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地形形成 101: 如何使火星成为一个可居住的星球

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地形形成 101: 如何使火星成为一个可居住的星球

地形形成 101: 如何使火星成为一个可居住的星球

在我们去星星之前,我们必须先去火星。

不管怎样,这是埃隆 · 马斯克的哲学 -- 就在几天前,他透露新细节关于他殖民这颗红色星球的野心,包括到 2022年发射两枚货运火箭,到 2024年发射四枚火箭 (两枚载人,两枚货运)。

在 40 到的时间里,马斯克建议多达 100 人可以住在那里。

季节变化

正如埃尔顿 · 约翰明智地指出的,“火星不是抚养孩子的地方”。

事实上,火星上的平均温度为-55 °C (-67 °F),沙尘暴频繁且可能致命,并且地球的大气压力极低 (约占地球的 1%)。由于大气和温度波动,液态水在地球表面有意义的出现几乎是不可能的。虽然火星被认为在其两极和地下沉积物中有大量的冷冻水,但开发这些资源的物流可能相当困难。

换句话说,对于任何有意义和持久的人类在火星上的存在,我们很可能想要改变地球及其大气层,使其更适合人类生活。尽管我们用来实现这一目标的确切机制仍有待讨论,但实现类似地球条件所需的基础实际上非常简单。

地形形成 101

今天的信息图表来自未来主义,它详细说明了火星上可能需要发生什么,以使其更适应人类生活。

这里有两个步骤,我们可以让火星进入 “金发地带”,那里的水是液态的,有害的电离辐射如 x射线、紫外线、伽马射线没有问题。

温室气体
避免有害电离辐射的一种方法是向火星大气中增加一层更厚的温室气体。这样的大气也会让更少的热量逸出,这意味着地球上的温度会更高。

磁场
地球上的强磁场是另一种让生活变得更容易的东西。地球的固体内核,主要由铁组成,在行星旋转时创造了这个场 -- 它偏转宇宙射线和其他有害类型的辐射。

在火星上解决这个问题的一个有趣的解决方案是在地球前面始终有一个磁场发生器,偏转来自太阳的任何这样的光线。

可能性的领域

虽然地形化在这一点上仍然是理论和科幻小说的混合体, 我们确实知道要获得一个可居住的环境必须解决的一些主要问题 -- 随着殖民前景变得更加真实,看看围绕火星的计划是如何发展的将会很有趣。

最初你需要住在圆顶里,但是随着时间的推移,你可以把火星改造成地球,最终在外面无所事事地行走。…所以它是行星的固定器。

-埃隆 · 马斯克

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环境

随着世界的转变: 可视化行星的旋转

旋转会对行星的可居住性产生很大影响。这些动画展示了太阳系中的每颗行星是如何按照自己独特的节奏移动的。

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随着世界的转变: 可视化行星的旋转

行星的旋转对它们潜在的可居住性有巨大的影响。

詹姆斯 · 奥多诺格博士是日本航天局的行星科学家,他有创造性的能力在视觉上传达空间概念光的速度和浩瀚的该太阳能发电系统最近制作了一段视频,显示不同行星的横截面在一个巨大的地球上以自己的速度旋转。

宇宙运动: 行星的旋转

太阳系中的每颗行星都有自己的节奏。巨大的气体行星 (木星、土星、天王星和海王星) 比内部行星在它们的轴上旋转得更快。太阳本身旋转缓慢,每月只有一次。

行星 旋转周期 (相对于恒星)
水银 58d 16h
金星 243d 26m
接地 23h 56m
火星 24h 36m
木星的 9h 55m
土星 10h 33m
天王星 17h 14m
海王星 16h

这些行星都以相同的方向和几乎相同的平面围绕太阳旋转。此外,它们都在同一个大方向上旋转,除了金星和天王星。

在以下动画中,将直接比较它们各自的旋转速度:

行星旋转的最引人注目的结果是木星,它在太阳系中旋转最快。冰冻氨颗粒的巨大风暴以每小时 340 英里 (550千米公里) 的速度掠过气体巨人的表面。

有趣的是,每个行星的旋转模式有助于揭示它们是否能支持生命。

轮换和可居住性

因为水中的鱼没有意识到它是湿的,所以它适合人类和我们周围的大气。

新的研究表明,行星旋转的速度是支持生命的重要组成部分。自转不仅控制了昼夜长度,还影响了大气风的模式和云的形成。

地球从太阳接收的辐射集中在赤道。太阳加热这个地区的空气,直到它穿过大气层上升,并向地球的两极移动,在那里它冷却。这种冷空气穿过大气层,流回赤道。

这个过程被称为哈德利电池,和大气可以有多个细胞:

哈德利电池

一颗快速旋转的行星在低纬度形成哈德利细胞,形成环绕行星的不同带。云在热带地区变得突出,这些地区将一部分光线反射回太空。

对于一颗围绕其恒星的轨道更紧的行星来说,从恒星接收到的辐射要极端得多。这降低了赤道和两极之间的温差,最终削弱了哈德利细胞。结果是热带地区可用来保护地球免受酷热影响的云层减少,使得地球不适合居住。

慢速旋转器: 更适合居住

如果一颗行星旋转得更慢,那么哈德利细胞可以膨胀到环绕整个世界。这是因为地球白天和晚上的温差会产生更大的大气环流。

缓慢的自转使白天和夜晚变得更长,这样地球的一半沐浴在来自太阳的光线中会持续很长一段时间。同时,地球的夜晚能够降温。

这种温差大到足以使白天的暖空气流向夜晚。这种空气的运动使得更多的云围绕着行星的赤道形成,保护表面免受有害的空间辐射,鼓励形成合适的生命条件的可能性。

寻找可居住的行星

用望远镜测量行星的旋转是很困难的,所以另一个好的指标是测量行星发射的热量水平。

红外望远镜可以测量赤道上空形成的行星云层发出的热量。地球上最热位置异常低的温度可能表明这颗行星可能是一个适合居住的慢旋转器。

当然,即使一颗行星的旋转速度恰到好处,许多其他条件也会发挥作用。行星的旋转只是拼图中的另一块识别下一个地球

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想象航班延误最严重的美国机场

在过去的 30 年里,航班旅行增加了两倍多,我们打破了美国最臭名昭著的机场,航班延误最严重。

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想象航班延误最严重的美国机场

他们说等待的人会有好东西。然而,就航班乘客而言,有些人可能比其他人等得更久。

频繁的航班带来了频繁的问题。意想不到的旅行刺激、延误和取消都是世界各地的飞行员面临的常见问题。相应地,某些机场已经以让乘客等待而闻名。

今日互动图表来自美国空军显示了 2018年10月至 2019年9月间美国机场航班延误的百分比,以及延误的平均时间。

延误时间最长的十大机场

在全国最糟糕的机场,超过 25% 的航班被延误。根据航班数据,这是一份基于航班延误百分比和平均延误的头号罪犯名单。

等级 城市
机场 晚到航班的百分比 航班平均延误
#1 纽瓦克 纽瓦克自由国际 26.5% 22 分钟
#2 纽约 拉瓜迪亚 24.5% 19.6 分钟
#3 芝加哥 芝加哥奥黑尔国际机场 25.5% 19.2 分钟
#4 波士顿 洛根国际 22% 17.3 分钟
#5 达拉斯 达拉斯/沃思堡国际机场 23.3% 16.5 分钟
#6 旧金山 旧金山国际 22.4% 16.2 分钟
#7 劳德代尔堡 劳德代尔堡-好莱坞国际 21.9% 16.3 分钟
#8 丹佛 丹佛国际机场 21.6% 15.3 分钟
#9 迈阿密 迈阿密国际 21.6% 15.3 分钟
#10 芝加哥 芝加哥中途岛 22% 13.4 分钟

纽瓦克自由国际机场到榜首,26.5%在所有晚起飞的航班中。更糟糕的是,它的平均延迟时间最长,为22 分钟每次飞行。亚军是另一个位于纽约的机场,拉瓜迪亚机场,平均每次航班延误接近 20 分钟。

第三大违规者是芝加哥奥黑尔国际机场,那里超过的航班晚点到达,平均延误 19 分钟。芝加哥奥黑尔国际机场的航班比纽瓦克和拉瓜迪亚的总和还要多,这使得平均延误成本更高。

这些重大航班延误的背后是什么?

虽然纽约地区拥有全国最差的两个机场,但许多地区因素加剧了航班延误。

首先,它拥有世界上最繁忙的空中走廊之一。因此,任何意外的中断或延误都会对航班准时到达目的地产生巨大影响。

再加上联合航空公司的指挥存在。作为世界上最大的航空公司之一,它在纽瓦克机场运营着超过 401 个每日航班。此外,众所周知,联合航空公司存在运营问题。例如,在 2019年6月,重大的飞机问题导致纽瓦克机场完全暂停航班。

有四个主要原因航班延误: 恶劣的天气条件、飞机晚点、与航空公司相关的 (如行李、加油或维护问题) 和空域系统问题。

机场航班延误的原因

根据这些数据,很明显,飞机晚点是导致航班延误超过 15 分钟的最普遍原因。

飞机晚点会产生多米诺骨牌效应: 当飞机晚点到达机场时,使用同一架飞机的后续航班将会落后于计划。在像 7月这样的高峰期,这导致了近 50% 的航班延误。

一年中最糟糕的几个月

美国航空公司的航班数量增加了两倍多,从2.75亿1978年的航班到8.89亿2018年。

除此之外,飞行活动通常在夏季最高 -- 与 7月最高的平均航班延误相吻合76 分钟。夏季的几个月紧随其后,在延误超过 15 分钟的航班中,6月平均每次延误 72 分钟,8月平均延误 71 分钟。

等级 平均延迟 (分钟)
7月 1 76
6月 2 72
8月 3 71
4月 4 71
可能 5 70
2月 6 69
1月

7 68
9月 8 67
进行曲 9 65
11月 10 62
12月 11 60
10月 12 59

或许令人惊讶的是,12月的航班逆势而上。即使在飞行繁忙的一个月,平均长时间的延误也在徘徊60 分钟在假期期间。

延误最少的 10 个美国机场

相比之下,许多机场似乎避开了这个陷阱。下面的数据显示了同期航班延误最少的美国顶级机场。

等级 城市 机场 晚到航班的百分比 航班平均延误
#1 檀香山 丹尼尔 · 井上国际 10.5% 6.8 分钟
#2 锚地 泰德 · 史蒂文斯安克雷奇国际 11% 7.1 分钟
#3 Lihue 利休机场 10.1% 7.7 分钟
#4 长滩 长滩机场 12.6% 8.4 分钟
#5 萨克拉门托 萨克拉门托国际 14% 8.6 分钟
#6 Kahului Kahului 机场 12.7% 8.9 分钟
#7 波特兰 波特兰国际 13.8% 9 分钟
#8 圣何塞 诺曼 · 米内塔 · 圣何塞国际 14.9% 9.2 分钟
#9 盐湖城 盐湖城国际 13.3% 9.7 分钟
#10 圣安娜 约翰韦恩机场-奥兰治县 14.7% 9.8 分钟

随着航空旅行量的持续攀升,很明显一些机场的表现远远低于其他机场。为了打破延误的恶性循环,机场首先要让最初的航班准时起飞是至关重要的。

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