Движение газов

Это самая очевидная вещь, которую вы точно определили. Предполагая, что оба портала находятся на поверхности, воздух у портала будет иметь соответствующее давление воздуха (с силами, действующими на эту область портала, указанную в скобках):

Венера : ~92 бар (28 902 652,4 ньютона)

Марс : ~0,00636 бар (1998,05293 ньютона)

Это означает, что давление на Венере примерно в 14465,4088 раз больше, чем на Марсе. Мне не нужно много заниматься математикой, чтобы сказать, что атмосфера с Венеры совершенно определенно изначально будет перетекать в атмосферу Марса, а не наоборот. Этот поток нельзя остановить, пока давление атмосфер не выровняется или порталы не будут закрыты. (Автоматическое закрытие этих порталов кажется хорошей защитой от сбоев!)

Теперь, учитывая такую ​​большую разницу в поверхностном давлении и гравитации, нам нужно выяснить, достигает ли венерианская атмосфера, втекая в марсианскую атмосферу, космическую скорость. Согласно Википедии, скорость убегания Марса составляет скромные 5,027 км/с. Если вы приложите силу атмосферы Венеры к молю ее самой распространенной частицы (углекислого газа), вы получите (используя динамическое давление )

$$v = \sqrt{\frac{2q}{\rho}}$$

куда

$v$это скорость воздуха

$q$динамическое давление (в данном случае 92 бар - 0,00636 бар = 91,99364 бар)

$\rho$это плотность воздуха (для Венеры это 67 кг/м^3)

который дает:

$$v = 524.03042 \text{ m/s}$$

$$524\text{ m/s} << 5,027\text{ m/s}$$

Так что у Венеры нет давления, необходимого для запуска чего-то через этот портал, через атмосферу Марса и в космос. (Однако вам следует быть осторожным при размещении своих порталов, потому что теоретически вы можете использовать их для запуска вещей в космос с другими планетарными телами.)

Как только атмосферы сравняются по общему давлению, атмосферы будут пытаться стабилизировать свое парциальное давление, пока две планеты не разделят одну и ту же атмосферу. Следует отметить, что этот процесс займет больше времени, чем выравнивание общего давления, просто потому, что существует так много воздуха для перемещения с Венеры на Марс, что атмосфера Марса не получит изменения, чтобы перейти на Венеру, пока общее давление не станет равным равный.

Пришло время еще немного посчитать, на этот раз используя более знакомое давление из-за уравнения глубины :

$$p = \rho \times \text{gravity} \times h$$

зная, что давление Венеры и давление Марса (в конце концов) сравняются, и их плотности будут одинаковыми, мы остаемся с

$$\frac{g_{\text{Venus}}}{g_{\text{Mars}}} = \frac{h_{\text{Mars}}}{h_{\text{Venus}}}$$

$$\frac{8.87 \text{ m/s}^2}{3.711 \text{ m/s}^2} = 2.39019132$$

Таким образом, новая атмосфера Марса должна быть примерно в 2,4 раза толще новой атмосферы Венеры, когда это ужасное событие выравнивания давления, наконец, закончится. Это просто объемное давление. А парциальные давления?

Состав атмосферы / Химия

С учетом того, что эти атмосферы соприкасаются друг с другом, и зная, что газы пытаются равномерно диффундировать в пространство, в которое им «разрешено» проникнуть, мы наблюдаем изменение атмосферы Марса, за которым следует изменение атмосферы Венеры. .

Если вы взглянете на статьи в Википедии о Венере и Марсе и посмотрите на список парциальных давлений, вы поймете, что их атмосферы выглядят очень похожими — они в основном состоят в основном (> 95%) из углекислого газа, за которым следует азот и другие микроэлементы. Содержание серы в атмосфере Марса увеличится, а Венера получит еще несколько микроэлементов, но в остальном состав существенно не изменится.

Согласно этому , одна из проблем Марса заключается в том, что у него недостаточно атмосферы, чтобы удерживать тепло. Дополнительный углекислый газ с Венеры, тем не менее, немного помог бы, создав атмосферу, которая удерживает тепло. делая его теплее. Не говоря уже о том, что температура воздуха с Венеры составляет адские 737 К, что значительно согреет Красную планету.

Я не знаю точного состава Венеры и Марса, поэтому не могу сказать, насколько теплее /холоднее станет каждая планета или как быстро. Я готов сказать, основываясь на относительном размере каждой планеты и некоторых знаниях о теплоемкости , что Марс будет нагреваться больше, чем Венера остынет. Фактически, по прошествии достаточного времени Марс и Венера могут в конечном итоге достичь одинаковой температуры, если предположить, что порталы обеспечивают передачу тепла.

Изменения погодных условий

Это еще одна область спекуляций, потому что марсианские погодные условия недоступны. Кроме того, погодные системы являются классическими примерами хаотических систем , ваше медленное введение атмосферы Венеры может иметь много, много непредвиденных эффектов.

Однако локально мы знаем, что более плотный венерианский воздух будет распространяться до тех пор, пока его давление не сравняется с марсианским. Мы также знаем, что он намного более плотный, поэтому воздух будет распространяться (относительно) близко к поверхности. Если бы порталы были больше, это могло бы привести к постоянным поверхностным ветрам, как мы видим с наземным и морским бризом.

Я предполагаю, что порталы фактически являются червоточинами и поэтому сохраняют потенциальную, кинетическую энергию и импульс.

В этом случае чистый поток газов будет от Марса к Венере . В то время как градиент давления благоприятствует обратному потоку, это в несколько раз преодолевается разницей в гравитации двух планет (гравитационный колодец Венеры намного глубже) и в гораздо большей степени тем фактом, что Венера находится дальше внутрь Солнечной системы и таким образом, находится глубже в гравитационном колодце Солнца. Следовательно, эффект будет таков, что Марс потеряет почти всю свою существующую атмосферу, в то время как атмосфера Венеры увеличится в плотности на незначительную величину. Для сохранения импульса орбиты планеты также изменятся незначительно.

Обратите внимание, что если диаметр портала составляет всего два метра, Марсу может потребоваться много времени, чтобы потерять свою атмосферу.