Een simpel model om de temperatuur karakteristieken van Aarde en Maan mee te verklaren

Inleiding

Dit project, dat ik de Grand Theorie heb genoemd,  introduceert een model waarmee de temperatuur karakteristieken van de Aarde en de Maan kunnen worden verklaard. Het begint met het basis model van Stefan-Boltzmann dat de verhouding tussen stralingsenergie en de temperatuur weergeeft. Dit is het welbekende black body model. Dit model wordt beginnend met de Maan van binnen naar buiten stapsgewijs uitgebouwd tot het uiteindelijk ook voor de Aarde geschikt is.

Het is een simpel input-output model. De input is de hoeveelheid zonne-energie ook wel zonneconstante of TSI genaamd. De output is de temperatuur karakteristiek zijnde de T_dag(gemiddelde van de maximum temperaturen), de T_nacht(gemiddelde van de minimum temperaturen), de T_gemiddelde(het gemiddelde van T_dag en T_nacht) en de T_verschil(het verschil tussen de T_dag en de T_nacht). De temperatuur karakteristieken van de Aarde en de Maan verschillen enorm. Dit komt door het verschil in eigenschappen van de Aarde en Maan. Deze worden in de vorm van variabelen aan het model toegevoegd. Twee van de drie variabelen zijn algemeen bekend namelijk albedo(weerkaatsing) en emissiviteit(mate van uitstraling). Ik heb er een derde variabele aan toegevoegd en dat is het bufferend vermogen b. Het bufferend vermogen bepaalt de mate waarin een planeet als de Aarde of een satelliet als de Maan in staat is om energie die in de vorm van zonne-energie op de dagkant wordt in gestraald door te geven aan de nachtkant. De zonne-energie wordt namelijk niet gelijkmatig verdeeld over het oppervlakte van Aarde of Maan. De dagkant krijgt alle zonne-energie en de nachtkant krijgt niets. De zonne-energie warmt het oppervlakte van de dagkant overdag op en koelt nachts weer af. Het komt er op neer dat overdag een buffer gevuld  wordt die nachts weer wordt vrij gegeven. De energie die nodig is om de buffer op te vullen is niet beschikbaar voor de opwarming van de dagkant van Aarde of Maan.

De Aarde kan dit bufferen heel goed zodat het verschil tussen de T_dag en T_nacht klein is. De Maan kan dit veel minder goed. Gevolg is dat het verschil voor de Maan groot is. Ook blijkt dat de mate waarop een hemellichaam energie kan bufferen gevolgen heeft voor de gemiddelde temperatuur. Die wordt hierdoor hoger. Het door mij ontwikkeld model blijkt heel goed te werken. Het verschil  voor de Maan met de gemeten temperaturen is klein. Veel kleiner dan dat van het gangbare model dat er fors naast zit. Hierna is er een atmosfeer aan het model toegevoegd om het ook geschikt te maken voor de Aarde. Het model blijkt dan prima in staat om de temperatuur karakteristieken van de Aarde te verklaren.

In een volgende fase ben ik over gegaan om het model uit te breiden met de breedtegraden. Er zijn immers grote verschillen in de temperatuur karakteristieken tussen de tropen en de poolgebieden. Deze komen voort uit het feit dat de poolgebieden veel minder zonne-energie ontvangen dan de tropen. Ook dan blijkt het model nog altijd te werken. Wel is het nodig om extra elementen er aan toe te voegen zoals energietransport van de tropen naar de poolgebieden en verdamping en thermiek om het te laten kloppen. Het model komt steeds dichter in de buurt van de echte Aarde maar blijft nog altijd simpel genoeg om het in een spreadsheet te laten passen.

Inhoud

Inleiding

Een Stefan-Boltzmann model voor planeten en hun satellieten

• Inleiding
• Input van het model – de zonne-energie
• Output van het model – temperatuur karakteristieken
• Eigenschappen – variabelen in het model
• Het gangbare model getoetst
• Op weg naar een beter model
• Toetsen van het nieuwe model voor de Maan
• Toevoegen van een atmosfeer
• Stresstest model plus minus 1 K
• Wat kan het model over de klimaatverandering vertellen
• Conclusies

Bijlage I: De simulaties voor de Maan

• Inleiding
• De zonneconstante TSI
• Kwadratenwet
• Excentriciteit
• Verschil volle Maan en nieuwe Maan
• Zonnevlekken cyclus
• TSI de satellietmetingen
• Albedo
• Emissiviteit
• Bufferend vermogen
• Samenvatting
• Literatuurlijst

Bijlage II – Simulaties voor de Aarde

• Inleiding
• Zonne-energie TSI
• Albedo
• Emissiviteit
• Bufferend vermogen
• Samenvatting
• Literatuurlijst

Hoe goed kan mijn model de opwarming van de Aarde voorspellen

• Inleiding
• De gebruikte theorie
• De gebruikte data
• Opwarming van het aardoppervlakte
• Extra terugstraling door de troposfeer
• Extra absorptie in de troposfeer
• Wijziging van de albedo
• Wijziging van de emissiviteit
• Voorspelling opwarming door mijn model
• Conclusies
• Literatuurlijst

 

Uitbreiding van mijn model naar de breedtegraden

• Inleiding
• Eerste poging
• Noodzakelijke aanpassingen
• Seizoenspatronen
• Conclusies
• Literatuurlijst

 

Is een Maan met aardse eigenschappen een zinvol concept

• Inleiding
• Een Maan met aardse eigenschappen uitgesplitst naar de breedtegraden
• Conclusies
• Literatuurlijst

Het opstellen van een energiebalans met een dag en een nachtkant

• Inleiding
• Het SWR gebeuren
• Top of atmosphere
• Verdamping en thermiek
• Feedbackmechanisme
• Balanceren
• Energiebalans
• Conclusies
• Literatuurlijst