¿Circularía el aire por sí solo en una estación giratoria?

Sé que la circulación del aire fue un problema complicado en la ISS. Creo que en una estación giratoria el aire se estaría moviendo con la estación, pero el aire contra el “piso” se estaría moviendo más rápido o tendría mayor fuerza ejercida sobre él que el aire en el techo de la misma manera la fuerza sobre tus pies sería un poco más que en su cabeza.

¿Esta rotación no resultaría naturalmente en una circulación de aire constante o al menos en movimiento, incluso si la estación tuviera paredes que la separaran en múltiples secciones (cada sección experimentaría el mismo efecto)?

¿Sería efecto suficiente poder satisfacer las necesidades de salud y confort con un sistema de circulación de aire no más complejo que en un edificio de oficinas?

Nota: No me refiero a cómo el aire acondicionado enfriaría el aire, reemplazaría el oxígeno, etc. Solo cómo podría ocurrir la circulación del aire.

Eche un vistazo a la respuesta de @AtmosphericPrisonEscape a la variación radial de la presión atmosférica en un barco giratorio con forma de cilindro de O'Neill. (Cita con Rama) ¡ No es un duplicado, pero será una lectura interesante! Mi sensación aquí es que la rotación interactuará con los gradientes de temperatura (fuentes y sumideros de calor) para producir una cantidad impredecible de circulación localizada, pero eso no produciría una mezcla suficiente para evitar la acumulación de CO2 y otros contaminantes en algunas áreas.
Si el aire en una estación espacial giratoria circulara por sí solo, las centrífugas de gas para la separación de isótopos no funcionarían.
Iba a mencionar centrífugas. La rotación crearía un gradiente de presión hacia el borde. Pero después de que todo se asiente, simplemente rotarían juntos como un trozo. A excepción de las fuentes de calor, como el lado expuesto al sol, que podría crear corrientes. Y las fuerzas de Coriolis actuarían sobre esas corrientes. Pero con el tamaño probable de la estación y la partición en secciones más pequeñas, no creo que nada interesante o útil resulte de eso.
@Uwe no, las centrífugas (gas, tubo de ensayo o cualquier otro tipo) no funcionan por circulación. Simplemente producen una fuerte aceleración radial y los fragmentos más densos o más pesados ​​se difunden muy lentamente hacia el exterior. Las centrífugas de gas usan un flujo suave, pero eso se hace como una forma de cascada.

Respuestas (1)

¿Circularía el aire por sí solo en una estación giratoria?

Respuesta corta, no.

La rotación del cuerpo rígido de una estación llena de aire daría como resultado un gradiente de presión estático y muy muy leve (siendo más alto en el punto más alejado del centro de rotación), pero la rotación por sí sola no produciría ninguna fuerza que mantuviera la circulación. La fricción ralentizaría cualquier movimiento inicial hasta detenerlo y todo lo que tendría sería difusión.

Si no tuviéramos gradientes de temperatura y humedad que impulsaran el clima en la Tierra, la atmósfera simplemente rotaría como un cuerpo rígido junto con el resto del planeta, que es principalmente lo que ya hace cerca de la superficie. En el ecuador, por ejemplo, el aire cerca de la superficie de la Tierra gira al unísono con el planeta a 465 m/s, pareciendo estar casi en reposo con todo lo demás, a menos que haya un tifón...

Sin embargo, es probable que una estación realista tenga gradientes de temperatura y humedad, y estos combinados con la gravedad artificial pueden dar como resultado un movimiento de circulación aleatorio, impredecible y muy lento en algunos lugares, pero no es algo en lo que pueda confiar para sentirse cómodo.

Tenga en cuenta que la fuerza de las corrientes de convección será localmente tan fuerte como lo sería en la superficie de un planeta con una gravedad equivalente. Aquí en la Tierra, las corrientes de convección no siempre son suficientes (por eso existe el aire central), pero con bastante frecuencia lo son. Muchos dispositivos electrónicos se enfrían pasivamente por aire... permanecerán más fríos en gravedad centrífuga que en caída libre.
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