Какие необычные эффекты мы будем наблюдать на невращающейся сфере Дайсона с земной гравитацией вокруг Солнца?

Сфера Дайсона, вращающаяся вокруг Солнца на расстоянии 5 солнечных радиусов, столкнется с такими проблемами, как:

1. Нагревать. Температура поверхности Солнца составляет около 5777 К. На расстоянии 5 солнечных радиусов солнечное излучение или интенсивность света, Вт/м^2, будет около 2,1 E6 Вт/м^2. Для сравнения, на таком же расстоянии, как Земля от Солнца, вы получите только 1366 Вт/м^2. Такое количество энергии, ударяющей по внутренней сфере Дайсона, очень быстро расплавит любой металл, который вы положите. Отвод тепла жизненно важен для того, чтобы ваша сфера Дайсона оставалась сферой Дайсона.

2. Солнечный ветер. Солнечный ветер состоит из заряженных частиц, которые выбрасываются. Они движутся со скоростью около 2,8 E5 м/с. Так что они нанесут большой урон любому оборудованию, которое у вас есть на сфере, и самой сфере. Решением этой проблемы, вероятно, является магнитный экран, который отклоняет солнечный ветер. Это подводит меня к следующей проблеме.

3. Корональные выбросы массы (CME). CME возникают, когда создаются, когда магнитные поля снова соединяются и высвобождается огромное количество энергии. Солнечный ветер для CME подобен непрерывному водопроводному крану для бочки с водой, выброшенной на вас сразу. Сильный КВМ нанесет ущерб городским электросетям, линиям электропередач и вызовет скачки напряжения на Земле, если он будет направлен прямо на нас и Земля находится на расстоянии 1,5 E11 м. Сфера находится на расстоянии 3,7 E9 м и окружает всю звезду. Если произойдет сверхмощный CME, такой как событие Кэррингтона в 1859 году, ваше оборудование на сфере и ваша Сфера облажались.

TL;DR: (1) Слишком жарко, (2) Слишком много заряженных частиц, (3) Взрывы.

Это основные эффекты сферы Дайсона. Однако в будущем будет еще кое-что. Предположим, что ваша сфера просуществует 5 миллиардов лет.

4. Красный гигант. Солнце будет расширяться с возрастом. Он поглотит Меркурий, Венеру и, возможно, Землю, возможно, Марс, прежде чем умрет. Сфера находится на орбите Меркурия, поэтому, когда Солнце расширится, прощай, Сфера Дайсона.

Также будет много других последствий, о которых я не подумал сразу. Я могу добавить некоторые, если я вспомню еще. Однако у меня есть некоторые улучшения, которые можно сделать.

Если вы хотите, чтобы на сферу воздействовала гравитация, вы можете вращать сферу, позволяя центробежной «силе» быть эффектом гравитации, поэтому вам не нужно располагать сферу Дайсона так близко к солнцу, но это приносит много пользы. другие плохие вещи, такие как люди, теряющие сознание из-за эффекта Кориолиса, но это история для другого дня. Другое решение — просто не помещать людей в сферу Дайсона. Однако, будучи Цивилизацией 2-го типа, у нас должны быть решения для большинства проблем, с которыми мы столкнемся к тому времени.

Я буду игнорировать проблемы с прочностью материала при создании такой вещи: давайте просто предположим, что у вас есть волшебный сверхпрочный материал.

Вместо этого я сосредоточусь только на температуре. Прежде всего, вы хотите, чтобы гравитация на сфере была$g$, или другими словами:

так

Мы также знаем большую полуось орбиты Земли,$R\approx 1.5\times 10^{11}\,\mathrm{m}$, и поток от Солнца на этом расстоянии (солнечная постоянная для климатологов),$s_R \approx 1.4\times 10^3\,\mathrm{Wm^{-2}}$.

Закон сохранения энергии дает поток энергии на любом радиусе$r$:

Так что, в частности, это говорит нам о потоке, пересекающем радиус предлагаемой сферы (который равен$2.5\times 10^6\,\mathrm{Wm^{-2}}$).

Предположим, что сфера является абсолютно черным телом: мы знаем, что излучаемый ею поток равен$\sigma T^4$, где$\sigma \approx 5.67\times 10^{-8}\,\mathrm{kg\,s^{-3}K^{-4}}$.

Собрав это вместе, мы можем вычислить температуру его поверхности:

И дано$r \approx 3.68\times 10^9\,\mathrm{m}$сверху мы получаем

Это намного выше температуры плавления стали, но ниже температуры плавления вольфрама. она была бы раскаленной добела, и свет от нее был бы несколько голубее, чем от обычной лампы накаливания (которая работает на$2,400\,\mathrm{K}$но не таким синим, как может быть вольфрамово-галогенная лампа (и, очевидно, не таким синим, как Солнце).

Конечно, он будет излучать столько же энергии, сколько и Солнце.

Так что вы не собираетесь жить за счет такой вещи: сферы Дайсона в том смысле, в каком вы их имеете в виду, физически нежизнеспособны. Если вы хотите что-то физически правдоподобное, вам нужен мир-кольцо: для этого требуются магические сверхсильные вещи и, как известно, требуется динамическая стабилизация (сферы Дайсона тоже), но в остальном они разумны (для довольно расплывчатого значения «разумного») .