Атмосферные процессы в цилиндре О'Нила

[Sergey K]

Цилиндр О'Нила - по сути вращающийся цилиндр. Орбитальная станция с искусственной гравитацией. Давайте рассмотрим вариант "Остров III".

Цитата:

Это два вращающихся в противоположных направлениях цилиндра, каждый 5 миль (8 км) в диаметре, и могущий составлять до 20 миль (32 км) в длину.[5] Каждый цилиндр имеет шесть равных участков полос по длине цилиндра; три окна, три «страны». Более того, внешние сельскохозяйственные кольца, 10 миль (16 км) радиусом, вращаются с разными скоростями в целях ведения разных видов сельского хозяйства. Промышленный блок расположен в середине (позади блока спутниковых антенн), где минимальная гравитация или полная невесомость способствует проведению некоторых операций для производства ряда материалов.

Цилиндры вращаются, создавая искусственную гравитацию на их внутренних поверхностях. При большом радиусе цилиндр будет вращаться со скоростью в 40 оборотов в час, имитируя обычное земное притяжение. Изучение человеческого фактора при вращении показывает, что почти ни один (при такой низкой скорости движения) человек, как показывет опыт, не страдает от морской болезни при действии эффекта Кориолиса на внутреннее ухо. Люди могут замечать направление вращения при повороте головы, также при падении предметов они будут отклоняться на несколько сантиметров. Центральная ось может быть зоной невесомости, и она была предусмотрена для средств обслуживания и восстановления.

Станцию планировалось обеспечивать атмосферой с давлением, равным половине земного, и состоящей из 40 % кислорода и 60 % азота. Такое давление позволяло сохранить воздух и уменьшить нагрузку на стены. В этом масштабе воздух внутри цилиндра обеспечивает адекватное ограждение против космических лучей.

Читаю это и тут приходит в голову следующий вопрос: а есть ли какие-нибудь не обычные атмосферные эффекты, которые стоит ожидать при данном типе имитации гравитации и размерах цилиндра указанного порядка? Как там вообще круговорот воды будет работать?

[Denis Russkih]

Там ещё и ускорение свободного падения будет отсутствовать, насколько я понимаю. Оброненные предметы падают, но подброшенные — не возвращаются. Прыжком можно будет отправить себя в полёт к противоположной стенке цилиндра. :) Наверняка это и на атмосферные явления повлияет.

-- 08.01.2015, 02:36 --

Интересно будет выглядеть ныряние пловца в речку — звучный плюх, а затем потревоженная вода встаёт столбом всё выше и выше... :)

[Progger]

Там же 8 км. Это надо постараться прыгнуть, чтобы до центра долететь
Круговорот воды будет зависеть от условий в центре - тёплый влажный воздух будет туда подниматься и, по хорошему, должен там как-то охлаждаться (пока не могу придумать нормального способа - а он не описан?). Если это будет происходить, то вода будет конденсироваться в капли, но из-за низкой гравитации они могу стать довольно большими, пока не выпадут из центральной зоны. Интересно, какое будет распределение скорости вращения воздуха по высоте. Как я понимаю из-за эффекта Кориолиса "верхние" слои должны иметь большую угловую скорость, чем "нижние". Ну и второй вариант. Т.к. цилиндр имеет не такие уж и большие размеры, то там не будет никакой погоды - т.е. не будет зон с разной температурой и влажностью.

[Denis Russkih]

Progger в сообщении #958465 писал(а):

Там же 8 км. Это надо постараться прыгнуть, чтобы до центра долететь

А что помешает-то? :) Оторвался обеими ногами от земли — и летишь себе потихоньку. Долго, конечно, придётся скользить до противоположной стенки, но если торопиться некуда...

Сопротивление воздуха, разве что, может сыграть свою роль?

[Progger]

Denis Russkih в сообщении #958561 писал(а):

Progger в сообщении #958465 писал(а):

Там же 8 км. Это надо постараться прыгнуть, чтобы до центра долететь

А что помешает-то? :) Оторвался обеими ногами от земли — и летишь себе потихоньку. Долго, конечно, придётся скользить до противоположной стенки, но если торопиться некуда...

Сопротивление воздуха, правда, может сыграть свою роль?

Мешает то, что цилиндр вращается. У поверхности скорость будет около 280 м/c. Т.е. чтобы прыгнуть в направлении центра надо оттолкнуться так, чтобы погасить эту скорость. Если просто прыгнуть вверх, то очень быстро приземлишься почти в то же место, откуда прыгнул.

[Denis Russkih]

На Земле, если я подпрыгну, меня вернёт обратно ускорение свободного падения. В этом огромном цилиндре оно отсутствует. Какая сила вернёт меня обратно, если я оттолкнусь от внутренней поверхности и полечу к центру цилиндра?

[rockclimber]

Denis Russkih
Представьте, вы стоите лицом по направлению движения. Ваша скорость "вперед" - почти 300 (если верить Progger, сам не считал). Вы прыгаете "вверх" со скоростью ну хорошо если 3. Но ваше движение "вперед" никуда не делось, а так как контакт в поверхностью потерян, она больше не тащит вас "по кругу", вы летите "вперед" по касательной. Точнее, ваша скорость - это сумма двух перперндикулярных векторов длиной 300 и 3. Так как первый в сто раз больше, вторым (который "вверх", то есть к центру) можно практически пренебречь. Вы полетите низенько над поверхностью, а так как она тоже движется, да еще и с такой же скоростью - плюхнетесь обратно почти там же. Нарисуйте картинку, в конце концов.

[Progger]

Когда Вы стоите на поверхности цилиндра, у вас будет скорость 280 м/c направленная по касательной к поверхности (как и у всей поверхности, если рассматривать из покоящейся СО). Допустим Вы прыгаете и приобретаете скорость 3 м/с перпендикулярно поверхности, но скорость, направленная по касательной никуда не делась. Поэтому Вы полетите не к центру, а по хорде (довольно короткой, учитывая отношение скоростей).

-- 08.01.2015, 20:37 --

Забавно получилось - почти одно и тоже с теми же цифрами

[Denis Russkih]

(Оффтоп)

Вот это я протупил. :) Позорнейшее непонимание классической физики на школьном уровне. Такое ощущение, что мозг куда-то уходил прогуляться.

Спасибо за разъяснения, признаю свою ошибку.