Марсианин Марвин против Звезды Смерти: сколько энергии им на самом деле понадобится, чтобы разрушить Землю?

Согласно подробному анализу, проведенному Дейвом Типински , для марсианского взрывного космического модулятора Illudium Q-36 потребуется 1,711 10 32   Дж чтобы разбить Землю на гравитационно несвязанное первозданное пылевое облако. Однако эта энергия более чем на 30% ниже энергии гравитационной связи, полученной из модели средней плотности, оцененной в 2,24 10 32   Дж . Что кажется иррациональным: если бы Земля находилась в более низком энергетическом состоянии при однородном распределении плотности, то как в первую очередь эволюционировал ее градиент плотности – разве в этом случае она не эволюционировала бы к однородному распределению плотности?

Кертис Секстон и Википедия , кажется, согласны с моими рассуждениями по этому поводу: согласно расчетам Кертиса Сакстона, мощность лучевого оружия Звезды Смерти должна была превышать 2,4 10 32   Дж чтобы придать скорость убегания всему веществу, составляющему земную планету.

Они оба не могут быть правы, так кто же победит? Мои деньги на Звезду Смерти, но я еще не нашел ошибку в расчетах Дэйва для Марвина. У кого-нибудь здесь есть аналитические способности, чтобы увидеть, где он ошибся, или, наоборот, где я ошибся?

Вот математическая оценка Дэйва для Марвина:

Сначала он предлагает уравнение для составления слоев различной плотности из данных PREM в сумму

http://typnet.net/Essays/EarthGravGraphics/Eqn2.gif

где р - радиальное расстояние от центра Земли и

http://typnet.net/Essays/EarthGravGraphics/Eqn2a.gif

различные константы отмечены ниже:

я . Слой; Высота час я (м); а я ( к г м 5 ); б я ( к г м 4 ); с я ( к г м 3 )

1 внутреннее ядро; 1,2215×10 6 ; -2,1773×10 10 1,9110×10 8 1,3088×10 4

2 Внешний сердечник; 3,4800×10 6 ; -2,4123×10 10 ; 1,3976×10 4 ; 1,2346×10 4

слой 3D; 3,6300×10 6 ; 0,00; -5,0007×10 4 ; 7,3067×10 3

4 Нижняя мантия; 5,7010×10 6 ; -3,0922×10 11 ; -2,4441×10 4 ; 6,7823×10 3

5 Внутренняя переходная зона 1; 5,7710×10 6 ; 0,00; -2,3286×10 4 ; 5,3197×10 3

6 Внутренняя переходная зона 2; 5,9710×10 6 ; 0,00; -1,2603×10 3 ; 1,1249×10 4

7 Внешняя переходная зона; 6,1510×10 6 ; 0,00; -5,9706×10 4 ; 7,1083×10 3

8 Зона низкой скорости и крышка; 6,3466×10 6 ; 0,00; 1,0869×10 4 ; 2,6910×10 3

9 Внутренняя корка; 6,3560×10 6 ; 0,00; 0,00; 2,9000×10 3

10 Наружная корка; 6,3680×10 6 ; 0,00; 0,00; 2,6000×10 3

11 Океан; 6,3710×10 6 ; 0,00; 0,00; 1.0200×10 3

Используя реальные распределения плотности для каждого слоя оболочки:

http://typnet.net/Essays/EarthBindGraphics/Eqn9a.gif

И расчет для каждой точки час на любом заданном радиальном расстоянии снаружи внутрь, с внутренней и верхней границами час 1 и час 2 соответственно дает:

http://typnet.net/Essays/EarthBindGraphics/Eqn9.gif

Итак, для каждого я т час слой:http://typnet.net/Essays/EarthBindGraphics/Eqn10.gif

И для каждой точки на радиальном расстоянии р у нас есть:http://typnet.net/Essays/EarthBindGraphics/Eqn11.gif

где Δ U 0 = 0, а индексированные константы для каждой части функции описаны в таблице выше.

Это дает:

-1,711×10 32   Дж

Большое спасибо всем, кто может объяснить, как это получилось неправильно!

Странно... можно было бы ожидать, что количество энергии будет выше, чем результат для однородной сферы, а не ниже, поскольку с течением времени планеты имеют тенденцию накапливать массу в своем центре и выделять гравитационную потенциальную энергию в виде тепла.
Просто комментарий: полная энергия конфигурации — это не просто гравитационная потенциальная энергия. Любая минимизация энергии включает в себя (положительную) внутреннюю энергию материала Земли. Это необходимо учитывать, если только нельзя показать, что это незначительно.

Ответы (1)

Ядро Земли содержит много железа и в целом более плотное. Однако, находясь в ядре, он не чувствует гравитации от внешних слоев, и поэтому, как только внешние слои отслаиваются, ему требуется меньше энергии, чтобы перевести атомы на скорость убегания.

Это естественное следствие более низкого энергетического состояния осаждения самого плотного материала на ядро.

1,5 года от вопроса до ответа, 1,5 года от ответа до получения награды Некромант.