Inwiefern werden Vögel auf einer <1g-Welt anders sein?

Question

Inwiefern werden Vögel auf einer <1g-Welt anders sein?

ein Chinageist52

Erstens denke ich, dass die Bedingungen der Welt in Ordnung sind. Es macht ungefähr 85 % der Masse der Erde aus und es wird ein vollständiges Ökosystem mit allen üblichen Arten von Käfern, Insekten, Bäumen und Raubtieren geben. Das Ökosystem wird natürlich nicht genau dasselbe sein wie auf der Erde, aber es wird die üblichen Dinge wie Bestäuber, samen-/fruchttragende Pflanzen, Zersetzer, mehrere trophische Ebenen usw. geben. Oh, und die atmosphärische Zusammensetzung wird der Erde auch sehr nahe kommen .

Nun, wie würden sich Vögel physiologisch von dem unterscheiden, was wir auf der Erde zu sehen gewohnt sind? Mir ist klar, dass es eine große Vielfalt an Vögeln gibt, von Finken bis zu Adlern, aber sie alle haben einige Gemeinsamkeiten.

Ich glaube, die leichtere Schwerkraft würde unter der Annahme einer Welt mit ungefähr dem gleichen Durchmesser wie die Erde zu weniger atmosphärischem Druck führen, oder? Es würde also weniger Luft für ihre Flügel geben, an der sie Halt finden könnten. Für mich bedeutet das, dass Vögel entweder leichter sein oder härter arbeiten müssten, um zu fliegen.

Aber ein Teil von mir ist in Konflikt geraten, weil mit weniger Schwerkraft das Skelettsystem des Vogels weniger belastet wird und er sich wahrscheinlich leichter / schwächer entwickelt hätte als sein Vogelgegenstück auf der Erde. Und dieses leichtere Skelettsystem könnte die weniger dichte Luft ausgleichen. Ich weiß also nicht wirklich, wie ich das schreiben soll, ob Vögel hier zu anders aussehen sollen als ihre Artgenossen. Vielleicht gäbe es viele kleinere Vögel, aber nicht so viele größere Raubvögel? Oder das Gegenteil dieser Situation?

Könnten sich ornithologiebegeisterte Personen melden? Oder jemand, der die Arten von Physik kennt, die mir helfen könnten, herauszufinden, ob eine Verringerung der G-Kraft um etwa 15 % zu einer Verringerung der atmosphärischen Dichte um etwa 80 % oder was auch immer führen würde. Das geht ein bisschen über meine Ausbildung hinaus, haha.

F1Krazy

Eine geringere Schwerkraft bedeutet nicht unbedingt eine dünnere Atmosphäre. Titan ist ungefähr so groß wie der Erdmond und hat dennoch eine dickere Atmosphäre als die Erde, wenn ich mich richtig erinnere.

Das Quadratwürfelgesetz

"I believe, the lighter gravity, assuming a world approximately the same diameter as Earth, would lead to less atmospheric pressure, right?"

Nicht unbedingt. Titan ist kleiner als die Erde und hat eine viel dickere Atmosphäre.

Benutzer

Oder schauen Sie sich die Venus an, die etwa so groß wie die Erde ist, aber eine viel dichtere Atmosphäre hat.

Lio Elbammalf

@MichaelKjörling Die Zusammensetzung (von der das OP angegeben hat, dass sie der Erde nahe kommt) kommt ziemlich stark in den atmosphärischen Druck. Es könnte also näher an der Erde sein, als wenn wir es mit den kohlendioxidreichen Atmosphären der Venus zu tun hätten. Es stimmt, es ist nicht unbedingt dasselbe, Temperatur, Drehzahlen usw. spielen auch eine Rolle.

HDE226868

Verwandte Frage , mit umgekehrter Situation: höhere Oberflächengravitation.

HDE226868

Hey, achinaghost52. Danke, dass Sie meine Antwort akzeptiert haben, aber vielleicht möchten Sie sie nicht akzeptieren und ein bisschen warten - mindestens einen Tag oder so. Das Akzeptieren einer Antwort kann andere, vielleicht bessere, zukünftige Antworten entmutigen.

ein Chinageist52

@HDE 226868 Entschuldigung, irgendwie neu hier, wenn das nicht offensichtlich war. Ich werde sicher in ein oder zwei Tagen wieder vorbeischauen. Ich habe gerade dieses Forum gefunden und es ist ziemlich großartig!

Mathieu Guindon

Wenn ich nichts vermisse, ist die Schwerkraft an Masse gebunden, also würde 0,85 Erdmasse 0,85 Erdanziehungskraft bedeuten, dh ~ 8,33 m / s im Quadrat. Oder meinst du 0,85 Erdvolumen ? Wenn man etwas weiter liest, scheint es der Fall zu sein. Der Durchmesser eures Planeten korreliert überhaupt nicht mit seiner Masse, nicht ohne eine bekannte Dichte . Wie auch immer, Vögel haben sich aus ornithischischen Dinosauriern entwickelt, daher stellt sich die Frage, wie sich <1G auf die Evolution der Arten auswirken würde - ich wäre versucht zu sagen, dass es angesichts einer ähnlichen Klimatologie ziemlich gleich wäre (dh alle Größen und Formen). Außer diesem Meteor...

ein Chinageist52

@Mat's Mug Ich meinte definitiv Masse. Der Planet wäre weniger dicht als die Erde, was bedeuten würde, dass er ungefähr die gleiche Größe hätte und dennoch weniger Schwerkraft hätte. Ich plane einen kleineren / schwächeren Nickel-Eisen-Kern und einige reduzierte Auswirkungen von Magnetismus / atmosphärischem Schutz, aber das ist ein bisschen von meiner Frage entfernt, haha

Mathieu Guindon

Bäh. Nicht Ornithischian - ich meinte Saurischian. Die Paläontologie ist verwirrend.

Antworten (2)

Inwiefern werden Vögel auf einer <1g-Welt anders sein?

Eine geringere Schwerkraft bedeutet nicht unbedingt eine dünnere Atmosphäre. Titan ist ungefähr so groß wie der Erdmond und hat dennoch eine dickere Atmosphäre als die Erde, wenn ich mich richtig erinnere.
"I believe, the lighter gravity, assuming a world approximately the same diameter as Earth, would lead to less atmospheric pressure, right?"Nicht unbedingt. Titan ist kleiner als die Erde und hat eine viel dickere Atmosphäre.
Oder schauen Sie sich die Venus an, die etwa so groß wie die Erde ist, aber eine viel dichtere Atmosphäre hat.
@MichaelKjörling Die Zusammensetzung (von der das OP angegeben hat, dass sie der Erde nahe kommt) kommt ziemlich stark in den atmosphärischen Druck. Es könnte also näher an der Erde sein, als wenn wir es mit den kohlendioxidreichen Atmosphären der Venus zu tun hätten. Es stimmt, es ist nicht unbedingt dasselbe, Temperatur, Drehzahlen usw. spielen auch eine Rolle.
Verwandte Frage , mit umgekehrter Situation: höhere Oberflächengravitation.
Hey, achinaghost52. Danke, dass Sie meine Antwort akzeptiert haben, aber vielleicht möchten Sie sie nicht akzeptieren und ein bisschen warten - mindestens einen Tag oder so. Das Akzeptieren einer Antwort kann andere, vielleicht bessere, zukünftige Antworten entmutigen.
@HDE 226868 Entschuldigung, irgendwie neu hier, wenn das nicht offensichtlich war. Ich werde sicher in ein oder zwei Tagen wieder vorbeischauen. Ich habe gerade dieses Forum gefunden und es ist ziemlich großartig!
Wenn ich nichts vermisse, ist die Schwerkraft an Masse gebunden, also würde 0,85 Erdmasse 0,85 Erdanziehungskraft bedeuten, dh ~ 8,33 m / s im Quadrat. Oder meinst du 0,85 Erdvolumen ? Wenn man etwas weiter liest, scheint es der Fall zu sein. Der Durchmesser eures Planeten korreliert überhaupt nicht mit seiner Masse, nicht ohne eine bekannte Dichte . Wie auch immer, Vögel haben sich aus ornithischischen Dinosauriern entwickelt, daher stellt sich die Frage, wie sich <1G auf die Evolution der Arten auswirken würde - ich wäre versucht zu sagen, dass es angesichts einer ähnlichen Klimatologie ziemlich gleich wäre (dh alle Größen und Formen). Außer diesem Meteor...
@Mat's Mug Ich meinte definitiv Masse. Der Planet wäre weniger dicht als die Erde, was bedeuten würde, dass er ungefähr die gleiche Größe hätte und dennoch weniger Schwerkraft hätte. Ich plane einen kleineren / schwächeren Nickel-Eisen-Kern und einige reduzierte Auswirkungen von Magnetismus / atmosphärischem Schutz, aber das ist ein bisschen von meiner Frage entfernt, haha
Bäh. Nicht Ornithischian - ich meinte Saurischian. Die Paläontologie ist verwirrend.

HDE226868 · Answer 1

Es wird wenig Unterschied geben. Die unteren Atmosphären sind die gleichen.

Nehmen wir an, der atmosphärische Druck $P$ , folgt einem einfachen exponentiellen Höhenmodell :

P = P_{0} \exp (- \frac{z}{H})

$P=P_0\exp\left(-\frac{z}{H}\right)$ wo

P_{0}

$P_0$ ist der Druck in Bodennähe,

z

$z$ ist Höhe, und

H

$H$ ist die Skalenhöhe , gegeben durch

H \equiv \frac{k T}{M g} \propto \frac{1}{g}

$H\equiv\frac{kT}{Mg}\propto\frac{1}{g}$ Dann können wir schreiben

P = P_{0} \exp (- \frac{z M}{k T} g), P^{'} = P_{0}^{'} \exp (- \frac{z M}{k T} g^{'}) = P_{0}^{'} \exp (- \frac{z M}{k T} 0,85 g)

$P=P_0\exp\left(-\frac{zM}{kT}g\right),\quad P'=P_0'\exp\left(-\frac{zM}{kT}g'\right)=P_0'\exp\left(-\frac{zM}{kT}0.85g\right)$ Daher, wenn wir setzen

P_{0}^{'} = P_{0}

$P_0'=P_0$ ,

\frac{P}{P^{'}} = \frac{\exp (- \frac{z M}{k T} g)}{\exp (- \frac{z M}{k T} 0,85 g)} = \frac{\exp (C)}{\exp (0,85 C)} = \exp (0,15 C)

$\frac{P}{P'}=\frac{\exp\left(-\frac{zM}{kT}g\right)}{\exp\left(-\frac{zM}{kT}0.85g\right)}=\frac{\exp\left(C\right)}{\exp\left(0.85C\right)}=\exp\left(0.15C\right)$ wo

C \equiv - \frac{z M g}{k T} = - \frac{z}{H}

$C\equiv-\frac{zMg}{kT}=-\frac{z}{H}$ Zum

C = 0

$C=0$ , an der Oberfläche,

P = P^{'}

$P=P'$ . Zum

C \approx - 1

$C\approx-1$ - in der Nähe einer Höhe von

8500 m

$8500\text{ m}$ , die Skalenhöhe auf der Erde -

P \approx 0.367 P^{'}

$P\approx0.367P'$ . Das ist ein Unterschied von einem Faktor von

3

$3$ ! Sogar 1 km in der Luft, wo

C \approx - 0.118

$C\approx-0.118$ ,

P = 0.889 P^{'}

$P=0.889P'$ .

Dies setzt zwei Dinge voraus:

$M$ , die mittlere Masse eines Luftmoleküls, ist die gleiche wie auf der Erde.
$T$ , die Temperatur, ist die gleiche wie auf der Erde.

Ich denke, dass dies beide wahrscheinliche Annahmen sind, wenn man bedenkt, was Sie über die atmosphärische Zusammensetzung gesagt haben. Daher sehen Sie in kleinen Höhen – wo die meisten Vögel fliegen – Druckunterschiede von 10 % oder weniger . Ich denke, ein exponentielles Dichtemodell würde auch passen, und daher sollten für Dichteverhältnisse die gleichen Verhältnisse vorhanden sein. Die Bedingungen in großen Höhen weichen voneinander ab, und dies würde Vögel betreffen, die so hoch fliegen, aber nicht in den meisten Fällen.

Es ist wichtig zu beachten, dass in den meisten Fällen sowohl die Auftriebs- als auch die Widerstandskräfte linear in der Dichte sind; Daher sollte eine Dichteänderung von 10 % eine Änderung des Auftriebs der Gesamtkraft auf einen Flügel um 10 % bewirken. Dies sollte bedeuten, dass vernachlässigbare - und ich nenne diese kleinen Unterschiede "vernachlässigbar" - Änderungen in der Dichte ähnlich vernachlässigbare Änderungen in den Kräften verursachen sollten, die den Flug steuern.

Ich habe die direkten Auswirkungen der Schwerkraft auf die Vögel ziemlich vernachlässigt und bin stattdessen zur Analyse der Atmosphäre übergegangen. Das ist vielleicht etwas unfair gegenüber den Vögeln; Sie kümmern sich nicht nur um das Fliegen, sondern um das Leben im Allgemeinen. Vogelknochen zum Beispiel – die bekanntermaßen hohl sind – werden nicht so sehr von der Atmosphäre geformt, sondern von der Oberflächengravitation, die um 15 % verringert wurde.

Ich vermute, dass die einzigen größeren Änderungen in dieser Hinsicht die Knochenstruktur betreffen würden. Hohle Knochen brechen leichter, und im Allgemeinen ist es besser, wenn es darum geht, Unfälle zu überstehen, wenn man etwas dicker ist. Daher würde ich vorhersagen, dass Vögel zwar immer noch dünne, leichte Knochen haben, die Knochen jedoch etwas stärker und bruchfester sind.

Mit einer ähnlichen atmosphärischen Zusammensetzung und Struktur wie die Erde würde dieser Planet keine signifikanten evolutionären/entwicklungsbezogenen Veränderungen bei Vögeln verursachen. Die Oberflächengravitation ist 15 % schwächer, aber der Druck ist in geringer Höhe 10 % höher oder niedriger, und diese Änderungen können sich aufheben, wenn sie überhaupt signifikant sind.

Das Quadratwürfelgesetz · Answer 2

Eine schwächere Schwerkraft entspricht nicht einer dünneren Atmosphäre. Titan ist ziemlich klein, aber seine Atmosphäre ist dicker als die der Erde:

Titan ist 50 % größer als der Erdmond und 80 % massiver.

(...)

Beobachtungen der Raumsonden Voyager haben gezeigt, dass die Atmosphäre von Titan dichter ist als die der Erde, mit einem Oberflächendruck von etwa 1,45 atm.

Vögel entwickelten hohle Knochen, Luftsäcke und andere anatomische und physiologische Merkmale, die sie leichter machten, weil das Fliegen weniger Energie kostet. Die minimal notwendigen Anpassungen für den Flug könnten bei geringerer Schwerkraft heruntergestimmt werden, aber selbst dann ... Bei zwei Vögeln mit größtenteils gleicher Größe, Form und Physiologie würde ein leichterer immer noch weniger Kalorien beim Fliegen verbrauchen als ein schwererer. Sie würden wahrscheinlich denselben evolutionären Pfaden folgen und alles weiterentwickeln, was sie auf der realen Erde taten.

Was in der Evolution anders laufen könnte, ist, dass wir vielleicht mehr fliegende Nicht-Vogel-Spezies haben würden. Und vielleicht könnten Eichhörnchen, Schlangen und gewöhnlich fliegende Drachen genau wie Vögel einen wahren Flug erreichen.

Ich verstehe, ich nahm an, dass die Schwerkraft und die Mischung / Menge der Gase, aus denen die Atmosphäre besteht, den Druck kontrollierten. Ich dachte, dass ein weniger massiver Planet in der Lage wäre, eine weniger erdähnliche Atmosphäre für sich zu halten, aber ich kann sehen, dass Sie mit nur mehr Atmosphäre am Ende ungefähr den gleichen Druck wie auf der Erde haben könnten. Vielen Dank!
Die Zusammensetzung, die laut OP dieselbe war, spielt eine große Rolle - Sie scheinen immer noch keine Korrelation zwischen Größe und Atmosphärendruck angenommen zu haben.
@LioElbammalf das eigentliche Zitat von OP ist Oh and atmospheric composition will be very close to Earth too.Außerdem ist die Zusammensetzung eine Sache, die tatsächliche Masse eine andere. Bei gleicher Zusammensetzung und Masse entsteht ein geringerer Druck als auf der Erde. Bei größerer Masse kann die Atmosphäre jedoch so dick wie die der Erde oder sogar noch dicker sein. Die Viskosität ändert sich im Vergleich zur Erde nur sehr wenig, wenn der Druck ungefähr gleich ist, auch wenn die Schwerkraft etwas schwächer ist.

Inwiefern werden Vögel auf einer <1g-Welt anders sein?

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F1Krazy

Das Quadratwürfelgesetz

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Lio Elbammalf

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Mathieu Guindon

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HDE226868

Es wird wenig Unterschied geben. Die unteren Atmosphären sind die gleichen.

JYelton

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Lio Elbammalf

Das Quadratwürfelgesetz

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