Какие проблемы с давлением, температурой и атмосферой существуют для человеческого жилья на глубине 1 мили под поверхностью земли?

Будет ли атмосферное давление заметно выше в подземном городе на глубине 1 мили? Лавовые трубы, ведущие в спящую магматическую камеру — там будут сложные газы, которые нужно будет вентилировать, чтобы сделать их пригодными для жизни, верно? По общему мнению, градиент геотермальной температуры составляет около 1-2 градусов по Фаренгейту на каждые 100 футов глубины, поэтому, если мы начнем наш термометр с точки, где температура земли имитирует среднюю температуру атмосферы (я полагаю, что это примерно 30 футов вниз). ), то я думаю, что это будет около 75-80F на одной миле вниз.

Давление воздуха под поверхностью добавляет примерно 14,7 фунтов на квадратный дюйм на каждые 3200 футов. Так что это будет больше сжатого воздуха, дальше вниз, но, насколько я могу судить, «пригодно для жизни». Я нашел эту статью , в которой говорится, что 7500 фунтов на квадратный дюйм на каждую милю, которую вы копаете:

Геологи подсчитали, что на каждую милю, которую вы копаете под поверхностью Земли, температура поднимается на 15º F, а давление одновременно увеличивается со скоростью около 7300 фунтов на квадратный дюйм.

Итак... 7300 фунтов на квадратный дюйм атмосферного давления на глубине 1 мили? Это кажется неправильным, когда у нас есть действующие шахты глубиной 2,4 мили.

Другая часть, которую я не смог исследовать, заключается в том, будет ли качество воздуха на такой глубине совершенно непригодным для жизни. Если вы идете по лавовой трубе, которая в конечном итоге выходит на поверхность, насколько воздух будет пригоден для дыхания по отношению к давлению/уровням кислорода?

7300 фунтов на квадратный дюйм должно быть для давления земли, а не давления воздуха.
Высота поверхности Земли не эквивалентна уровню моря. Подземное сооружение глубиной в милю на Тибетском плато все равно будет находиться на высоте более полутора миль над уровнем моря.

Ответы (3)

Используйте мины в качестве примера:

Глубина в 1 милю (1,6 км) — ничто по сравнению с некоторыми современными шахтами. В 10 минутах езды отсюда находится шахта глубиной 3,6 км.
Мы можем сделать такие шахты пригодными для жизни или, по крайней мере, сносными для долгосрочных рабочих.

Температура:
на глубине 1,6 км температура будет на 25°C * 1,6 = 40°C (72f) выше средней температуры на поверхности. Здесь на поверхности около 20°C, так что это невыносимо жарко 60°C (140f) даже всего в 1,6 км вниз.

Или было бы, если бы не вентиляция. Чтобы шахта оставалась пригодной для проживания рабочих, они постоянно откачивают грунтовые воды и закачивают туда огромные объемы приземного воздуха. Приземный воздух достаточно прохладный и заменяет экстремальную жару, ожидаемую в шахте, простой изнуряющей жарой. С 60С до 32-35С.

Давление воздуха.
Давление представляет собой гораздо меньшую проблему и действительно проявляется только тогда, когда рабочие перемещаются из глубины на поверхность на скоростных лифтах. И даже тогда это не хуже, чем подняться на авиалайнере до крейсерской высоты.

НА высоте 1,6 км, если вход находится на уровне моря, атмосферное давление внизу будет 1,2 атмосферы. Примерно такое же давление, как при плавании на дне бытового бассейна.

Качество воздуха:
без принудительной вентиляции у вас будут серьезные проблемы с жарой, как отмечалось выше. Даже если бы вы установили рециркуляционный воздухоохладитель на месте, у вас были бы проблемы. Там внизу нет источника кислорода. Если вы не получаете кислород из свежего приземного воздуха, вам придется дополнять его из какого-то другого источника. Кроме того, вы окружены скалой. Эта порода постоянно пропускает воду в пустоты в ней, а также следовые газы, в том числе такие интересные, как радиоактивный радон . Нет проблем, если вы постоянно меняете воздух, но если вы позволяете ему накапливаться в течение нескольких месяцев, это становится опасным для здоровья.

Спасибо, @PcMan, похоже, мне понадобится немного охлаждающей воды для теплообмена, а также способ втягивания воздуха, чтобы предотвратить накопление газов.

Под землей будет жарко. Геотермический градиент указывает на то, что на Земле на глубине 1 мили под землей будет примерно на 40–45°C (75–80°F, как вы сказали) жарче, чем на поверхности. Если только ваш подземный город не находится под вечной мерзлотой, это будет определенная проблема для человеческого жилья.

Давление воздуха будет высоким (хотя и не невыносимо высоким). На глубине в одну милю будет около 1,2 атм.

С вентиляцией тоже будет проблема. Подземный город нуждается в большом количестве свежего воздуха, а скалы вокруг туннелей имеют свойство выделять различные газы, многие из которых вредны для человека. Я не знаю, реально ли иметь пригодный для жизни город такой глубины без принудительной вентиляции.

40 C — хорошая оценка, но это соответствует 104 F.
@GaryWalker Эти 40 ° C - это приращение на 72 F по сравнению с любой средней температурой поверхности. 40C = 72F, пусть вас не смущает проблема двух весов, не имеющих одинаковой нулевой линии.

Я представляю Нейтринную обсерваторию Садбери (SNO) , ныне SNOLAB, расположенную на глубине 2100 метров во все еще действующей шахте Крейтон (рабочие забои в настоящее время находятся на глубине около 2400 метров, разведка — на глубине 3000 метров). Садбери находится на высоте 350 метров или около того над уровнем моря, поэтому SNOLAB находится на высоте около 1750 метров или 1,1 мили ниже уровня моря.

Вы заметите явное отсутствие очевидных проблем для людей, работающих там с комфортом, поэтому вы можете запросить теоретические расчеты, основанные на предполагаемых градиентах температуры и давления. Или просто, знаете, посмотрите на это.

https://mcdonaldinstitute.ca/wp-content/uploads/2020/07/DSCF1834_pc_ZacKenny-1176x720.jpg

Должны ли мы игнорировать такие мелочи, как «Температура окружающего грунта на этой глубине составляет 42 градуса по Цельсию», выделение мощности в 1,6 МВт для ОВКВ, особые меры предосторожности, которые им необходимо соблюдать, поскольку «Радон (222Rn) вызывает особую озабоченность в детекторе SNO, поскольку он может диффундировать из компонентов, пыли или стенок полости в..."? Нет никаких очевидных проблем для людей, работающих там, ПОТОМУ ЧТО все эти проблемы были решены с помощью большого количества тяжелой техники и изрядного силового агрегата!
И? Это было бы проблемой в любом случае.
Это именно то, о чем спрашивает ОП: перечисление и количественная оценка проблем, которые необходимо решить. Никто не говорит, что с ними нельзя справиться, вы отвечаете, что это прекрасный пример случая, когда с окружающей средой хорошо обращаются. Существует «явное отсутствие очевидных проблем для людей, работающих там с комфортом», ПОТОМУ ЧТО проблемы уже решены. К сожалению, ваш язвительный комментарий «Или, знаете, посмотрите на это». это, кажется, указывает на то, что никогда не было проблемы, которую нужно было решать. Это неправда, и немного несправедливо с вашей стороны показывать это как таковое.