Angenommen, wir haben einen Planeten, dessen Atmosphäre ungefähr die gleichen gasförmigen Anteile wie die Erde hat, aber Helium ersetzt Stickstoff und hat eine starke Wasserstoffpräsenz in der oberen Atmosphäre; hat eine stärkere Anziehungskraft als die Erde; und hat eine dickere Atmosphäre als die Erde (von der Oberfläche des Planeten bis zur Grenze zum Weltraum). Welche Auswirkungen hätten diese Bedingungen auf die Entwicklung von Wissenschaft und Technik aus menschlicher Sicht? Zu den Feldern, an denen ich interessiert bin, gehören unter anderem die folgenden:
Bitte beachten Sie: Ich bin überhaupt nicht an einer Untersuchung der Auswirkungen dieser Veränderungen auf die menschliche Physiologie interessiert; Menschen wären wahrscheinlich kleiner, dichter und klingen wie Alvin und die Chipmunks.
Wenn es Bereiche gibt, die ich noch nicht aufgelistet habe, von denen Sie glauben, dass sie von den oben beschriebenen Bedingungen merklich betroffen wären, können Sie sie gerne auflisten.
Nachtrag: Mir ist aufgefallen, dass sich viele der Antworten eher auf die Machbarkeit der Entwicklung von Leben in einer auf Helium basierenden Atmosphäre beziehen als auf die Auswirkungen, die die Atmosphäre auf die Entwicklung des wissenschaftlichen Verständnisses haben würde. Nur um es klarzustellen, dieser Planet ist nicht die Erde, daher kann davon ausgegangen werden, dass alle biologischen Faktoren für die angegebene Atmosphäre richtig entwickelt sind. Antworten auf diese Frage sollten sich nur auf die Auswirkungen auf verschiedene Bereiche von Wissenschaft und Technik beziehen.
Eine Möglichkeit, die relative Schwierigkeit des Fliegens abzuschätzen, besteht darin, die Auswirkungen auf die Reynoldszahlen zu vergleichen . (tl;dr: Flug ist viel schwerer)
Die Formel, die wir verwenden werden, ist die Schnur-Reynolds-Zahl:
wobei V die Geschwindigkeit ist, c die Sehnenlänge des Tragflügels ist und die kinematische Viskosität ist; es ist das ändert sich; wobei ein größerer Wert einer niedrigeren Reyndold-Zahl und einem schwierigeren Flug entspricht.
Dynamische Viskositäten bei in
Flüssigkeitsdichte bei in
Geben Sie uns kinematische Viskositäten , by in
Natürlich wird unsere tatsächliche Atmosphäre wahrscheinlich irgendwo zwischen diesen Werten liegen, aber die viel höhere Viskosität von Helium sollte zu niedrigeren Reynoldszahlen für ansonsten ähnliche Tragflächen führen, kombiniert mit der höheren Schwerkraft, sollte das Fliegen auf der fraglichen Welt schwieriger machen als hier auf der Erde.
Es gibt einige Eigenschaften von Stickstoff gegenüber Helium in Bezug auf spezifische Wärme und Volumen ... Also beantworte ich die Frage, die Sie nicht gepostet haben ... Klima!
Volumen – Helium nimmt bei gleichem Gewicht etwa das 7,5-fache des Volumens von Stickstoff ein. Dies bedeutet letztendlich, dass sich Ihre Atmosphäre über eine wesentlich größere Entfernung nach oben ausdehnen wird, um die gleiche Masse zu haben ... etwa das 6-fache des Volumens, nur um die gleiche Masse (und den gleichen Druck auf Meereshöhe) beizubehalten. Ich habe ehrlich gesagt keine Ahnung, ob dies die Beibehaltung Ihrer Atmosphäre im Vergleich zu ihrer Auswaschung in den Weltraum beeinflussen würde.
Diffusion - Wasser diffundiert etwa dreimal schneller in Helium als in Stickstoff. Dies hätte wettertechnisch einen wirklich interessanten Effekt, da sich Wolken in einer Heliumatmosphäre deutlich schneller ausbreiten und sogar große Regenereignisse verhindern könnten. Stattdessen würden Sie fast einen dunstigen Nebel in der Atmosphäre anstelle von Wolken bekommen. (meistens Spekulation meinerseits).
Hitze. Helium hat eine wahnsinnig hohe Wärmekapazität, fast das Fünffache von Stickstoff. Das bedeutet, dass zum Erwärmen deutlich mehr Energie benötigt wird, aber auch zum Kühlen deutlich mehr Energie. Euer Klima wäre viel konstanter und schwanke weniger von den täglichen Ereignissen.
Ich müsste mich eingehender damit befassen und die Antwort ein paar Mal bearbeiten ... aber ich habe das Gefühl, dass Sie deutlich mehr Wasserdampf in der Atmosphäre haben werden, die sich viel weiter nach oben erstreckt als unsere derzeitige Erde. Dadurch wird der grau/weiße Bewölkung-Look viel häufiger als an einem klaren sonnigen Tag.
Ich wäre gespannt, welche Art von Windmustern dies auslösen würde und was genau für einen Jetstream passieren würde. Mehr Recherche ... Ich weiß, es ist nicht das, wonach Sie in einer Antwort gesucht haben, aber die meisten Fragen, die Sie gestellt haben, scheinen sich nicht allzu sehr zu ändern. Die Veränderung, die ich sehe, betrifft das Wetter, die atmosphärische Erwärmung und den Wasserdampf.
Ich frage mich, ob eine Heliumatmosphäre einen andersfarbigen Himmel oder andere Sonnenuntergangsfarben haben würde?
Hinzufügen
Helium hat ein ganz anderes Absorptionsspektrum als Stickstoff. Gut möglich, dass der Himmel eine andere Farbe hat
Stickstoff aus der Atmosphäre wird auch von Pflanzen zum Aufbau von Proteinen verwendet. Ohne gasförmigen Stickstoff aus der Atmosphäre könnte sich das Leben also nicht entwickeln, oder das Leben wäre ganz anders. Wo würde es herkommen?
Sie können dieses Problem wegwischen, indem Sie Ihre humanoide Rasse von einem anderen Planeten migrieren, wenn Sie dies wünschen. Aber Sie sollten sich überlegen, welche Wirkung auf lokale Lebensformen Atmosphäre aus Inertgas haben würde.
Helium ist inert, kann also Stickstoff in Reaktionen nicht ersetzen.
Einige Ihrer Punkte:
Flug: Leichter als Luft würde riesige Hydrogen-/beheizte Heliumräume benötigen, um Auftrieb zu erzeugen (wenn es überhaupt möglich wäre). Die Luftfahrt wäre schwieriger (aktuelle Flugzeuge haben eine Flughülle, in der die Luft dicht genug ist, um genügend Auftrieb zu erzeugen, wenn sie höher fliegen, bleiben sie stehen).
Kommunikation: Ihre Stimme wäre lustig. Ansonsten nichts (Radiowellen sind elektromagnetische Wellen, ihre Geschwindigkeit würde nicht beeinträchtigt).
Tauchen: Helium wird verwendet, weil hoher Stickstoffdruck giftig ist. Nichts würde sich ändern.
Raumfahrt: Hidrogen-Explosion. Es würde davon abhängen, was es sonst noch zu kombinieren gibt. Ich denke, der meiste Sauerstoff wäre im Gravitationsschacht niedriger, und die oberen Schichten werden wahrscheinlich sowieso nicht sehr dicht sein.
Wir würden mehr wiegen
Der größte Effekt, den Sie hätten, wäre, dass Sie einen viel massiveren Planeten brauchen, um das Helium festzuhalten. Helium ist leicht genug, dass es durch Sonnenwind aus unserer Atmosphäre gerissen werden kann. Helium macht den kleinsten Bruchteil unserer Atmosphäre aus, weil es ständig verloren geht. Unser Planet erzeugt es langsam durch radioaktiven Zerfall.
Juptier kann Helium viel besser halten als die Erde, daher ist sein Heliumanteil höher.
Zur Ergänzung der bestehenden Antworten. Sowohl Helium als auch Wasserstoff stellen eine Bedrohung für die Stabilität Ihrer Atmosphäre im Laufe der Zeit dar (unter Berücksichtigung einer geologischen Zeitskala), da ihr Molekulargewicht so gering ist, dass sie allein durch thermische Bewegung eine Fluchtgeschwindigkeit erreichen. Diese Gase neigen also ziemlich dazu, in den Weltraum zu diffundieren und somit zu verschwinden. Die Erschöpfung der Atmosphäre ist hier also ein echtes Problem.
Dies erfordert ein sorgfältiges Gleichgewicht zwischen der Gravitationskraft (im Wesentlichen "Oberflächengravitation") Ihres Planeten und der Wärme in der Atmosphäre (hauptsächlich bestimmt durch die Entfernung zu seinem Zentralstern). Jupiters Anziehungskraft ist stark genug, um H und He zu halten, während dies bei Mars und Venus nicht der Fall ist. Die Erde selbst hat Probleme, ihr Helium in der Atmosphäre zu halten, weshalb es für alle technischen Zwecke aus Erdgas gewonnen wird.
Heliumatome sind so klein (aufgrund ihrer Struktur sogar kleiner als Wasserstoff), dass sie jedes Material durchdringen. Es gibt Beispiele aus der Praxis, dass es in iPhone-Uhrkristalle gelangt ist und Fehlfunktionen verursacht hat . Vakuumröhren und CRT-Displays oder sogar Leuchtstofflampen sind wahrscheinlich unpraktisch, da sie das ständige Abpumpen des Heliums erfordern. Helium kann Defekte in Kristallgittern verursachen und damit die Herstellung von Hightech-Metallurgie, -Chemie und -Elektronik erschweren. Wenn hochreine Materialien gewünscht werden, müssen sie mühsam im Vakuum entgast werden, um Helium loszuwerden.
Monty Wild
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