Разогрев атмосферы Марса

В этой статье: https://users.physics.ox.ac.uk/~pierrehumbert/papers/BAMS_SFatm.pdf Рэймонд Пьерхумберт обсуждает (среди прочего), как Ким Стэнли Робинсон занимается терраформацией Марса. Пьерумбер отмечает, что одни идеи хороши, а другие нет. Среди плохих, по его собственным словам:

«Самыми глупыми из всех являются ветряные мельницы, которые должны обогревать планету, используя электричество, вырабатываемое ветром, для привода нагревательных змеевиков. (Я не буду оскорблять интеллект читателя, объясняя, почему это не сработает)».

Пожалуйста, не стесняйтесь оскорблять мой интеллект, потому что я не понимаю, почему этого не могло произойти. Я не думаю, что это вечный двигатель, не из 1-го или 2-го класса: на самом деле я думаю, что ветер будет производить электричество, и благодаря эффекту Джоуля это электричество рассеивает тепло. Это тепло, даже небольшое, увеличило бы температуру планеты, а это означало бы положительную обратную связь, потому что при более высоких температурах ветры будут сильнее (хотя в конце концов температура на всей планете достигнет равновесия), а более сильные ветры подразумевают больше электричества. , и больше тепла рассеивается за счет эффекта Джоуля и так далее...

Что вы думаете? Где я не прав?

Какое атмосферное давление на Марсе? Как вы думаете, насколько сильны ветры при таком давлении?
Да, градиентное давление будет небольшим, но и плотность тоже, а ветер как геострофический прямо пропорционален градиентному давлению, но и обратно пропорционален плотности... так что они могут компенсировать друг друга...
Действительно, в этом комментарии автор утверждает, что ветры на Марсе быстрее, чем на Земле: space.stackexchange.com/questions/12237/…
Подумав еще немного, кажется, что для оказания давления на ветряную мельницу вам нужна высокая плотность, поэтому даже при очень быстрых ветрах на Марсе давление, которое может оказать очень мало. (Это динамическое давление: en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_pressure ).
Это может быть, но плотность атмосферы чрезвычайно мала, поэтому кинетическая энергия ветров будет очень мала.
Да, вы правы, это то, что я прокомментировал в своем последнем комментарии. Спасибо.
Да, спасибо. Я писал свой ответ, когда вы разместили свой.
Самый дешевый способ - пара ядерных зарядов в полярных отложениях

Ответы (2)

Ветер — это форма кинетической энергии, и хотя кажется, что он охлаждает вас во влажную погоду, где-то есть источник тепла, необходимый для создания этого ветра. Кинетическая энергия обычно нагревает вещи, даже если это широко распространенная тепловая энергия низкого качества. Большая часть энергии, которую получает Марс, как и Земля, получена от Солнца.

Установка ветряных мельниц в конечном итоге замедляет ветер (при достаточном количестве ветряных мельниц). Меньший ветер означает меньше электроэнергии для обогревателей.

Как отмечалось в комментариях выше, потенциальная энергия ветра не очень значительна, гораздо медленнее скорости и плотность меньше по сравнению с Землей. Однако я не уверен, насколько плотна пыль во время бури.

Лучший и более полный ответ дан в «Ветряных мельницах на Марсе» , и мой приведенный выше ответ основан на этой статье.

По данным НАСА, максимальная скорость ветра на Марсе составляет 100 км/ч, и в сочетании с чрезвычайно низкой плотностью атмосферы на Марсе не будет достаточно энергии, чтобы оправдать любой проект ветряной мельницы.

Из-за этих факторов строительство ветряных мельниц, вероятно, будет считаться пустой тратой времени, энергии и ресурсов.

Плотность пыли во время урагана также может быть довольно вредной. Я не могу себе представить, что они предназначены для того, чтобы выдерживать удары от пыли высокой плотности. Вам нужно будет специально спроектировать их, чтобы, вероятно, попытаться убрать импульс пыли, если вам нужна энергия; но это поднимает вопрос о том, насколько сильно это может повлиять на атмосферу. Определенно не так просто, как шлепнуть ветряную мельницу и подумать: «Да, это даст мне энергию». То же самое относится и к Земле, я думаю.
Но если у вас достаточно ветряных мельниц и, как вы сказали, вы, наконец, замедлите ветры, это потому, что энергия была использована для обогрева планеты. Но, как я уже писал в своем вопросе, с нагревом планеты градиенты давления будут больше, потому что локальные перепады температуры будут больше, а значит ветер...
Спасибо за ссылку, и да, без чего-либо, чтобы улавливать (небольшое) тепло, выделяемое ветряными мельницами, оно просто излучается обратно в космос. Это кажется таким очевидным, но я просто пропустил это. Возможно, вы могли бы добавить ссылку на свой основной ответ. И да, я согласен, Робинсон — лучший писатель в жанре научной фантастики, среди моих лучших с Иганом, Чангом и так далее…

Ветер в любом случае утихнет. Преждевременное замедление с помощью ветряных мельниц — это просто способ сконцентрировать рассеянную энергию, замедлив ее в одном месте на поверхности. Таким образом, не было бы чистого поступления тепла в атмосферу. Это имело бы значение только в том случае, если бы атмосфера двигалась как идеальная жидкость без трения. Наверняка именно этот аргумент он и имел в виду.

Однако это упрощение. На самом деле, как написал Ли Вайнштейн в своем блоге «Ветряные мельницы на Марсе»., будет очень незначительный, но временный, согревающий эффект. Замедление ветра с помощью ветряных мельниц уменьшает кинетическую энергию марсианской атмосферы из-за ветра, а сохранение энергии должно означать небольшое повышение температуры Марса. Однако это всего лишь временный эффект, поскольку они уменьшают скорость ветра. Как только средняя скорость ветра достигает нового, более низкого уровня равновесия, Марс возвращается к тепловому равновесию с остальной Вселенной. Таким образом, после запуска ветряных мельниц на короткое время произойдет действительно небольшое повышение температуры, после чего температура вернется к норме. Когда вы останавливаете ветряные мельницы, происходит обратное, они остывают, а затем возвращаются в нормальное состояние.

Вы можете использовать тот же аргумент для moholes. В результате температура Марса может повышаться только временно, потому что тепло не создается. В этот момент тепло из салона просто теряется быстрее. Остальная часть коры Марса, должно быть, получает немного меньше тепла, излучаемого через нее, поэтому в конечном итоге это приведет к тому, что Марс немного остынет в другом месте, на крошечные неизмеримые количества, но, вероятно, только в длительных временных масштабах.