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Was würde die Welt aussehen, wenn die Luft waren wirklich transparent?

2014-03-17 11
   
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résuméFür die Zwecke dieser Frage, ich nehme an, dass "wirklich transparent" bedeutet, dass Luft und seine Bestandteile sind nicht mehr in der Lage, zu absorbieren und zurückstrahlen einfallende Strahlung, die im sichtbaren Licht scheint unsere D
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Was würde die Welt aussehen, wenn die Luft waren wirklich transparent?

Für die Zwecke dieser Frage, ich nehme an, dass "wirklich transparent" bedeutet, dass Luft und seine Bestandteile sind nicht mehr in der Lage, zu absorbieren und zurückstrahlen einfallende Strahlung, die im sichtbaren Licht scheint unsere Definition der Transparenz. Um die Dinge viel mehr Spaß machen, wir machen diese wahre über alle Wellenlängen.

In dieser Situation die meisten Phänomene, die mit einfallenden Licht und anderen Formen von Strahlung Interaktionen mit der Atmosphäre aufhören verbunden. Rayleigh-Streuung macht nicht mehr den Himmel blau; statt, es ist schwarz wie die Nacht die ganze Zeit. Der Mond jederzeit sichtbar zu sein. Wegen des Fehlens von Rayleigh-Streuung, gäbe es auch keinen diffuse Sonnenstrahlung (zumindest aus der Atmosphäre) sein, und die Sonne würde die gleiche Farbe unabhängig von seiner Position auf dem Horizont (anders als zur Zeit, wenn die Farbe der Sonne einem Beobachter abhängig von der Entfernung durch die Atmosphäre, die das Licht durchläuft). Schatten wäre aufgrund des Fehlens der diffusen Strahlung und kein Licht direkt von der Sonne einfall würden von gebrochenem Licht von Objekten auf dem Boden oder Kristalle in der Luft kommen schärfer.

Spricht von Licht, das von der Sonne, bedeutet ein Mangel an einer Atmosphäre, auch einen Mangel an Brechung. Wenn in dieser Welt (wo) man, um etwas Sternenhimmel machen wollte, würde er so klar aus einem Himmel als Hubble hat zwar - zumindest, solange es keine Wolken.

Der Gesamteffekt, visuell, ist das gleiche, als ob wir aus einem Ort, wo es keine Atmosphäre suchen. Wo haben wir zuvor getan?

Was würde die Welt aussehen, wenn die Luft waren wirklich transparent?

Die Zusammensetzung der Atmosphäre der Erde, und die Verteilung der Elemente anders sein würde. Es würde Änderungen in der Gesamtzusammensetzung aufgrund der Änderungen in Temperaturgradient (siehe unten). Da die Atmosphäre nicht absorbieren einfallende Strahlung, würde die Ionosphäre wie wir sie kennen nicht vorhanden. Tritium würde immer noch gebildet werden - vorausgesetzt, dass die Atmosphäre könnte noch Partikel, auch wenn es nicht eingestrahlte Energie absorbieren abzufangen - aber gleichzeitig die Ionisierung der oberen Schichten der Atmosphäre nicht eintreten würde. Bei dieser Art von Welt würde Funkausbreitung aufgrund der Brechung von der Atmosphäre nicht auf; die ersten angeh HAMs der Welt müsste auf beiden Troposphäre Phänomen, das durch Wolken, Sichtlinie, oder Satelliten verursacht verlassen.

Noch bedeutsamer für das Leben, da die Erde würde nicht mehr über den Schutz der Ozonschicht die Menge des einfallenden UV-Strahlung als Anteil an der Gesamtstrahlung drastisch höher sein. Das Leben hat Möglichkeiten, um sich selbst vor zu hohen einfallenden Strahlung, einschließlich der Produktion von Melanin und mehrere Kopien von Genomen zu schützen gefunden. Es scheint wahrscheinlich, dass jede Form von pflanzlichen oder tierischen Lebens, die bestanden hätte auch diese Art der Anpassung zusammen mit anderen Arten von Fitness steigernde Merkmale wie diejenigen, die in strahlungstolerante Extremo gesehen.

Am wichtigsten ist jedoch der Effekt, dass die Atmosphäre völlig transparent wäre grundlegend verändern den Charakter der Atmosphäre der Erde und das Temperaturprofil der Atmosphäre durch das Entfernen der atmosphärischen Komponenten von der Solarenergiebilanz. Lassen Sie mich erklären:

Was würde die Welt aussehen, wenn die Luft waren wirklich transparent?

In unserem aktuellen Situation wird die Temperatur der Atmosphäre ändert sich mit der Höhe, da ein Großteil der Sonneneinstrahlung - etwa 25% - wird von der Atmosphäre in unterschiedlicher Höhe (etwa 6% wird von der Atmosphäre reflektiert wird, 45% von der Masse absorbiert und absorbierte 5% vom Boden reflektiert). Einmal ist die einzige Wärmequelle für die Atmosphäre der Erde durch Konvektion, die dann selbst mit dem Rest der Atmosphäre durch Thermik übertragen. Ich kann nicht einmal ansatzweise zu begreifen, was dies zu tun, um Wetter-Systeme, mit Ausnahme vielleicht stärker zu fördern Systeme der sehr hohen und sehr niedrigen Druck mit den damit verbundenen Niederschläge Erwartungen (soweit ich das beurteilen kann, würde Wolken unberührt, außer, dass sie vielleicht ironisch sein die einzige Quelle von Streulicht).

Das Nettoergebnis der Änderung der Wärmeübertragung auf die Atmosphäre macht das Temperaturgefälle in der Nähe von linear mit der Höhe abnimmt (unter der Annahme, dass keine unpassierbar Schicht bildet). Die Zusammensetzung des Gases ändern würde, wie Sublimation oder Kondensationspunkte erreicht sind. An den oberen Schichten der Atmosphäre könnten wir Kohlendioxidkristalle zu sehen; ganz unten, würde die Dinge sehr viel heißer - nicht zuletzt, weil von dem, was auch auf den Boden passiert werden.

Ich bin kein Klimatologe / Geologe / atmosphärischer wissenschaftler, aber was ich weiß ist, dass macht die Atmosphäre transparent wäre sehr die einfallende Strahlung zu erhöhen, um den Boden. Da alle Wärmeübertragungs früher von der Atmosphäre gefangen genommen würde an der Oberfläche zu nehmen, die einfallende Strahlung würde es höher, aber Temperatur sein ... nicht so sehr (siehe unten). Temperaturunterschiede aufgrund von Okklusion der Sonne oder Unterschiede in der Wärmekapazität wäre besonders heftigen Winden auf einer regelmäßigen Basis zu treiben; denken Sie an die "Meeresbrise" -Effekt, multipliziert mit mehrfach der Temperaturunterschied oder die Temperaturdifferenz zwischen Schatten und beleuchteten Bereichen.

Der Nettoeffekt aus einem transparenten Atmosphäre in diesem Fall wäre fast sicher sein, um die Dinge in dieser Atmosphäre viel kühler als zuvor trotz erhöhter Sonneneinstrahlung machen. Die meisten Objekte auf der Erde tun, als anständige schwarze Strahler für bestimmte Wellenlängen, und die Rate der Strahlungswärmeübertragung nicht linear ist und die Erhöhung bezüglich der Temperatur (proportional zu T ^ 4 für einen idealen schwarzen). So Rückstrahlung in den Weltraum würde - und der Boden viel heller. Allerdings würde insgesamt niedrigeren Temperaturen in der Atmosphäre und an der Oberfläche, da Gesamtwärmeübertragung auf die Erde selbst wäre niedriger sein, da die Luft nicht da, um die einfallende Strahlung oder der Erde Rückstrahlung in den Weltraum zu absorbieren. Aber das ist zu erwarten, obwohl, da das, was machen die Atmosphäre transparent macht, ist effektiv entfernen den Treibhauseffekt. Die Durchschnittstemperatur der Erde wird von mindestens etwa 10 Grad C, wahrscheinlich mehr abfallen.

Also, was könnte die Welt aussehen? Die Welt wäre ein viel kälter, windiger Ort heftig sein, mit dunklen Himmel und Erde abwechselnd blendend leuchtet oder in tiefschwarzen Dunkelheit. In einer eher Szenario könnte außer Kontrolle geratenen Albedo Effekte auf der Oberseite des bereits existierenden Temperaturabfall verursachen die Erde, um ein Schneeball zu werden, da die Albedo des Eises würde, dass viel bedeutender in einer Welt, wo die Wärmeaufnahme von Strahlung, die auf der Oberfläche ist, wichtig. An einigen Stellen vielleicht offene flüssiges Wasser durch geothermische Wärmequellen vorhanden sind.

Erstaunlicherweise gibt es Theorien der Urzeugung, die die Bildung von Leben im Eis von organischen Molekülen, Ammoniak und Blausäure, oder einem anderen Cocktail aus Zutaten setzen, so dass es nicht zu viel darauf hin, dass das Leben in dieser Art von Umgebung gebildet haben. Jedoch insgesamt die Menge der gesamten Biomasse, die den Planeten der Lage wäre, zu unterstützen wäre klein von Anfang an, und die Entwicklung entsprechend langsamer - ganz abgesehen davon, daß metabolische Prozesse (und somit Reproduktion) wesentlich langsamer ist bei niedrigeren Temperaturen zu erwähnen.

Vielleicht könnten wir heute nur noch eine Welt der primitiven Kopierer oder Prokaryonten zu sein, immer noch durch das Äquivalent von unseren weltweit ersten Milliarden Jahren entwickelt, mit noch nicht einmal auf die Erschöpfung unserer frühen Ozeane chemotrophen Quellen Elektronenakzeptoren fortgeschritten ist. Oder vielleicht die Welt vielleicht radikal durch eine unbekannte Katastrophe verändert haben - vielleicht entfernten Partikeln eines Meteor schließlich Dicht das Schicksal der wenigen Quellen von offenen Wasser gelassen ... oder Duschen wärmeabsorbierenden schwarze Asche auf dem offenen Eis, abnehm Albedo, Erwärmung des Klimas und mit Leben eine Chance.

Über den Autor: Josh Velson ein MIT ausgebildete Chemieingenieurbüro für die Bio-und petrochemischen Industrie, mit einigen Randbemerkungen in Biokraftstoffe. Dieser Beitrag erschien ursprünglich hier und wurde mit freundlicher Genehmigung veröffentlicht

Bildnachweis: Kearsarge Pinnacles durch Mondschein von Jeff P und Earthrise von der NASA

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