¿Hay algún calor medible de luna llena en una noche sin nubes?

Tal vez, dependiendo de lo que quiere decir con “calor medible”.

El calentamiento de los planetas es contra-intuitivo. Asumirías que la temperatura de un objeto sería directa y linealmente proporcional a la cantidad de energía térmica a través de la radiación (también conocida como luz) que recibe. Después de todo, eso es lo que dicen las ecuaciones termodinámicas. Esto sería correcto, si y solo si asumimos que el objeto no está irradiando simultáneamente energía calorífica a su alrededor a una velocidad determinada. Esta tasa aumenta con la temperatura más alta, como puede ver con sus propios ojos: caliente una barra de metal en una chimenea y vea brillar debido a la cantidad de radiación que emite.

El metal libera mucha radiación visible después del calentamiento.

Resulta que hay una fórmula para aproximar la potencia (es decir, la tasa de transferencia de energía) de la radiación térmica de un objeto por metro cuadrado (o emisión radiante) [matemáticas] j ^ {\ star} [/ matemáticas] ), llamada la ley Stefan-Boltzmann . Establece que la emitancia radiante de la superficie de un objeto es directamente proporcional a una constante: la constante de Stefan-Boltzmann [matemática] \ sigma [/ matemática], que numera [matemática] 5.670367 (13) \ por 10 ^ {−8} \ frac {W} {m ^ {2} K ^ {4}} [/ math] y hasta la cuarta potencia de su temperatura absoluta (en Kelvin). Poner en forma de ecuación, es decir [matemáticas] j ^ {\ star} = \ sigma T ^ {4} [/ matemáticas].

La ley Stefan-Boltzmann en acción.

La radiación que recibe un planeta de su estrella y otras fuentes de energía térmica alcanza un equilibrio energético con la radiación que emite, alcanzando un equilibrio y, por lo tanto, la temperatura absoluta de un planeta sin tener en cuenta el efecto invernadero y otras complejidades (253.7 K (-19.45 ° C, -3.01 ° F)) es aproximadamente proporcional a la raíz cuártica de la intensidad de la luz que absorbe. (¡Sí, la raíz cuártica! ) Entonces, un planeta que recibe 16 veces la luz de la Tierra debería tener aproximadamente el doble de temperatura.

Para ilustrar por qué esto es especialmente contra-intuitivo, digamos que tenemos una Tierra que está completamente expuesta a una bonita Luna llena , pero con luz solar directa completamente bloqueada por algún tipo de sombra solar . La Luna llena es aproximadamente 400,000 veces más tenue que el Sol, por lo que la Tierra recibe alrededor de 1 / 400,000th (0.0000025 veces) de la intensidad del sol más durante uno que durante una noche sin luna. La raíz cuártica de 0.0000025 es [matemática] \ sqrt [4] {0.0000025} = 0.03976353643835254 [/ matemática] o aproximadamente 0.04. La temperatura de equilibrio de nuestra Tierra, eliminando todos los efectos de efecto invernadero porque casi todos los gases atmosféricos se congelarían, es de 253.7 K (-19.45 ° C, -3.01 ° F), como se indicó anteriormente. Multiplicando estos dos juntos, obtenemos una temperatura de [matemáticas] {0.03976353643835254} \ veces {253.7} = 10.0880091944 K [/ matemáticas] (aproximadamente 10.1 K), o aproximadamente 7.4 K por encima de su temperatura sin ninguna iluminación además de la cósmica Radiación de fondo de microondas .

Ahora hagamos que nuestra Tierra normal, expuesta al Sol, tenga una Luna llena y veamos cuánto calienta su presencia. La Tierra recibe 1.0000025x su radiación normal, con una raíz cuártica de 1.000000624999414 (Ya terminé con [matemáticas] \ LaTeX [/ matemáticas], recién hecho ). La temperatura promedio de nuestra Tierra es 288.15 K (15 ° C, 59 ° F). Al multiplicarlos, obtenemos una temperatura de aproximadamente 288.15018 K, ¡ o solo 0.00018 K más caliente que la temperatura de la Tierra en una noche sin luna! ¿Cómo? ¿Por qué? Debido a que el sol ya calienta mucho la superficie, lo que hace que el poder de la radiación térmica emitida desde la superficie sea mucho mayor y, por lo tanto, la contribución de la Luna se pierde en calor.

Una luna llena que contribuye notablemente con poco calor a nuestro planeta.

Entonces, ¿podemos detectar 0,0002 K de diferencia de temperatura? Es casi seguro que hay equipos de laboratorio que pueden detectar ese tipo de diferencia en nuestra escala de temperatura. ¿Pero nosotros mismos, o para algún propósito práctico? No hay manera en el infierno. El pronóstico meteorológico más preciso que vi fue uno que se redujo a intervalos de 0.01 ° F, ¡así que no es como si alguna vez necesitáramos saber el efecto de la luz de la luna en el clima! No conozco la diferencia de temperatura perceptible más pequeña para ningún humano, pero a juzgar por la experiencia personal, la más pequeña que he sentido fue de alrededor de 0.05 ° F dentro de la misma experiencia. Sin embargo, definitivamente más de 0.0002 K.

Interesante pregunta. Lo estimaré más o menos. La variable es el calor irradiado desde un objeto terrestre en una noche sin nubes. El cielo oscuro en general tiene una temperatura de aproximadamente 4K, pero la superficie lunar brillante tiene una temperatura de aproximadamente 120 ° C, 250 ° F o 393K. La superficie brillante de la Luna ocupa un área de, digamos, una miniatura con el brazo extendido. La superficie de un hemisferio que tiene un radio de un brazo de longitud es de aproximadamente 2 pi.R ^ 2 = 3620 pulgadas cuadradas y el área de una miniatura es de aproximadamente 0.25 pulgadas cuadradas, por lo que podemos estimar que la superficie de las lunas ocupa 0.25 / 3620 o 0.007% de El cuenco visible.

Existe una relación entre la temperatura y la potencia radiada de la forma.

P proporcional a T hi ^ 4 – T lo ^ 4

Suponiendo que la temperatura alta es la temperatura de la piel 98.6F, 37C o 310K, la radiación a un cielo oscuro es proporcional a 310 ^ 4 – 4 ^ 4 = 9.2E9.

La radiación hacia (desde!) La luna brillante es proporcional a 310 ^ 4 – 393 ^ 4 = -1.4E10

Eso significa que, en lugar de la pérdida de radiación proporcional a 9.2E9 al recipiente visible,

GANAMOS calor radiante de la Luna proporcional a 1.4E10 sobre 0.007% del tazón que se reduce a pérdidas proporcionales a 9.2E9 – 1E6 a la luz de la luna brillante, que es una forma muy, muy larga de decir que la luna llena reduce la pérdida de radiación en uno diez milésima parte, que sería difícil de medir, mucho menos sentir.

Medible: en el sentido de que un detector infrarrojo podría medirlo. Pero no a un nivel que le brinde calidez.

Este es un ejemplo de una imagen infrarroja de la Luna. (Me pregunto por qué el cráter Tycho parece tan caliente).

A continuación se muestra un conjunto de datos sobre las temperaturas de la superficie recopiladas desde la órbita. Las temperaturas de la superficie durante el día (durante la luna llena, como mencionó) pueden ser muy altas. Si estuvieras en una órbita lunar baja, el lado iluminado por el sol podría mantenerte agradable y cálido. Pero lejos, en la Tierra, con la Luna de solo 0,5 grados de diámetro, significa que la Luna no proporciona mucho calor.

Si. Si tienes un equipo lo suficientemente preciso. No es muy significativo.

“Calidez” … no … pero hay luz …