Я хочу, чтобы верхняя атмосфера состояла из газа, который легче «воздуха», чтобы мои люди, обитающие на планете, могли собирать его и использовать для наполнения дирижаблей и воздушных шаров.
Я планирую использовать свой «нормальный воздух» в качестве азотно-кислородного, поскольку не вижу необходимости менять его с земного. Я бы предпочел не использовать слой водорода (поскольку он взрывается и зажигает и воздушный шар, и планету).
Возможно ли иметь слой гелия в верхних слоях атмосферы планеты (до которого люди могли бы добраться и собрать его с помощью хитрых водородных шаров).
Если не гелий, какие еще газы пригодны?
Есть три проблемы с легкими верхними слоями атмосферы.
Легких газов не так много. Навскидку, ваши варианты легче азота/кислорода (молекулярная масса 29): неон (молекулярная масса: 20), фтористый водород (молекулярная масса: 20), метан (молекулярная масса: 16), аммиак (молекулярная масса: 17). ), водяной пар (молекулярная масса: 18), гелий (молекулярная масса: 4) и водород (молекулярная масса: 2). Из них метан и водород легко воспламеняются, водяной пар склонен к конденсации, аммиак токсичен, а фтористый водород обладает высокой реакционной способностью. Для полетов на воздушном шаре газ средней массы, такой как неон, имеет только половину подъемной силы водорода или гелия.
Легкие верхние слои атмосферы будут стремиться уйти в космос. В частности, в случае с водородом и гелием значительная часть молекул при температурах верхних слоев атмосферы будет иметь скорости выше скорости убегания. Что-то более тяжелое, такое как неон или аммиак, будет иметь тенденцию оставаться, но столкнется с проблемой 3:
Атмосфера довольно хорошо перемешана. Исключительно легкий газ, такой как водород или гелий, будет заметно больше в верхних слоях атмосферы, но будет иметь тенденцию улетучиваться. С другой стороны, газы средней плотности, такие как неон, будут смешиваться с обычной атмосферной циркуляцией.
Гелий — очевидный кандидат, он лишь немного тяжелее водорода. Он не воспламеняется и не взрывоопасен и хорошо работает на воздушных шарах.
Однако есть три фундаментальные проблемы, которые делают эту идею нереалистичной:
От куда это
Откуда взялся весь этот гелий? Химический состав планеты сильно отличался бы от нашего.
Почему он остается отдельным
Вы ожидаете, что атмосферное смешивание будет постоянно взбалтывать атмосферу. Кислород, азот и углекислый газ имеют очень разную плотность, но они все же довольно равномерно смешиваются в нашей атмосфере.
Почему он не убегает в космос
Более легкие газы улетучиваются легче, можно было бы ожидать, что водород и гелий (особенно в верхних слоях атмосферы) будут унесены в космос при выходе из атмосферы.
Возможное решение
Есть один сценарий, который может просто сработать, хотя он все еще довольно неправдоподобен. Это если бы планета была луной на низкой орбите вокруг газового гиганта. Газовый гигант должен был быть источником гелия и водорода, пополняя то, что было потеряно, и заставляя улетучившийся газ оставаться в кольце, чтобы снова собираться по мере вращения Луны.
Это не решает проблему атмосферного смешивания, но вы можете в определенной степени решить эту проблему.
Вы можете решить проблему ухода He в космос только в том случае, если ядро планеты богато радиоактивными изотопами, которые подвергаются альфа-распаду. Это произвело бы запас He, чтобы восполнить то, что потеряно в космосе.
Тогда вместо верхнего слоя атмосферы у вас могут быть определенные шахты, которые уходят достаточно глубоко, чтобы получить доступ к этому естественному источнику гелия.
HDE 226868