Прежде всего, посмотрите ответ @MichaelKarnerfors, почему вы не можете построить это с помощью зеркал. Вам понадобится более сложное оборудование, которое поглощает солнечный свет и повторно излучает его на Землю в виде сфокусированного луча. Законы термодинамики требуют, чтобы вы тратили значительную часть энергии в процессе. Предполагая, что вы сделаете это...

Солнечная радиация на поверхность Земли без учета атмосферного поглощения составляет около$1200\;\frac{\text{W}}{\text{m}^{2}}$. Предположим, что полная Луна находится на таком же расстоянии от Солнца, как и Земля, и что зеркала совершенны, так что$1200\;\frac{\text{W}}{\text{m}^{2}}$поверхность Луны отражается на Земле.

Площадь поверхности Луны составляет 38 млн км ² . Учитывая, что половина ее освещается, скажем, мы можем использовать около 15 млн км ² . Сосредоточение его на площади 7 км ² означает, что мощность, подаваемая на цель, в два миллиона раз превышает мощность прямого солнечного света, или$2.5\;\frac{\text{GW}}{\text{m}^{2}}$.

Первая секунда

Изначально атмосфера в основном прозрачная. Обычно около 20% солнечного тепла поглощается или отражается атмосферой; допустим 10% поглощается атмосферой, т.е.$0.25\;\frac{\text{GW}}{\text{m}^{2}}$. За одну секунду это доставляет$0.5\;\frac{\text{GJ}}{\text{m}^{2}}$в атмосферу.

Остальные 80% мощности, или 2 ГВт, светят на сушу или океан внизу. Все легковоспламеняющееся сразу воспламеняется.

Учитывая, что «масса столба воздуха с поперечным сечением 1 см ² почти точно равна 1 кг» 1 , мы можем вычислить , сколько энергии необходимо для ионизации азота в атмосфере; у нас более чем достаточно.

Вся атмосфера над этой территорией размером с город менее чем за секунду превратится в непрозрачную плазму, на некоторое время укрывающую землю, пока она не приблизится к равновесию (приблизительно к температуре поверхности Солнца). Затем он светится очень ярко, отдавая всю свою энергию либо обратно в космос, либо на землю внизу.

После

Допустим, половина энергии излучается наружу, а другая половина внутрь, доставляя около$1\;\frac{\text{GW}}{\text{m}^{2}}$в каждом направлении. Все, что выставлено на поверхность, испаряется в свете миллионов солнц, и большая часть этого тоже превращается в плазму.

Что касается озер, предположим, что весь 1 ГВт используется для кипячения воды. Нагрев воды до температуры кипения, а затем ее кипячение занимает около$2500\;\frac{\text{k}}{\text{kg}}$. Если облака пара и более плотная водная плазма не блокируют свет, оружие испаряет воду со скоростью 0,4 метра в секунду , что означает, что озеро средней глубины 40 м исчезнет примерно за две минуты.

Глобальные геологические эффекты, вероятно, будут небольшими, поскольку этот свет составляет небольшой процент от того, что обычно падает на Землю, просто более концентрированный, а солнечный свет в настоящее время не влияет на глобальную геологию. Однако я полагаю, что если атмосфера не будет слишком распространять тепло, это оружие могло бы создать несколько вулканов, проплавив дыру в земной коре.

См. также https://what-if.xkcd.com/13/ и особенно https://what-if.xkcd.com/141/ . Лунный рефлектор в миллионы раз слабее, чем фокусирует все солнце в последнем звене, так что в этой ситуации не ободралась бы земная поверхность, не было бы рентгеновских лучей, а люди на другой стороне Земли были бы выживать.

Вы получаете два Солнца. Вы не получите огонь.

Из-за механических ошибок ориентации и мелких несовершенств свет концентрируется не в точку, а в небольшой круг диаметром около 3 километров и с гауссовым распределением солнечного света.

Ошибка в ваших рассуждениях состоит в том, что вы предполагаете, что отражение Солнца от любого из этих зеркал попадет на 3-километровый «малый круг». Этого не произойдет. Наименьший круг, который вы можете получить, имеет радиус чуть более 1700 км.

Это потому, что каждое из ваших зеркал будет эквивалентом камеры с точечным отверстием ; у них просто есть дополнительная «бонусная» функция, позволяющая отображать полученные изображения в любом месте.

Радиус результирующего изображения Солнца от каждого зеркала будет:

$Radius_{Sun Image} = \frac{Radius_{Sun} \cdot Distance_{Moon To Earth} } {Distance_{Sun To Earth}}$

Нам не нужно приводить цифры, потому что мы уже знаем это соотношение по солнечным затмениям: если смотреть с Земли, Луна кажется такой же большой, как Солнце, поэтому результирующие изображения Солнца на Земле, проецируемые всей вашей Луной -зеркала будут такими же большими, как Луна.

Так что, если все ваши зеркала идеально плоские и идеально отражающие, зеркала просто передают весь падающий солнечный свет с Луны и вместо этого осаждают его на поверхности Земли, равной площади Луны.

Так что, если вам удастся идеально выровнять все ваши зеркала, и зеркала будут иметь абсолютно идеально плоскую поверхность и на 100,00% отражать, единственное, что произойдет на практике, это просто вы получите два Солнца вместо одного.

И это происходит только в тех частях Земли, которые действительно покрыты этим изображением Солнца, что составляет менее 5% поверхности Земли.

И хотя это впечатляющий подвиг, у него есть довольно серьезные недостатки:

• Вы не выполняете свою задачу по созданию оружия массового уничтожения.
• Вы получаете очень холодную Луну, по крайней мере, на стороне, обращенной к Земле.
• На 95% поверхности Земли уже нельзя увидеть красивую Луну
• На оставшихся 5% вы получаете еще одну копию Солнца вместо Луны.
• Вы разрушаете весь свой военный бюджет, который можно было бы потратить на более важные вещи, например, бросание камней во врага.

О, поверьте мне, если вы возьмете весь бюджет, который вы бы потратили на создание лунных зеркал, и превратите его в бросание камней по кругу радиусом 3 км на Земле, я гарантирую, что ваш враг сдастся достаточно скоро. :D

Технически это не лазер, поскольку вы просто отражаете солнечный свет, длина волны которого не когерентна. Лазер с такой мощностью был бы намного эффективнее, тем более, что вы могли бы «настроить» частоту, чтобы пройти через одно из «окон» спектра, где атмосфера прозрачна для энергии этой частоты (обратите внимание, это не 100% прозрачность). , просто "более" прозрачный).

OTOH, большинство лазерных механизмов плохо преобразуют энергию в лазерный свет, всего 20% поступающей энергии может быть преобразовано в лазерный свет. Даже теоретическая максимальная эффективность лазеров на свободных электронах достигает 65%, что не является чем-то особенным, но мы должны надеяться, что настройка для стрельбы через одно из «окон» и эффективность лазерного света по сравнению с некогерентным светом более чем компенсирует потери на преобразование.

Подобно солнечному зеркалу, описанному lirtosiast, был момент, когда падающая энергия превращала атмосферу в плазму, но, поскольку мы настроили луч, энергия сначала ударяла по земле, прежде чем энергия луча взаимодействовала с атмосферой. Диаметр лазера может быть сколь угодно большим, минимальный диаметр будет определяться механизмом генерации, длиной волны и фокусирующим зеркалом.

От атомных ракет :

Лазерные лучи не подчиняются закону обратных квадратов, но подвержены дифракции. Радиус луча будет расширяться по мере увеличения расстояния от лазерной пушки.

РТ = 0,61 * Д * Д / РЛ

куда:

RT = радиус луча на цели (м)

D = расстояние от лазерного излучателя до цели (м)

L = длина волны лазерного луча (м, см. таблицу ниже)

RL = радиус лазерной линзы или отражателя (м)

Очевидно, вам придется установить параметры для любого эффекта, на который вы надеетесь.

Я подозреваю, что время и усилия, необходимые для создания настоящего лазера, работающего на энергии, собранной массивной фермой лунных зеркал, окажутся контрпродуктивными, поскольку само зеркало будет довольно эффективным против Земли. Создание лазера становится полезным не для того, чтобы нацеливаться на Землю, а в качестве системы привода межзвездного звездолета, для высокоскоростной торговли солнечными парусами по всей Солнечной системе и в качестве абсолютного оружия, угрожающего планетам, лунам и астероидам в любой точке Солнечной системы. система (" Это не луна !")