Ipotesi su un ipotetico pianeta.

[Donovan]

Salve a tutti,

premetto che c'entro poco con il titolo del vostro forum. Cercavo una risposta alla mia domanda e sono capitato nel vostro forum, notando che talvolta avete affrontato problemi simili al mio. Il mio quesito per me non ha alcuna risposta, essendo molto inesperto in materia, per questo ho deciso di scrivere qui e di chiedere un vostro parere.
Com'è ovvio, anche se sarebbe molto gradita una risposta questa è tutto tranne che obbligatoria, vista la mia più che teatrale irruzione nel forum.

Il quesito, che mi tortura da giorni, è il seguente: sapendo i seguenti dati:

- di una stella: tipo, raggio, massa, temperatura e luminosità di una stella;
- di un pianeta: distanza dalla suddetta stella, raggio, superficie totale e superficie di terra, massa, densità, composizione, accelerazione di gravità, velocità di fuga, periodo di rotazione, gradi di rotazione dell'asse, percentuale di acqua e ghiaccio, pressione e composizione dell'atmosfera;

è possibile determinare una stima su queste informazioni:

Durata del giorno e della notte, durata e entità di qualcosa simile alle stagioni, temperatura media, massima e minima, e particolari effetti climatici?

Sono consapevole che è un quesito di entità poco raccomandabili, ma avete qualche suggerimento da darmi affinché possa cimentarmi per risolverlo? Ve ne sarei molto grato.

Grazie, comunque, qualsiasi sia la vostra risposta.

—Albé

[Ippo]

Durata del giorno e della notte, durata e entità di qualcosa simile alle stagioni, temperatura media, massima e minima, e particolari effetti climatici?

1) durata del giorno e della notte. Dipendono prevalentemente dalla velocità angolare di rotazione del pianeta attorno al proprio asse, che è una condizione iniziale decisa casualmente durante la formazione del sistema solare. Non c'è quindi evidentemente modo di ricavarla a livello teorico dai dati.
2) durata delle stagioni. Questa si può calcolare, basta dividere per 4 il periodo. Sempre che l'inclinazione dell'asse di rotazione rispetto al piano dell'orbita non sia nulla, nel qual caso non ci sono stagioni. L'entità della differenza tra le stagioni dipende dall'inclinazione dell'asse di rotazione rispetto al piano dell'orbita: più questo è inclinato, più estate e inverno differiscono.
3) Temperature. Possiamo calcolare l'intensità dell'irraggiamento della stella, ma senza conoscere il modo in cui l'atmosfera del pianeta trattiene il calore non c'è veramente modo di dire nulla. Anche conoscendo la composizione chimica del pianeta e l'accelerazione di gravità (cosa che forse ci può permettere di dire qualcosa sull'atmosfera) direi che è un problema decisamente troppo complesso.
4) Effetti climatici. Dovremmo per lo meno superare il punto 3

[Donovan]

Durata del giorno e della notte, durata e entità di qualcosa simile alle stagioni, temperatura media, massima e minima, e particolari effetti climatici?

1) durata del giorno e della notte. Dipendono prevalentemente dalla velocità angolare di rotazione del pianeta attorno al proprio asse, che è una condizione iniziale decisa casualmente durante la formazione del sistema solare. Non c'è quindi evidentemente modo di ricavarla a livello teorico dai dati.
2) durata delle stagioni. Questa si può calcolare, basta dividere per 4 il periodo. Sempre che l'inclinazione dell'asse di rotazione rispetto al piano dell'orbita non sia nulla, nel qual caso non ci sono stagioni. L'entità della differenza tra le stagioni dipende dall'inclinazione dell'asse di rotazione rispetto al piano dell'orbita: più questo è inclinato, più estate e inverno differiscono.
3) Temperature. Possiamo calcolare l'intensità dell'irraggiamento della stella, ma senza conoscere il modo in cui l'atmosfera del pianeta trattiene il calore non c'è veramente modo di dire nulla. Anche conoscendo la composizione chimica del pianeta e l'accelerazione di gravità (cosa che forse ci può permettere di dire qualcosa sull'atmosfera) direi che è un problema decisamente troppo complesso.
4) Effetti climatici. Dovremmo per lo meno superare il punto 3

Grazie per la risposta. Ti ringrazio per il tuo tempo!
—Albé

[Gauss91]

Scusate se rispolvero questo vecchio problema, ma mi sembra interessante e mi permetto (in modo assolutamente presuntuosissimo ) di dissentire con Ippo.
1. Il periodo di rotazione è dato, e a partire dall'inclinazione dell'asse planetario si possono calcolare le durate dei giorni e delle notti in funzione del periodo del suo anno.
2. Il periodo di rivoluzione non è dato, ma si può ricavare dalla terza legge di Keplero
dove M è la massa della stella e d la distanza pianeta-stella. Dopodiché si suddivide in 4 come detto da Ippo e a seconda dell'inclinazione si ricava tutto.
3. E' complesso ma non mi sembra impossibile... contando che nei dati c'è praticamente tutto e sono addirittura sovrabbondanti. Dalla composizione chimica del pianeta e dalla sua massa si può trovare la sua capacità termica, e conoscendo la composizione dell'atmosfera si può stabilire quanta energia riflette, quanta ne assorbe e quanta ne lascia passare. Dalla pressione, dall'accelerazione di gravità e dal raggio del pianeta si può trovare la massa dell'atmosfera, quindi dalla sua composizione la sua capacità termica, che combinata a quella del pianeta può dare utili informazioni.
4. Ritengo, come Ippo, che questo sia invece effettivamente un po' impossibile perché dipende da altri fattori quali i venti e le attività vulcaniche.

[Ippo]

1. Il periodo di rotazione è dato, e a partire dall'inclinazione dell'asse planetario si possono calcolare le durate dei giorni e delle notti in funzione del periodo del suo anno.

non l'avevo letto tra i dati, chiedo scusa.

quanto al punto 3 invece la fai un po' facile... considera la Terra e Venere ad esempio, che come pianeti sono abbastanza simili. Basta la sola differenza di composizione chimica e quindi di capacità termica a giustificare l'enorme differenza di temperatura? Non lo so, non sono esperto di queste cose ma su Venere entra in gioco un potente effetto serra che non so quanto bene si possa modellizzare con strumenti elementari...