Что плохого может произойти?
Во время слушаний в Конгрессе на прошлой неделе республиканский представитель Луи Гомерт из Техаса спросил представителя лесной службы США, может ли ее организация или Бюро землепользования изменить орбиту Луны или Земли, чтобы обратить вспять последствия изменения климата, вызванного деятельностью человека. Это кажется вполне разумной идеей, не так ли? Давай сделаем это.
Во-первых, мы должны подвести итоги того, что у нас есть - данность в том, что будет нашим уравнением для движения Земли. Наша планета вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии 149,6 миллиона километров и поглощает достаточно солнечного света, чтобы иметь среднюю температуру около 15 градусов по Цельсию. Однако последняя цифра немного больше, чем на один градус Цельсия, по сравнению с типичной температурой Земли за последнее столетие. Короче говоря, в этом мире слабая лихорадка. Согласно текущим общепринятым оценкам, эта лихорадка, вероятно, значительно ухудшится, если ее не остановить, и к 2060-м годам средняя температура Земли повысится еще на один градус Цельсия . Такое увеличение сделало бы некоторые населенные в настоящее время части планеты фактически непригодными для жизни и поставило бы под угрозу устойчивость глобальной цивилизации, какой мы ее знаем.
«Радиационное равновесие, баланс между поступающей энергией солнечных лучей и энергией, излучаемой Землей, является ключом к нашему пониманию изменения температуры нашей планеты», - говорит Бритт Шаррингхаузен, планетный астроном из Колледжа Белойта . Это описано в следующем уравнении, начертанном Шаррингхаузеном.
Здесь Teq - температура Земли, T ☉ - температура Солнца, R ☉ - радиус Солнца, X - расстояние до Солнца, A - альбедо Земли или отражательная способность. * Альбедо измеряет, насколько хорошо наша планета отражает солнечную энергию, где 0 будет идеальным поглощением, а 1 - идеальным отражением. Существует связь между изменением климата и альбедо: например, снег и лед имеют высокое альбедо, отражая до 90 процентов падающего на них солнечного света обратно в космическое пространство. Антропогенное потепление вызывает таяние снега и ледяных шапок, что может снизить альбедо Земли. Это, в свою очередь, в конечном итоге приводит к более высокая средняя планетарная температура.
Некоторые переменные в этом уравнении меняются естественным образом. Наша звезда очень медленно расширяется и становится ярче, с возрастом становится немного больше и ярче. Итан Сигель, астрофизик-теоретик и научный писатель, говорит, что, хотя Солнцу потребуется порядка 100 миллионов лет, чтобы увеличить яркость на 1 процент, наша глобальная цивилизация, выделяющая парниковый газ, по прогнозам, увеличит солнечную энергию, удерживаемую Земля на 1 процент в течение следующих нескольких сотен - 1000 лет.
Чтобы сделать Землю более прохладной, нам нужно уменьшить переменную в правой части уравнения: мы не можем легко снизить температуру или радиус Солнца - и явно значимое сокращение наших улавливающих тепло и изменяющих альбедо выбросов парниковых газов выходит за рамки вопрос. Итак, давайте воспользуемся советом представителя Гомерта и просто увеличим X, расстояние до Солнца. Все, что нам нужно сделать, это найти способ переместить все 5,972 септиллионов килограммов массы Земли подальше от нашей звезды. Легко, правда?
По расчетам Шаррингхаузена, снижение температуры на три градуса Цельсия для противодействия нынешнему и ближайшему будущему антропогенного потепления потребует от нас отодвинуть нашу планету еще на три миллиона километров от Солнца. Используя другой расчет, рассчитанный за пределами конверта, Шаррингхаузен приходит к выводу, что 5 x 10 31 джоулей могут вытолкнуть все 5 972 000 000 000 000 000 000 000 килограммов массы Земли на три миллиона километров от ее нынешней орбиты. Эти цифры создают проблемы для плана представителя Гомерта, поскольку годовое мировое производство электроэнергии составляет около 10 19 джоулей, или 0,0000000000002 процента от того, что нам нужно, чтобы переместить земной шар. Это также предполагает, что мы можем применить всю эту энергию к Земле со 100-процентной эффективностью, что, благодаря законам термодинамики, физически невозможно.
Если оставить в стороне такие подробности, мы не рассмотрели, какую форму могла бы принять эта приложенная энергия. Есть буквальный ядерный вариант: один из предложенных учеными методов перемещения астероида - это взорвать ядерную бомбу рядом с ним, говорит Шаррингхаузен. «Это в основном испарит часть астероида, и этот улетучивающийся пар горных пород действует как выхлоп ракеты и толкает астероид», - объясняет она.
В увеличенном масштабе такой механизм, в принципе, мог бы обеспечить достаточно мощности, чтобы сместить орбиту планеты. Тем не менее, потребуется в миллиард раз больше ядерных взрывов, чем мы когда-либо запускали, чтобы переместить Землю на необходимое расстояние, или эквивалент атомной бомбы, сбрасываемой каждую секунду в течение 500 лет, по словам Гезы Гюка, директора астрономии планетария Адлера. в Чикаго. Стратегия постоянного взрыва ядерных бомб вблизи поверхности Земли с целью испарения ее частей для использования в качестве выхлопных газов ракет также имеет несколько недостатков. Для наших целей наиболее заметным пагубным эффектом является то, что сами взрывы нагревают планету, противодействуя заявленной цели обращения вспять глобального потепления.
Более щадящим вариантом было бы откачивать энергию других небесных объектов, таких как пролетающие мимо астероиды или кометы, путем инженерных облетов близких планет. Этот метод регулярно используется в обратном направлении с большим успехом космическими кораблями, которые увеличивают свою скорость, проходя близко к планете, чтобы украсть часть ее орбитальной энергии. По словам Сигеля, для перемещения нашей планеты проблема заключается в масштабе: общая масса пояса астероидов составляет всего 4-5 процентов от массы Луны., или от 0,05 до 0,06 процента земного. По его словам, использование массы всего пояса астероидов в пролетах приведет к перемещению Земли от Солнца менее чем на 748000 километров, или четверть необходимого нам расстояния. И одно-единственное столкновение с нашей планетой вызовет приближающееся разрушение, вызванное столкновением с астероидом, уничтожившим динозавров в результате глобального массового вымирания.
К счастью, у нас на заднем дворе находится гораздо более массивный космический камень: сама луна. Можем ли мы «перерезать» гравитационную струну, соединяющую Луну с Землей, тем самым вывести нашу планету на более широкую орбиту? По словам Сигеля, это невозможно сделать сегодня, и последствия будут катастрофическими. Помимо значительного сокращения приливов, безлунная Земля будет иметь гораздо более темные ночи, более короткие дни и экстремальные, непредсказуемые сезоны из-за дестабилизации оси вращения.
Что, если вместо того, чтобы полностью избавиться от нашего естественного спутника, мы только изменим его орбиту вокруг Земли? Увеличение радиуса орбиты Луны на 10 процентов повлияет на собственную траекторию Земли вокруг Солнца в долгосрочной перспективе, говорит Маттео Чериотти, ученый-ракетчик из инженерной школы Джеймса Ватта Университета Глазго.
«Мы могли бы извлекать и ускорять материал с Луны», - говорит Чериотти. При использовании 100-гигаваттного лазера или лазера, мощность которого примерно равна мощности каждой ветряной турбины в США , потребуется 300 триллионов лет, чтобы поднять достаточное количество материала с поверхности Луны. Всегда есть и вышеупомянутый ядерный вариант, который можно использовать для перемещения Луны, а не Земли. Другой, менее сложный выбор - вручную извлекать лунный материал с помощью обычных ракет.
«Если бы мы смогли построить космодром на Луне и построить ракету, эквивалентную Falcon Heavy от SpaceX для выведения лунного материала в глубокий космос, нам потребовалось бы 7 x 10 16 запусков», - говорит Чериотти. Это 70 000 триллионов запусков ракет. Для сравнения, за всю космическую эру человечеству удалось осуществить всего 70 780 запусков , и более половины из них не покинули атмосферу Земли.
Гюк говорит, что люди могли бы добавить изюминку к использованию астероидов в идее пролета и вместо этого направить их на курс столкновения с Луной. Чтобы добиться существенных изменений, нам потребуются кометы километрового размера, которые каждую секунду врезаются в Луну в течение пары сотен лет. И снова, однако, снаряд, сбившийся с курса, может вызвать массовое вымирание планеты.
Из-за масштабов изменения, необходимого для увеличения орбиты Земли, любое вмешательство, вероятно, должно длиться как минимум многие миллионы лет, что поднимает неожиданную социологическую проблему, говорит Гюк: у нас нет прецедента для планирования в таких огромных масштабах. Фактически, ни одна цивилизация в истории человечества не прожила более нескольких тысяч лет.
Наконец, даже если людям удастся изменить орбиту нашей планеты с помощью любого из этих методов, они не смогут расслабиться, говорит Сигел. «Если мы хоть как-то сможем произвести это огромное изменение на орбите Земли», - говорит он, - «это не снимает с нас ответственности, что мы будем продолжать вносить это изменение, пока мы продолжаем увеличивать концентрацию парниковых газов в нашей атмосфере. "
На мой слух, это звучит как волнующее одобрение нашего статус-кво, зависимого от ископаемого топлива! Мы должны немедленно уделить первоочередное внимание тому, чтобы направить всю нашу энергию на изменение орбиты Земли, начиная сейчас и продолжая вечно. Конечно, это сизифов труд, в котором человечество - это Сизиф, а валун, вечно толкаемый в гору, - это сама Земля. Но, по крайней мере, мы продолжим ездить на наших милых внедорожниках! Я говорю, что мы приступим к работе. Говорит Мэдди Бендер - научный сотрудник журнала AAAS по СМИ в Scientific American от 2021 года.
Наша Солнечная система уникальна своим балансом планет, если нарушить этот баланс, может наступить хаос. Например, как быть с Марсом? Ведь в таком случае Земля и Марс станут ближе, влияние друг на друга станет сильнее, а дальше может пойти цепная реакция по всей Солнечной системе.
Пишите в комментариях, как вам идея изменить орбиту нашей планеты?
