Максимальный вертикальный диапазон пригодного для жизни давления воздуха

В рассказе Ларри Нивена «С черной каймой» есть планета (Сириус B-IV) с гораздо меньшей гравитацией, чем на Земле. В результате планета имеет более мягкий градиент атмосферного давления, т. е. атмосферное давление меньше изменяется на одном и том же вертикальном расстоянии. Из-за этого на планете были облака высотой до 130 километров.

Это заставило меня задуматься: есть мир, который я строил в течение некоторого времени, который имеет чрезвычайно вертикальную составляющую в его географии, с некоторыми характеристиками в сотни (а в одном крайнем случае, в тысячи) миль в высоту. Некоторое время назад мне пришло в голову, что атмосферное давление будет серьезной проблемой в этой обстановке, поскольку большая часть этого вертикального пространства, хотя и не обязательно крайние верхние или нижние пределы, предназначена для жилья. Сначала я решил отмахнуться от него, посчитав проблему непреодолимой.

Теперь Нивен возродил мой интерес к поиску научного объяснения этому. Используя реальную физику, как можно объяснить диапазон приемлемого давления воздуха, простирающийся на несколько сотен миль по вертикали? Если это невозможно, то какое наибольшее расстояние по вертикали, на котором давление воздуха может оставаться пригодным для жизни?

Примечание: земля сделана из хендвавиума. Я не нарушаю тему того, как в этом мире существуют объекты высотой в сто миль. С другой стороны, воздух, пригодный для дыхания, представляет собой нормальный азотно-кислородный состав и поэтому требует объяснения своего поведения.

Ответы (2)

Предложенное «лекарство»: меньшая (намного!) поверхностная гравитация (т. е. либо планета меньшего размера, либо более легкое ядро… или и то, и другое) является обязательным в вашем случае, потому что иначе горы «в несколько сотен миль по вертикали» рухнули бы под их тяжестью. собственный вес и разреженный воздух - последняя из ваших (научных) забот.

Есть веские геологические причины, почему самая высокая вершина на Марсе (гора Олимп) значительно (> 20%) выше любого земного аналога.

То, что вы предлагаете, довольно экстремально, и я искренне не думаю, что это достижимо, не прибегая к некоторой «магии».

Что Вас должно беспокоить, хотя есть и другие факторы, которые я не знаю, учитывали ли Вы:

  • температура: снижается с высотой и является основной причиной того, что высокие хребты «необитаемы».
  • человеческое тело может адаптироваться к очень экстремальным диапазонам давления, учитывая время.
  • если ваши горные хребты поднимутся выше тропосферы, то атмосферных осадков не будет, а значит: нет воды!
  • высокие горные хребты на Земле непригодны для жизни в основном из-за холодного пустынного климата задолго до того, как нехватка кислорода станет проблемой.
  • все вышеперечисленное будет смягчено меньшей гравитацией.
  • очень низкая гравитация означает отсутствие железного ядра, что, в свою очередь, означает отсутствие магнитного экрана для солнечного ветра.
Хороший вопрос... Я забыл, что более высокая гравитация означает более низкие горы...

Нелегко дать прямой ответ.

Приблизительная формула для расчета зависимости давления от высоты следующая:

п знак равно п 0 е Икс п ( − г М час / р 0 Т 0 )

Где п 0 это давление, г это гравитация, М молярная масса сухого воздуха и Т 0 - температура, все на уровне "моря", а h - высота и р 0 универсальная газовая постоянная.

Играть с g рискованно, так как уменьшение g также снизит способность планеты сохранять атмосферу.

Вы можете лучше использовать свойства экспоненциального затухания, чтобы «замедлить» для больших значений h, в этом случае, и идти почти горизонтально. Если вы поместите свою зону живучести в эту область с высоким h, вы можете расширить ее до действительно больших перепадов высот.

См. таблицу ниже: падение на 20 кПа (от 100 до 80) происходит за 2000 метров, если вы начинаете с уровня моря, требуется 3000 метров, если вы начинаете с 4000 метров (от 60 до 40).

введите описание изображения здесь

«Хитрость» заключается в увеличении вашего п 0 так что ваше жилое давление смещено на больших высотах. Проблема в том, что для увеличения п 0 вам нужно увеличить свой g, который также находится в показателе степени и влияет на скорость выпадения. Кроме того, чем выше g, тем ниже будут ваши горы.

Но, тем не менее, этим можно объяснить, насколько живо давление на более широких диапазонах.

Вам не нужно увеличивать г увеличить п 0 . Вместо этого вы можете просто добавить больше атмосферы . г также сам по себе ничего не делает, чтобы помочь или помешать удержанию атмосферы. Скорость убегания гораздо важнее. Вы можете удерживать атмосферу с очень низкой гравитацией и очень высокой скоростью убегания, если у вас есть планета с очень низкой плотностью, о чем свидетельствует, например, Сатурн, который прекрасно удерживает водород (чего Земля не может), несмотря на то, что имеет «поверхностная» гравитация едва ли выше земной.
@LoganR.Kearsley, добавление атмосферы добавляет массу, а добавление массы увеличивает g ...
Если вы внутри атмосферы, то нет. Теорема оболочки. Если вы находитесь вне атмосферы, разница незначительна. Атмосфера Венеры, например, более чем в 90 раз массивнее земной, но это все еще ошибка округления при вычислении гравитации Венеры.
Максимальный вертикальный диапазон пригодного для жизни давления воздуха
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v