Der Flugverkehr bricht zusammen

Kommerzieller Flug wäre das geringste Problem auf der Erde, wenn die Schwerkraft so stark ansteigen würde.

Sicherlich für aktuelle Flugzeuge, bei denen der Anstieg in der Größenordnung von etwa 30% liegen müsste, um selbst "leichte" Flüge (Post, Passagiere) für Flugzeuge, die mehr als 40% ihrer Masse als schwere Fracht heben können, nicht rentabel zu machen, die Auswirkungen von Eine solche gravitative Zunahme wäre auf der Ebene der Auslöschung von Problemen.

Erstens würde der atmosphärische Druck ansteigen. Flug erleichtern, aber plötzlich wird die Sauerstoffkonzentration gesundheitsgefährdend. Das Klima ist ruiniert, da sich der Verdunstungspunkt des Wassers ändern würde - enorme Dürren. Ökologische Katastrophe, da viele in der Luft befindliche, aber weniger "starke" Arten ihre Flugfähigkeit verlieren würden. Die Gaslöslichkeit in Wasser würde sich ändern, was zu einem viel saureren Wasser führen würde, in dem sich Kohlendioxid leichter auflöst. Alle Satelliten würden abstürzen. Winde würden viel gefährlicher werden - nicht nur wegen des Klimawandels, der sicherlich Wirbelstürme verursachen würde, sondern einfach, weil ein höherer Luftdruck bei gleicher Geschwindigkeit mehr Energie transportiert. Viele chemische Prozesse (wahrscheinlich einschließlich der Kraftstoffverbrennung in Automotoren) wären betroffen. Die Lastverschiebung auf der Erdkruste würde zu starken Erdbeben führen.

Im Ernst, wenn Sie die Flugzeuge aus der Luft bekommen wollen, denken Sie an einen weniger drastischen Weg, als die Schwerkraft des Planeten zu erhöhen.

Kurze Antwort für Flugreisen
Die Praktikabilität hängt nicht von der Masse oder Schwerkraft eines Körpers ab. Es ist das Verhältnis von Oberflächengravitation zu Luftdichte, das es praktisch oder unpraktisch macht.

Solange das Verhältnis von Erdbeschleunigung zu Luftdichte konstant bleibt, bleibt Flugreisen praktikabel.

Eine Erhöhung der Oberflächengravitation bei konstanter Luftdichte wird schließlich dazu führen, dass Flugreisen unpraktisch werden. Wann es unpraktisch wird, hängt davon ab, wie effizient Ihre Motoren sind und was Sie für die minimale Nutzlast halten, die sich lohnt.

Wenn Sie die planetare Gravitation verdoppeln würden, während Sie die Luftdichte konstant halten, wäre kommerzieller Flugverkehr unpraktisch (obwohl einige Spezialflugzeuge immer noch möglich sein könnten). Nehmen Sie zum Beispiel die Nummern einer Boeing 747 . Wenn Sie die Gravitationsbeschleunigung verdoppeln würden, könnte das Flugzeug starten, wenn es leer wäre, aber es könnte keine Fracht befördern.

Abflugbruttogewicht: 333.390 kg
1 g Leergewicht: 162.400 kg
2 g Leergewicht: 324.800 kg ~ 333.390 kg

Um die Schwerkraft der Erde zu verdoppeln, müssten Sie die Masse des Planeten verdoppeln, während Sie den Radius gleich halten ODER die Masse der Erde gleich halten und ihren Radius auf 70% des Stroms verringern.

Es würde die Kollision von zwei Massenkörpern der Erde oder größer erfordern, um dies zu tun, und das würde die Erde verflüssigen - keine Überlebenden. Außerdem würden Atmosphäre und Hydrosphäre dauerhaft verloren gehen.

Ich kann mir kein Szenario vorstellen, das dies tun und Überlebende zurücklassen könnte.

Kurze Antwort für die Raumfahrt
IMO, chemische Raketen stehen kurz davor, unpraktisch zu werden. Selbst mit Staging (was die Leistung verbessert) werden sie derzeit nicht weit verbreitet, außer als Spezialtransportmechanismus für sehr hochwertige Transporte.

Wenn Sie also die Oberflächengravitation verdoppelt haben, könnte Ihre einzige praktische Methode für den Weltraumstart eine der folgenden sein, die ich im Abschnitt The Case for Space meines Blogs dokumentiert habe:

1. Nuklearer Impulsantrieb
2. Laserstart/leichtes Handwerk
3. RAM-Beschleuniger
4. Leichte Gaspistole
5. Gaußgewehr

Grundsätzlich würden nur Motoren mit sehr hoher spezifischer Leistung (z. B. Atombomben) oder ohne Treibmittel für den Weltraumstart für einen 2-g-Planeten funktionieren - die Luftdichte hat keinen großen Einfluss darauf, außer um es schwieriger zu machen.

Auftrieb - Gewicht
Nach einer Analyse erster Ordnung ist der Auftrieb die Kraft, die erforderlich ist, um das Flugzeug vom Boden abzuheben. Der Auftrieb muss der Masse des Flugzeugs entsprechen, um abzuheben.

$$L = \frac{m_aM_pG}{r^2} \rightarrow L = m_a a_p$$

$m_a$- Massenluftfahrzeug
$M_p$- Masse des Planeten
$a_p$- Gravitationsbeschleunigung des Planeten G - Universelle Gravitationskonstante
r - Radius der Planetenoberfläche

Die Auftriebsgleichung lautet:

$$L = \frac {1}{2} C_L \rho V^2$$

L - Hubkraft
$C_L$- Auftriebskoeffizient (abhängig von Flugzeug & Flügelform)
$\rho$- Dichte der Luft
$V^2$- Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Quadrat

Wenn wir sie also zusammensetzen, erhalten wir:

$$m_a a_p = \frac {1}{2} C_L \rho V^2 \rightarrow a_p = \rho \frac {C_LV^2}{2m_a}$$

Vereinfachung bekommen wir

$$\frac{a_p}{\rho} = \frac {C_LV^2}{2m_a}$$

Das zeigt diese Gleichung$C_L$, V,$m_a$konstant bleiben, wenn das Verhältnis von$\frac{a_p}{\rho}$bleibt konstant.

Luftwiderstand - Schub
Zusätzlich zu den Gewichtsproblemen müssen Sie auch eine Luftwiderstandsstrafe zahlen.

Die Widerstandsgleichung ist identisch mit der Auftriebsgleichung, verwendet jedoch eine andere Konstante. Sie können den Luftwiderstandsbeiwert als 1/10 der Auftriebsgleichung annähern.

$C_D$~$\frac{C_L}{10}$

So

$$D = \frac{1}{20}C_L \rho V^2$$

Die Schubgleichung des Turbinentriebwerks lautet:

$$D = T = \left(\dot{m_a} + \dot{m_f} \right)v_e - \dot{m_a}v_i$$

$\dot{m_a}$- Massenstrom von Luft, der auch ausgedrückt werden kann als$\dot{m_a} = \rho A v$
$\dot{m_f}$- Massenstrom des Kraftstoffs
$v_e$- Abgasgeschwindigkeit des Motors
$v_i$- Luftgeschwindigkeit am Einlass (multipliziert mit$\dot{m_a}$, dies wird auch als Staudruck bezeichnet
A - Fläche am Einlass oder Auslass (je nachdem, wo Sie die Berechnung durchführen)

Aber es wird normalerweise mit dem Folgenden angenähert (der Beitrag des Kraftstoffs zum Schub erfolgt hauptsächlich durch Erhitzen):

$$D = \dot{m_a} \left(v_e - v_i \right)$$

Ich werde nicht alle Drehungen durchlaufen, um dies genau zu tun. Ich gehe davon aus, dass Einlass und Auslass die gleiche Größe haben (das sind sie fast nie), aber ich möchte einfach das Gefühl der Gleichungen und für diesen Zweck funktioniert es.

$$D = \rho A v \left(v_e - v_i \right)$$

Kombinieren mit der Drag-Gleichung und wir erhalten

$$\rho A \left(v_e^2 - v_i^2 \right) = \frac{1}{10}\frac{1}{2}C_L \rho V^2 \rightarrow \frac{1}{10} m_a a_p = \rho A \left(v_e^2 - v_i^2 \right)$$

Wenn ich in der Auftriebsgleichung die Äquivalenz der Flugzeugmasse mal der Oberflächengravitation einsetze, erhalte ich:

$$\frac{a_p}{\rho} = 10 \frac{A \left(v_e^2 - v_i^2 \right)}{m_a}$$

Wie auch immer, lange Rede kurzer Sinn, es sieht so aus, als ob sein Widerstand derselbe bleibt, solange das Verhältnis der Oberflächengravitation zur atmosphärischen Dichte konstant bleibt.

Ein besserer Weg, um den allgemeinen Flugverkehr zu verhindern, besteht nicht so sehr darin, ihn physikalisch unplausibel zu machen, sondern ihn unpraktisch kostspielig zu machen.

Als der isländische Vulkan ausbrach und viel Staub in die Atmosphäre beförderte, wurden Flüge für lange Zeit eingestellt . Der Staub war nicht so schlimm, dass er Menschen am Boden beeinträchtigte - ich erinnere mich, dass mein Auto eine Staubschicht darüber hatte, also atmete ich ihn offensichtlich ein und bemerkte nie etwas Ungewöhnliches, aber der Staub hätte Flugzeuge beeinflusst, die durch ihn hindurchflogen Geschwindigkeit würde der Staub in die sehr hochpräzisen Strahltriebwerke gesaugt und sie beschädigen, wenn nicht sogar zum Ausfall führen, was der Fluggesellschaft eine riesige Reparaturrechnung bescheren würde. Beachten Sie, dass einige Flugzeuge flogen, insbesondere Turboprop-Flugzeuge, die zur Messung der Aschedichte in der Atmosphäre verwendet wurden.

Unglaublich feiner Staub verstopft Luftfilter, insbesondere wenn viel Luft in sie eingesaugt wird, und zwar auf eine Weise, die etwas langsamer arbeitendes wie Ihre Lunge nicht beeinträchtigt.

Setzen Sie also etwas in die Luft, das für Hochdruck- oder Hochgeschwindigkeitsmaschinen nicht gut ist. Pollen, Staub, Umweltverschmutzung reichen aus.

Wie andere bereits betont haben, wird die Änderung der Schwerkraft den Flugverkehr nicht wirklich stören und an anderer Stelle zu großen Problemen führen. Was die Idee eines Asteroideneinschlags angeht, der die Schwerkraft verändert ... Nun, jeder Asteroid, der groß genug ist, um die Schwerkraft der Erde so weit zu verändern, dass sie selbst mit empfindlichen Instrumenten messbar ist, wird die Erde in eine Kugel aus geschmolzenem Magma verwandeln.

Wenn Sie eine Vorstellung davon haben möchten, wie die moderne Gesellschaft ohne Flugreisen aussehen würde, denken Sie daran, dass wir ein reales Beispiel haben: die Tage nach den Anschlägen vom 11. September, als der kommerzielle Flugverkehr in den USA eingestellt wurde. Recherchieren Sie das und extrapolieren Sie es.