Si le Soleil grossissait, mais maintenait sa luminosité, la Terre deviendrait-elle plus chaude ou plus froide?

Une question récente Si le Soleil était plus grand mais plus froid, la Terre serait plus chaude ou plus froide? a demandé - si le Soleil devenait plus grand et plus froid, la Terre se réchaufferait-elle ou se refroidirait-elle? Je pense que la réponse à cela est principalement que cela dépend de la luminosité finale.

Cependant, ce que je veux savoir ici (hypothétiquement), c'est si le soleil est devenu plus grand et sa température effective a diminué de telle sorte que sa luminosité est restée inchangée ; Comment cela affecterait-il la température d'équilibre de la Terre? Je soupçonne que la réponse peut impliquer la dépendance en longueur d'onde de l'albédo, l'émissivité et l'absorption atmosphérique de la Terre.

Une autre façon, moins hypothétique, de poser cette question est, si vous placez une planète semblable à la Terre à différentes distances des étoiles avec une variété de températures, de sorte que le flux total incident au sommet de l'atmosphère soit identique, comment les températures de ces planètes se comparent?

the-sun earth

— Rob Jeffries
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Si vous augmentez d'un facteur 215, la Terre sera à la surface du Soleil. Sa superficie augmente alors d'un facteur de 46 200. Pour maintenir sa luminosité, doit diminuer du même facteur, il sera donc de 120 ºC, auquel cas la Terre devrait devenir plus chaude.

R_{⊙}

$R_\odot$

T^{4}

$T^4$

— pela

@Pela Nice one. Ce n'est pas vraiment ce à quoi je pensais. Plus la différence entre la Terre-Soleil et la Terre étant beaucoup plus proche d'un M-nain par exemple. Donc, des facteurs de quelques-uns.

— Rob Jeffries

Oui d'accord, je vois.

— pela

Je suppose que vous demandez quelque chose comme (que je sais que vous connaissez déjà )? J'aurais tendance à convenir que la principale différence résulterait du terme albédo, , et éventuellement d'un terme d'émissivité (non inclus ci-dessus), tous deux dépendant de la longueur d'onde / fréquence.

T_{p}^{4} = \frac{r_{s}^{2} T_{s}^{4}}{4 (1 - α) {une}_{p}^{2}} = \frac{(1 - α) E_{une b s une t p}}{σ {UNE}_{e m je 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

$\alpha$

— honeste_vivere

Vous devriez sans aucun doute poser plus de questions?

— Muze le bon Troll.

Réponses:

Selon une première approximation, si le Soleil grossissait (par un facteur relativement faible, disons quelques fois) mais maintenait sa luminosité actuelle, car la Terre intercepterait toujours la même énergie totale par unité de temps, la température resterait la même. Une luminosité constante donne une intensité constante à la distance de la Terre au Soleil (l'intensité est la zone unitaire d'énergie traversant en unité de temps), ce qui signifierait que l'énergie solaire totale interceptée par la Terre resterait la même.

Cependant, dans ce scénario, la couleur du soleil changerait et nous obtiendrions des effets secondaires en raison de la réflectivité de la Terre qui dépend de la fréquence, de sorte que la fraction de l'énergie incidente réfléchie plutôt qu'absorbée changerait, ce qui entraînerait un changement de température. Il est difficile de dire dans quelle direction cela irait, car une augmentation de la température devrait entraîner davantage de nuages, ce qui augmenterait la réflectivité ...

— Conrad Turner
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Conrad, je savais tout cela. Je veux savoir de quelle façon la température change et pourquoi.

— Rob Jeffries

Ce n'est donc pas une question d'astronomie mais de climatologie.

— Conrad Turner

La climatologie peut être impliquée. Je soupçonne que la formation de nuages n'est pas importante. La question de la localisation d'une zone habitable autour d'étoiles de type spectral différent est très certainement à l'ordre du jour.

— Rob Jeffries

Le problème clé est l'opacité de l'atmosphère, car je suppose que la question concerne la température à la surface solide de la Terre. L'opacité atmosphérique peut être vue sur /physics/135260/can-someone-explain-to-me-the-concept-of-atmosphere-opacity , où vous pouvez voir que «l'arc-en-ciel» du flux de chaleur maximum du Soleil arrive à frapper une sorte de trou dans l'opacité atmosphérique. Cela a un effet de réchauffement significatif sur la Terre et est exacerbé par l'effet de serre. Si la lumière du soleil était plus loin dans l'infrarouge, le graphique montre qu'une plus grande partie de celle-ci serait interceptée dans l'atmosphère. Cela rendrait la surface beaucoup plus froide, mais certainement pas un facteur 2 plus froid.

La question est sans aucun doute plus que passagère, car les naines M sont les étoiles les plus nombreuses de la séquence principale et sont donc intéressantes pour la vie. Pour avoir la vie près d'un nain M, la planète devrait être plus proche que la Terre du Soleil, mais l'effet de rapprocher la planète et de rétrécir et de refroidir l'étoile serait similaire à laisser la Terre où elle se trouve et à rendre l'étoile plus froide et plus grand. La nature de l'opacité atmosphérique pour les atmosphères humides doit donc être d'une grande importance pour comprendre les perspectives de vie autour des naines M.

— Ken G
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