eis – entgegen dem gesunden Menschenverstand – ein nahezu schwarzer Körper im Infrarotbereich ist und Menschen hauptsächlich im Infrarotspektrum emittieren, wird von Menschen aufgrund des geringen Temperaturunterschieds (37 ° C bei Maximum?) und dem infinitesimalen Raumwinkel (Steradiant). Ich weiß, dass diese Frage als harte Wissenschaft gekennzeichnet ist, aber ich denke, es ist für das OP nicht wirklich wichtig, Dezimalzahlen der abgestrahlten Leistung zu kennen, wenn es im wirklichen Leben etwas Vernachlässigbares ist. Darüber hinaus schützt ein einfacher 1,2 m hoher Busch in 1 m Entfernung von der Person vor möglichen Auswirkungen.

Machen Sie die Luft auf der doppelten Höhe des Turms kalt, aber nicht abnehmend, bis sie über die 1-fache Höhe des Turms hinausgeht, es sei denn, es herrscht starker Wind. In diesem Fall machen Sie die Luft auf die 1-fache Windgeschwindigkeit in 2 x Meilen pro Stunde kalt.

Der Boden wäre auch kalt je nach Durchmesser des Turms, je nachdem wie viel Bodenkontakt er hat. gib dem Boden die Kälte des Turms, zum Radius hin, zum Durchmesser hin abnehmend.

Nahe genug. Sie würden dies nicht durch Masse und Diffusion versuchen wollen. Halte es einfach. Kein Grund verrückt zu werden.

Eine kurze Antwort:

Der Effekt wird ungefähr so ​​sein: Es wird Wärme von benachbarter Materie absorbieren, diese Materie wird auch Wärme von benachbarter Materie absorbieren. Und der Turm wird seine Temperatur halten, obwohl er sich verhält, als ob es ziemlich kalt wäre. Wenn alles auf dem Planeten einigermaßen "konstant" bleiben würde, könnte es den gesamten Planeten auf seine eigene Temperatur herunterfrieren. Es könnte sogar den Hitzetod des Universums auf ewig verhindern ... zumindest "offiziell".

Unser Planet ist jedoch nicht konstant. Unsere Sonne wird uns kontinuierlich mit Energie versorgen, und die relativ heißen Winde werden diesem Effekt entgegenwirken. Das Sonnenlicht wirkt sich auch auf den Bereich selbst aus und verringert den Gefriereffekt weiter. Der Effekt hat einen allmählichen Bereich und hängt von seiner Wärmeleitfähigkeit, festen Temperatur und Masse ab. In die "negative" Hitze kann man nicht so viel gehen wie in die "positive" Hitze (im Grunde keine Grenzen) - aber: Magic.

Es hätte keine großen Auswirkungen auf die Umgebung, außer vielleicht gelegentlich Tornados zu verursachen und Schnee statt Regen zu haben.