Я строил мир с более плотной атмосферой, чем у Земли, вдвое меньшей гравитацией и вдвое большим количеством кислорода. Мои доводы в пользу этих функций в основном заключаются в том, чтобы поддержать рост больших деревьев и мегафауны, а также облегчить полет моей расы разумных летучих мышей.
Теперь, одна вещь, которую я не смог понять в этом мире, это то, как эти изменения, особенно плотная атмосфера, повлияют на погоду планеты.
Например, я думал, что из-за того, что атмосфера толще, ветер на этой планете оказывает большее воздействие на все, с чем сталкивается. Плотная атмосфера могла бы удерживать больше тепла и вызывать более сильные штормы, если бы она просто не выравнивала температуру планеты.
По сути, я думаю, что на этой планете либо экстремальная погода, либо очень мало погоды. Но я не знаю какой.
Поэтому мой вопрос: учитывая вышеуказанные параметры, какими могут быть циркуляция воздуха и скорость ветра по сравнению с Землей?
В общем, густая атмосфера относится к нормальной атмосфере так же, как сироп относится к воде. Имейте это в виду, так как это обычно применимо ко всем основным случаям, о которых я могу думать.
Например, я думал, что из-за того, что атмосфера толще, ветер на этой планете оказывает большее воздействие на все, с чем сталкивается.
Принимая во внимание только кинетические силы, вы ожидаете, что произойдет обратное: более медленные ветры.
Более плотная атмосфера означает более тяжелый газ, что означает большую массу. Если приложить ту же силу, то объект с удвоенной массой будет двигаться с вдвое меньшей скоростью.
Обратите внимание, что если по какой-то другой причине количество приложенной силы резко возрастет, то вы действительно будете поражены с большей силой. Но это не имеет ничего общего с массой газа, а скорее с силой, которая его толкает.
Падающая банка с литром сиропа ударит сильнее, чем та же падающая банка с литром воды, но при перемешивании любой жидкости ложкой с одинаковым усилием ложка будет двигаться в сиропе медленнее, чем в воде. .
Также учтите, что это работает в обе стороны. В то время как ветер (с той же скоростью) бьет вас сильнее, вы также получаете большую поддержку (чтобы помочь вам оставаться в вертикальном положении) от ветра с другой стороны от вас.
Если мы стоим в бассейне (ногами на земле, а не плаваем), и я толкаю вас, вода ослабит ваше движение, и вас не будет толкать так далеко, как если бы бассейн был пуст. То же самое относится и к более плотной атмосфере, в меньшей степени, чем к воде.
Ложка легче держится в банке с сиропом, чем в банке с водой. Однако ложка, вытащенная из сиропа с усилием, выдержит большее усилие, чем когда ее вытаскивают из воды.
Другими словами, ваше тело получает больше стресса/давления (сильный толчок, более сильный толчок назад), но любая разница в конечном результате (ваше фактическое движение), скорее всего, компенсирует друг друга (или, по крайней мере, масштабируется соответствующим образом).
Плотная атмосфера могла бы удерживать больше тепла и вызывать более сильные штормы, если бы она просто не выравнивала температуру планеты.
Это звучит реалистично. Более густой газ, вероятно, будет лучшим изолятором, поэтому действительно будет медленнее выравнивать температуру. Поскольку температура и давление связаны (объем планеты постоянен, поэтому не имеет значения), более высокая температура приводит к большему давлению, что приводит к более сильным ветрам, поскольку ветер в основном создается разницей давлений.
Учитывая вышеуказанные параметры, какими могут быть циркуляция воздуха и скорость ветра по сравнению с Землей?
Любой ветер, созданный источниками тепла , скорее всего, будет дуть сильнее (при условии, что более густой газ является лучшим изолятором).
Однако увеличение массы обратно пропорционально скорости ветра. Более медленный и сильный ветер, при одинаковой силе, имеет больше времени, чтобы рассеяться вокруг вас и, следовательно, сравнительно не ударит по вам так сильно.
Это может или не может полностью свести на нет любую дополнительную силу ветра из-за источников тепла.
Поскольку более плотная атмосфера гасит движение ветра, она также гасит движения вашего тела (при ударе ветра или любой другой силы), поэтому вас не так легко сдует, но ваше тело будет подвергаться большему давлению при сильном ветре. ударяет тебя.
И последнее, но не менее важное: плотная атмосфера делает вас более плавучим . Ваша масса не меняется, но меняется ваш воспринимаемый вес, точно так же, как вы чувствуете себя легче в воде (и чувствуете себя еще легче, когда погружаетесь в сироп). Вы почувствуете облегчение в ногах и, например, сможете прыгать выше (опять же, при равной силе прыжка).
Если атмосфера достаточно плотная, в ней можно даже «плавать» (даже если вы медленно «погружаетесь» на поверхность планеты).
Независимо от химического состава, вдвое более плотная атмосфера, которая по-прежнему подвержена тепловому воздействию земных, будет создавать ветры с гораздо большей силой.
Тем не менее, чтобы ответить на ваш прямой вопрос; такая планета будет иметь экстремальную погоду, потому что единственный способ, которым она может существовать в таком формате, — это страдать от экстремальной парниковой активности, не в масштабах Венеры, но, безусловно, больше, чем Земля. Такая планета находилась бы во внутренней окраине зоны Златовласки своей родной звезды и находилась бы между жарой и риском возгорания, действительно не продержалась бы в таком состоянии жизни долго, как мне кажется.
Я не встречал много научно-фантастических историй о планетах без жизни на них, поэтому остальная часть этого ответа предполагает, что суть вопроса вращается вокруг того, как такой атмосферный состав повлияет на жизнь.
Эта планета будет на краю тех, где возможна сложная жизнь. Сложная жизнь гораздо более хрупкая, чем мы обычно думаем, и эта планета ставит перед ней ряд серьезных проблем, но сначала несколько слов о том, как рассматривать атмосферу с точки зрения биологии.
При обсуждении атмосферы для жизни лучше всего сосредоточиться на понятии парциального давления. Другими словами, организмы в целом могут быть весьма терпимы к изменению давления в целом (мы не смогли бы заниматься подводным плаванием, если бы это было не так), но мы по-прежнему используем заданный объем определенного газа, например кислорода, и менее терпимы . изменений этих уровней в газах, которые нам нужны или которых нужно избегать.
Вообще говоря, средний человек может выжить, если он или она дышит от 0,16 до 0,30 атм кислорода, менее 0,02 атм углекислого газа и других ядовитых газов, а также любую смесь инертных (или низкореакционных газов, таких как азот), необходимую для дыхания. сделать баланс. Примером этого являются миссии «Аполлон», где астронавты могли выживать в течение длительного периода в среде с чистым кислородом , потому что давление на космических кораблях «Аполлон» составляло всего около 0,3 атм.
Что касается эволюции, способной приспособиться к описанным выше условиям; эволюция — не волшебная палочка, и сложная жизнь по-прежнему имеет ограничения с точки зрения среды, в которой она может формироваться. Большинство экстремофильных форм жизни, о которых я знаю, очень простые, часто одноклеточные организмы. Увеличение O 2 и CO 2 и фраза «пусть эволюция позаботится об этом» может сработать (может), но наложит ограничения на возможный тип жизни и ожидаемую продолжительность ее жизни. Но к заданному вопросу...
Во-первых, более высокое содержание кислорода на самом деле было бы вредным для жизни растений, для которых O 2 по существу является отходами; не потому, что они не используют его в своих собственных органических химических реакциях, как все живое, а потому, что они (как и мы) считают его токсичным в больших количествах. Вот почему они выпускают свой избыток в первую очередь.
Кроме того, ваши шансы на пожары будут НАМНОГО выше и катастрофичнее, когда они произойдут. Мегафауна не возникла бы в результате более высоких уровней O 2 , за исключением, возможно, жизни насекомых, потому что более высокие концентрации позволили бы их телам поглощать O 2 глубже (у них нет легких).
Все остальные животные будут иметь более короткую продолжительность жизни, потому что более высокое содержание кислорода фактически состарит их тела из-за свободных радикалов (особенно в случае легких). В частности, люди будут иметь долгосрочные проблемы, если будут постоянно подвергаться воздействию O 2 с уровнями выше 0,3 атм. С более плотной атмосферой уровни O 2 , которые вы описываете, вероятно, были бы токсичными.
Также есть проблема с более толстой атмосферой на более легкой планете; единственный способ, которым это происходит, — это если огромное количество энергии сбрасывается в систему, подумайте о безудержном парниковом эффекте. В таких случаях уровни O 2 могут быть обеспечены за счет фотосинтеза растений, но только потому, что уровни CO 2 не отвечают требованиям выживания животных. Думайте о Венере как о лучшем аналоге. Именно увеличение содержания CO 2 представляет собой самую большую проблему для жизни на такой планете как из-за токсичности самого газа, так и из-за повышения температуры и давления, связанных с сильным парниковым эффектом.
Сочетая все эти вещи, становится ясно, что на вашей планете будет жарко, на ней будут дуть ветры высокого давления и в целом она будет неблагоприятной для жизни, но может быть пригодной для жизни, если парниковый эффект далеко не так выражен, как на Венере.
У вас будут действительно сильные ветры даже при низкой скорости ветра, и есть реальный пример, подтверждающий это: Венера .
Хотя скорость ветра на поверхности очень мала, атмосфера Венеры настолько плотная, что можно просто подтолкнуть человека легким ветерком.
При чрезвычайно высоких давлениях не имеет большого значения, движется ли атмосфера медленно или быстро. Они прилагают много усилий.
Дэниел Бенсен