Возможна ли атмосфера с разными слоями?

Да

Но есть
много вещей, работающих против этого формирования, особенно для земного мира. Вот проблемы, которые приходят на ум:

Химия

Вы можете подразделить химические вещества, используя множество различных стратегий. Я собираюсь разделить их, назвав их:

• редукторы (топливо)
• окислители
• инертный

Если у вас есть атмосфера с большим количеством окислителей (как на Земле), то восстанавливающие газы (например, метан), добавляемые в атмосферу, не сохраняются долго. Они быстро реагируют и смываются.

Так что на самом деле ваша атмосфера может содержать только инертные вещества (например,$N_2$) и окислители, такие как земля или инертные вещества (например,$He$) и редукторы (такие как$H_2$&$CH_4$), как Юпитер.

Динамика жидкостей

Жидкости (жидкости и газы считаются жидкостями) имеют тенденцию смешиваться. Для этого есть два основных механизма:

• Распространение
• Механическое перемешивание (обычно за счет турбулентных границ между слоями)

Основными газами атмосферы Земли являются :

$$\begin{array}{|c|c|c|c|} \hline \text{Gas} & \text{Fraction} & \text{Atomic Mass} & \text{Type} \\ \hline \text{Nitrogen } N_2 & \text{78%} & \text{28} & \text{Inert} \\ \hline \text{Oxygen } O_2 & \text{21%} & \text{32} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Argon } Ar & \text{1%} & \text{40} & \text{Inert} \\ \hline \text{Carbon Dioxide } CO_2 & \text{<<1%} & \text{44} & \text{Inert} \\ \hline \text{Water } H_2O & \text{Up to 1%} & \text{18} & \text{Inert} \\ \hline \end{array}$$

Обратите внимание на отсутствие соединений, считающихся восстановителями.

Несмотря на широкий диапазон атомных масс, атмосфера Земли в целом хорошо перемешана. Это из-за ветра. В некоторых местах с вулканическим выбросом вы можете получить лужи (невидимые) несмешанного$CO_2$газ. Животные (включая людей), которые попадают в эти бассейны, умирают от удушья.

Углекислый газ, будучи примерно в 1,5 раза плотнее воздуха, заставил облако «обнять» землю и спуститься вниз по долинам, где располагались различные деревни. Масса имела толщину около 50 метров (160 футов) и двигалась вниз со скоростью 20–50 километров в час (12–31 миль в час). Примерно на протяжении 23 километров (14 миль) облако оставалось сгущенным и опасным, задушив многих людей, спящих в Ниосе, Каме, Ча и Субуме.

Список газов-кандидатов

От самого легкого до самого тяжелого (в моем списке). Чем больше разница в массах газов, тем больше вероятность того, что вы получите дифференциацию.

$$\begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{Gas} & \text{Atomic Mass} & \text{Type} \\ \hline \text{Hydrogen } H_2 & \text{2} & \text{Reducer} \\ \hline \text{Helium } He & \text{4} & \text{Inert} \\ \hline \text{Methane } CH_4 & \text{16} & \text{Reducer} \\ \hline \text{Ammonia } NH_3 & \text{17} & \text{Reducer} \\ \hline \text{Water } H_2O & \text{18} & \text{Inert} \\ \hline \text{Neon } Ne & \text{20} & \text{Inert} \\ \hline \text{Nitrogen } N_2 & \text{28} & \text{Inert} \\ \hline \text{Carbon Monoxide } CO & \text{28} & \text{Reducer} \\ \hline \text{Nitric Oxide } NO & \text{30} & \text{Reducer?} \\ \hline \text{Oxygen } O_2 & \text{32} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Hydrogen Sulfide } H_2S & \text{34} & \text{Reducer} \\ \hline \text{Fluorine } F_2 & \text{38} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Argon } Ar & \text{40} & \text{Inert} \\ \hline \text{Carbon Dioxide } CO_2 & \text{44} & \text{Inert} \\ \hline \text{Nitrous Oxide } N_2O & \text{44} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Nitrogen Dioxide } NO_2 & \text{46} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Sulfur Dioxide } SO_2 & \text{64} & \text{Reducer} \\ \hline \text{Chlorine } Cl_2 & \text{70} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Krypton } Kr & \text{84} & \text{Inert} \\ \hline \text{Xenon } Xe & \text{131} & \text{Inert} \\ \hline \text{Bromine } Br_2 & \text{160} & \text{Oxidizer} \\ \hline \text{Iodine } I_2 & \text{254} & \text{Oxidizer} \\ \hline \end{array}$$

В легких газах преобладают восстановители, а в тяжелых газах преобладают окислители (в первую очередь галогены). Инертные газы, как$N_2$и благородные газы распыляются через смесь.

Одна возможная установка

Пока восстановительные слои и окислительные слои разделены инертными слоями, вы можете иметь все виды газов.

По возможной конфигурации будет (со слоем брома как самый глубокий слой).

$$\begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{Layer} & \text{Gas} & \text{Type} \\ \hline 1 & \text{Bromine} & \text{Oxidizer} \\ \hline 2 & \text{Krypton} & \text{Inert} \\ \hline 3 & \text{Earth's Atmosphere} & \text{Oxidzer} \\ \hline 4 & \text{Helium} & \text{Inert} \\ \hline 5 & \text{Hydrogen} & \text{Reducer} \\ \hline \end{array}$$

Я добавлю еще два явления, о которых следует подумать после ответа Джима 2B. Во-первых, почему облака плоскодонные? Сочетание температуры, давления и насыщенности водяным паром приводит к пересечению порога в нижней части облака. Присутствие капель может изменить характер химического состава в этих двух областях. Капли намного плотнее газа, но достаточно малы, чтобы сохранять плавучесть (из-за броуновского движения). В этой области также есть новая система теплообмена, в которой добавленное тепло будет испарять капли, а не нагревать окружающий газ. Это указывает на одну незначительную возможность того, что отдельные слои играют роль в жизненных различиях.

Во-вторых, когда дело доходит до смешивания, газ, как известно, трудно предотвратить смешивание. Жидкости имеют мениск, который втягивает атомы и молекулы в жидкость, что может помочь разделить слои жидкости. Гидрофобное поведение может добавить к этому наслоению. Это не имеет эквивалента моим знаниям о газах. Это отсутствие работает против эффектов расслоения в газах, которые обнаруживаются в жидкостях.