В каких условиях могли летать киты?

Атмосфера высокой плотности.

Киты могут делать то, что они делают, потому что они обладают нейтральной плавучестью. Вода, в которой они находятся, поддерживает их огромную массу, и поэтому они невесомы. Они не лишены массы и, следовательно, должны двигаться вокруг себя, но сильное тяготение уменьшается.

Если масса предмета меньше массы вытесняемого им объема атмосферы, то этот предмет будет плавать. Верно для кита в воде, верно для гелиевого шара в воздухе. Давайте предположим, что это китоподобные киты, а не какие-то существа из водородных шаров, которые хотя и удивительны, но не похожи на китов.

На Венере атмосфера высокого давления - 93 бара, то есть примерно в 93 раза больше нашего атмосферного давления. Но это по-прежнему дает газ только около 5% плотности воды, поэтому водяные вещества не будут плавать в газе.

Что насчет Юпитера? Газовый гигант! Есть ли какая-то точка в атмосфере, где она достаточно плотная, чтобы киты могли плавать? Да, но, видимо, на такой глубине так жарко, что кит бы сварился. Это описано в этом xkcd. https://what-if.xkcd.com/138/ и на некоторой глубине в этом ответе стека WB. Возможна ли луна, плавающая в атмосфере газового гиганта?

Но вы хотите летающих китов, и вы их получите! Проблема с Юпитером в том, что его атмосфера состоит из легкого вещества — водорода и гелия. Вам действительно нужно сжать этот материал, чтобы сделать его таким же плотным, как вода. Венера лучше с атмосферой CO2.

Хитрость заключается в том, чтобы создать атмосферу из очень плотного газа. Однажды я предположил, что пузырек ксенона на достаточной глубине под океаном будет плотнее воды и, таким образом, исключит воду, которая будет плавать наверху.

с http://www.halfbakery.com/idea/Xenon_20Breathers

При каждом удвоении давления вес данного объема газа удваивается. Вес объема воды не меняется под давлением. Моя математика: увеличение на 1 атм при глубине 10 метров 1 литр H2O = 100 грамм 22,4 литра воды = 2240 грамм 22,4 литра ксенона при 1 атм = 52 грамма 52x = 2240 x = 2240/52 = 43 атм или 430 метров Глубина 431 метр, пузырь ксенона утонет. Таким образом, постоянную подводную среду обитания можно было бы создать на глубине ниже 431 метра, просто закачав отверстие в морском дне, наполненное ксеноном. Ксенон не пузырится. Вы можете получить к нему доступ, спустившись по лестнице.

430 метров ниже уровня океана — это не какое-то сверхъестественное губительное давление. Многие вещи живут там внизу и гораздо глубже. А чтобы было диче, можно включить в атмосферу радон — да, он радиоактивный, но жизнь приспосабливается, и он даже плотнее ксенона.

Ло - твой летучий кит! Он живет в атмосфере очень тяжелых благородных газов. Он питается летающими радиоавтотрофами, которые получают энергию, утилизируя излучение атмосферного радона.

Для скептиков - Коди из лаборатории Коди продемонстрировал вышеописанный принцип, плавая на сжатом ксеноне пузырек воды. Можно ли плавать жидкостью в газе?

Коди тоже дышит ксеноном . Его комментарий - "ксенон сильно бьет!". Но у ваших китов были бы превосходно низкие китовые песни.

Краткий ответ - нет . Чуть более длинный ответ - nooooooooooooo .

Вещи летают, потому что они делают одну из этих двух вещей:

• Они толкают вниз достаточное количество воздуха и достаточно быстро, чтобы, по сути, оттолкнуться от него и набрать высоту достаточно долго, чтобы позволить им снова толкнуть. Крылья и пропеллеры делают это.
• Сами они легче воздуха, а значит, будут на нем плавать. Воздушные шары делают это.

Для первой стратегии вам нужно будет что-то прикрепить к киту, чтобы заставить его летать. Массивные крылья не помогут; киты просто слишком тяжелые и слишком плотные. У них толстый слой подкожного жира, тогда как птицы шустрые. Поставить в кита воздушные карманы тоже мало, само существо еще слишком большое. Большим летунам нужны экспоненциально большие крылья. Самые большие летающие динозавры были почти полностью крылатыми, и даже они не могли взлететь сами: им пришлось бы залезать на дерево и парить.

Чтобы сделать обычного кита легче воздуха, вам понадобится воздушный шар во много-много раз больше, чем сам кит. Подумайте: размером со стадион. Вы вряд ли увидите это существо. Не имеет значения, наполняете ли вы этот шар гелием, водородом или чистым вакуумом, этого недостаточно.

Оба эти решения сделали бы результирующее существо мало похожим на кита.

И изменить планету? Сделать воздух достаточно плотным, чтобы в нем мог плавать кит, значит, по сути, поднять уровень воды, поскольку кит был создан для плавания в воде, а не в газе. Все газы гораздо, намного менее плотны, чем вода.

Магия — ваша единственная ставка. Это, или тайник с отрицательной массой , который настолько теоретический, что по сути волшебный.

Я буду рассматривать в первую очередь второй вариант.

Как мы можем изменить китов?

В моем ответе на Hydrogen Dragons есть несколько ссылок и ресурсов, которые мы, возможно, сможем перепрофилировать.

В частности: Кубический фут водорода поднимает около 30,8 грамма ( 68 фунтов на 1000 кубических футов ).

И я рассмотрю это в отношении синего кита, длина которого достигает 30 метров .

У нас есть размеры синего кита , которые предполагают, что мы можем использовать высоту, возможно, 4,5 м для этой 30-метровой длины, и он примерно трубчатый, поэтому мы можем экстраполировать это на ширину, немного грубо и готово, возможно, но это будет сделать пока.

Животное немного сужается сзади и спереди, поэтому я возьму 4 м x 4 м x 30 м, что дает нам объем 480 кубических метров.

Если мы сократим это до 440 кубических метров, чтобы учесть фактическую массу тела (у этого дирижабля кожные органы и другие структуры кита и т. д.), то это 15538,5 кубических футов газа с грузоподъемностью 1056,62 фунта, оставив вам 1412,59 кубических футов для негазового объема. (органы и кости) животного.

Это может оказаться полезным для преобразования кубических метров в кубические футы.

Для справки:

1. Плотность мяса 1,0 г/см3 или около того.
2. Плотность кости 1,9 г/см3 или около того.
3. Соотношение костей и мяса Только один кролик с процентным соотношением «цельное» тело — это кролик, поэтому используйте его (28% костей / 72% мяса).

Предположение: данное соотношение костей и мяса указано по весу, а не по объему, поправьте меня, если это неправильно.

Таким образом, мы дали себе 1056,62 фунта веса, который может поднять объем водорода, и, исходя из вышеприведенного соотношения, это 295,85 фунта костей и 760,76 фунтов плоти и мышц.

Преобразование фунтов в граммы

Так вот

Кость: 134196,68 грамма кости / 1,9 = 70629,83 см3.

Мясо: 345077,18 г мяса / 1 = 345077,18 см3

Итого = 415707,01 см3, что составляет 41,57 кубометра .

Что для грубого концептуального наброска достаточно близко к выделенным нами для этого 40 кубометрам.

Подводя итог / Пока.

У нас есть прямоугольный параллелепипед длиной 30 м, шириной 4 м и глубиной 4 м (мне было лень делать его в виде трубы, но мне не хочется возвращаться и переделывать его, так что просто продолжайте), состоящий примерно из 1056,62. фунтов ( 479,27 кг или 0,53 тонны США ) кожи, плоти, костей и органов, обернутых вокруг 440 м3 водорода.

Это дает нам площадь поверхности 512 м2, на которую мы должны растянуть 41,57 м3 органических животных.

Если мы раздавим наши 40 м3 плоти и костей в прямоугольный параллелепипед 10x4x1 м (40 м3) и разрежем его на кусочки высотой 10 м и шириной 4 м (40 м2), то для покрытия этой поверхности потребуется 12,8 из них, и они будут Толщина 7,81 см.

Дэн! вдруг это звучит не слишком правдоподобно, неважно, просто держись и терпи меня.

Итак, давайте уменьшим это вдвое и предположим, что средняя толщина кожи (которая может быть не полностью «кожей») составляет 3,9 см, что оставит нам 20 м3 плоти и костей, чтобы поиграть с другими органами и структурами.

Хорошо, мы, вероятно, можем это сделать, но ваш кит будет намного более хрупким, чем настоящий кит.

Это означает, что ваш кит может выглядеть более или менее точно как кит, и я могу представить, как он питается стаями насекомых и твердыми частицами в воздухе так же, как кит в океане питается крилем.

Но фактическое количество мяса и костей по объему будет значительно уменьшено, и оно будет скорее барахтаться в воздухе, чем летать, и будет с трудом летать против сильного ветра (на самом деле, вероятно, не может).

Учитывая газ, используемый для подъема, горящая стрела может дать впечатляющие результаты, если пронзит кожу.

К сожалению, законы физики здесь не работают в вашу пользу.

1. Как можно изменить земные условия (толщину, гравитацию), чтобы киты могли активно летать (ничего не меняя в животном)?

Поддерживать что-то с массой и размерами даже небольшого вида китов в воздухе И живым без внешней поддержки, вероятно, невозможно, независимо от окружающей среды. Как минимум, это потребует резкого увеличения плотности воздуха и резкого снижения гравитации по сравнению с тем, что происходит на Земле. Сложность увеличивается с размером кита, потому что более крупные киты настолько массивны, что их тела не могут выдерживать собственный вес без поддержки выталкивающей силы в воде.

Вы не можете изменить только гравитацию, потому что движение в воздухе и воде сильно различается, и немодифицированные киты не смогли бы контролировать свое движение при нормальной плотности атмосферы (сравните движения птиц и рыб в полете и плавании или конструкции китов). пропеллеры самолетов и лодок).

Однако увеличение плотности воздуха создаст свои проблемы. Вам также нужно будет изменить состав атмосферы, потому что почти каждый вдыхаемый газ становится наркотическим и / или токсичным при высоком давлении - см. Наркоз инертным газом и токсичность кислорода . Также сомнительно, смогут ли легкие, предназначенные для дыхания воздухом с плотностью на уровне моря, справиться с воздухом с плотностью, позволяющей плавать, хотя глубоководные киты, вероятно, лучше всего приспособлены к решению этих двух последних проблем, поскольку они уже имеют дело с экстремально глубокими погружениями. давления моря.

2. Как мы могли изменить китов (изменить кости, физиологию, анатомию, но оставить размер и внешний вид), чтобы они могли летать в нормальных земных условиях?

Это гораздо более выполнимо во многих отношениях, хотя все еще сталкивается с проблемой, что киты не предназначены для достижения значительной тяги и маневренности в воздухе. Но пока отложим это.

Чтобы что-то размером и формой с китом оставалось в воздухе без посторонней помощи, вам нужно сделать из него воздушный шар (точнее, аэростат ) . В этом случае вы хотите получить как можно больше из-за закона квадрата-куба : если вы удвоите размер чего-либо, его площадь поверхности умножится на четыре, а объем умножится на восемь.

Масса воздушного шара зависит от площади его поверхности, а его подъемная сила зависит от его объема, поэтому по сравнению с воздушным шаром диаметром один фут воздушный шар диаметром два фута весит в четыре раза больше, но может поднять в восемь раз больше. масса воздушного шара и полезного груза.

Для дирижабля-кита воздушный шар — это его кожа, а полезная нагрузка — остальные его органы. Все в ките должно быть как можно меньше и легче, а большая часть его тела должна содержать только подъемный газ. Это означает минимальный скелет, минимум мышц, отсутствие жира и так далее.

Возвращаясь к вопросу о движении, вы все еще не можете плавать по воздуху, и устранение большинства мышц вам в этом не поможет. Вместо этого движение должно будет в первую очередь полагаться на регулировку плавучести, чтобы подниматься или опускаться при разных ветрах, как это делают воздушные шары, используя хвост и ласты в качестве небольших рулей для (крошечного) дополнительного контроля.

Рассмотрим что-то, что может летать, что имеет примерно такую ​​же массу и в целом неаэродинамическую форму, как маленький кит.

Например, вертолет Robinson R44. ( https://en.wikipedia.org/wiki/Робинсон_R44 )

Sp, как нам изменить кита, чтобы он работал так же? Нам не обязательно нужны лопасти несущего винта, если кит каким-то образом может создавать непрерывную вертикальную струю воздуха. Но нам нужно много энергии.

R44 сжигает около 1 литра бензина в минуту, чтобы оставаться в воздухе, а бензин — очень энергоемкое топливо. Так что вам нужно изменить метаболизм кита, чтобы сделать что-то подобное, а также обеспечить его подходящим «источником пищи».

Я могу спросить, как Супермен летает по воздуху и как Супермен продвигается через космическое пространство.

Возможно, Супермен каким-то образом обладает способностью создавать поля искусственной гравитации, чтобы заставить себя «упасть» туда, куда он хочет.

И если какой-нибудь сумасшедший ученый вставит китам какие-то машины или органы, контролирующие гравитацию, киты могут быть достаточно разумными, чтобы их можно было научить и/или научиться самостоятельно контролировать эту силу и безопасно летать. В конце концов, существует вероятность, большая или малая, что некоторые или все китообразные могут быть такими же разумными, как люди, и, таким образом, считаться людьми в реальной жизни.

И любой другой способ, которым любой научно-фантастический персонаж «летает» по воздуху или космическому пространству без транспортного средства или очевидного механического двигателя в любом научно-фантастическом рассказе, романе или комиксе, теоретически может быть адаптирован для использования китами примерно с такой же или с такой же скоростью. мало правдоподобности, как в оригинальном рассказе, романе или комиксе.