Влияние гелия на науку вместо азота

Один из способов оценить относительную сложность полета — сравнить влияние на числа Рейнольдса . (tl;dr: полет намного сложнее)

Формула, которую мы будем использовать, представляет собой число Рейнольдса шнура:

где V — скорость, c — длина хорды профиля,$\nu$кинематическая вязкость; это$\nu$что меняется; с большим значением, соответствующим меньшему числу Рейнольдса, и более сложному полету.

Динамическая вязкость при$20^\circ C$в$10 ^ {-5} \frac{Kg}{m \cdot s}$

Плотность жидкости при$20^\circ C$в$\frac{Kg}{m^3}$

Давая нам кинематические вязкости , по$\nu = \frac{\mu}{\rho}$в$\frac{m^2}{s}$

Конечно, наша реальная атмосфера, вероятно, будет где-то между этими значениями, но гораздо более высокая вязкость гелия должна привести к более низким числам Рейнольдса для аналогичных аэродинамических профилей в сочетании с более высокой гравитацией, что должно затруднить полет в рассматриваемом мире, чем здесь. на земле.

Есть некоторые свойства азота и гелия в отношении удельной теплоемкости и объемов ... Итак, я отвечаю на вопрос, который вы не задали ... климат!

Объем - гелий занимает примерно в 7,5 раз больше объема, чем азот, при том же весе. В конечном итоге это означает, что ваша атмосфера будет расширяться вверх на значительно большее расстояние, чтобы иметь ту же массу ... примерно в 6 раз больше объема, просто чтобы сохранить ту же массу (и такое же давление на уровне моря). Честно говоря, я понятия не имею, повлияет ли это на удержание вашей атмосферы по сравнению с ее вымыванием в космос.

Диффузия. Вода диффундирует в гелии примерно в 3 раза быстрее, чем в азоте. Это имело бы действительно интересный эффект с точки зрения погоды, поскольку облака распространялись бы значительно быстрее в гелиевой атмосфере и могли бы даже предотвратить сильный дождь. Вместо облаков в атмосфере вы получите почти туманный туман. (в основном предположения с моей стороны).

Нагревать. У гелия сумасшедшая теплоемкость, почти в 5 раз больше, чем у азота. Это означает, что для нагрева требуется значительно больше энергии, но также значительно больше энергии для охлаждения. Ваш климат был бы гораздо более постоянным и меньше менялся бы от повседневных событий.

Мне пришлось бы изучить это подробнее и несколько раз отредактировать ответ ... но я чувствую, что у вас будет значительно больше водяного пара в атмосфере, которая простирается намного дальше, чем наша нынешняя Земля. Это будет придавать серо-белой облачности гораздо чаще, чем ясный солнечный день.

Мне было бы любопытно, какой тип ветра это вызовет и что именно произойдет со струйным течением. Дополнительные исследования ... Я знаю, что это не то, что вы искали в ответе, но большинство вопросов, которые вы задали, похоже, не будут слишком большими изменениями. Изменения, которые я вижу, связаны с погодой, атмосферным нагревом и водяным паром.

Интересно, будет ли гелиевая атмосфера иметь другой цвет неба или другой цвет заката?

Добавление

Гелий имеет совершенно иной спектр абсорбции, чем азот. Велика вероятность, что небо будет иметь другую окраску.

Азот из атмосферы также используется растениями для построения белков. Таким образом, при недостатке газообразного азота в атмосфере жизнь могла бы не развиваться или жизнь была бы совсем другой. Откуда бы это взялось?

Вы можете избавиться от этой проблемы, мигрировав гуманоидную расу с другой планеты, если хотите. Но стоит подумать, какое влияние на местные формы жизни окажет атмосфера из инертного газа.

Гелий инертен, поэтому не может заменить азот в реакциях.

Некоторые из ваших пунктов:

• Полет: Легче воздуха потребуются огромные водородные/нагретые гелиевые пространства для создания подъемной силы (если это вообще возможно). С авиацией будет сложнее (современные самолеты имеют зону полета, в которой воздух достаточно плотный, чтобы создать достаточную подъемную силу, и если они летят выше, они глохнут).

• Общение: ваш голос будет смешным. Кроме этого, ничего (радиоволны — это электромагнитные волны, на их скорость это не повлияет).

• Дайвинг: используется гелий, потому что высокое давление азота токсично. Ничего не изменится.

• Космический полет: взрыв водорода. Это будет зависеть от того, с чем еще можно сочетать. Я предполагаю, что большая часть кислорода будет находиться ниже в гравитационном колодце, а верхние слои, вероятно, в любом случае не будут очень плотными.

Мы бы весили больше

Самый большой эффект, который вы получите, заключается в том, что вам нужна гораздо более массивная планета, чтобы удерживать гелий. Гелий настолько легок, что может быть вырван из нашей атмосферы солнечным ветром. Гелий составляет мельчайшую часть нашей атмосферы, потому что он постоянно теряется. Наша планета создает его медленно, путем радиоактивного распада.

Юптье может удерживать гелий намного лучше, чем Земля, поэтому его процентное содержание гелия выше.

Чтобы добавить к существующим ответам. И гелий, и водород представляют угрозу для стабильности вашей атмосферы с течением времени (учитывая геологическую шкалу времени), поскольку их молекулярная масса настолько мала, что набирает скорость убегания только за счет теплового движения. Таким образом, эти газы довольно склонны к диффузии в космос, поэтому исчезают. Так что истощение атмосферы здесь является реальной проблемой.

Это требует тщательного балансирования гравитационной силы (по сути, «поверхностной гравитации») вашей планеты и тепла в атмосфере (в основном определяемого расстоянием до ее центральной звезды). Притяжение Юпитера достаточно сильно, чтобы удерживать H и He, а притяжение Марса и Венеры — нет. Сама Земля с трудом удерживает свой гелий в атмосфере, поэтому для всех технических целей его добывают из природного газа.

Атомы гелия настолько малы (даже меньше водорода благодаря своей структуре), что проникают в любой материал. Есть реальный пример , когда он попал в кристаллы часов iPhone и вызвал неисправность . Вакуумные лампы и ЭЛТ-дисплеи или даже флуоресцентное освещение, вероятно, будут непрактичными, они потребуют постоянной откачки гелия. Гелий может вызывать дефекты в кристаллических решетках, что затрудняет производство высокотехнологичной металлургии, химии и электроники. Когда нужны сверхчистые материалы, их придется кропотливо дегазировать в вакууме, чтобы избавиться от гелия.