Как изменится состав, если вы расширите земную атмосферу на 50 км ниже уровня моря?

Я работаю над созданием атмосферы вымышленной планеты, вдохновленной Венерой (назовем ее Cael).

Атмосфера Сила на высоте 50 км по существу идентична земной атмосфере на уровне моря и параллельна земной атмосфере по мере увеличения высоты. Я хочу выяснить, что должно произойти в нижних 50 километрах, чтобы сохранить земную атмосферу там, где она есть. Моя проблема в том, что я не могу найти ресурсы о том, что происходит, когда земная атмосфера расширяется вниз на сколько-нибудь значительное расстояние.

Атмосферы Венеры , Юпитера и Сатурна содержат отдельные слои различного состава, вызванные изменениями температуры и давления с увеличением глубины. Хотя ни в одном из них нет слоя земного состава, который можно было бы использовать в качестве удобного эталона, кажется логичным, что это справедливо и в случае Сила. Итак, мой вопрос:

Какие слои образовались бы под полной земной атмосферой?

Для целей этого вопроса земная атмосфера начинается с воображаемой поверхности, где температура и давление атмосферы Сила функционально идентичны земной атмосфере на уровне моря, на высоте 50 км над истинной каменистой поверхностью. Я назову это высотой, эквивалентной уровню моря, или SLE.

Как и на Земле, у Cael есть тропопауза примерно на 10-20 км выше SLE, которая отмечает начало стратосферы. Выше располагаются мезосфера, термосфера и экзосфера. Как и на Земле, состав атмосферы фактически постоянен вплоть до самой нижней части термосферы из-за турбулентного перемешивания, преобладающего в ее молекулярных взаимодействиях.

Очень грубая оценка давления воздуха на поверхности Cael составляет 50 атм, согласно этому «Калькулятору давления воздуха на высоте» от Mide Technology Corp. Это давление намного выше критического давления для азота (33,5 атм) и близко к критическому давлению. для кислорода (49,8).

Основываясь на моих исследованиях других планет, я считаю, что температура, вероятно, будет увеличиваться с глубиной где-то между 100°C и 500°C. Даже если мы предположим, что температура остается постоянной, а не увеличивается по мере того, как вы спускаетесь под земную температуру SLE, критические температуры обоих газов ниже -100°C, температура, которая никогда не регистрировалась на поверхности Земли.

Таким образом, я ожидал бы найти очень большой объем сверхкритического азота, а также немного сверхкритического кислорода на каменистой поверхности Сила. Аргон, неон и метан также будут сверхкритическими в этих условиях.

Я также в какой-то мере ожидаю появления океанов с жидкой водой, потому что Каэлю необходимо иметь достаточно воды, чтобы испытать водяные облака и осадки выше SLE, а мои оценки температуры и давления находятся в пределах жидкой части фазовой диаграммы воды.

Истинная поверхность Cael почти наверняка лишена какой-либо органической жизни, за исключением самых выносливых экстремофилов. Если другой газ или процесс не ограничивают кислород до 40+ км, экстремальное давление и (предположительно) высокая температура должны сделать даже низкий процент кислорода весьма опасным.

Биосфера Сила состоит из плавающих и летающих форм жизни, живущих на высотах, подобных Земле. Эти организмы поддерживают высокую концентрацию кислорода.

Дополнительная информация о Cael (выделенные жирным шрифтом элементы исправлены, остальные можно изменить):

  • Масса: 6 × 10²⁴ кг
  • Средний радиус поверхности планеты: 6450 км
  • Средняя гравитация на поверхности планеты: 9,65 м/с².
  • Средняя высота SLE: 50 км
  • Средняя сила тяжести на SLE: 9,5 м/с²
  • Солнечная интенсивность и спектральный состав на СКВ такие же, как на Земле.
Более глубокая атмосфера может быть почти любой. Венера имеет земную температуру и давление около IIRC, 70 км (во всяком случае, чуть выше вершин облаков), но облака состоят из серной кислоты, а не из воды.
Да, атмосфера Венеры была первым, что я исследовал. Каков бы ни был состав глубинной атмосферы, не может быть ничего, что мешало бы иметь безрукавную погоду на высоте SLE. Облака серной кислоты, если они есть, не должны подниматься выше 45 км. 😁
Обратите внимание, что не было бы фазовой границы между любым сверхкритическим слоем у поверхности и слоем газа высокого давления над ним, один просто сливался бы с другим.
@Slarty Да, но могут быть четко определенные атмосферные слои так же, как у Земли есть атмосферные слои (тропосфера, мезосфера и так далее). Или может не быть никаких изменений в поведении вплоть до поверхности. Вот что я хочу выяснить.
@ Лоутон, правда. Мысли вслух, возможно, высокая концентрация чего-то вроде ксеона в атмосфере могла бы помочь, так как большая часть ксеона, который намного тяжелее, удерживалась бы ближе к поверхности, тогда как большая часть кислорода находилась бы в верхних слоях атмосферы... но тогда опять же, ксеон является наркотическим анестетиком в любой значительной концентрации ... придется еще подумать.
Нижняя атмосфера может быть какой угодно, если она переходит в земную атмосферу на высоте 50 км. Одно только давление сделало бы его смертельным для незащищенного человека задолго до достижения поверхности; воздух может быть наполнен кислотой, канцерогенами и нейротоксинами, пока они остаются на дне атмосферы. 😁
Что-то связанное с тем, что вы хотите: To'ul'hian Worlds от Orions Arm
@TheDyingOfLight Это очень актуально, спасибо! Я не знаком с этим сайтом, не знаете ли вы, есть ли у него источники или данные, которые я могу изучить?
Я не знаю ни о каких источниках. Фактически, Orions Arm, возможно, изобрел эту концепцию. Однако их описание того, как такие миры избегают превращения в венерианские адские пейзажи, звучит правдоподобно. Я думаю, вам следует спросить кого-нибудь с докторской степенью в области астрономии, чтобы получить лучший ответ. Даже тогда это, вероятно, будет да/нет.

Ответы (2)

Я бы предположил, что результатом будет что-то вроде Венеры. Вы можете начать с планеты с земной атмосферой в 1 атм на высоте 50 км и аналогичным составом вплоть до поверхности, но это не будет стабильным.

Более глубокая атмосфера поглощала бы больше тепла, и при таком высоком давлении и концентрации кислорода органический материал на поверхности сгорал бы с образованием большого количества углекислого газа, что также повышало температуру и нагревало поверхность. Это приведет к большему испарению воды из океанов и большему выделению углекислого газа из океанов, увеличивая парниковый эффект.

Температура резко повысится, если она достигнет 270-300 градусов по Цельсию, океаны начнут испаряться, но, возможно, она не станет такой высокой, но оставит мертвый кипящий мир с уменьшением концентрации кислорода по мере того, как поверхностные материалы окисляется, а кислород не заменяется.

Мне нужна стабильная конфигурация с похожей на Землю атмосферой наверху и всем необходимым для ее поддержки под ней. Единственная живая материя, которая будет на поверхности Сила, будет жизнью, которая развилась в любых существующих там условиях, если это вообще возможно; и поскольку это стабильная среда, а не та, в которой произошло внезапное повышение давления, не должно быть никаких пожаров.
Ну, вам нужна гораздо более низкая концентрация кислорода на поверхности, чтобы предотвратить пожары, и вы не можете разумно увеличить градиент кислорода в верхних слоях атмосферы. Я боюсь, что то, что вы ищете, невозможно, но кто-то может что-то придумать. Люди здесь довольно изобретательные...
Я в полном порядке, если концентрация кислорода на поверхности мгновенно испепелит все, что там упадет, пока у меня есть земная атмосфера на высоте 50 км.
Да, это проблема. Для этого потребуется что-то, что производит огромное количество кислорода на поверхности, что само по себе может противостоять окислению в среде с высоким давлением кислорода при высокой температуре. Может быть, какой-то инопланетный артефакт или геоинженерная машина вышли из строя? Или это слишком экстравагантно? Такое устройство вполне могло бы производить достаточное количество кислорода, чтобы сжечь и окислить все, что могло быть сожжено или окислено, что в конечном итоге привело бы к высокотемпературной кислородной среде высокого давления, которая сожгла бы все, что попало внутрь.
Существует обширная воздушная биосфера с растениями-аналогами, которые производят кислород, удерживаемый в воздухе за счет плавучести и ветра.

Если высоко в атмосфере есть плавающий биом, который может производить много кислорода, и если бы было ограниченное количество или вообще не было видов животных, которые могли бы накапливать кислород. Сначала все, что могло окислиться на поверхности, будет гореть, но в конечном итоге останется мало места для горения, и будет накапливаться кислород под высоким давлением.

Любое падающее вещество опускалось бы на землю и сгорало с выделением CO2. Уровни СО2 будут немного выше ближе к поверхности, так как СО2 тяжелее, чем О2, но большая часть будет испаряться обратно в биом и будет повторно поглощаться растительным слоем (слоями), оставляя атмосферу, подобную Земле, с высоким содержанием О2 и низким давлением СО2 при давлении 1 бар при 50км. Большая часть доступного углерода на планетах будет либо заперта под землей в карбонатных породах, либо в плавающем биоме.

Как изменится состав, если вы расширите земную атмосферу на 50 км ниже уровня моря?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v