Что могло заставить Землю медленно сходить с орбиты?

Вам понадобится много энергии. Как мы вскоре увидим, слишком много энергии, чтобы сделать это быстро.

Предполагая, что мы хотим уменьшить поступающую солнечную энергию примерно на 20% (это должно снизить среднюю глобальную температуру примерно на 15°C), нам нужно увеличить расстояние от Земли до Солнца на 10% (попадающая солнечная энергия падает пропорционально квадрату расстояния). Это означает перемещение Земли на 15 миллионов километров дальше от Солнца.

Гравитационный потенциал U тела массы m на расстоянии r от массы M определяется выражением$U=\frac{-GMm}{r}$. Мы добавляем коэффициент два, чтобы учесть кинетическую энергию:$U=\frac{-GMm}{2r}$

Чтобы получить изменение потенциала,$\Delta U=\frac{-GMm}{2.2r}-\frac{-GMm}{2r}=\frac{.1GMm}{2.2r}$

Это понадобится около$2.5\times 10^{32}$Джоулей, что больше энергии, чем все мировые запасы ископаемого ($4\times10^{24}$J) и ядерный ($2\times10^{23}$J) топливо, или около 50 миллионов лет солнечной энергии. Она также оказывается примерно равной гравитационной энергии Земли. Это энергия, необходимая для того, чтобы отделить каждую часть земли от любой другой части и отдалить их друг от друга так далеко, что они не смогут восстановиться. Если вы примените эту энергию — пусть даже немного — неструктурированным образом (скажем, испарив континент), вы не будете беспокоиться о том, что планета остынет, вас будет беспокоить тот факт, что пол из лавы.

Вы могли бы провести гравитационное взаимодействие с одним из газовых гигантов, но это займет намного больше времени, чем вы хотите, и вам нужно будет обосновать, почему это только начинается сейчас .

Вероятно, ваш лучший выбор — планета-изгой, проходящая через систему и поднимающая афелий Земли (вы не можете переключиться на новую круговую орбиту всего одним взаимодействием, но эллиптическая орбита подойдет. Даже в перигелии Земля будет холоднее, чем сейчас). из-за тепловой инерции).

В межзвездном пространстве бродят планеты-изгои и звезды-изгои. Это планеты и звезды, выброшенные из звездных систем, где они образовались. Я видел оценку, которая говорит, что до 50% планет, сформированных в звездной системе, выбрасываются к тому времени, когда система созревает.

Если одна из этих планет или звезд пройдет через нашу солнечную систему, может произойти ряд вещей.

1. Путь нашей звезды (Солнца) мог быть нарушен. Есть много способов, которыми траектория движения Солнца может быть нарушена. В худшем случае его можно было бы просто отбросить от планет, а планеты, у которых больше не было бы чего-то на орбите, начали бы двигаться по прямой линии по их текущему пути. В этом случае свет на Земле погаснет довольно быстро: дни/недели. Более «мягкий» случай возмущения пути Солнца может изменить его траекторию таким образом, что Солнце начнет медленно двигаться по орбитальному диску планет. В этом случае, в зависимости от скорости движения Солнца, планеты могут столкнуться с Солнцем или пройти очень близко от Солнца и быть выброшенными на высокоэллиптические орбиты.
2. Если элемент-изгой пройдет через какую-то часть орбитального диска планет вокруг Солнца, он может нарушить орбиту любых планет, мимо которых он пройдет. Например, если очень большая планета-изгой проходит по своей орбите позади Марса, она может замедлить Марс так, что орбита Марса может стать эллиптической, а в перигелии его орбита может оказаться внутри орбиты Земли. Если бы это произошло, возможно, мы могли бы использовать орбитальные проекции, чтобы определить, что через 3, 30 или 300 лет Земля и Марс столкнутся.
3. Если тело-изгой пройдет рядом с Землей, Земля может ускориться или замедлиться на своей орбите, что в любом случае приведет к эллиптической орбите. Если Земля будет ускорена, она будет проходить через периоды существенного охлаждения во время афелии, когда Земля будет дальше от Солнца. Если бы Земля замедлилась, она прошла бы через периоды существенного нагрева, когда в перигелии Земля была бы намного ближе к Солнцу.
4. Бешеное тело может пройти внутри облака Оорта на самом краю нашей Солнечной системы. Считается, что облако Оорта содержит кометы и планетезимали, оставшиеся после формирования Солнечной системы. Большинство комет, астероидов и других остатков ранней Солнечной системы либо столкнулись с Солнцем, планетами, либо были выброшены из нашей Солнечной системы. Таким образом, наша нынешняя солнечная система «относительно» не имеет происшествий с точки зрения тяжелых столкновений. Что-то, проходящее внутри облака Оорта, может сбросить очень большое количество этого мусора во внутреннюю часть Солнечной системы, что, в зависимости от количества сброшенного материала, может подавить нашу способность даже обнаружить, находится ли что-то на пути столкновения с Землей. Этому материалу потребуется довольно много времени, чтобы приблизиться к Земле, и мы увидим, как много его прибывает по крайней мере в течение десяти лет, возможно, в течение 3-5 десятилетий. И по мере того, как материал проходил мимо любых внешних планет на пути внутрь, эти планеты отбрасывали материал в различных новых направлениях. И некоторые из них врежутся во внешние планеты и создадут удары, как мы видели сШумейкер-Леви и Юпитер . Таким образом, в течение нескольких 100 или 1000 лет на Земле будет много нового. Так что было бы хреново...

Вполне возможно, что мы могли бы обнаружить опасный элемент, приближающийся к нашей системе, и предсказать его последствия относительно заранее. Для литературных целей это могут быть десятилетия, или мы можем обнаружить его в последние несколько лет его приближения (в случае пересечения облака Оорта), оставляя нам мало времени, чтобы отреагировать.

Когда вы хотите, чтобы орбита Земли вокруг Солнца стала выше, Земля не падает с орбиты, она поднимается с орбиты. Чтобы вывести объект на орбите на более высокую орбиту, нужно добавить к нему энергию вращения. Эта энергия должна откуда-то браться.

Массивный объект, проходящий через Солнечную систему и возмущающий орбиты (как описал Кент), был бы вариантом, но это было бы не непрерывное развитие, а скорее внезапное событие. Кроме того, это, вероятно, поместит Землю на эксцентрическую орбиту, а не на круглую, как сейчас.

Другим вариантом было бы оставить Землю в покое и вместо этого уменьшить массу Солнца . Когда Солнце будет постепенно терять массу, его гравитация также уменьшится, и все планеты перейдут на более высокие орбиты. Однако то, что заставляет Солнце терять массу, вероятно, так или иначе повлияет на его выход энергии. Таким образом, главной проблемой для жизни на Земле, скорее всего, будет не изменение орбиты Земли, а скорее то, что Солнце станет горячее или холоднее, чем обычно.

Остается вопрос: что могло заставить Солнце внезапно начать терять значительное количество массы?

Одним из возможных путей потери массы Солнцем может быть внезапное увеличение выбросов корональной массы (предпочтительно в полярном направлении, чтобы результирующие солнечные ветры не уничтожили все живое на Земле). По правде говоря, мы на самом деле мало знаем о том, что происходит внутри звезды. Большая часть того, что мы считаем известным, основана на неподтвержденных гипотезах. Таким образом, вы можете получить довольно много правдоподобных объяснений, почему это вдруг происходит.

Другим вариантом может быть телепортация (если вы хотите ее разрешить — это очень мягкий научно-фантастический троп). Что-то или кто-то телепортирует большое количество массы изнутри Солнца куда-то еще.

Вы специально должны переместить планету?

Если нет, то что не так со старым добрым массовым вымиранием гигантских астероидов, подобным тому, что случилось с динозаврами?

Большая комета врезается в мир, выбрасывая в атмосферу кучу пыли и мусора, которые препятствуют проникновению солнечного света, температура падает, растения перестают расти и т. д.

У вас может быть даже своего рода гигантский астероидный дождь, который длится несколько лет, вызывая хаос и постепенно ухудшая ситуацию, поскольку эти гигантские астероиды врезаются в планету каждые несколько месяцев, разрушая новую часть (что делает пребывание рискованным, даже если пыль / температура падают). всех не убивает) и подбрасывая в небо еще больше пыли.

Другим преимуществом является то, что не так много науки, чтобы придумывать или объяснять.

Я не делал никаких расчетов по этому поводу, но считаю, что Землю и Луну следует рассматривать как одно тело массы при расчете ее солнечной орбиты.

Так что, если Луна, возможно, испарилась, например, из-за огромного ядерного устройства, возможно, потеря массы могла быть достаточной для Земли, чтобы избежать гравитации Солнца. Но я понятия не имею, сколько времени это займет? Но учитывая, что вы удаляете 1/7 от общей массы системы, я думаю, это будет относительно быстро.

Или, может быть, если идея верна, вы могли бы сначала каким-то образом заставить Луну уйти с орбиты Земли. Какое бы количество энергии ни потребовалось, чтобы заставить Землю покинуть Солнце, потребуется только 1/6 часть энергии, чтобы заставить Луну покинуть Землю. И если бы таким событием было столкновение с очень большим звездным телом, само по себе столкновение не убило бы человечество.

Это также даст вам больше свободы в принятии решения о том, как долго должно быть время предупреждения человечества, поскольку вы можете решить, с какой скоростью Луна должна покинуть Землю.

Редактировать

Я понял, что этот ответ должен быть неправильным. Если мы уменьшим массу орбитальной системы, это, конечно, уменьшит центростремительную силу, но из-за уменьшения массы системы ускорение к Солнцу останется неизменным (точно так же, как два тела с разной массой падают с одинаковой скоростью). в вакууме)

ps Совершенно не имеет отношения к фактическому ответу (у меня недостаточно представителей, чтобы добавлять комментарии), книга Артура Кларка « Песни далекой Земли» похожа на ваше описание сюжета, то есть человечество пытается создать для себя будущее, как Солнце собирается стать сверхновой, используя субсветовую технологию

Если бы вы нашли логическую причину для значительного уменьшения массы Солнца, оно потеряло бы свою гравитационную силу, и Земля, вероятно, медленно вращалась бы по орбите наружу, пока не вышла бы или, по крайней мере, не вышла бы на непригодную для жизни орбиту.