Wie lebensfähig ist eine Kreatur, die wie ein lebender Heißluftballon durch die Luft schwebt

Wie andere gesagt haben, ist das beste Traggas für diesen Zweck Wasserstoffgas, da es biologisch hergestellt werden kann und den höchsten Auftrieb bietet.

Aber Ihre Lebensform wäre eine sehr zerbrechliche Sache, der Hautsack, der das Gas enthält, wäre realistisch bestenfalls Millimeter dick (siehe folgende Mathematik) und könnte von fast allem zerrissen werden.

Allerdings widerspreche ich Dubukays Behauptung, dass so ein Tier kilometerlang sein müsste. Schauen wir uns die Mathematik mit einer Hautdicke von 1 mm und einer Dichte von 1 g/cm^3 an

Volumen für einen kugelförmigen Luftsack mit 1 Meter Durchmesser:$V = (0.5 \ m)^3 \times\pi \times 4/3 = 0.52 \ m^3$. Vollständig mit Wasserstoffgas gefüllt kann dies ein halbes Kilogramm heben (der Einfachheit halber sagen wir, dass Wasserstoff liefert$1 \ kg/m^3$heben ). Hier geraten wir in Schwierigkeiten. Das Gewicht der Haut beträgt ca$(0.5 \ m)^2 \times \pi \times 4 \times 1 \ mm \times 1 \ g/cm^3 = 3.14 \ kg$! Kein Würfel.

Volumen für einen Luftsack mit 5 Metern Durchmesser. Ein Aufzug von$(2.5 \ m)^3\times\pi\times4/3\times1 \ kg/m^3 = 65 \ kg$, während sich die Haut ansammelt$(2.5 \ m)^2 \times\pi\times 4 \times 1 \ mm \times 1 \ g/cm^3 = 79 \ kg$. Wir kommen näher und das Quadratwürfelgesetz arbeitet eindeutig zu unseren Gunsten.

Ein Luftsack mit 10 Metern Durchmesser gibt uns über 550 kg Auftrieb , während die Haut (immer noch 1 Millimeter dick) etwa 320 kg verbraucht . Damit bleiben respektable 220 kg oder 480 Pfund nutzbare Masse übrig.

Also ja, das Tier wird groß sein, aber nicht unmöglich. Es gibt noch ein paar Probleme, aber nichts, was nicht gelöst werden kann. Zum einen kann das Tier nicht von Geburt an in die Luft fliegen, da es einige hundert Kilogramm lose Haut für seinen Ballon benötigt. Dieses Übergewicht zu tragen ist für ein Landtier sehr problematisch.

Ich schlage einen zweigeteilten Lebenszyklus vor: Die Kreatur wird in Seen, Flüssen oder Ozeanen geboren und wächst, bis sie genug Haut für einen Luftsack hat, der sie fliegen lässt. Es steigt an die Oberfläche und beginnt, die Luftsäcke mit Wasserstoff aus dem umgebenden Meerwasser zu füllen. Es ist in dieser Zeit offensichtlich sehr anfällig, obwohl dies gemildert werden kann, indem es in Gewässern ohne große Raubtiere lebt oder in großen Kolonien in die Luft jagt.

Es steigt sanft aus dem Wasser, sobald es genügend Wasserstoffgas angesammelt hat, und schwimmt davon. Es wird wahrscheinlich sein ganzes Leben lang über Wasser bleiben - sollte sein Luftsack platzen, wird es sanft in das Wasser darunter fallen und die beschädigte Haut heilen -, kann aber über Flüsse landeinwärts nach Nahrung suchen. Die Paarung findet in der Luft statt und die Weibchen lassen eine große Anzahl von Eiern über vielversprechenden Gewässern fallen. Lebensmittel können mit Tentakeln gefangen werden, wie andere Benutzer vorgeschlagen haben. Wasserstoffgas entweicht schnell durch die dünne Haut, sodass sie ständig wieder aufgefüllt wird.

Es ist wahrscheinlich unwahrscheinlich, dass sich ein Tier wie dieses auf natürliche Weise entwickelt, aber ich glaube nicht, dass es physikalisch unmöglich ist.

Klingt sehr nach den Trottelmenschen aus der aktuellen Storyline von Schlock Mercenary

Sie verwenden Wasserstoff, weil er aus Wasser erzeugt werden kann, indem man einen einfachen elektrischen Strom verwendet, der biologisch erzeugt werden kann. Die Höhe wird angepasst, indem der Körper leicht komprimiert wird, um das Volumen, aber nicht die Masse zu verringern, und umgekehrt

Natürlich macht es ihnen große Angst vor Feuer....

Die Körpertemperatur ist keine gute Methode zur Kontrolle der Höhe, da sie langsam reagiert und eine kontinuierliche Brennstoffquelle erfordert, um die Wärme aufrechtzuerhalten.

Wenn Sie Ihre Kreaturen wie eine Kriegsqualle behandeln, wären sie die Raubtiere und die Vögel die Beute. Sie könnten bis über Baumhöhe heruntertreiben und Vögel fangen oder nachts Vögel und Fledermäuse in ihre Fangarme fliegen.

Aas zu essen ist nicht sehr wahrscheinlich. Aas wird am Boden sein, und außer in offenen Ebenen wäre Wind für einen lebenden Ballon sehr gefährlich.

Das größte Risiko sind Stürme und starke Winde. Ihre Kreaturen müssten sich über die Stürme erheben oder vollständig entleeren und auf dem Boden reiten. Du willst kein Wasserstoffballon in einem Gewitter sein.

Ihr Tier kann mit Wasserstoff gefüllte Körperhöhlen verwenden, um für Auftrieb zu sorgen.

Wasserstoff kann durch katalytische Spaltung von Methan gewonnen werden. Methan auf der anderen Seite wird in großen Mengen in den Eingeweiden von Pflanzenfressern (fragen Sie Kühe nach Informationen) wie Ihrem produziert.

Durch Belüften/Kontrahieren/Entspannen der Säcke kann die Kreatur den Auftrieb und damit die Flughöhe kontrollieren.

Nehmen wir an, Ihre Kreatur hat die Größe eines Wanderfalken und wiegt 1600 Gramm. Die Auftriebskraft kann wie folgt berechnet werden$F_b = g(d_a - d_h)$. Wenn Sie die richtigen Zahlen in die Formel einsetzen, erhalten Sie, dass Sie mit 1,5 Kubikmeter Wasserstoff 1600 Gramm heben können.

Das würde eine Blase von etwa 5 Metern Durchmesser bedeuten. Nicht gerade ein hübsch aussehendes Tier, aber passend zu deiner Beschreibung:

Sein Aussehen ist das eines großen Flecks

Einziger Vorbehalt: Halten Sie sich von Beleuchtung und Zitteraalen fern.

Traurigerweise Nein. Tl;dr: Die Mindestgröße einer solchen Kreatur liegt im Kilometerbereich und ist daher ziemlich unmöglich. Versuchen Sie stattdessen, die Kreatur zu einer Art kolonialen Organismus zu machen und Ihren Planeten zu stärken.

Nehmen wir ein kugelförmiges Wesen an.

Was wir hier herauszufinden versuchen, ist die Mindestgröße eines biologischen Gassacks. Wir modellieren das als eine Sphäre von$H_2$Gas umgeben von einer dünnen Hauthülle.

Achtung, Physik unten

Unsere anfängliche Gleichung beginnt ziemlich einfach:

$V_{hyd}*F_{buoy} = M_{skin\ shell} = V_{shell}*\rho_{shell}$

wo$\rho$ist die Dichte unserer Schale.

Dies wird dann erweitert, um uns einige tatsächliche Formeln zu geben. Wir versuchen, nach dem Radius dieses biologischen Gassacks zu lösen, also hoffen wir, am Ende dabei zu landen$r$allein auf einer Seite gleich einem Haufen Zahlen gesetzt.

$\frac{4}{3}\pi r^3*F_{buoy} = 4\pi r^2t*\rho_{shell}$

Woher$t$ist die Dicke der Schale - ich gehe davon aus, dass sie am Ende 1 Meter dick ist. Klingt für mich ungefähr richtig. Mit diesen Informationen und etwas schneller Algebra können wir ein wenig vereinfachen:

$r^3 * F_{buoy} = 3r^2*\rho_{shell}$

Das vereinfacht sofort genau das, was wir uns erhofft hatten!

$r * F_{buoy} = 3*\rho_{shell}$

Lassen Sie uns mit diesen beiden anderen Variablen umgehen. Die$F_{buoy}$ist die Auftriebskraft unseres Traggases, in diesem Fall Wasserstoff. Es gibt viel zu tun, aber Wikipedia hat eine Abkürzung :$1\ m^3$von Wasserstoff heben kann$\approx 1.1kg$. Cool! Wir können auch mit der anderen Variablen umgehen,$\rho_{shell}$. Hier sagt uns eine schnelle Google-Suche, dass die Dichte der Haut ungefähr ist$800\frac{kg}{m^3}$(äh). Setzen wir diese Zahlen ein.

$r*1.1 = 800*3 = 2400$

Hinweis: Ich fummele hier der Einfachheit halber an meinen Einheiten herum. Die$F_{buoy}$Begriff ist ein gutes Stück komplexer.

So ist unser minimaler Radius für unseren idealisierten Gassack$\approx 2200m$, oder 2 Kilometer.

Wir können auch unsere Schätzung der Hautdicke von ~1m anhand der Realität überprüfen. Wir sind ungefähr 2 Meter groß und unsere Haut ist ungefähr 2 mm dick, also bin ich ziemlich zufrieden damit. (Eigentlich gab es eine Menge falscher Vermutungen, bevor ich mich auf 1m einloggte, aber Sie müssen nicht über all das Bescheid wissen.)

Biologische Bewertung:

Völlig undurchführbar. Eine 4 Kilometer lange Kreatur ist bei weitem nicht plausibel, und das ist das absolute Minimum. Sie müssten Dinge neben der Haut hinzufügen, und das alles fügt Gewicht hinzu, und jedes Mal, wenn Sie etwas hinzufügen, vergrößern Sie den Radius noch weiter. Mit etwas Rückkalkulation komme ich auf eine Mindestgröße von 8 Kilometern; einschließlich Wasser und Muskelmasse sowie einem röhrenförmigen Körper. Was dies jedoch wirklich versenkte, war das Kreislaufsystem. Auch wenn das Volumen wie die Kubik des Radius skaliert, skaliert die Menge an Flüssigkeit, die benötigt wird, um die Zirkulation im ganzen Körper zu gewährleisten, noch schneller. Traurig.

Mögliche Lösung: Ändern Sie die Umgebung

Ich habe den Auftriebsbegriff in meiner obigen Ableitung verfälscht, aber er basiert im Wesentlichen auf zwei Dingen – der Schwerkraft und der Dichte der Atmosphäre. Hier bei Worldbuilding steht es uns frei, beide zu modifizieren! Was wir wollen, ist ein kleiner Planet (niedrige Schwerkraft) und eine dichte Atmosphäre. Wenn wir eine Atmosphäre wie die Venus haben, die etwa 60-mal dichter ist als die der Erde, und einen Planeten von der Größe von Titan, der eine Schwerkraft von etwa 1/8 unserer hat, können wir eine viel größere Auftriebskraft erzielen. Auf diesem Planeten wird jeder Kubikmeter Wasserstoff etwa 250 kg heben können – eine massive Steigerung gegenüber den 1,1, die wir auf der Erde verwendet haben. Dadurch reduziert sich unser Mindestradius auf nur 10 Meter ! Das ist für einen Organismus viel vernünftiger und in jedem Belletristikroman durchaus überschaubar.

Das Problem bei Heißluftballons ist, dass sie viel Energie benötigen, um schwimmfähig zu werden, und dies würde einen unwahrscheinlichen Stoffwechsel erfordern. Ein typischer Heißluftballon verwendet einen leistungsstarken Satz Propanbrenner oder Äquivalente, was bedeutet, dass eine Kreatur eine ähnliche Wärmemenge erzeugen müsste (und wahrscheinlich Brennstoffe mit weitaus geringerer Energiedichte verwenden müsste, es sei denn, Sie wollen etwas wirklich Verrücktes postulieren, als würde es Kohle fressen. ..)

Die Alternative ist noch bizarrer. Buckminister Fuller spekulierte, dass geodätische Kuppeln, die auf extreme Größen erweitert wurden, schließlich wie Heißluftballons abheben könnten, da die eingeschlossene Luft die Struktur um eine enorme Menge übersteigen würde. Die Masse der Struktur wächst mit dem Quadrat des Volumens, während die Masse der Luft im Inneren mit dem Würfel wächst.

Der folgende Auszug aus einem Artikel, der von Robert T. Bowers an GEODESIC gepostet wurde, erklärt die Idee.] „Wenn man eine geodätische Kugel betrachtet, ist das Gewicht der Kugel eine Funktion der Oberfläche der Kugel. Der Betrag, um den die Kugel durch warme Luft angehoben wird, ist eine Funktion des Volumens der Kugel. Mathematisch ausgedrückt ist das Gewicht eine Funktion des Quadrats des Radius, während das Volumen eine Funktion des Quadrats des Radius ist. Das ist sehr bedeutsam. Auch wenn der Radius einer Kugel zunimmt und damit das Gewicht der Kugel zunimmt, nimmt der Auftrieb der Kugel stärker zu. Wenn Sie sich eine Kugel vorstellen, die größer werden könnte, würde sie viel Auftrieb gewinnen, wenn die Kugel ein wenig an Gewicht zunimmt.

„Buckminster Fuller schlug vor, dass bei Betrachtung von großen Kugeln die eingeschlossene Luftmenge im Vergleich zum Gewicht der Kugel enorm anwächst. Bei einer Kugel mit einem Radius von 1320 Fuß ist das Gewicht der eingeschlossenen Luft 1000-mal größer als das Gewicht der Kugelstruktur. Wenn dieses Luftvolumen nur um ein Grad erwärmt würde, würde die Kugel zu schweben beginnen!

http://www.geniusstuff.com/blog/flying-cities-buckminster-fuller/

Ich weiß, es klingt wie Science-Fiction, aber Bucky schlug vor, dass eine Cloud Nine funktionieren würde. Eine geodätische Kugel mit einem Durchmesser von einer halben Meile (0,8 Kilometer) würde nur ein Tausendstel des Gewichts der darin befindlichen Luft wiegen. Wenn die Innenluft entweder durch Sonnenenergie oder auch nur durch die durchschnittliche menschliche Aktivität im Inneren erwärmt würde, würde es nur eine 1-Grad-Verschiebung in Fahrenheit über die Außentemperatur erfordern, um die Kugel zum Schweben zu bringen. Da die Innenluft beim Abkühlen dichter werden würde, stellte sich Bucky vor, Polyethylenvorhänge zu verwenden, um die Geschwindigkeit zu verlangsamen, mit der Luft in die Kugel eindringt.

Eine Kreatur, die im Wesentlichen eine hohle Kugel mit einem Durchmesser von über einem Kilometer war, könnte theoretisch durch eine Kombination aus Sonnenwärme und Stoffwechselprozessen zu einem Heißluftballon werden, aber stellen Sie sich vor, welche Art von Lebenszyklus erforderlich wäre, um vor der Aufnahme einen Durchmesser von einem Kilometer zu erreichen in den Himmel ist ein bisschen umwerfend.

Das klingt ähnlich wie der Affront in Ian Banks' Excession . Sie werden beschrieben als:

Eine bauchige Masse von etwa zwei Metern Durchmesser, die an einem gekräuselten Gassack von ein bis fünf Metern Durchmesser hängt. Aus der zentralen Masse wachsen sechs bis elf Tentakel unterschiedlicher Länge und Dicke, von denen mindestens vier in blattförmigen Paddeln enden.

In einer erdähnlichen Atmosphäre können sie jedoch nicht überleben.

Affronter benötigen eine Umgebung mit hohem Druck und niedriger Temperatur und atmen eine Atmosphäre, die hauptsächlich aus Stickstoff und Methan sowie anderen Spuren von Kohlenwasserstoffen besteht.

Diese Kreaturen „laufen“ entweder die meiste Zeit auf ihren unteren Gliedmaßen, wobei der größte Teil ihrer Masse von ihrem eigenen Auftrieb getragen wird, oder sie paddeln träge in geringer Höhe durch die Luft. Wenn sie es eilig haben, haben sie eine Gasöffnung (Anus) an der Unterseite ihres Körpers für den Antrieb.