潮汐锁定后的地球是什么样的?

潮汐锁定后的地球是什么样的?

把我在另一个问题的回答拷过来。

我上网查了一下,发现关于潮汐锁定状态的地球已经有不少分析了。再写长篇大论的文章就没有多大意义,干脆就把网上已有的观点综合一下放在这里吧。

网上已有的分析主要有两类。

第一类分析侧重于气候变化。

加拿大的Timothy Merlis和美国的Tapio Schneidder在这个课题做了计算机模拟。看来还真有人把这个当做学问来做。以下图片来自他们发布的模拟视屏。(可以看到他们把太阳直射点放在了美洲)

地球面对太阳的一面是永远的白昼,另一侧是永远的黑夜。巨大的温差造成强烈的风从黑夜半球持续的吹向白昼半球。

由于大气层的对流作用,两半球的温差并不十分巨大,分别是40和-40摄氏度(这一点我比较怀疑,现在地球温差也比这个大)。

由于海洋的对流作用,海水结冰十分缓慢,50年之内没有明显的海冰。

昼夜之间的狭窄地带温度比较适中,但是十分干燥,这是由于降水集中在太阳直射区。

第二类分析注意到了地球形状对大气和海洋的影响。

由于自转,地球并不是一个标准的球体,而是一个赤道略微鼓起的椭球体。极半径为6357公里,赤道半径为6378公里。同样由于自转,大气和海水能够覆盖到地球的所有纬度。如果自转速度降到每年一周,离心力随之降到可以忽略不计的程度,海水和大气就会在重力作用下向离地心更近的高纬度地区移动。地球中部会形成一个绕地球一周的环形大陆,而南北两头会形成两个大洋。

然而,这个大陆可居住面积却不大,因为大气层只覆盖南北纬30度以上的地区。大陆的大部分都是海拔万米以上的高原。 当地球被太阳潮汐锁定后,会慢慢变成球形,这样海水和大气就能重新回到低纬度。因为地幔是粘度极高的固体,所以这个过程必定十分漫长。

关于以上分析的详情,可以在下面网址找到。

1. Timothy Merlis和Tapio Schneidder的模拟视频下载 -

2. 纪录片 What if the earth stops spinning -

上面的图就来自这个视频。

3. 对被潮汐锁定的行星Gliese 581G的大气环流模拟 -

下面我来接着分析。

首先必须假定,地球的自转速度是逐渐慢下来的,否则惯性会把地球表面的一切抛到空中,动植物基本灭绝。其次,假设太阳直射点停留在赤道上。

从上面的讨论可以看出,太阳直射点附近空气十分稀薄,强烈的热量输入不会产生大气流动。在有空气的地方,太阳热量却十分有限,更不用说黑夜半球一点也得不到阳光。由于距离太阳直射点元,海洋的热量输入很少,海水蒸发很少,而且没有风把水汽吹到陆地上来,大陆上几乎没有什么降水,十分干燥。

海洋会从黑夜半球开始冰冻,并逐渐蔓延到白昼半球。最终,整个海洋都会冰封。这时候,地球上的动植物应该基本上灭绝了,可能海洋冰层下面还会有幸存的鱼类。

等到若干百万年之后,地球变成了球形,大气层能够重新覆盖整个地球,产生热量循环。再加上火山释放出大量二氧化碳以增强温室效应,海水才能慢慢解封,为大陆带来少量的降水,一些顽强的物种可以繁衍生息。然而,这仍然将是一个严酷的世界。