Maximización del rango vertical de presión de aire habitable

En el cuento de Larry Niven "Bordered in Black", hay un planeta (Sirius B-IV) con una gravedad mucho menor que la Tierra. Como resultado, el planeta tiene un gradiente de presión atmosférica más suave, es decir, la presión del aire cambia menos en la misma distancia vertical. Debido a esto, el planeta tenía nubes de hasta 130 kilómetros.

Me hizo pensar: hay un mundo que he estado construyendo durante algún tiempo que tiene un componente vertical extremo en su geografía, con algunas características que tienen cientos (y en un caso extremo, miles) de millas de altura. Hace un tiempo se me ocurrió que la presión del aire sería un problema grave en este entorno, ya que la mayor parte de ese espacio vertical, aunque no necesariamente los extremos superior o inferior, está destinado a ser habitable. Inicialmente decidí ignorarlo, juzgando que el problema era insuperable.

Ahora Niven ha reavivado mi interés en encontrar una explicación científica para esto. Usando física real, ¿cuáles son algunas buenas explicaciones para un rango de presión de aire habitable que se extiende a lo largo de varios cientos de millas verticales? Si esto no es posible, ¿cuál es la mayor distancia vertical sobre la que puede permanecer la presión del aire?

Nota al margen: el suelo está hecho de handwavium. No estoy entrando en el tema de cómo existen características de cien millas de altura en este mundo. El aire, por otro lado, al ser respirable, es nitrógeno-oxígeno normal y, por lo tanto, requiere una explicación de su comportamiento.

Respuestas (2)

La "cura" sugerida: gravedad superficial más baja (¡mucha!) (es decir, tener un planeta más pequeño o un núcleo más liviano... o ambos) es obligatoria en su caso porque las montañas de "varios cientos de millas verticales" de lo contrario colapsarían bajo su el propio peso y el aire enrarecido es la última de sus preocupaciones (científicas).

Hay buenas razones geológicas por las que el pico más alto de Marte (mt.Olympus) es significativamente (>20%) más alto que cualquier contraparte de la Tierra.

Lo que propones es bastante extremo y sinceramente no creo que se pueda lograr sin recurrir a alguna "magia".

Lo que debería preocuparle, aunque hay otros factores que no sé si tuvo en cuenta:

  • temperatura: disminuye con la altitud y es la razón principal por la cual las cordilleras altas son "no habitables".
  • el cuerpo humano puede adaptarse a rangos de presión muy extremos, con el tiempo.
  • si sus cadenas montañosas superan la troposfera, no obtendrá precipitaciones atmosféricas, lo que significa: ¡no habrá agua!
  • Las cadenas montañosas altas, en la Tierra, no son habitables principalmente debido al clima frío del desierto mucho antes de que la falta de oxígeno se convierta en un problema.
  • todo lo anterior sería mitigado por una gravedad más baja.
  • muy baja gravedad significa que no hay núcleo de hierro, lo que, a su vez, significa que no hay escudo magnético para el viento solar.
Buen punto... Olvidé que mayor gravedad significa montañas más bajas...

No es fácil dar una respuesta directa.

La fórmula aproximada para calcular presión vs altura es la siguiente

pag = pag 0 mi X pag ( − gramo METRO h / R 0 T 0 )

Dónde pag 0 es la presión, gramo es la gravedad, METRO es la masa molar del aire seco y T 0 es la temperatura, todo al nivel del "mar", mientras que h es la altura y R 0 es la constante universal de los gases.

Jugar con g es arriesgado, ya que reducir g también reducirá la capacidad del planeta para mantener una atmósfera.

Puede usar mejor las propiedades del decaimiento exponencial para "reducir la velocidad" para grandes valores de h, en este caso, y yendo casi horizontal. Si coloca su zona de supervivencia en esa área de alta h, puede extenderla para diferencias de altura realmente grandes.

Vea el cuadro a continuación: la caída de 20 kPa (100 a 80) ocurre en 2000 metros si comienza desde el nivel del mar, toma 3000 metros si comienza desde 4000 metros (60 a 40).

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El "truco" es aumentar tu pag 0 para que su presión habitable se desplace a grandes alturas. El problema es que para aumentar tu pag 0 necesitas aumentar tu g, que al estar también en el exponente influye en la tasa de caída. Además, una g más alta hará que tus montañas sean más bajas.

Pero, sin embargo, esto puede explicar cómo la presión es soportable en rangos más amplios.

No necesitas aumentar gramo aumentar pag 0 . En su lugar, puede simplemente agregar más ambiente . gramo tampoco, por sí mismo, hace nada para ayudar o dificultar el mantenimiento de una atmósfera. La velocidad de escape es mucho más relevante. Puede mantener una atmósfera con una gravedad muy baja y una velocidad de escape muy alta, si tiene un planeta con una densidad muy baja, como lo demuestra, por ejemplo, Saturno, que retiene hidrógeno muy bien (lo que la Tierra no puede hacer) a pesar de tener una gravedad "superficial" apenas un poco más alta que la de la Tierra.
@ LoganR.Kearsley, agregar atmósfera agrega masa y agregar masa aumenta g ...
Si estás dentro de la atmósfera, no, no es así. Teorema de la cáscara. Si estás fuera de la atmósfera, la diferencia es insignificante. La atmósfera de Venus, por ejemplo, es más de 90 veces más masiva que la de la Tierra, pero sigue siendo un error de redondeo al calcular la gravedad de Venus.
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