Planetare Gleichgewichtstemperatur

Dieser Rechner schätzt die Schwarzkörpertemperatur, bei der ein Planet ebenso viel Energie abstrahlt, wie er von seinem Stern aufnimmt. Geben Sie den einfallenden Sternfluss in Watt pro Quadratmeter und eine Bond-Albedo zwischen null und eins an. Das Ergebnis wird in Kelvin ausgegeben und setzt schnelle Rotation voraus: Die aufgenommene Energie verteilt sich vor der thermischen Abstrahlung gleichmäßig über die gesamte Oberfläche. Zusätzlich enthält die Antwort den absorbierten und global gemittelten Fluss, die Naturkonstante, die Formel und die Modellannahmen.

Was die planetare Gleichgewichtstemperatur bedeutet

Die Gleichgewichtstemperatur ist eine Abschätzung der Energiebilanz, keine Wettervorhersage und keine direkte Messung der Oberflächentemperatur. Ein Planet fängt Strahlung über seine kreisförmige Querschnittsfläche auf, reflektiert den durch die Bond-Albedo beschriebenen Anteil und absorbiert den Rest. Im stationären Zustand entspricht die aufgenommene Sternleistung der in den Weltraum abgestrahlten Wärmeleistung.

Da dieser Rechner schnelle Rotation und wirksamen Wärmeausgleich zwischen Tag- und Nachtseite voraussetzt, wird die Energie über die gesamte Kugel gemittelt. Deren Oberfläche ist viermal so groß wie die projizierte Scheibe; daher steht der Faktor vier im Nenner. Die ausgehende Strahlung wird nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz als ideale Schwarzkörperemission behandelt.

Bei einem Fluss in Watt pro Quadratmeter erhalten Sie Kelvin. Verwenden Sie den Wert als einheitliche Vergleichsbasis, nicht als lokale Temperatur am Boden, an Wolken, Polen oder am Substellarpunkt.

Sternfluss und Bond-Albedo richtig wählen

Zum Vergleich beträgt die heutige Sonneneinstrahlung nahe der Erde ungefähr 1,361 Watt pro Quadratmeter; verwenden Sie jedoch einen Wert, der zum Stern, zum Bahnradius und zur betrachteten Bahnphase passt. Der Rechner akzeptiert null als Grenzfall und weist negative, nicht endliche, fehlende oder zu große Flüsse zurück. Die dimensionslose Bond-Albedo beschreibt den über alle Wellenlängen und Richtungen reflektierten Energieanteil.

Sie ist nicht mit der geometrischen Albedo gleichzusetzen, die Helligkeit bei einer bestimmten Beobachtungsgeometrie misst. Anhand dieser Zwischenergebnisse können Sie falsche Einheiten oder Annahmen leichter erkennen.

Ergebnis deuten und Modellgrenzen beachten

Vergleichen Sie möglichst nur Ergebnisse mit denselben Annahmen. Die Temperatur hängt von der vierten Wurzel ab: Ein sechzehnfacher Fluss verdoppelt die Gleichgewichtstemperatur, während eine höhere Albedo die absorbierte Energie senkt. Nicht berücksichtigt werden Treibhauseffekt, wellenlängenabhängiger Emissionsgrad, innere oder gezeitenbedingte Wärme, saisonale Speicherung, Mittelung exzentrischer Bahnen und ineffiziente Zirkulation.

Eine gemessene Oberflächentemperatur kann deshalb deutlich abweichen; die Erdatmosphäre erwärmt beispielsweise den Boden über das einfache Strahlungsgleichgewicht hinaus. Nutzen Sie das Werkzeug als klare Basislinie, für Energiebilanzaufgaben oder als ersten Schritt eines Klimamodells, nicht als Urteil über Bewohnbarkeit oder lokale Vorhersage. Speichern Sie für reproduzierbare Rechnungen Fluss und Albedo und dokumentieren Sie den Umverteilungsfaktor vier sowie einen Emissionsgrad von eins.