ハビタブルゾーン＋気候シミュレーター

ハビタブルゾーンを決定するには、惑星体の厳密な熱平衡を計算する必要があります。恒星の光度、アルベド、温室効果パラメータを統合することにより、ステファン・ボルツマンの法則を使用して実効温度を計算します。液体の水の安定性の境界は、逆二乗磁束の劣化によって数学的に制約されます。この体系的な熱力学方程式は、生物学的適応性についての恣意的な仮定を排除して、居住可能性の可能性を厳密に決定します。

惑星は、恒星から吸収する熱と宇宙へ放射する熱がちょうど等しくなるまで暖まり続けます。その釣り合いの点が、このツールが計算する平衡温度です。軌道距離が入射フラックスを、アルベドが跳ね返る割合を、温室効果のオフセットが逃げる熱の一部を閉じ込める量を決めます。具体例として、大気のない裸の地球は約 255 K (-18°C) と氷点下ですが、温室効果の毛布が約 33 K を加え、私たちが実際に享受する 288 K (15°C) に達します。

方程式は一つの温度を返しますが、実際の気候は同じ軌道で二つの安定状態を取りうります。アルベドを上げると惑星は冷え、冷えた惑星は氷を増やし、その氷がさらに光を反射する——アイスアルベドフィードバックと呼ばれる暴走ループです。約7億年前、地球はまさにこの罠に陥りました。氷が熱帯まで達した「スノーボールアース(全球凍結)」で、きっかけが去った後も長く凍結状態が続いたのです。