2 подписчика

Ледяная комета

4 минуты

4 прочтения

21 сентября 2023

Перевод с what-if xkcd

Можно ли охладить Землю, захватив комету и опустив ее в океан, как кубик льда в стакан с водой?

Нет. На самом деле, это даже впечатляет - найти решение, которое активно усугубляет проблему во многих отношениях.

Сбросить комету в океан, чтобы охладить планету, как это было предложено в 2002 году в эпизоде "Футурамы" "Ничто не любит жару" не получится по нескольким причинам (я привык к тому, что некоторые вещи заставляют меня чувствовать себя старым, но тот факт, что этот эпизод вышел в эфир 20 лет назад, огорчает сразу по нескольким причинам).

Одна из них заключается в том, что при падении из космоса выделяется тепло. Когда вода - или что-либо другое - падает, она приобретает кинетическую энергию. Когда она перестает падать, эта энергия должна куда-то деваться. Как правило, она превращается в тепло. Например, вода, падающая с Ниагарского водопада, приобретает достаточно кинетической энергии во время 50-метрового падения, чтобы нагреться примерно на 0,1°C к моменту достижения дна (это дополнительное тепло незначительно по сравнению с охлаждающим эффектом испарения на пути вниз, поэтому реальная температура внизу, скорее всего, холоднее).

Космическое пространство находится гораздо выше, чем Ниагарский водопад, поэтому погружение в атмосферу на дно гравитационного колодца Земли добавляет гораздо больше тепла, чем 0,1 градуса. Кусок льда из космоса, падающий на Землю, получает достаточно энергии, чтобы нагреть лед, расплавить его, вскипятить, превратив в пар, а затем нагреть этот пар до тысячи градусов. Если построить ледяной водопад из космоса, то вода будет поступать на землю в виде реки перегретого пара.

Небольшие куски льда, падающие из космоса, распадаются и вскипают, не долетая до земли, нагревая верхние слои атмосферы. Крупные кометы могут достигать земли неповрежденными и испаряться при ударе, поскольку их кинетическая энергия сразу преобразуется в тепловую. Эта тепловая энергия примерно в 100 раз превышает энергию, необходимую для доведения даже очень холодной кометы до комнатной температуры, поэтому падающая из космоса комета нагреет Землю в 100 раз больше, чем охладит ее.

Но предположим, что вы придумали способ медленно опускать комету с помощью некоего волшебного крана и осторожно опускать ее в океан(волшебные аисты доставляют детей, волшебные журавли - кометы (кран и журавль на английском одно слово - прим. переводчика).

Кометы представляют собой скорее пыль, чем лед, но они не отличаются особой плотностью. Крошечный кусочек кометы будет плавать в течение короткого времени, пока не напитается водой, не растает и не распадется на части. Полноразмерная комета была бы недостаточно прочной, чтобы выдержать собственный вес, и разрушилась бы, как скульптура из высыхающего песка.

Если поместить комету в океан (на самом деле, это не окажет большого влияния на уровень мирового океана, но приток холодной воды на поверхность и выброс пыли в воздух, безусловно, могут повлиять на состояние атмосферы), то добавленный лед охладит воду всего лишь на одну миллионную долю градуса. Если же поместить комету на сушу, то она будет впитывать тепло из атмосферы, которая содержит гораздо меньше накопленного тепла, чем океаны, и охладит воздух в среднем на одну-две тысячные градуса.

Итак, нам нужны тысячи комет, верно? Каждая из них немного охладит воздух. При достаточно большом количестве комет мы сможем поддерживать на Земле приятную прохладу, если только будем следить за тем, чтобы они опускались медленно.

К сожалению, кометы влияют на температуру Земли и другим способом. Помимо пыли и воды, они содержат небольшое количество углекислого газа, который будет выделяться в атмосферу при плавлении кометы. Этот изменит радиационный баланс Земли, задерживая тепло у поверхности и повышая температуру планеты. Через несколько лет парниковый эффект от комет задерживал бы больше тепла, чем поглощал лед, и в течение последующих десятилетий дополнительное тепло продолжало бы накапливаться.

Углекислый газ, выброшенный кометой, повысит температуру Земли на несколько столетий. Это не просто нивелирует охлаждающий эффект льда - со временем парниковый эффект кометы обеспечит столько же тепла, как если бы вы просто позволили ей врезаться в планету и испариться (хотя медленное разрушение кометы на поверхности было бы, конечно, предпочтительнее скоростного столкновения, о чем может рассказать любой динозавр конца мелового периода).

Все в порядке. Несмотря на все это, этот сценарий может исправить ситуацию с глобальным потеплением.

Помните гипотетический кран, позволяющий спускать кометы на поверхность? Так вот, если подключить его к генератору, то можно использовать медленно опускающуюся комету для выработки электроэнергии.

Одна комета, опустившаяся из космоса на поверхность, могла бы обеспечить все мировое энергопотребление в течение года. Конечно, при этом произойдет небольшой выброс углекислого газа, но это ничто по сравнению с загрязнением окружающей среды нашими нынешними источниками энергии. Кометный кран-генератор мог бы сократить выбросы парниковых газов, связанные с энергетикой, практически до нуля. Важна не комета, а кран.

К сожалению, мы не располагаем технологией создания кранов, опускающих кометы, и уж тем более не успеем сделать это вовремя, чтобы помочь смягчить последствия изменения климата. А вот сбор орбитальной энергии таким образом - идея интересная! Возможно, она не поможет нам решить эту проблему, но, возможно, когда-нибудь, далеко в будущем, мы столкнемся с проблемой, для которой гигантский кометный кран станет решением.