sciencetalk

Als de Aarde, net als Mercurius, altijd met dezelfde kant naar de Zon gericht zou staan (een dag zou dan een jaar duren) ontstaat er dan een thermodynamisch evenwicht?

descheleschilder schreef: Als de Aarde, net als Mercurius, altijd met dezelfde kant naar de Zon gericht zou staan 

Mercurius doet dat niet, die roteert drie keer rond haar as voor twee rondjes rond de zon. 
 
http://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_locking#Planets
 
Gesteld dat ze dat wel zou doen snap ik niet precies wat jij verstaat onder "thermodynamisch evenwicht". Een vrijwel constante temperatuur op elke plaats op Mercurius omdat de instraling constant zou zijn, en de uitstraling dus ook?
Ik denk het niet, Mercurius' baan is nogal elliptisch.

Ik heb het over de Aarde die op een constante afstand (hetgeen in de praktijk wel zo'n beetje het geval is). Wat ik onder thermodynamisch evenwicht besta moge duidelijk zijn: een kachel straalt warmte op een brok steen, hetgeen tot gevolg heeft dat zich in de steen de steen een constante temperatuursgradiënt ontwikkelt, hetgeen niet zo zou zij als de steen draait.

Een situatie waarin iets stroomt, i.c. warmte, steeds van één plaats richting een andere plaats, noem ik niet bepaald een evenwicht, maar vooruit. 
 
Gesteld dat Mercurius steeds één zijde naar de zon gericht zou hebben en zich cirkelvormig rond die zon zou bewegen, en de zon met een constante kracht zou schijnen, dan zou er op een dwarsdoorsnede door Mercurius inderdaad een zo goed als onveranderlijk van patroon van isothermen te tekenen zijn. Want bij gebrek aan atmosfeer is er op Mercurius ook geen weer dat warmte veranderlijk kan verdelen. 

Het evenwicht heet dan ook niet voor niets een thermodynamisch evenwicht waarmee inderdaad bedoeld wordt dat twee lichamen een gelijke temperatuur krijgen door een dynamische uitwisseling van warmte, hetgeen in het geval van de Zon en Mercurius niet het geval is, maar toch zou je kunnen stellen dat er tussen de Zon en Mercurius een (eveneens dynamisch) evenwicht is, ondanks het feit dat zij geen gelijke temperaturen hebben. Wat ik zoëven over een kachel en een steen schreef klopt niet: de wet geldt voor twee lichamen met verschillende temperaturen die na een tijdje dezelfde temperatuur bezitten. De kachel en de Zon behouden hun temperatuur. Maar even los van dat, zou zo'n Aarde (met atmosfeer) leven kunnen voortbrengen?

descheleschilder schreef: Maar even los van dat, zou zo'n Aarde (met atmosfeer) leven kunnen voortbrengen?

We weten gewoon niet genoeg over hoe het leven ontstaat om wetenschappelijk op die vraag te kunnen antwoorden.

Of er zich al dan niet leven zou kunnen ontwikkelen, is inderdaad lastig te zeggen, omdat wij nog steeds gissen naar het ontstaan ervan. Wat wel wel kunnen proberen uit te zoeken is of zo'n Aarde met een 1:1 baanresonantie in principe voor de ons bekende vormen van leven leefbaar zou kunnen zijn.
 
Ons bekend leven zonder vloeibaar water of zonder atmosfeer is uit te sluiten. Een atmosfeer zal grote hoeveelheden energie verplaatsen, en de stand van de Aardas zal zorgen voor seizoenen; de polen kennen nog steeds de midzomernachtzon. De Aarde zal zich nog steeds in de zogeheten leefbare zone bevinden, en van een gefixeerde temperatuurgradiënt zal geen sprake zijn. Dit lijken mij allemaal gustige factoren.
 
Dat het in het midden van de donkere zijde aanhoudend extreem koud zal zijn is, ondanks warmtetransport door de atmosfeer, vrijwel zeker. Wat verder van de terminator richting Zon zou er een aangename temperatuur kunnen heersen, en tussen de keerkringen zou het extreem heet kunnen worden.
 
Probleem lijkt mij het water, dat door de atmosfeer getransporteerd, mogelijk op den duur allemaal op de koude zijde neerslaat, om daar niet meer van terug te komen. Als dat inderdaad gebeurt, is de gehele Aarde kurkdroog, en ondanks de juiste gemiddelde tempratuur nauwelijks geschikt voor wat meer geëvolueerd leven.
 
Mogelijk zouden er onder het ijs hier en daar a.g.v. vulkanisme hotspots zijn met verborgen meren, waarin zich primitief leven staande kan houden, zoals ook op de huidige Aarde het geval is. Mogelijk zou dat ook de enige plek zijn waar extremofiel leven kan ontstaan.