Wetter und Wind auf einem Planeten mit dichter Atmosphäre

Im Allgemeinen bezieht sich eine dicke Atmosphäre auf eine normale Atmosphäre, genauso wie sich Sirup auf Wasser bezieht. Denken Sie daran, da es allgemein für alle grundlegenden Fälle gilt, die mir einfallen.

Ich habe zum Beispiel darüber nachgedacht, dass der Wind auf diesem Planeten, weil die Atmosphäre dicker ist, mehr Kraft auf alles ausüben würde, was er trifft.

Betrachtet man nur die kinetischen Kräfte, würde man das Gegenteil erwarten: langsamere Winde.

Eine dickere Atmosphäre bedeutet ein schwereres Gas, was mehr Masse bedeutet. Unter der Annahme, dass die gleiche Kraft ausgeübt wird, bewegt sich ein Körper mit der doppelten Masse mit halber Geschwindigkeit.

Beachten Sie, dass Sie tatsächlich mit einer härteren Kraft getroffen werden, wenn die Menge der ausgeübten Kraft aus einem anderen Grund dramatisch ansteigt. Das hat aber nichts mit der Masse des Gases zu tun, sondern mit der Kraft, die es antreibt.

Ein fallendes Glas mit einem Liter Sirup wird Sie härter treffen als dasselbe fallende Glas mit einem Liter Wasser, aber wenn Sie beide Flüssigkeiten mit einem Löffel mit der gleichen Kraft umrühren, bewegt sich der Löffel im Sirup langsamer als im Wasser .

Bedenken Sie auch, dass dies in beide Richtungen funktioniert. Während der Wind (bei gleicher Geschwindigkeit) Sie stärker trifft, erhalten Sie auch mehr Unterstützung (um Ihnen zu helfen, aufrecht zu bleiben) durch den Wind auf der anderen Seite von Ihnen.
Wenn wir in einem Becken stehen (Füße auf dem Boden, nicht schwimmend) und ich dich schubse, wird das Wasser deine Bewegung dämpfen und du wirst nicht so weit geschoben, wie wenn das Becken leer wäre. Dasselbe gilt für die dickere Atmosphäre, in geringerem Maße als für das Wasser.

Ein Löffel bleibt in einem Glas Sirup leichter aufrecht als in einem Glas Wasser. Ein Löffel, der kräftig aus Sirup gezogen wird, hält jedoch mehr Kraft aus, als wenn er aus Wasser gezogen wird.

Mit anderen Worten, Ihr Körper erhält mehr Stress/Druck (stärkerer Druck, stärkerer Druck nach hinten), aber jeder Unterschied im Endergebnis (Ihre tatsächliche Bewegung) wird sich wahrscheinlich gegenseitig aufheben (oder zumindest entsprechend skalieren).

Die dichte Atmosphäre könnte mehr Wärme einfangen und heftigere Stürme auslösen, wenn sie nicht nur die Temperatur des Planeten homogenisiert.

Das klingt realistisch. Ein dickeres Gas ist wahrscheinlich ein besserer Isolator und wird daher die Temperatur tatsächlich langsamer homogenisieren. Da Temperatur und Druck zusammenhängen (das Volumen ist für den Planeten konstant, also irrelevant), führt eine höhere Temperatur zu mehr Druck, was zu stärkeren Winden führt, da Wind hauptsächlich durch Druckunterschiede erzeugt wird.

Wie könnten angesichts der oben genannten Parameter die Luftzirkulation und die Windgeschwindigkeit im Vergleich zur Erde aussehen?

Jeder Wind, der aus wärmebasierten Quellen erzeugt wird, wird wahrscheinlich stärker wehen (vorausgesetzt, das dickere Gas ist ein besserer Isolator).

Die erhöhte Masse korreliert jedoch umgekehrt mit der Windgeschwindigkeit. Ein langsamerer und stärkerer Wind hat bei gleicher Kraft mehr Zeit, sich um Sie herum zu verteilen , und wird Sie daher vergleichsweise nicht so hart treffen.
Dies kann eine zusätzliche Windkraft aufgrund von Wärmequellen vollständig negieren oder auch nicht.

Da die dickere Atmosphäre die Bewegung des Windes dämpft, dämpft sie auch die Bewegung Ihres Körpers (wenn er vom Wind oder einer anderen Kraft getroffen wird), sodass Sie nicht so leicht weggeblasen werden, aber Ihr Körper wird bei starkem Wind mehr Druck aushalten trifft dich.

Last but not least: Eine dickere Atmosphäre macht dich beschwingter . Ihre Masse ändert sich nicht, aber Ihr wahrgenommenes Gewicht ändert sich, genau wie Sie sich in Wasser leichter fühlen (und sich noch leichter fühlen würden, wenn Sie in Sirup eintauchen). Sie fühlen sich leichter auf Ihren Beinen und können beispielsweise höher springen (wieder unter der Annahme eines Sprungs mit gleicher Kraft).
Wenn die Atmosphäre dick genug ist, könnten Sie sogar darin "schwimmen" (obwohl Sie langsam auf die Oberfläche des Planeten "sinken" würden).

Unabhängig von der chemischen Zusammensetzung erzeugt eine doppelt so dichte Atmosphäre, die immer noch den Hitzebereichen der Menschen auf der Erde ausgesetzt ist, Winde mit viel stärkeren Kräften.

Das heißt, um Ihre direkte Frage zu beantworten; ein solcher Planet hätte extremes Wetter, denn die einzige Möglichkeit, wie er in diesem Format existieren könnte, besteht darin, unter extremer Treibhausaktivität zu leiden, nicht in der Größenordnung der Venus, aber sicherlich mehr als auf der Erde. Ein solcher Planet würde am inneren Rand der Goldilocks-Zone seines Heimatsterns liegen und zwischen der Hitze und dem Feuerrisiko wirklich nicht lange in diesem Lebenszustand bleiben, würde ich vermuten.

Ich bin nicht auf viele Science-Fiction-Geschichten über Planeten ohne Leben gestoßen, daher geht der Rest dieser Antwort davon aus, dass sich der Geist der Frage darum dreht, wie sich eine solche atmosphärische Zusammensetzung auf das Leben auswirken würde.

Dieser Planet wäre am Rande derer, auf denen komplexes Leben möglich ist. Komplexes Leben ist viel zerbrechlicher, als wir ihm im Allgemeinen zutrauen, und dieser Planet stellt ihn vor einige bedeutende Herausforderungen, aber zuerst ein Wort dazu, wie man die Atmosphäre in Bezug auf die Biologie betrachtet.

Wenn es um Atmosphäre fürs Leben geht, konzentriert man sich am besten auf das Konzept des Partialdrucks. Mit anderen Worten, Organismen können im Allgemeinen ziemlich tolerant gegenüber Druckänderungen sein (wir könnten nicht tauchen, wenn das nicht der Fall wäre), aber wir verwenden immer noch ein bestimmtes Volumen eines bestimmten Gases wie Sauerstoff und sind weniger tolerant von Änderungen dieser Konzentrationen in Gasen, die wir brauchen oder vermeiden müssen.

Im Allgemeinen kann der durchschnittliche Mensch überleben, wenn er oder sie zwischen 0,16 und 0,30 ATM Sauerstoff atmet, weniger als 0,02 ATM Kohlendioxid und andere giftige Gase und eine beliebige Mischung aus inerten (oder reaktionsarmen Gasen wie Stickstoff) benötigt wird den Ausgleich machen. Ein Beispiel hierfür sind die Apollo-Missionen, bei denen die Astronauten längere Zeit in einer reinen O ₂ -Umgebung überleben konnten, weil die Apollo-Raumschiffe nur mit etwa 0,3 ATM unter Druck gesetzt wurden.

Was die Evolution betrifft, die in der Lage ist, den oben beschriebenen Bedingungen gerecht zu werden; Evolution ist kein Zauberstab, und komplexes Leben hat immer noch Grenzen in Bezug auf die Umgebungen, in denen es sich bilden kann. Die meisten mir bekannten extremophilen Lebensformen sind sehr einfache, oft einzellige Organismen. O ₂ und CO ₂ zu erhöhen und zu sagen „Lass die Evolution sich darum kümmern“ mag funktionieren (vielleicht), würde aber der Art des möglichen Lebens und seiner Lebenserwartung Grenzen setzen. Aber zur eigentlichen Frage...

Erstens wäre eine höhere Sauerstoffzahl tatsächlich schädlich für die Pflanzenwelt, für die O ₂ im Wesentlichen ein Abfallprodukt ist; nicht, weil sie es nicht wie alles Leben in ihren eigenen organisch-chemischen Reaktionen verwenden, sondern weil sie (wie wir) es in großen Mengen giftig finden. Deshalb geben sie ihren Überschuss überhaupt erst ab.

Auch Ihre Chancen auf Brände wären VIEL höher und katastrophal, wenn sie passierten. Megafauna würde nicht als Ergebnis höherer O ₂ -Niveaus auftreten, außer vielleicht Insektenleben, weil die höheren Konzentrationen es ihren Körpern ermöglichen würden, O ₂ tiefer im Inneren zu absorbieren (sie haben keine Lungen).

Alle anderen Tiere hätten eine kürzere Lebensdauer, da die höhere Sauerstoffzahl ihren Körper tatsächlich durch freie Radikale altern lassen würde (insbesondere im Fall der Lunge). Insbesondere Menschen hätten langfristig Probleme, wenn sie ständig O ₂ -Werten über 0,3 ATM ausgesetzt wären. Bei einer dickeren Atmosphäre wären die von Ihnen beschriebenen O ₂ -Werte wahrscheinlich giftig.

Außerdem gibt es ein Problem mit einer dickeren Atmosphäre auf einem leichteren Planeten; Der einzige Weg, der auftritt, ist, wenn eine riesige Menge an Energie in das System geleitet wird, denken Sie an unkontrollierte Treibhauseffekte. In solchen Fällen könnten die O ₂ -Niveaus durch Pflanzenphotosynthese möglich sein, aber nur, weil die CO ₂ -Niveaus außerhalb der Tabelle für die Überlebensfähigkeit von Tieren liegen würden. Denken Sie Venus für das beste Analog. Dieser CO ₂ -Anstieg stellt die größte Herausforderung für das Leben auf einem solchen Planeten dar, sowohl wegen der Toxizität des Gases selbst als auch wegen der Zunahme von Hitze und Druck, die mit einem starken Treibhauseffekt einhergehen.

Wenn man all diese Dinge kombiniert, wird klar, dass Ihr Planet heiß sein wird, starke Winde haben wird und im Allgemeinen lebensunfreundlich sein wird, aber bewohnbar sein könnte, wenn der Treibhauseffekt nicht annähernd so ausgeprägt ist wie auf der Venus.

Sie würden selbst bei niedrigen Windgeschwindigkeiten wirklich starke Winde haben, und es gibt ein solides Beispiel aus dem wirklichen Leben, das dies unterstützt: Venus .

Obwohl die Windgeschwindigkeit an der Oberfläche sehr langsam ist, ist die Atmosphäre der Venus so dicht, dass man einen Menschen einfach mit einer sanften Brise anstoßen kann.

Bei extrem hohen Drücken spielt es keine Rolle, ob sich die Atmosphäre langsam oder schnell bewegt. Sie üben viel Kraft aus.