Se o Sol aumentasse, mas mantivesse sua luminosidade, a Terra ficaria mais quente ou mais fria?

Uma pergunta recente Se o Sol fosse maior, mas mais frio, a Terra seria mais quente ou mais fria? perguntou - se o Sol ficasse maior e mais frio, a Terra iria esquentar ou esfriar. Eu acho que a resposta para isso é principalmente que depende da luminosidade final.

No entanto, o que eu quero saber aqui (hipoteticamente) é que se o Sol aumentasse e a temperatura efetiva diminuísse de tal forma que sua luminosidade permanecesse inalterada ; como isso afetaria a temperatura de equilíbrio da Terra? Suspeito que a resposta possa envolver a dependência do comprimento de onda do albedo, a emissividade e a absorção atmosférica da Terra.

Outra maneira, menos hipotética, de perguntar isso é: se você colocar um planeta semelhante à Terra a diferentes distâncias de estrelas com uma variedade de temperaturas, de modo que o fluxo total de incidentes no topo da atmosfera seja idêntico, como seriam as temperaturas de esses planetas se comparam?

the-sun earth

— Rob Jeffries
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Se você aumentar

por um fator de 215, a Terra estará na superfície do Sol. Sua área aumenta em um fator de 46.200. Para manter sua luminosidade, o

deve diminuir pelo mesmo fator, de modo que será de 120 ºC, caso em que a Terra deve ficar mais quente.

R_{⊙}

$R_\odot$

T^{4}

$T^4$

— Pela

@Pela Nice. Não era exatamente isso que eu estava pensando. Mais a diferença entre o Terra-Sol e a Terra estar muito mais próxima de um M-anão, por exemplo. Então, fatores de alguns.

— Rob Jeffries

Sim, entendi.

— Pela

T_{p}^{4} = \frac{r_{s}^{2} T_{s}^{4}}{4 (1 - α) a_{p}^{2}} = \frac{(1 - α) E_{a b s a t p}}{σ A_{e m i t, p}}

$T_{p}^{4} = \frac{ r_{s}^{2} T_{s}^{4} }{ 4 \left( 1 - \alpha \right) a_{p}^{2} } = \frac{ \left( 1 - \alpha \right) \ E_{abs \ at \ p} }{ \sigma \ A_{emit, p} }$

α

$\alpha$

Você desafiadoramente deve fazer mais perguntas?

— Muze, o bom Troll.

Respostas:

Para uma primeira aproximação, se o Sol aumentasse (por um fator relativamente pequeno, digamos algumas vezes), mas mantivesse sua luminosidade atual, pois a Terra ainda estaria interceptando a mesma energia total por unidade de tempo em que a temperatura permaneceria a mesma. A luminosidade constante fornece uma intensidade constante à distância da Terra do Sol (intensidade é a área da unidade de cruzamento de energia em unidade de tempo), o que significaria que a energia solar total interceptada pela Terra permaneceria a mesma.

No entanto, nesse cenário, a cor do sol mudaria e obteríamos efeitos secundários devido à refletividade da Terra ser dependente da frequência, de modo que a fração da energia incidente refletida em vez de absorvida mudaria, o que resultaria em uma mudança de temperatura. É difícil dizer em qual direção isso é difícil, pois um aumento de temperatura deve resultar em mais nuvens, o que aumentaria a refletividade ...

— Conrad Turner
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Conrad, eu sabia tudo isso. Quero saber para que lado a temperatura muda e por quê.

— Rob Jeffries

Então não é uma questão sobre astronomia, mas sobre climatologia.

— Conrad Turner

A climatologia pode estar envolvida. Eu suspeito que a formação de nuvens não é importante. A questão da localização de uma zona habitável em torno de estrelas de diferentes tipos espectrais está definitivamente no tópico.

— Rob Jeffries

A questão principal é a opacidade da atmosfera, porque presumo que a questão seja sobre a temperatura na superfície sólida da Terra. A opacidade atmosférica pode ser vista em /physics/135260/can-someone-explain-to-me-the-concept-of-atmosphere-opacity , onde você pode ver que o "arco-íris" O fluxo máximo de calor do Sol atinge um tipo de buraco na opacidade atmosférica. Isso tem um efeito de aquecimento significativo na Terra e é exacerbado pelo efeito estufa. Se a luz do sol estivesse mais no infravermelho, o gráfico mostra que muito mais seria interceptado na atmosfera. Isso tornaria a superfície significativamente mais fria, embora certamente não seja um fator 2 mais frio.

Sem dúvida, a questão é mais do que passageira, porque os anões M são as mais numerosas estrelas da sequência principal e, portanto, são interessantes para toda a vida. Para ter vida perto de uma anã M, o planeta precisaria estar mais perto do que a Terra está do Sol, mas o efeito de aproximar o planeta e encolher e resfriar a estrela seria semelhante a deixar a Terra onde está e tornar a estrela mais fria e maior. Portanto, a natureza da opacidade atmosférica para atmosferas úmidas deve ser de grande importância para a compreensão das perspectivas de vida em torno dos anões M.

— Ken G
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