29 ноември 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Може ли хората да оцелеят в суровите пустини на Аракис в "Дюн"?

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 28 октомври 2021 в 00:00 43700
Кадър от филма "Дюн".

Действието в Дюн, епичната поредица от научнофантастични книги на Франк Хърбърт, превърната в едноименен филм, се развива в далечното бъдеще на пустинната планета Аракис. Хърбърт очертава с много детайли свят, който на пръв поглед изглежда толкова реален, че можем да си представим, че живеем в него.

Група учени с опит в моделирането на климата решават да моделират климата на Аракис, за да разберат дали е възможен и как би изглеждал такъв свят?

Ето визуализацията на климатичния модел на Аракис:

Може да увеличите мащаба и да визуализирате температура или скорост на вятъра на сайта Climate Archive.

Когато завършват модела, те откриват, че авторът Хърбърт е представил среда, която в по-голямата си част отговаря на очакванията - голяма част от самия Аракис наистина би била обитаема, макар и негостоприемна.

Как се изгражда фантастичен свят като Аракис?

Екипът с водещи специалисти Алекс Фарнсуърт (Alex Farnsworth), старши научен сътрудник по метеорология, Майкъл Фарнсуърт (Michael Farnsworth) от Университета в Шефилд и Себастиан Щайниг (Sebastian Steinig) научен сътрудник по моделиране на палеоклимат, изгражда симулацията си на база климатичен модел, който обикновено се използва за прогнозиране на времето и климата тук на Земята.

Учените запазват същите основни физически закони, които управляват времето и климата тук на Земята. Ако моделът покаже нещо напълно странно и екзотично, това би могло да означава, че тези закони са различни за Аракис и всичко е чиста фантазия.

Карта на височината (в метри) на Аракис. 

След това в климатичния модел се въвеждат данни за Аракис за всичко - от формата на планините до силата на слънцето или състава на атмосферата, въз основа на подробната информация, намерена в основните романи и придружаващата я енциклопедия Дюн. Те включват топографията на планетата и нейната орбита, която е почти кръгла, подобна на Земята днес. Формата на орбитата може наистина да повлияе на климата - вижте дългите и нередовни зими в Game of Thrones.

Накрая добавят от какво е направена атмосферата. В по-голямата си част тя е доста подобна на тази на Земята днес, макар и с по-малко въглероден диоксид (350 части на милион, за разлика от нашите 417 ppm).

Най-голямата разлика е концентрацията на озон. На Земята има много малко озон в долната атмосфера, само около 0,000001 процента. На Аракис е 0,5 процента. Озонът е важен, тъй като е около 65 пъти по-ефективен за затопляне на атмосферата от CO 2 за период от 20 години.

След като се подават всички необходими данни, за да се определи климатичният модел на Аракис са нужни повече от три седмици машинно време на суперкомпютър и резултатът според учените "си заслужаваше чакането".

Кадър от филма "Дюн".

Климатът на Аракис е по същество правдоподобен

Книгите и филмът описват планета с неумолимо слънце и безлюдни пустини от пясък и скали. Но, когато се приближите до полярните региони към градовете Аракин и Картаг, климатът в книгата започва да се променя в по-гостоприемна среда.

Но модел на екипа показва друго. В техния модел на Аракис най-топлите месеци в тропиците достигат около 45°C, докато в най-студените месеци температурите не падат под 15°C. Подобно на Земята.

Най-екстремните температури всъщност се проявят в средните ширини и полярните региони. Тук лятото може да е горещо до 70°C на пясъка (също предположено в книгата). Зимите са също толкова екстремни - до -40°C в средните ширини и до -75°C в полюсите.

Това е контраинтуитивно, тъй като екваториалната област получава повече енергия от слънцето. Въпреки това, в модела полярните райони на Аракис имат значително повече атмосферна влага и висока облачност, която действа похлупак и затопля климата, тъй като водната пара е парников газ.

Моделирани месечни температури на Аракис – полюсите имат много студена зима и горещо лято.

В книгата се казва, че на Аракис няма дъжд. Но моделът показва, че ще има много малки количества валежи, ограничени само до по-високите географски ширини през лятото и есента и само в планините и платата. Ще има някакви облаци и в тропиците, както и в полярните ширини, вариращи от сезон на сезон.

Книгата също така споменава, че полярните ледени шапки съществуват, поне в северното полукълбо, и съществуват от дълго време. Но това е мястото, където книгите може би се различават най-много от модела, според който летните температури биха стопили всякакъв полярен лед и няма да има снеговалеж, който да поднови ледените шапки през зимата.


Модели стилкостюми, колекция есен 10191. Кредит: Chiabella James/Warner Bros

Топло, но обитаемо

Каква е най-високата температура, която хората могат да издържат?

Отговорът е ясен: температура на "влажен" термометър от 35 градуса по Целзий, според проучване от 2020 г. в списание Science Advances. Температурата на "влажните" термометри не е същата като температурата на въздуха, която ще ви каже местният синоптик или метеорологично приложение. С "влажен термометър" температурата се измерва с термометър, покрит с напоена с вода кърпа, и отчита както топлината, така и влажността. Последното е важно, тъй като при повече влажност във въздуха потта се изпарява по-трудно от тялото и по-трудно охлажда организма. Ако влажността е ниска, но температурата е висока, или обратното, температурата, измерена с влажния термометър, вероятно няма да се доближи до критичната точка на човешкия организъм.

Могат ли хората да оцелеят на такава пустинна планета? Първо, трябва да предположим, че човекоподобните хора в книгата и филма споделят подобни температурни толеранси като хората днес.

Ако това е така, тогава, противно на книгата и филма, изглежда, че тропиците биха били най-обитаемата зона. Тъй като там има толкова малко влажност, мярката за "обитаемост", която съчетава температура и влажност - "влажният термометър" (вижте поясненията вдясно) показва, че това е най-благоприятното за живот място.

Средните ширини, където живеят повечето хора на Аракис, всъщност са най-опасните от гледна точка на топлината. В низините средните месечни температури често са над 50-60°C, като максималните дневни температури са дори по-високи. Такива температури са смъртоносни за хората.

Знаем от книгата и филма, че целият хуманоиден живот на Аракис извън обитаемите места трябва да носи "стилкостюми", предназначени да поддържат прохладни температури и да възстановят влагата от тялото от изпотяване, уриниране и дишане, за да осигурят питейна вода.

Това е важно, тъй като в книгата е посочено, че на Аракис няма валежи, няма постоянни открити води и малко атмосферна влага, която може да бъде възстановена.

Планетата става много студена извън тропиците, със зимни температури, които също биха направили средата необитаема без технологии. Градове като Аракин и Картаг биха страдали както от топлинен, така и от студен стрес, като по-екстремна версия на части от Сибир на Земята, които могат да имат както неприятно горещо лято, така и брутално студена зима.

Важно е да се припомни, че Хърбърт пише първия роман "Дюн" през далечната 1965 г. Това е две години преди неотдавнашният носител на Нобелова награда Сюкуро Манабе да публикува своя основен първи климатичен модел, а Хърбърт е нямал предимството на съвременните суперкомпютри, нито пък какъвто и да било компютър.

Като се има предвид това, светът, който той създава, изглежда забележително достоверен след шест десетилетия.

Авторите модифицират често използван климатичен модел за изследване на екзопланети и го прилагат към планетата в "Дюн". Работата е извършена през свободното им време и е предназначена като подходяща информационна част, за да демонстрира как учените климатилози използват математически модели, за да разберат по-добре нашия свят и екзопланетите. Той ще се включи в бъдещи академични резултати за пустинни светове и екзопланети.The Conversation

Авторите на оригиналната публикация в The Conversation са Алекс Фарнсуърт (Alex Farnsworth), старши научен сътрудник по метеорология, Университет в Бристол; Майкъл Фарнсуърт (Michael Farnsworth), водещ специалист в изследователския център за производство на футуристични електрически машини, Университета в Шефилд и Себастиан Щайниг (Sebastian Steinig) научен сътрудник по моделиране на палеоклимат, Университет в Бристол.

Източник: 

Could Humans Really Survive The Harsh Deserts of Dune's Arrakis? We Found Out,  ALEX FARNSWORTH ET AL., THE CONVERSATION

Тази статия е препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons. Прочетете оригиналната статия.


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Биология
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.