Anpassung an Schwerkraft- und Druckänderungen

Eines Tages gehst du schlafen und wachst auf einem anderen Planeten auf . Nehmen wir an, die Atmosphäre dieses Planeten hat ungefähr die gleiche Zusammensetzung wie auf der Erde. Eigentlich hat dieser Planet so ziemlich alle die gleichen physikalischen Eigenschaften wie die Erde . Allerdings hat dieser Planet 4.5   M ⊕ (Erdmasse) und 1.8   R ⊕ (Äquatorialradius der Erde), und als solche hat sich die Erdbeschleunigung auf erhöht 1.4   g .

Offensichtlich hat sich die lokale Flora und Fauna entwickelt , um unter diesen Bedingungen zu überleben. Meine Frage ist zweigeteilt:

  1. Wie wirkt sich diese Änderung der Schwerkraft im Allgemeinen auf den atmosphärischen Druck an der Oberfläche dieses Planeten aus? Ich sage allgemein, weil ich verstehe, dass es wahrscheinlich andere komplizierte Faktoren gibt, die bei der Berechnung des Atmosphärendrucks zu berücksichtigen sind, aber ich hatte Schwierigkeiten, eine allgemeine Gleichung zu finden, um herauszufinden, wie eine Änderung der Schwerkraft den Atmosphärendruck verändern würde. Ist es nur eine 1:1 Erhöhung?
  2. Wie würdest du dich fühlen, wenn du auf diesem Planeten aufwachst? Das heißt, welche Auswirkungen würde die Zunahme der Schwerkraft/des atmosphärischen Drucks auf Ihren Körper haben, und ohne irgendwelche Mechanismen oder Vorrichtungen, die Ihnen helfen, sich anzupassen, wie lange würde es dauern (oder würden Sie in der Lage sein), sich an diese neuen Bedingungen anzupassen?

(Es gibt wahrscheinlich andere physikalische Eigenschaften dieses Planeten, die sich aufgrund der Zunahme von Masse / Radius unterscheiden. An dieser Stelle interessieren mich jedoch nur die Auswirkungen der Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft und des atmosphärischen Drucks . Aber wenn Sie sich vorstellen können andere Eigenschaften dieses Planeten, die in diesem Szenario eine unmittelbare physiologische Herausforderung darstellen würden, können Sie gerne kommentieren!)

Antworten (2)

Der Luftdruck wäre 1,4-mal höher oder weniger als halb so hoch, je nachdem, welche anderen Eigenschaften für die Erde passen. Die erhöhte Schwerkraft wäre kein Problem.

Die Luft

Der Luftdruck ist nur die Masse der Luft über dir. Strecken Sie Ihre Hand aus, schauen Sie auf einen Quadratzentimeter auf Ihrer Handfläche. Stellen Sie sich nun eine quadratische Säule vor, die sich von Ihrer Handfläche direkt in den Weltraum erhebt. In dieser Säule sind etwa 14,7 Pfund Luft enthalten. Auf einem Planeten mit 1,4 g würde diese Luft 1,4-mal schwerer sein, also wäre der Luftdruck 1,4-mal höher.

Wenn Sie jedoch tatsächlich genau die gleiche Menge Luft von der Erde transplantiert haben, werden die Dinge ganz anders sein. Die Oberfläche dieses neuen Planeten ist viel größer, daher würde sich dieselbe Luft buchstäblich nicht auf die gleiche Weise stapeln. Es wäre viel weiter verbreitet. Die erhöhte Schwerkraft gleicht den Unterschied nicht aus und Sie würden am Ende etwa 6,35 psi haben, weniger als die Hälfte der Erde, sodass Sie überhaupt nicht aufwachen würden.

Wenn Sie eine Mischung zwischen den beiden finden, erhalten Sie einen identischen Luftdruck. Obwohl die Zusammensetzung wahrscheinlich realistisch anders sein würde. Es würde mehr Gase mit geringer Masse festhalten und hätte von vornherein mehr gesammelt.

Die Schwerkraft

Dieser Artikel sagt:

Laut dem Experten für Menschen im Weltraum des Ames Research Center der NASA hat eine Person die doppelte Schwerkraft der Erde 24 Stunden lang ohne negative Auswirkungen überlebt. Sie behaupten weiter, dass es für einen Menschen theoretisch möglich ist, sich an eine Schwerkraftumgebung anzupassen, die zwischen dem 2- und 3-fachen der Schwerkraft der Erde liegt. Sie sagen jedoch, dass die menschliche Physiologie beim 4-fachen der Erdanziehungskraft (4G) oder darüber keine ausreichende Durchblutung des Gehirns aufrechterhalten kann.

Wenn das stimmt, wären die 1,4 g für einen Menschen, der dort aufwacht, nicht sehr schädlich. Sie werden etwas schneller müde, werden sich aber wahrscheinlich irgendwann anpassen. Ich habe es nicht erlebt, aber ich stelle mir vor, dass sich das anfühlen würde, als würde man gleichmäßig verteilte Gewichte auf seinem Körper herumtragen. Gewichte, die bis zu 40 % Ihrer Körpermasse ausmachen. Ein hochgradig anpassungsfähiger Mensch zu sein, wäre alles, was man dafür braucht.

Eine genaue Berechnung des Luftdrucks zum Umpflanzen der Erde auf die erste Antwort +1. Es wäre schön, den erwarteten resultierenden Luftdruck zu erkunden und zu mischen, um eine Supererde zu sein. Da jedoch 78 % der Atmosphäre aus Stickstoff bestehen und dies hauptsächlich als vulkanische Ausgasung angesehen wird, wäre der Gesamtstickstoff wahrscheinlich auch proportional zur Oberfläche. Der Gesamtsauerstoff wäre wiederum aus ähnlichen Gründen wahrscheinlich proportional zur Gesamtfläche. Mit diesen Anpassungen würde der erwartete Druck das 1,4-fache des Erddrucks betragen.
Eine höhere Schwerkraft würde auch den Verlust der Atmosphäre an den Weltraum verringern, also einen etwas höheren Gesamtdruck. Helium und Wasserstoff sind die einzigen signifikanten Verluste und freier Wasserstoff neigt sowieso dazu, zu Wasser zu werden, also meistens etwas mehr Helium.
@GaryWalker Ja, ich sagte: "Es würde mehr Gase mit geringer Masse festhalten und hätte überhaupt mehr gesammelt."
Ja, hast du – ich habe nur ein wenig zum erwarteten Ergebnis hinzugefügt. Immer noch viel Spielraum für Variabilität, geschweige denn nicht berücksichtigte Effekte.
Die meisten gesunden Menschen können in weniger als einem Jahr für einen Marathon trainieren. Ich kann mir vorstellen, dass die Anpassung für die meisten gesunden Menschen an 1,4 g ähnlich schnell erfolgen wird. Sie fühlen sich vielleicht nicht wohl , aber Sie könnten Ihr normales Leben führen.

Ich bin weder Arzt noch Physiker, aber ich habe einige Vermutungen.

  • Unbeschwert herumzulaufen hätte ungefähr das gleiche Gefühl, als ob Sie 40% Ihrer Grundmasse als zusätzliche Masse auf Ihrem Körper verteilen würden (dh wenn Sie 100 Kilo auf der Erde wiegen und eine 40 Kilo schwere nasse Decke aufheben und daraus einen Poncho machen davon). Sie werden schnell müde, es sei denn, Sie sind in erstaunlicher kardiovaskulärer Form. Jedoch...

  • Der atmosphärische Druck wird erheblich erhöht (nicht sicher, wie viel, linear annehmen, was falsch ist), und Sie hätten mit jedem Atemzug 40 % mehr Sauerstoff nach Volumen, sodass Ihr Ausdauerschlag etwas ausgeglichen würde, obwohl ich kann. t sagen, um wie viel.

  • Bergauf zu gehen wäre sehr schwierig.

  • Bergab gehen wäre einfacher.

  • Regelmäßige (tägliche, häufige) körperliche Aktivität für 6 Monate oder ein Jahr (bei gleicher Jahreslänge vorausgesetzt) ​​sollte den Körper in einen Zustand versetzen, in dem er sich an die erhöhte Schwerkraft „gewöhnt“.

In seiner Mars-Trilogie beschrieb Kim Stanley Robinson eine der Hauptfiguren, die auf dem Mars geboren wurde und zur Erde ging. Er versuchte, sich unterwegs vorzubereiten, indem er trainierte usw. Aber die Auswirkungen der dicken Luft, der hellen Sonne und der übermäßigen Schwerkraft überstiegen das, worauf er vorbereitet war. Es war eine gut begründete Beschreibung, zumindest aus der Perspektive dieses Lesers. Sie sollten versuchen, diese Passage zu finden und zu überprüfen. Es ist Jahre her, seit ich es gelesen habe, also kann ich dir nicht mehr geben, aber es ist da.

Anpassung an Schwerkraft- und Druckänderungen
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