Ciclones verticales en un hábitat espacial giratorio

Creo que hay un problema muy serio con la practicidad de su entorno. Si entiendo su descripción, tiene un toro con un radio mayor de 10,000 km y un radio menor de 200 km, girando lo suficientemente rápido como para producir aproximadamente 1/3 g de "gravedad" centrífuga dentro del volumen del toro.

Pero entonces quieres aproximadamente 1 atmósfera de presión dentro del toro. La atmósfera será impulsada hacia el radio exterior del toro de la misma manera que nuestra atmósfera es atraída hacia la superficie por la gravedad terrestre. Esto dará como resultado un diferencial de presión con una altura similar a la que se ve en nuestra atmósfera.

Usando la fórmula barométrica para una presión superficial de 100 kPa (1 atmósfera), una constante gravitacional de g/3 y una temperatura térmicamente equilibrada de 290 Kelvin (23 C o 73 F), la presión aproximada en función de la altitud será P(h) ~ 100.000*exp(-0,000035h) kPa. Como resultado, su presión atmosférica caerá a aproximadamente la mitad de una atmósfera a una altitud de ~20 km, y será más baja que en la cima del Everest cuando esté a unos 30 km de altura.

Esto significa que la mayor parte de su volumen toroidal será un vacío inhabitable vacío. Vea la imagen a continuación para ver la escala.

La 'buena' noticia es que, en la profundidad práctica de la atmósfera, la variación de la velocidad radial es de solo unos 15-20 m/s. Eso debería ser suficiente para producir algo de clima y viento como resultado de las fuerzas de Coriolis que actúan sobre el movimiento convectivo del aire dentro de la atmósfera, pero probablemente no lo suficiente como para producir tormentas mortales, etc.

Como señaló @Ash en un comentario, las celdas de Hadley son un efecto de circulación de aire que debe tenerse en cuenta y desempeñar un papel importante en los ciclones y huracanes.

Básicamente, los huracanes se forman por diferencias de presión y temperatura entre diferentes flujos de aire. No veo cómo en su escenario el flujo de aire puede calentarse de manera diferente para formar un ciclón.

Claro, si el aire se mueve dentro de su cilindro hueco, el coriolis y el efecto eotvos lo obligarían a cambiar de dirección, pero ¿por qué se movería en primer lugar?

tl;dr; No hay tal cosa como huracanes dentro del tubo si se calienta uniformemente

Este sitio proporciona una excelente explicación del efecto Coriolis. Es causado principalmente por una diferencia en la distancia desde la superficie hasta el eje de la tierra entre el ecuador y las latitudes al norte y al sur.

Es hora de hacer algunas matemáticas. El aire en la parte superior del toro se movería a$\dfrac{\pi DR}{m}$, o$\pi(10200)0.005$kilómetros por minuto. El resultado es sobre$160$kilómetros por minuto.

El aire en el exterior del toro estaría moviéndose a$\pi(9800)0.005$kilómetros por minuto. Este resultado es$154$kilómetros por minuto.

Tendrás un efecto Coriolis bastante potente. La diferencia en la velocidad del aire en la parte superior/inferior del toro y el borde exterior sería$6$kilómetros por minuto. Traducido a horas, esto es$360$Kilómetros por hora.

Los ciclones serán lo contrario de un huracán, con vientos de alta velocidad en el exterior y vientos de baja velocidad en el interior. Los ciclones de Coriolis serán "estacionales". Esto significa lo siguiente: no serán permanentes, sino que irán girando lentamente para$360$kilómetros por hora, y luego la resistencia causada por los otros ciclones hará que los ciclones reduzcan su velocidad a poca o ninguna velocidad. Esto significa que tienen poca fricción entre sí y podrán volver a girar hasta$360$Kilómetros por hora. Aquí hay un diagrama para ayudar a aclarar cómo se verán los ciclones dentro del toro:

$360$kilómetros por hora es$223.694$millas por hora. Según Wikipedia , las personas en los bordes del ciclón experimentarían lo siguiente.

Increíble daño. Casas sólidas y bien construidas nivelaron los cimientos y fueron barridas; las estructuras de hormigón armado con acero están gravemente dañadas; los edificios altos colapsan o tienen severas deformaciones estructurales; autos, camiones y trenes pueden ser arrojados aproximadamente$1$milla ($1.6$kilómetros).

No lo creo. La Tierra tiene una atmósfera abierta donde los gases están expuestos al espacio, y su toroide tendría toda la atmósfera contenida. Además, si la temperatura fuera estable entre el centro y el borde del tubo, entonces no habría lugares naturales donde se acumulara la presión del aire.
El efecto Coriolis en la tierra es causado por el sol que calienta el aire en el ecuador más que el aire al norte y al sur del ecuador. El aire caliente sube y se expande, viajando de norte a sur. A medida que se enfría, desciende, completando el circuito de regreso a la superficie de la tierra. Dado que la temperatura dentro del toro es presumiblemente constante, estas áreas de aire de alta/baja presión no se formarían, lo que significa que el efecto Coriolis no ocurriría.