Ich möchte eine obere Atmosphäre haben, die aus einem Gas besteht, das leichter als "Luft" ist, damit meine menschlichen Bewohner eines Planeten es ernten und damit Luftschiffe und Heißluftballons füllen können.
Ich plane, meine "normale Luft" als Stickstoff-Sauerstoff zu haben, da ich keine Notwendigkeit sehe, sie von erdähnlich zu ändern. Ich würde lieber keine Wasserstoffschicht verwenden (da sie explodiert und sowohl den Ballon als auch den Planeten entzünden würde).
Ist es möglich, eine Heliumschicht in der oberen Atmosphäre eines Planeten zu haben (die die Menschen dann mit einigen zwielichtigen Wasserstoffballons erreichen und ernten könnten).
Wenn nicht Helium, welche anderen Gase sind brauchbar?
Es gibt drei Probleme mit einer leichten oberen Atmosphäre.
Es gibt nicht so viele leichte Gase. Aus dem Kopf heraus sind Ihre Optionen für leichter als Stickstoff/Sauerstoff (Molekulargewicht 29) Neon (MW: 20), Fluorwasserstoff (MW: 20), Methan (MW: 16), Ammoniak (MW: 17). ), Wasserdampf (MW: 18), Helium (MW: 4) und Wasserstoff (MW: 2). Von diesen sind Methan und Wasserstoff brennbar, Wasserdampf neigt zur Kondensation, Ammoniak ist giftig und Fluorwasserstoff ist hochreaktiv. Beim Ballonfahren hat ein mittelschweres Gas wie Neon nur die halbe Auftriebskraft von Wasserstoff oder Helium.
Eine leichte obere Atmosphäre wird dazu neigen, in den Weltraum zu entweichen. Insbesondere bei Wasserstoff und Helium hat ein beträchtlicher Anteil der Moleküle bei Temperaturen der oberen Atmosphäre Geschwindigkeiten oberhalb der Austrittsgeschwindigkeit. Etwas Schwereres wie Neon oder Ammoniak bleibt in der Regel hängen, stößt aber auf Problem 3:
Die Stimmung ist ziemlich gemischt. Ein außergewöhnlich leichtes Gas wie Wasserstoff oder Helium wird in der oberen Atmosphäre merklich häufiger vorkommen, aber dazu neigen, zu entweichen. Mittelschwere Gase wie Neon hingegen werden durch die normale atmosphärische Zirkulation eingemischt.
Helium ist der offensichtliche Kandidat, es ist nur geringfügig schwerer als Wasserstoff. Es ist nicht brennbar oder explosiv und funktioniert gut in Ballons.
Es gibt jedoch drei grundlegende Probleme, die die Idee unrealistisch machen:
Woher kommt das
Wo soll all das Helium herkommen? Die chemische Zusammensetzung des Planeten würde sich sehr von unserer eigenen unterscheiden.
Warum bleibt es getrennt
Sie würden erwarten, dass die atmosphärische Vermischung die Atmosphäre ständig durcheinanderwirbelt. Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid haben alle sehr unterschiedliche Dichten, aber sie mischen sich immer noch ziemlich gleichmäßig in unserer Atmosphäre.
Warum entweicht es nicht in den Weltraum?
Leichtere Gase entweichen leichter, man würde erwarten, dass Wasserstoff und Helium (insbesondere in der oberen Atmosphäre) durch atmosphärisches Entweichen in den Weltraum entfernt werden.
Eine mögliche Lösung
Es gibt ein Szenario, das vielleicht funktioniert, obwohl es noch ziemlich unglaubwürdig ist. Das heißt, wenn der Planet ein Mond in einer niedrigen Umlaufbahn um einen Gasriesen wäre. Der Gasriese würde die Quelle für Helium und Wasserstoff sein, das Verlorene wieder auffüllen und dafür sorgen, dass entwichenes Gas in einem Ring zurückbleibt, der wieder eingesammelt wird, wenn der Mond umkreist.
Das löst das atmosphärische Mischproblem nicht, aber Sie können das bis zu einem gewissen Grad von Hand winken.
Sie können das Problem, dass He in den Weltraum entweicht, nur überwinden, wenn der Kern des Planeten reich an radioaktiven Isotopen ist, die einem Alpha-Zerfall unterliegen. Das würde einen Vorrat an He produzieren, um das wieder aufzufüllen, was an den Weltraum verloren gegangen ist.
Dann könntest du tatsächlich anstelle einer Schicht der oberen Atmosphäre bestimmte Minenschächte haben, die tief genug gehen, um diese natürliche Quelle von He anzuzapfen.
HDE226868