Согреть мир, взорвав океаны

Разгневанные инопланетяне преподают людям урок, перемещая свой мир из уютной 1 а.е. примерно в 4 а.е. от центральной звезды, похожей на Солнце. Планета размером с Марс и покрыта океаном с соленой водой, средняя глубина которого составляет 6 км, а земли очень мало. Атмосфера такая же, как у Земли, как по составу, так и по давлению на уровне моря, но высота масштаба больше из-за более низкой гравитации, подобной марсианской.
Если не будет вмешательства человека, океаны и атмосфера сконденсируются и замерзнут, превратив мир в нечто, напоминающее Энцелад.
Люди спешно составляют план: использовать волшебное устройство, способное дистанционно вызывать термоядерные взрывы в любом месте, чтобы постоянно взрывать глубины океана по всей планете. Тепло, выделяемое в океаны, в конечном итоге попадает в атмосферу, нагревая и ее. (Волшебное устройство не производит ядерных осадков.)

Является ли это жизнеспособным методом спасения планеты (имеется в виду, что океаны остаются жидкими, а воздух не застывшим)? Если это так: если предел взрывной силы, создаваемой магическим устройством, составляет 10 мегатонн, и если мы разумно распределяем взрывы по тем частям океана, которые в них больше всего нуждаются, то как часто нам нужно взрывать? Раз в секунду? Сто раз в секунду? Тысяча?

Ваш вопрос заставляет задуматься, как планета вообще была пригодна для жизни. Отсутствие обитаемости на Марсе сегодня связано не с его удаленностью, а с его размером. Даже на расстоянии 1 а.е. маловероятно, что он смог бы сохранить атмосферу, потому что ему нужно достаточно большое ядро, чтобы сформировать защитное магнитное поле. Если бы вы разместили Землю на расстоянии Марса от Солнца, в среднем она определенно была бы намного холоднее, но все же, скорее всего, была бы пригодна для жизни, особенно на экваторе.
@stix Да. Я упустил и изменил множество деталей, чтобы вопрос был простым. Планета не естественная, она была построена.
@Tantalus'touch. Нет, нет причин. Это тоже вариант, если вы хотите изучить его. по сути, ядерное устройство должно каким-то образом использоваться, чтобы сделать планету жизнеспособной.
Хорошо, буду, спасибо.
@stix: Очевидно, люди заселили этот мир размером с Марс примерно в первый миллиард лет его существования, когда в нем было намного больше воды и, предположительно, воздуха. en.wikipedia.org/wiki/Ноахиан
Даже если вам удалось подогреть атмосферу, будь то с помощью атомных бомб или запустив парниковый эффект — ваши растения, скорее всего, погибли бы из-за недостатка солнечного света.
@Erik: Хороший вопрос, на 4 а.е. солнце будет всего на 6,25% ярче, чем на Земле. Может достаточно для растений, которые могут расти в тени или полутени (на Земле)? По крайней мере на экваторе.
Если ваша планета может автоматически взорвать необходимое ядерное оружие мощностью 20 * 10 мегатонн в секунду, спроецированное в произвольной точке неба, в течение неограниченного времени, я могу понять, почему пришельцы пытались их истребить. Ваши люди ОПАСНЫ!
@PcMan Не совсем «истребить их», но преподать им урок серьезного проступка.
Это очень похоже на то, что вы найдете в XKCD.

Ответы (6)

Небольшой вызов кадра.

Я бы предложил взорвать их на самом высоком уровне атмосферы, сразу за пределами экзосферы . (около 1000 км вверх)

Взрывы должны происходить на стороне планеты, обращенной к солнцу (например, далеко).

Математика: Каждый взрыв мощностью 10 Мт состоит из 4.6 * 10 16 джоулей, 35% из которых будут тепловыми и световыми , и большая часть которых будет направлена ​​в сторону от планеты. На границах экзосферы около 46% отправятся в сторону планеты. Это 7.4 * 10 15 джоулей на взрыв.

Земля нуждается (по доиндустриальным меркам) 1,74 * 10 17 Ватты энергии доставил падающий на верхние слои атмосферы. (Это джоули в секунду).

Это около 23 или 24 детонаций в секунду, доставляемых выше «полуденной» точки, когда солнце, по-видимому, движется. Как оказалось, соответствует частоте кадров в Великобритании для старого наземного телевидения, вы, вероятно, не заметите сильного мерцания. Половинные, в два раза дороже, чтобы убедиться, что может быть лучше.

Скажем, уменьшите его до 21 или 22 в секунду (*2?), чтобы компенсировать остаточное солнечное излучение со скоростью 1/16 от нормальной скорости ( закон обратных квадратов ).

Вы можете немного изменить его, чтобы сделать сезоны.

Легкий.

Чувак, интересно, как бы это выглядело . Между тусклым солнцем и взрывами будет небольшой параллакс. Тени могут иметь небольшое мерцание с частотой 24 Гц. Прохладный!
Хорошо, остаточный солнечный свет поможет сгладить мерцание сверху, но тени могут показаться мерцающими, особенно если были облака.
Вы, возможно, на самом деле переоценили, сколько взрывов в секунду необходимо. Ваш источник вкладывает 50% энергии в воздушный взрыв (о котором почти нечего было бы говорить на высоте 1000 км) и еще 15% в ядерное излучение (которое не производит мое волшебное "ядерное устройство"). Если бы большая часть энергии ушла на тепловую и световую, то, возможно, потребовалось бы всего 3-4 детонации в секунду?
(Конечно, это не так круто, как тонкое мерцание в небе с частотой 24 Гц, но взрывы можно было бы сделать менее мощными и более частыми ради сюжета.)
Э-э, я скорее имел в виду 7-8 в секунду. Забыли, что 54% ​​энергии все равно не достигает планеты.
1000 км вверх — это очень близко — рассматриваемая планета размером с Марс, а радиус Марса составляет почти 3400 км. (Земля еще больше, почти 6400 км.) Было бы намного больше, чем легкий параллакс, и свет от взрывов был бы гораздо более сконцентрирован на (сравнительно) небольшой площади, чем солнечный свет - вы получили бы более горячий экватор. и более холодные полюса, на большие части поверхности которых никогда не попадает ядерный свет.
Я также был бы очень обеспокоен распределением энергии на фотон — достаточно ли количества видимого света, чтобы видеть, достаточно ли УФ для фотосинтеза, достаточно ли низок уровень фотонов с более высокой энергией и т. д. Погодные условия также будут сильно затронуты. , и я не знаю, как это повлияет на озоновый слой. EMP также будет проблемой.
@user2357112supportsMonica, очень хороший момент, это вызовет множество проблем, о которых я и не думал. Я посмотрю, смогу ли я осознать более высокие взрывы и последствия. Полученный спектр, я пренебрег этим, лучше подумай и об этом. Спасибо.
@ user2357112supportsMonica О, хорошо, параллакс будет намного больше, чем незначительный. Они могли бы решить проблему концентрации, возможно, изменив распределение ядерных зарядов, возможно, удлинив его по вертикали для более высоких/более низких широт.
Если устройство может производить взрывы в движении, это также может помочь с параллаксом и дополнительно поможет отрегулировать спектр искусственного света, сдвинув его в красный или фиолетовый цвет по мере необходимости.
@EgorHans: Параллакс возникает из-за того, что люди пространственно разбросаны по поверхности планеты, а не из-за движения солнца и взрывов. Добавление скорости к взрывам не поможет.
Если пренебречь такими эффектами, как атмосферная рефракция и сплюснутость, взрыв на высоте 1000 км над экватором планеты с радиусом 3400 км будет виден только примерно до 40 градусов к северу или югу, и только в этой точке. Чтобы быть видимым до 80 градусов северной или южной широты, взрыв должен был произойти на высоте около 16000 км.
@ user2357112supportsMonica Тогда нужно было бы намного больше взрывов, чтобы обеспечить достаточное количество энергии. Сегодня вечером я сяду как следует и попытаюсь отредактировать.
@user2357112supportsMonica Взрывы со скоростью могут быть достаточно быстрыми, чтобы покрыть большую площадь. По сути, это будет иметь тот же эффект, что и их распространение. Плюс потенциальная выгода от красного и фиолетового смещения.
(1) Зачем выбрасывать более половины своей энергии, взрываясь в космосе? (2) Энергия, не являющаяся «тепловой и световой», в конце концов все равно превратится в тепло, со вторым законом и всем прочим, так что вам, вероятно, не придется сбрасывать со счетов еще две трети энергии. (3) Если вам нужно взорвать в космосе, вы, вероятно, могли бы использовать ядерный кумулятивный заряд, чтобы сфокусировать энергию на поверхности.

Земля каждый час получает 430 квинтиллионов джоулей энергии , где 1 квинтиллион = 10^18. Энергия ядерной бомбы мощностью 1 мегатонна составляет 4,18 * 10 ^ 15 джоулей. Таким образом, ядерная бомба мощностью 10 мегатонн в тротиловом эквиваленте высвобождает тысячную часть часовой солнечной радиации.

По оценкам , в мире насчитывается около 14 000 ядерных зарядов . Если вы взорвете их все одновременно, вы получите только около 15 часов эффекта дополнительного солнечного света. Конечно, солнечному свету противостоят различные ионы и т. д. в верхней мезосфере и термосфере, так что вы, вероятно, могли бы добавить к этому пару часов дополнительного солнечного света.

Но в долгосрочной перспективе этого все равно будет недостаточно для сдерживания инопланетян. Вырабатываемое таким образом тепло в любом случае рассеивалось бы в атмосфере.

Далее, общий объем всех океанов составляет 1,3 секстиллиона литров . Для повышения температуры 1 литра воды на 1 градус требуется 4200 Дж . Вы можете заниматься математикой, но одновременное срабатывание всего вашего ядерного оружия не поднимет температуру морей даже на 1 градус.

Таким образом, я не думаю, что ядерное оружие поможет вам согреться.

Скорее, вы можете

  1. изучить втягивание астероидного вещества достаточно малого размера в земную атмосферу. таким образом, астероид постоянно горит в атмосфере, поддерживая высокие температуры, а вредных эффектов (пепла/газа) и т. д. недостаточно, чтобы вызвать глобальное похолодание.

  2. Вы найдете способ увеличить количество парниковых газов в атмосфере. Это дольше сохраняет тепло на Земле из-за улавливания солнечной энергии. Но вы должны быть осторожны, чтобы не вызвать более облачные условия, так как они могут вызвать охлаждение поверхности. Таким образом, CO2 является естественным вариантом, но вы также можете обратить внимание на увеличение производства метана или озона.

@mu, я чувствую, что ты не читал вопрос, так как ОП специально сказал, что радиоактивных осадков нет, а также сказал, что у него есть волшебное устройство. -1
«Скорее, вы можете заняться вытягиванием блуждающих астероидных материй достаточно малого размера…» В моем рассказе это был первоначальный план. В планетарной системе, которую они населяли, не было астероидов, поэтому они должны были использовать это волшебное устройство, чтобы вытягивать материал из-под коры планеты через миллионы маленьких червоточин и спускать его из космоса в атмосферу. Это, я знаю, значительно согрело бы атмосферу. Однако по сюжетным причинам этот план провалился, и вместо этого им пришлось прибегнуть к высвобождению энергии в океаны.
В конце концов, высвобождения энергии недостаточно , средняя температура планеты не совсем соответствует норме, и планета остается ледяной адской дырой, где умирают миллионы жителей.
Итак, отличный ответ! Но для сюжета мне нужно использовать волшебное ядерное устройство. (Кроме того, как указано в вопросе [и снова @fartgeek], ядерное устройство не выделяет никаких осадков или ядерных частиц. Только тепловая, световая энергия и связанная с ними взрывная волна.)
@fartgeek, ты прав, я пропустил эту строчку в Fallout. Отредактировали, чтобы удалить это.
@BMF вы рассматривали возможность увеличения производства парниковых газов? Проверить редактирование
@mu 無 У меня было такое предложение в ответе Карста, однако я попросил их расширить и изучить возможность этого. Существует проблема атмосферной токсичности.
@mu無 после прочтения вашего редактирования я думаю, что вы упускаете важный момент о природе устройства. Ядерное устройство на самом деле не развертывает физические ядерные боеголовки, оно порождает сам взрыв из ничего в любой точке мира. Само устройство не требует питания, вы просто программируете его и включаете. При этом звучит так, будто ваш ответ говорит о том, что для сохранения океанов и атмосферы все, что нам нужно сделать, это взорвать 1000 «ядерных зарядов» в час.
@BMF Ну да, это было бы правильное прочтение. Мое предположение заключалось в том, что количество ядерных зарядов ограничено, но если вы нашли способ производить 24 000 или более единиц в день, вы готовы к работе. Технология производства топлива может ограничивать вас, но я не вижу причин, по которым это должно быть проблемой, если вы используете 3-ступенчатую ядерную бомбу (небольшое деление запускает синтез водорода, синтез водорода запускает синтез кремния / лития), имея в виду железный пик

Этим гипотетическим людям было бы лучше использовать свое волшебное устройство для создания вулканических извержений. Когда вулкан извергается, он выбрасывает значительное количество парниковых газов, а также пепла и лавы, поэтому нагрев будет скорее кумулятивным процессом. Вы бы не просто полагались на тепло от взрывов, но использовали бы образовавшиеся газы, чтобы помочь атмосфере удерживать больше тепла. Искусственное возбуждение мантии планеты также повысит активность в глубоководных жерлах океана, сохраняя дно океана жизнеспособным биомом.

Я могу ошибаться, но на расстоянии 4 а.е. планета будет получать примерно в 9 раз меньше солнечной энергии. Огромное количество парниковых газов, необходимых для компенсации этой потери, может сделать атмосферу полностью токсичной. У людей есть это волшебное устройство, но у них нет технологий или промышленности для создания искусственного жилья. Не могли бы вы изучить возможности этого супервулканизма?
@BMF звучит как деталь, которая должна была быть в вопросе, но сейчас ее не следует добавлять, потому что уже слишком поздно. Возможно, вы могли бы создать новый вопрос по этой теме.
@StarfishPrime Какая деталь? Тот факт, что планета должна быть пригодной для жизни после того, как ее «спасли»? Я думал, что это данность, учитывая формулировку моего вопроса, лол.
@BMF « У людей ... нет технологий или промышленности для создания искусственного жилья ». Это единственная деталь, которой еще не было в вопросе.
@StarfishPrime планета, остающаяся похожей на Землю и пригодная для жизни людей, была чем-то вроде предварительного условия, я все еще должен быть в состоянии уточнить это в вопросе, не аннулируя ответы, предполагая, что намерение @ Karst не состояло в том, чтобы поднять температуру, а затем справиться с этим маленьким неприятный побочный эффект вымирания всего живого на планете.
@BMF в вашем вопросе просто запрашивалась газообразная атмосфера и жидкие океаны, без ограничений по их составу или удобству для человека. В нем, конечно же, не было упоминания о техническом уровне человека. Если эти вещи важны при написании ответов, они должны были быть включены в вопрос, понимаете.
@StarfishPrime А, теперь я понимаю, откуда это взялось. Я мог бы сформулировать это по-другому, чтобы лучше отразить мои намерения. У меня есть дурная привычка при написании вопросов и ответов по SE включать слишком много информации и запутывать вещи. Однако, если мы держим вопрос кратким и сухим, он конкретно спрашивает о возможности детонации ядерных взрывов для нагревания морской воды, тем самым нагревая атмосферу; а не о выбросе парниковых газов вместо этого.

Используйте ядерное оружие, чтобы сгущать атмосферу путем выборочного разрушения камней.

Все остальные ответы до сих пор имеют хорошие математические расчеты в отношении энергии, потепления и тому подобного, и я не собираюсь повторять хорошую работу, но есть еще одна возможность - парниковые эффекты и геологические поглотители углерода.

Взорвите свои ядерные бомбы на дне моря, чтобы оно раскололо скалу. Вы не указали литосферу планеты, допустим, есть слой, богатый известняком (который часто находится под океанами - это старые раковины и отложения под давлением).

Когда его разбивают и нагревают - выделяется углекислый газ. Это создаст парниковый эффект, нагревая планету.

Люди считают воздух плохим при концентрации около 2000–5000 частей на миллион , что на порядок больше, чем уровень CO2 на Земле в 20-м веке, поэтому вы можете увеличить изоляцию примерно в 10 раз, прежде чем воздух начнет казаться спертым. Это 10-кратное увеличение изоляции, достаточное, чтобы компенсировать уменьшение поступающей энергии.

Это имеет ту же проблему, что и два других ответа, в которых парниковый эффект рассматривается как возможное решение. На расстоянии 4 а.е. мы будем получать примерно в 9 раз меньше солнечного потока. Можем ли мы на самом деле иметь нетоксичную атмосферу в этот момент?
@BMF Полностью. Уровень CO2 в 1900 году составлял 300 частей на миллион. Люди замечают, что воздух становится душным при температуре около 4000 частей на миллион. Это 13-кратное увеличение изоляции по сравнению с Землей, прежде чем мы даже заметим, что воздух спертый.
Похоже, вы надеетесь сначала насытить океан углекислым газом и полагаться на то, что он выведет излишки газа в атмосферу... это будет плохой новостью для целого ряда океанических экосистем. Вам лучше взорвать поверхностные отложения, но только после того, как вы испарите все ледяные шапки, потому что а) лед имеет большое альбедо для отражения тепла и б) водяной пар сам по себе является отличным парниковым газом.
Проблема с этим расчетом: только около 9%-26% парникового эффекта Земли связано с CO2, поэтому увеличение концентрации CO2 в десять раз не улучшит изоляцию почти в десять раз. Между тем, переход от 1 а.е. к 4 а.е. разделит вашу инсоляцию в 16 раз, поэтому этот сценарий становится намного холоднее.
@StarfishPrime Испаряющаяся вода здесь вам не поможет. Да, это важный парниковый газ, но если вы добавите его в большем количестве, лишнее просто снова упадет с неба в течение нескольких дней.
@GeoffreyBrent это не проблема, так как волшебный источник взрывов может генерировать больше. Это более эффективный парниковый эффект, чем CO2, и, безусловно, более эффективный, чем CO2, диффундирующий из ненасыщенного океана. В качестве бонуса, если они генерируются из снега и льда, альбедо планеты также снижается. Побеждает во всем.
@StarfishPrime Если вы хотите и можете продолжать делать это бесконечно, я думаю. Неограниченные источники энергии многое облегчают.

Волшебное устройство не производит ядерных осадков.

Я думаю, что вы упускаете что-то очень важное с этим. Вы хотите последствий, потому что вы хотите сделать это

Усиление парникового эффекта с помощью водяного пара

Водяной пар играет важную роль в парниковом эффекте . Мы фокусируемся на CO2, потому что он создан человеком, но CO2 сам по себе не вызывает всех своих эффектов напрямую. Он также играет роль в том, сколько водяного пара остается в атмосфере, что оказывает дальнейшее влияние на глобальный климат.

Интуитивно мы знаем, что дни теплее, когда есть облачный покров. Конечно, мы испытываем более прямое нагревание от прямого солнечного света, но облачный покров поддерживает температуру, когда солнце не находится на пике своей активности, действуя как изолирующий слой, предотвращающий рассеивание этого тепла конвекцией, удерживая более теплый слой воздуха ближе к земле. Этот эффект, конечно, ощущается локально, но моделирование предполагает, что повышенная влажность повысит глобальную температуру. Это все еще является предметом обсуждения и серьезных исследований , но на сегодняшний день хорошо поддерживается наукой.

Таким образом, ваша ядерная бомба не должна быть направлена ​​именно на то, чтобы согреть океаны. Вместо этого следует рассеивать как можно больше водяного пара в воздухе. Вам не нужно на самом деле кипятить воду, вам просто нужно максимизировать эффект аэрозоля.

Обратите внимание, что это сценарий, отличный от ядерной зимы или вулканической зимы , когда частицы сажи в атмосфере препятствуют поступлению тепла на Землю. Водяной пар пропускает значительное количество тепла и света, поэтому, хотя облака и дым внешне похожи, их эффекты различны.

Таким образом, взрывы следует использовать для выброса в воздух водяного пара, который лучше создает парниковый эффект, чем CO2. Извините, если я упустил что-то очевидное, но какую роль в этом играет сохранение радиоактивных осадков?
@BMF Fallout — это то, что подбрасывается в воздух взрывом.
ой, хорошо, хорошо. Я только когда-либо слышал «выпадения» в сочетании с «ядерным», так что это было моим замешательством. Единственный тип радиоактивных осадков, который мне бы не понравился, — ядерный трансурановый.
@BMF TBH, это, вероятно, не самая большая проблема для вас, если планета вот-вот замерзнет. Слегка повышенный риск рака является проблемой только в том случае, если вы можете прожить достаточно долго, чтобы риск проявился.

Расширяя ответ @RottweilerOnMarket-day, я обобщил их расчеты в формулы.

Для заданного радиуса планеты р , высота над поверхностью ЧАС , и ок. килотоннаж "ядерных" взрывов к ,...

  • ...доля неба, занятая диском планеты на высоте ЧАС определяется угловым диаметром: Д "=" арксин ( р / ( ЧАС + р ) ) π ,
  • ... мощность, необходимая для поддержания земной атмосферы, составляет около: Вт "=" 1,74 * 10 17 * 4 р π 2 5.101 * 10 14 ,
  • ... килотоннаж взрывов в джоулях: К "=" к * 4.184 * 10 12 ,

Мы можем найти частоту взрывов, необходимых для поддержания атмосферы, с помощью: Е ЧАС г "=" Вт К * Д


Для мира размером с Марс с радиусом 3400 к м и 10 Мт взрывов на высоте 1000 к м мы получаем Е ЧАС г 42 ЧАС г