Sir Arthur C. Clarke fue un escritor científico , así como un prolífico escritor de ciencia ficción (incluida la ciencia ficción dura * ), y sus historias generalmente tenían una base sólida en la ciencia.
Su libro Rendezvous with Rama describe un cilindro hueco perfecto, de 20 kilómetros de diámetro y 54 kilómetros de largo, que gira a 0,25 rpm (frente al cilindro de O'Neill de 8 km de diámetro y ~0,5 rpm) para producir gravedad artificial en las paredes interiores.
Para una pequeña nave espacial giratoria, la presión atmosférica sería uniforme, pero en este caso el diámetro es del orden de una escala de altura en la Tierra.
Pregunta: Si la presión (atmosférica) en la "superficie" (la pared interna) fuera 1 atmósfera estándar, ¿cómo variaría la presión moviéndose hacia el eje y cuál sería la presión mínima? ¿Qué presión atmosférica sería razonable, y el aire rotaría en masa a 0,25 rpm, o las fuerzas de rotación crearían efectos cortantes u otros, produciendo viento turbulento en la superficie?
* La ciencia ficción dura es una categoría de ciencia ficción caracterizada por un énfasis en la precisión científica o los detalles técnicos o ambos. El término fue utilizado por primera vez en forma impresa en 1957 por P. Schuyler Miller en una reseña de Islands of Space de John W. Campbell, Jr. en Astounding Science Fiction Wikipedia .
El problema completo de un cilindro O'Neill es bastante difícil de resolver.
1. Un enfoque sencillo
Analíticamente, se supondría estar en equilibrio hidrostático, sin movimiento de fluidos en la superficie del cilindro de O'Neill. Entonces uno puede usar las ecuaciones de las atmósferas planetarias en coordenadas cilíndricas para derivar una aproximación al perfil de presión.
La ecuación de la velocidad radial en la superficie.
con condición de contorno
se convierte
Que en el caso isotérmico simple con Temperatura y la velocidad del sonido correspondiente , con condición de contorno tiene la solución
donde tenemos en cuenta que la coordenada radial y la vertical están conectadas a través de
.
Por lo tanto, se obtiene un perfil de presión gaussiana con una altura de escala modificada
en este, el caso más simple.
Es instructivo reescribir esta altura de escala como relación de velocidades,
Entonces, los efectos dinámicos pueden tener un gran impacto sobre la dinámica en el cilindro. A través de la fricción, la superficie giratoria inyectará un impulso lateral en la atmósfera, obligándola a co-rotar. En el centro del cilindro nada puede co-rotar. Por lo tanto, claramente la situación es inestable y habrá algún ajuste en el perfil de presión.
2. La aproximación completa y el perfil de rotación
Habría que resolver el conjunto de ecuaciones vectoriales
donde ahora solo falta la gravedad.
La pregunta que ha tenido sobre si el aire rotaría en masa como un cuerpo sólido, o si habría cizallamiento, depende en gran medida de qué tan efectiva sea la viscosidad turbulenta para transportar el impulso desde la pared hacia la atmósfera. No sé la respuesta a eso, creo que uno necesitaría simular esto.
Mi intuición me dice que el transporte de momento ascendente podría ser mucho más efectivo que en la Tierra, debido a la débil estratificación. Pero incluso entonces se necesita algún tipo de inestabilidad para que los vórtices turbulentos bombeen impulso a la velocidad de rotación sistemática del gas. Así que bien podría ser que el gas simplemente se desestabilice y se rompa en grandes vórtices en la dirección de rotación radial.
3. En el libro,
Rama comienza mucho más frío, así que lo que estoy especulando es que el autor ha hecho la misma pequeña solución que tenemos arriba y dijo: "Oh, haré una transición de la estratificación fuerte a la débil dejando
inicialmente y luego
que luego debería crear una tormenta".
Sí, hasta aquí mi respuesta.
polvo oscuro
Acumulación
UH oh
UH oh
Mármol Orgánico
UH oh
greg hogue
johnny robinson
johnny robinson
endolito
Loren Pechtel