Если бы мы могли управлять вращением Земли с помощью магии, смогли бы мы победить ракетное уравнение? [закрыто]

Вчера я прочитал пост НАСА «Тирания ракетного уравнения» . Очень интересно читать.

Там же указано:

Уравнение ракеты содержит три переменные. Учитывая любые два из них, третий становится каменным.
...
Они

  • расход энергии против гравитации (часто называемый дельта V или изменение скорости ракеты)
  • энергия, доступная в вашем ракетном топливе (часто называемая скоростью истечения или удельным импульсом) и
  • массовая доля топлива (сколько топлива вам нужно по сравнению с общей массой ракеты).

Это навело меня на мысль: первый фактор, Δ V, является основным препятствием для возможности покинуть Землю. Итак, если бы у нас было средство изменить скорость вращения Земли с помощью магии, смогли бы мы победить его? Или нас просто вышвырнут в хаотичном порядке к нашей возможной смерти из-за потери контроля?

Примечание. Предположим, что магия относится только к вращению Земли и ни к чему другому; т.е. у нас нет обобщенной энергии/магии уровней, необходимых для изменения планет.

Хм... вращение Земли не влияет на гравитационное притяжение Земли к вашей ракете... На самом деле, вращение Земли вообще не имеет ничего общего с этим уравнением.
Нам может помочь ответить на этот вопрос, если вы объясните, как вы думаете, какова связь между вращением Земли и скоростью убегания.
@2012rcampion Центробежная сила на экваторе, конечно.
К счастью, гравитация превосходит центробежную силу с довольно большой погрешностью.
Поскольку вы просто постулируете «магию», применяется предложение о магии . В частности: «Если ваш вопрос касается магических элементов, вы должны предоставить достаточно подробностей о рассматриваемой магической системе, чтобы можно было дать ответы, соответствующие конкретной магической системе». В частности, в этом случае, если мы постулируем возможность произвольно ускорять или замедлять вращение Земли, почему мы не можем использовать это для столь же произвольного ускорения космического корабля? Мне кажется, что с этим нам вообще не понадобятся ракеты, так что уравнение ракеты не применимо!
Вопрос относится к Rocket Equations. Ракеты предпочтительно стартуют на восток - направление вращения Земли. Вращение Земли обеспечивает скорость ракеты ~1000 миль в час, а это означает, что Δ В не требуется для выхода на орбиту или космической скорости.
@ Jim2B Не сделаем ли мы ракету «легче» с более высокой центробежной силой, если Земля будет вращаться быстрее? Если ракета находится ровно на 0 градусов широты, она получит максимальную выгоду от вращения. В какой-то момент скорость станет настолько высокой, что скорость убегания на экваторе будет равна нулю.
Центростремительное ускорение создает иллюзию облегчения ракеты. Что он делает, так это придает ракете часть скорости, необходимой для выхода на орбиту. Почему вы не можете использовать это для запуска своих ракет, так это в том, что если вы вращаете Землю достаточно быстро, чтобы запускать ракеты без топлива, вы также вращаетесь достаточно быстро, чтобы запускать все остальное (воздух, океаны, автомобили, людей и т. д.).
На самом деле нет необходимости изменять скорость вращения всей Земли, «просто» путешествие вдоль экватора со скоростью около 23 Маха даст достаточно центробежной силы, чтобы отменить гравитацию (с точки зрения вращающейся системы отсчета, в которой вы находитесь в состоянии покоя). ). По сути, это идея массового привода, который будет иметь длинную гусеницу, которая будет продолжать ускорять полезную нагрузку с помощью последовательности мощных электромагнитов. Еще одно предложение в том же духе можно найти здесь .
@Hypnosifi круто, ракета на магнитной подвеске! Жаль, что для его работы потребуется огромное количество энергии и чрезвычайно длинный эвакуированный туннель без трения на Земле. Кроме того, это вызовет радиационное загрязнение (из-за магнетизма).
Это требует много энергии, но долгосрочные затраты, вероятно, ниже, если вы хотите регулярно запускать что-то на орбиту, учитывая большую экономию на стоимости за килограмм (и, возможно, солнечный спутник, вращающийся выше, может излучать энергию). . И под «радиационным загрязнением» вы подразумеваете высокоэнергетические фотоны, которые могут вызвать рак и другие проблемы, такие как рентгеновские лучи и гамма-лучи, или вы просто говорите, что само магнитное поле достаточно велико, чтобы оказывать вредное воздействие на людей? Я не думаю, что даже самые мощные из когда-либо созданных электромагнитов вызывали проблемы со здоровьем у людей, находящихся рядом с ними...
@Hypnosif Не при кратковременном воздействии, но есть проблемы с использованием магнетизма. Знаете ли вы, что Китаю пришлось отказаться от нескольких проектов Maglev из-за опасений за здоровье или иной ущерб от магнитных полей? Может проблема психологическая, но это проблема техники. Возможно, это могло бы сработать, если бы кто-то нашел изолированную область, например пустыню.

Ответы (2)

Если бы Земля была твердой сферой, и мы раскрутили бы ее до:

а с знак равно р ю 2 а с ≈ г ю знак равно 1   г р Е знак равно 1,2 × 10 − 3   рад ⋅ с − 1 знак равно 1   революция 1,4   часы

Тогда центробежное ускорение примерно уравновешивало бы гравитацию, и объекты на экваторе казались бы невесомыми: по сути, они были бы на орбите!

Это проблема.

Земля содержит много вещей, которые не прибиты гвоздями (например, атмосфера), которые обычно удерживаются гравитацией . На сверхвращающейся Земле центробежная сила уравновешивает гравитацию, и эти вещи больше не удерживаются. Вероятно, вы уже видите, к чему все идет.

Однако оказывается, что это еще хуже! Камни кажутся нам довольно жесткими, поэтому у нас может возникнуть соблазн думать о Земле как о твердом объекте. Однако в планетарном масштабе такие материалы, как горные породы, ведут себя как жидкости (не говоря уже о том, что части внутри на самом деле расплавлены). Это означает, что центробежная сила заставляет экватор выпячиваться наружу. В первом порядке мы можем аппроксимировать сплющивание вращающегося самогравитирующего тела, состоящего из несжимаемой жидкости, следующим образом:

15 π 4 г Т 2 р

В реальной жизни эта формула дает значение около 1 / 230 для Земли (истинное значение ближе к 1 / 300 из-за того, что ядро ​​Земли плотнее поверхности). Для сверхвращающейся Земли эта формула дает значение 1,25 . Для такого экстремального значения эта формула больше не применяется, и фактическое значение намного хуже. Земля, вероятно, больше походила бы на блин.

Полезным сравнением будет посмотреть, сколько энергии мы добавили Земле, раскрутив ее так быстро.

Е знак равно 1 2 я ю 2 знак равно 2 М р 2 ю 2 2 ⋅ 5 знак равно г М р 5 знак равно г М 2 5 р < 3 г М 2 5 р

Член справа — гравитационная энергия связи. Тот факт, что мы добавили только около трети энергии гравитационной связи, означает, что части Земли, скорее всего, останутся гравитационно связанными: то есть они не все улетят в космос. По сути, мы снова превратили Землю в протопланетный диск. В конце концов, после того, как они рассеют достаточное количество энергии (вероятно, всего через 100 миллионов лет или около того), обломки схлопнутся обратно в планету, немного меньшую, чем Земля. Конечно, потребуется еще один или два миллиарда лет, чтобы расплавленная масса остыла настолько, чтобы образовались океаны.

Таким образом, если бы Земля вращалась достаточно быстро, то да, мы все были бы выброшены в космос, и это настолько же плохая идея, как и звучит.

Очень хороший ответ. Еще одно напоминание о том, насколько тонко сбалансирована Земля.
Факты + смешная выигрышная комбинация +1
Еще один момент, который следует учитывать, — это то, сколько времени требуется Земле, чтобы волшебным образом вращаться вверх и вниз. Потому что, если это произойдет почти мгновенно, все, что не прибито гвоздями, улетит (кажется) на запад, когда твердая Земля с ускорением выйдет из-под него. Так что, если бы вы оказались внутри прочного здания, вы бы расплескались о стену.

Если бы у нас была энергия такого масштаба и контроль над массами планетарных размеров, тогда да, запуск спутника был бы тривиальным делом.

Глядя на вращение Земли отдельно, давайте посмотрим:

Если вы запускаете на экваторе на восток, вы получаете скорость 1000 миль в час бесплатно, в соответствии с вашей орбитальной скоростью 17 500 миль в час.

Если вы выключите вращение, вы потеряете это. Почему вы думаете, что это было бы полезно? Обратите внимание, что вы можете запустить на запад, изменив преимущество; или запустить под углом ближе к северу, где это не поможет и не помешает, и получить полярную орбиту.

Кроме того, посмотрите другие ответы о том, что происходит с воздухом, водой и напряжениями в коре и мантии, когда вращение Земли останавливается. Это много обломков, с которыми приходится мириться, чтобы просто запустить пакет.

Вы слишком расширяете границы. Мы можем управлять только вращением Земли, больше ничем.
Звучит как классический способ сделать глупую историю. Вы не получаете только одну изолированную внешнюю вещь; это часть инфраструктуры, и она находит другое применение и т. д.
Мы не просто включаем или выключаем его. Мы можем ускорить его или замедлить.
«Обратите внимание, что вы можете запустить на запад, изменив преимущество». Конечно, если вы хотите, чтобы ваш спутник находился на ретроградной орбите, это практически единственный реальный способ сделать это с помощью современных технологий. К счастью, большинство спутников одинаково счастливы (или счастливее) на прямой орбите, так что это не требуется очень часто.
Если бы мы могли управлять вращением Земли с помощью магии, смогли бы мы победить ракетное уравнение? [закрыто]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v