¿Sientes el viento en Marte?

La presión del aire en Marte es aproximadamente el 1% de la de la Tierra al nivel del mar. Pero la velocidad del viento en Marte puede ser más alta, tal vez hasta 60 mph sostenidas (en realidad, me he encontrado con varias cifras diferentes, algunas muy altas).

Entonces, si extiendes tu mano en un viento de 60 mph que tiene el 1% de la densidad del aire, ¿puedes sentirlo? ¿Sentirías la presión contra tu espalda? ¿Podría volarte? ¿Podría volar un vehículo de aterrizaje, como en el libro de Weir, The Martian? ¡Gracias!

(editar) Esta pregunta parece ser la misma que la otra pregunta (preguntar cómo "se sentiría estar en una tormenta de polvo marciana"), pero en la publicación completa está claro que la pregunta es realmente si la arena en Las tormentas de viento marcianas serían abrasivas. Estoy preguntando, literal y exactamente, si puedes o no sentir el viento como una presión sobre tu cuerpo; mi pregunta no tiene nada que ver con la arena. La velocidad del viento es a menudo más alta que en la Tierra, pero la densidad atmosférica es mucho más baja, lo que hace que esta sea una pregunta digna, creo.

Me retractaría de mi voto cercano, si pudiera hacer más clara la distinción con la pregunta a la que Hobbes se vinculó. Ya se preguntó y respondió cómo se siente el viento marciano. Tal vez debería preguntar específicamente con todos los detalles dados en el libro, si ese escenario de propinas es realista. (y por cierto: ciertamente se habría envenenado con la hidracina).
Un pequeño punto para agregar, pero pesarías menos en Marte, por lo que serías volado más fácilmente, pero, aun así, la atmósfera de Marte probablemente no podría hacerlo. Hay un lindo artículo sobre astronautas que pierden el equilibrio en la luna porque la baja gravedad los confunde. Nuestros cuerpos dependen de la gravedad para saber qué camino es arriba y abajo. Sin embargo, Marte tiene suficiente gravedad para que esto no sea un problema, pero en la Luna, una brisa ligera puede derribar a una persona. space.com/27029-moon-gravity-falling-astronauts.html
Lo he visto hablar y Weir admite que los vientos no habrían sido lo suficientemente fuertes. Lástima que lo mantuvieron en la película...
No tengo una respuesta, pero tenga en cuenta que la "arena" marciana es muy, muy fina, por lo que ciertamente puede volar rápido y puede ser lo que está sintiendo.
tenga en cuenta que también sonaría muy diferente que en la tierra: space.stackexchange.com/questions/29796/…

Respuestas (2)

¡Hagamos algunas matemáticas!

La presión ejercida por el viento es presión dinámica o presión de velocidad y viene dada por la fórmula,

q = 0.5 ρ v 2

dónde q es la presión, ρ es la densidad de la atmósfera & v es la velocidad (velocidad) del viento.

Según la hoja de datos de Marte de la NASA , la densidad del aire en Marte es de aproximadamente 0.020 k gramo / metro 3 y de Wikipedia la densidad del aire en la Tierra, al nivel del mar es 1.225 k gramo / metro 3 . Una diferencia significativa de densidades.

Usando la velocidad del viento de 60 mph, esto es 96,54 km/h o 26,817 m/s.

Un viento en la Tierra con esta velocidad ejercería una presión de:

q mi = 0.5 ( 1.225 ) ( 26.817 ) 2 = 440.480 PAGS a

La presión de tal viento en Marte sería:

q METRO = 0.5 ( 0.02 ) ( 26.817 ) 2 = 7.192 PAGS a

Para que un viento en la Tierra ejerza la misma presión que en Marte, su velocidad debería ser menor. Al manipular la ecuación de presión dinámica, la velocidad sería:

v = [ 2 q / ρ ] 1 / 2

v = [ 2 ( 7.192 ) / 1.225 ] 1 / 2 = 3.427 metro / s = 7.667 metro pags h ,

Viento en la Tierra, con una velocidad de 7.7 metro pags h , ejerciendo una presión de viento de 7.2 PAGS a no soplará sobre un vehículo de aterrizaje, por lo tanto, un viento en Marte con una velocidad de 60 metro pags h , ejerciendo la misma presión de 7.2 PAGS a no volaría sobre un vehículo de aterrizaje.

No estás teniendo en cuenta la gravedad más baja. Además, si no recuerdo mal, el viento era más rápido en el libro.
Bueno, entiendo que la velocidad del viento en Marte puede llegar hasta las 200 mph, o aproximadamente tres veces las 60 mph que arrojé allí. Así que triplicar la velocidad del viento significa multiplicar la presión por nueve, para obtener alrededor de 63 Pascales, o aún alrededor de 1/8 de lo que sentirías con un viento de 60 mph en la Tierra al nivel del mar. Incluso dada la gravedad más baja, siento que un módulo de aterrizaje diseñado correctamente no correría peligro de volcarse.
Además, Fred, ¿cómo escribiste esas geniales ecuaciones? Soy nuevo aquí.
@KokotheTalkingApe Bienvenido al sitio. Solo llevo aquí unos 4 o 5 meses. Todavía me estoy familiarizando con el formato MathJax (o LaTEX). El sitio Engineering Meta tiene un par de preguntas que actúan como guía para dicho formateo. Estos son los enlaces [¿Cómo puedo usar MathJax Latex para escribir ecuaciones?] ( meta.engineering.stackexchange.com/questions/307/… ) y [Cuándo debo usar Markup ( meta.engineering.stackexchange.com/questions/ 178/… )
Este es un buen enfoque de orden de magnitud. Sin embargo, la fuerza del viento sobre un objeto no es exactamente igual a la presión de estancamiento multiplicada por el área normal; de lo contrario, no habría razón para prestar atención a la aerodinámica. En cambio, debe considerar el arrastre de forma, que representa el flujo alrededor de todo el objeto. Df = 0,5 * Cd * V^2 * A * rho, donde Cd es una función de la forma y el número de Reynolds, que a su vez es una función de la viscosidad, la velocidad y las dimensiones del objeto.......
...Si trata a un ser humano como un "cilindro rugoso" con un diámetro de 0,5 m, y deja que mu_mars = 1,42E-5, entonces (RE_mars = 4,2E4, CD_mars = 1,25 y V_mars = 130 mph) tiene la misma fuerza unitaria como (RE_earth= 4.5E5, CD_earth = 0.5 & V_earth = 30 mph) (TLDR; Para un cilindro aproximado de 0.5 metros de diámetro, 30 mph en la Tierra = 130 mph en Marte. De manera similar, 13 mph en la Tierra = 60 mph en Marte)
@ Rikki-Tikki-Tavi, uno pensaría que la presión atmosférica declarada en Marte, como se cita en la hoja informativa de Marte de la NASA, ya representa la gravedad más baja de Marte.
@KeithReynolds No sigo. ¿Cómo y por qué se incluiría en la presión atmosférica la gravedad que mantiene un objeto en su lugar?
@Rikki-Tikki-Tavi La gravedad mantiene una atmósfera en un planeta. A nivel del mar en la Tierra, la presión atmosférica es de aproximadamente 1 atm, alrededor de 14,7 libras por pulgada cuadrada. Debido a la gravedad de la tierra, el peso promedio de todas las moléculas en la atmósfera sobre una pulgada cuadrada pesa 14.7 libras. Si la tierra fuera el doble de densa, pero tuviera el mismo radio y la misma cantidad de atmósfera, ejercería el doble de gravedad que mantendría la atmósfera más cerca de su superficie con una presión a nivel del mar dos veces mayor que la presión actual. La presión declarada en la superficie de un planeta ya incluye la gravedad de dicho planeta.
@ Rikki-Tikki-Tavi: Otra forma de decirlo: una atmósfera tiene masa. La gravedad ejerce una fuerza sobre esa masa porque Fuerza = Masa * Aceleración. Además, Presión = Fuerza / Área. La presión establecida en la superficie de un planeta es el peso promedio (inducido por la gravedad) de todas las moléculas en un área. En consecuencia, la presión declarada en la superficie de un planeta ya incluye la gravedad de dicho planeta.
@KeithReynolds Todo es obvio, pero en menor gravedad, las cosas se derrumban más fácilmente.
@Rikki-Tikki-Tavi, ahora veo que su comentario original estaba tratando de decir que la respuesta no tenía en cuenta la capacidad de la gravedad marciana para sostener un vehículo de aterrizaje en posición vertical sobre su superficie, en lugar del efecto de la gravedad marciana sobre la presión atmosférica marciana.
@ Rikki-Tikki-Tavi, la gravedad marciana es de aproximadamente 3,7 m/s² en la superficie o el 37,7 % de la de la Tierra. Si un módulo de aterrizaje es seguro con vientos de hasta 60 mph en la Tierra con una fuerza de 440,48 Pa, entonces el mismo módulo de aterrizaje debería ser seguro con una presión de viento marciano de hasta (440,48 Pa * (0,377 de la gravedad terrestre)) o 166,06 Pa. Dada la ecuación en la respuesta, 166,06 Pa = 0,5 * (densidad atmosférica marciana de 0,02 kg/m^3) * (velocidad del viento de 128,865 m/s)^2. Eso significa que, dado un límite de seguridad terrestre de vientos de 60 mph y las ecuaciones proporcionadas en la respuesta anterior, un módulo de aterrizaje debería estar seguro con vientos marcianos de hasta 128,8,65 m/s o 288,24 mph.
@Fred, al determinar la presión del viento, ¿no debería uno también considerar la densidad de la atmósfera con el polvo suspendido por el viento?
@Adam, ¿podría proporcionar otro comentario que considere un viento seguro de 60 mph o menos en la Tierra en una velocidad de viento segura en Marte, que tenga en cuenta la aerodinámica de un módulo de aterrizaje marciano cilíndrico de quizás 10 metros de diámetro y un número bajo de Martian Reynolds de 50,000 según quest.nasa.gov/aero/planetary/mars.html , o su marciano RE 4.2E4. Me pregunto si la diferencia en el Número de Reynolds se debe más al redondeo oa la altitud.
El número de Reynolds es una función de la densidad, la viscosidad, la velocidad y algún tipo de longitud característica. El sitio web al que se vinculó proporciona un número de Reynolds para Marte, pero no dice con qué velocidad o escala de longitud está asociado. Dado el comentario en la columna de la derecha, parece probable que el número de Reynold dado esté asociado de alguna manera con el vuelo del avión, pero no sabemos qué tan rápido se mueve el avión o qué tan grande es el ala, por lo que todavía no hay suficiente contexto para usar el R dado de 50,000 para cualquier cosa.
@KokotheTalkingApe Para MathJax hay bastante información aquí, especialmente útil a medida que las matemáticas se vuelven más complejas: http://meta.math.stackexchange.com/questions/5020/mathjax-basic-tutorial-and-quick-reference .

Aunque aprecio la minuciosidad de la respuesta de Fred, hay una forma más sencilla de "probar el olfato" si un observador humano puede sentir el viento en Marte.

Los MER Rovers aterrizaron en Marte en enero de 2004 para misiones de 90 días. Spirit finalizó su misión en 2010 y Opportunity sigue en funcionamiento. Uno de los factores limitantes de la misión era la acumulación de polvo esperada en los paneles solares horizontales. Resulta que el viento marciano sopla partículas de arena de los paneles , manteniéndolos limpios. Ahora ponga un poco de arena en una superficie plana y compruebe con qué suavidad puede soplar para desplazar la arena. Pon tu dedo allí: ¿puedes sentir esa ráfaga?

Por lo tanto, concluyo, sin matemáticas, que un humano podría sentir el viento en Marte. Sin embargo, K'Breel me informa que la lluvia es otro asunto.

Descuidas dos cosas. Primero, la arena marciana es extremadamente, extremadamente fina. Arena fina como esta se disolvería en agua en la tierra (debido a la alta relación superficie-volumen). En segundo lugar, la gravedad de la superficie de Maritan es de 0,38 g, por lo que esa es otra razón por la cual la arena es mucho más fácil de dislocar de los paneles solares horizontales.
Por cierto. Entiendo que algo de polvo marciano es más fino que el humo del cigarrillo. De hecho, es tan fino que es muy difícil de fabricar y manipular en la Tierra, lo que dificulta la prueba de equipos diseñados para la superficie marciana. Parte del polvo puede permanecer en la atmósfera durante meses.
Díganme, muchachos, otro aspecto de eso: ¿somos capaces de producir electricidad usando generadores eólicos verticales?
@DenisEfimov Podemos, pero eso no significa que debamos hacerlo. A modo de comparación, hay un diseño de avión que, en lugar de usar hélices con el eje de rotación paralelo a la dirección de viaje, usa una especie de carrete como una vieja cortadora de césped de empuje, a lo largo de la parte delantera de las alas. Los modelos parecen funcionar, pero no hay prisa por convertir las flotas aéreas del mundo a ellos...
@DenisEfimov ... Simplemente son menos eficientes. En el caso de los molinos de viento, que tienen que sobrevivir en todos los climas durante años, la vibración constante de la pala a favor del viento moviéndose a través de la turbulencia detrás de la pala a favor del viento acorta su esperanza de vida. Por la misma razón, casi todos los molinos de viento de eje horizontal tienen las aspas delante de la torre, no detrás.
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