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Las fluctuaciones de la órbita terrestre tienen un efecto directo sobre el balance radiatorio y con ello el clima de la tierra.

>Modelo

ID:(538, 0)

Descripción

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En primera aproximación, Marte puede considerarse sin atmósfera, lo que permite un modelo relativamente simple:

Marte

ID:(3070, 0)

Descripción

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En el caso de un planeta sin atmósfera, hay una fracción de la radiación incidente $I_p$ que se refleja como $a_{ u}I_p$, otra fracción se absorbe como $(1-a_{ u})I_p$, y una fracción de la radiación infrarroja $\sigma\epsilon T_e^4$ se irradia:

Equilibrio en un planeta sin atmósfera

ID:(3069, 0)

Ecuación

>Top, >Modelo

La energía absorbida por el planeta corresponde a la radiación no reflejada, es decir,

$(1-a_v)I_s$

Esta energía calienta el planeta a una temperatura $T_p$. Este calentamiento resulta en radiación infrarroja, que según la ley de Stefan-Boltzmann se calcula como

$\sigma\epsilon T_p^4$

donde $\sigma$ es la constante de Stefan-Boltzmann y $\epsilon$ es la emisividad.

En un estado de equilibrio, ambas energías son iguales,

$(1-a_v)I_s=\sigma\epsilon T_p^4$

lo que permite obtener una temperatura $T_p$ mediante la siguiente ecuación:

$T_p =\left(\displaystyle\frac{(1- a_v ) I_s }{ \sigma \epsilon }\right)^{1/4}$

Condiciones

Variables

$a_{VIS}$

Albedo visible (VIS)

$-$

7722

$\sigma$

Constante de Stefan Boltzmann

1.38e-23

$J/m^2K^4s$

5241

$\epsilon$

Emisividad

$-$

5242

$I_s$

Intensidad media de la tierra

$W/m^2$

6502

$T_p$

Temperatura del planeta

$K$

6505

Relación

Si utilizamos esta ecuación para estimar la temperatura de diferentes planetas, se obtienen los siguientes datos:

Planeta | Intensidad [W/m^2] | Albedo [-] | Temperatura [C] | Rango [C]

:----------|:---------------------------|:-------------|:----------------------|:--------------:

Mercurio | 9126.49 | 0.088 | 345.83 | -180 a 430

Venus | 2613.78 | 0.76 | 51.17 | 465

Terra | 1367.56 | 0.306 | 86.54 | -89 a 58

Marte | 589.04 | 0.25 | 23.95 | -82 a 0

Júpiter | 50.52 | 0.503 | -128.09 | -150

Saturno | 15.04 | 0.342 | -158.22 | -170

Urano | 3.71 | 0.3 | -190.86 | -200

Netuno | 1.51 | 0.29 | -207.18 | -210

Es notable la desviación, especialmente en los planetas más cercanos al sol, lo cual se debe al efecto de sus respectivas atmósferas.

En este modelo, no se tienen en cuenta las variaciones en la superficie del planeta ni los cambios en la altura de su atmósfera. En ese sentido, el planeta se modela como un punto de dimensión cero (0D).

ID:(4669, 0)

Descripción

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Además de la nutación, el eje de la Tierra experimenta un movimiento giratorio conocido como precesión.

Precisión

La consecuencia de la precesión es que el momento en que experimentamos el verano e invierno va cambiando. Debido a que el período de precesión es de 26,000 años, cada 13,000 años se invierten las estaciones en el tiempo.

ID:(3087, 0)

Ecuación

>Top, >Modelo

Si la intensidad visible del sol es I_s y el albedo de la superficie a_v, la intensidad reflejada será con

$I_r = a_v I_s$

Condiciones

Variables

$a_v$

Albedo visible (VIS)

$-$

7722

$I_s$

Intensidad media de la tierra

$W/m^2$

6502

$I_r$

Intensidad reflejada

$W/m^2$

6504

Relación

Desarrollo

None

ID:(4668, 0)

Descripción

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La intensidad solar fluctúa en función de la precisión de la órbita:

Precisión de la órbita

ID:(3089, 0)

Descripción

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El eje de la Tierra varía en su inclinación entre 22.1 y 24.5 grados. Este proceso se conoce como nutación.

Nutación del eje de la tierra

La nutación se debe a efectos como la influencia de la Luna sobre la Tierra y la forma no perfectamente esférica de nuestro planeta. Cada efecto tiene su propio período característico, siendo el más largo de alrededor de 41,000 años. Se estima que el último valor máximo ocurrió hace aproximadamente 10,700 años (8,700 a.C.), coincidiendo con el final de la última Edad de Hielo.

ID:(3086, 0)

Descripción

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Las fluctuaciones en la orientación del eje y las variaciones en la órbita han llevado a una disminución en la radiación solar en la Tierra, lo que ha resultado en períodos de enfriamiento y en la formación de períodos glaciales.

Ciclos de Milankovitch

La última edad de hielo terminó hace aproximadamente 10.000 años.

ID:(3090, 0)