利用核武器改變地球公轉半徑可以抑制全球變暖嗎?
利用核爆增大地球公轉半徑以減少太陽輻射,能否達到抑制全球變暖的效果?
PS:原問題描述中提到核爆「可能成為一個有實踐價值的手段嗎?」
然而地球上的大規模核爆在任何時候都不是有實踐價值的手段,原因大家都懂。
第一章
你們這些渺小的人類啊,你們的核武器有多少呢?
地球上出現過的,最大當量的核武器是5000萬噸TNT當量Tsar Bomba。我知道你看慣了各種核爆畫面,肯定毫無感覺。
假設地球上所有的核武器總當量是這個數字的1萬倍(我瞎猜的,歡迎隨意改變這個參數),那總能量大概是2×10^21焦耳,相當於2014年全世界探明的天然氣儲量能釋放的能量的三分之一到四分之一(BP 2014年能源報告 http://www.bp.com/content/dam/bp/pdf/investors/BP_Annual_Report_and_Form_20F_2014.pdf)。你覺得多嗎?
第二章
哦不,你說「即便要用完地球上所有的鈾,推動地球的事業也不能停止!」
我先原諒你的中二... 這是國際原子能機構(IAEA)在2005對全球鈾儲量的估計(Global Uranium Resources to Meet Projected Demand)
Uranium 2005: Resources, Production and Demand - also called the "Red Book" - estimates the total identified amount of conventional uranium stock, which can be mined for less than USD 130 per kg, to be about 4.7 million tonnes.
5百萬噸左右。當然,IEAE的報告也說了,鈾儲量可能還要更高。那以我一貫的樂觀原則,假設地球上鈾儲量有5億(5×10^8)噸好了。為了實現推動地球的事業,不管你是鈾-235還是鈾-238,必須全都裂(變)給我看!一個鈾原子裂變大概放出 3.2×10^(-11)焦耳的能量(參閱Nuclear fission):
Typical fission events release about two hundred million eV (200 MeV) of energy for each fission event.
初中化學來了:鈾的摩爾質量在238克左右,那麼我們總共有約2×10^12摩爾的鈾,也就是1.2×10^36個鈾原子核。不管怎麼樣,全都給我(你)裂變吧!
於是,地球承受了一次能量大小為4×10^25焦耳量級的衝擊。這是地球每年接收到的(不是被利用的)太陽能的10倍左右,遠遠超過人類文明使用過的能量總和。你覺得多嗎?
第三章
地球質量是6×10^24千克左右。
讓我們假設核裂變的能量全都變成了動能(各種電磁波第一個表示不服),並且被地球的動能吸收了(熱力學第二定律表示無可奈何)。
如果地球站在原地被你的鈾彈「踢」了一腳,因此獲得了牛頓夢想的「第一推動力」,那地球的軌道速度大約是3米/秒。但地球表示,我的軌道速度大概是30公里/秒(Earth"s orbit)
「好吧,這個3米/秒的速度一定對地球意味著點什麼吧(握緊拳頭)!」
考慮到地球的軌道大致是個圓形。
Earth"s orbit has an eccentricity of 0.0167.
初中物理知識來了:引力束縛系統的總能量(E)在數量上等於動能(K)但符號相反;引力勢能(G)在數量上等於動能的2倍,符號也相反。(維利定律Virial theorem也說了同樣的事情)
地球繞太陽運動的總動能是多少呢?大概是2.7×10^33焦耳左右(應用題,我給的條件已經夠了)。咦,那個10的25次方量級的能量在哪裡?
於是,地球和太陽肯定還是個引力束縛系統(天文上把你推動地球的努力叫攝動Perturbation (astronomy))。那地球軌道的平均半徑改變了多少?
高數知識來了:地球引力勢能的變化在數量上應該是動能變化的兩倍,假設為,地球當前的軌道半徑是(一個天文單位),假設太陽質量和地球質量都不發生變化,引力勢能的改變讓地球軌道半徑變化了,於是
於是地球軌道平均半徑的改變是
也就是說,地球軌道被你推動了十億分之一,大約是0.2公里(了不起!)。你覺得滿意嗎?
第四章
地球軌道的近日點和遠日點差別大概是500萬公里。
在你的驚天一爆之後,地球被移動了,地球接收的太陽能也變化了大約十億分之一。那相比於太陽自身的周期性能量變化呢(Solar variation),大約是千分之一:
現在還想說些什麼嗎?
終章
醒醒吧,核冬天是可以的,但不是靠影響地球軌道實現的。
除去塵埃造成的地表溫度下降等氣候因素,光是引爆核彈放射性塵埃就能讓人類玩完了。當然,這遠遠不需要把全世界的鈾全都裂變了(核心坍塌型超新星(Core-Collapse Supernova)/中子星對(Neutron star merger) 表示他們把鈾造出來很不容易,不要浪費)。
在自然面前,人類還是要謙遜。對這個星球而言,我們人類和地球上出現過的其他生命在絕大多數地方沒有不同,唯一的區別可能是:我們極有可能是地球歷史上唯一具備毀滅自身種族能力的物種。
所以啊,好好得活下去,推動地球的事業還是非常的任重道遠啊……
番外章
根據部分人類個體留言的反饋,即便施展神跡:
0)能量在1s完成釋放(工程問題,毫無解決方案)
1)讓地球上的鈾全部裂變(工程問題,可能有解決方案)
2)裂變能量全部轉變為地球動能(違反物理定律,只能靠YY)
仍然無法使他們安心地在地球上繁殖,推地球之心不止。熱核聚變。是的,人類竟然想到了宇宙創生的手段。好吧,成全你們。
首先,神跡也有個底線,要不然直接施展神跡將地球移到奧爾特雲(Oort cloud)算了。這個底線我會在使用的時候,依次提醒的。
首先,選擇聚變方案:
1)中學物理知識:聚變需要克服原子核之間的電磁排斥,這個排斥的勢能正比與兩個原子核電荷的乘積。所以,選擇「氫的同位素(氕、氘、氚)」作為聚變原料。(底線一:汝勿以氦四施之聚變。你知道把氦-4變成碳-12有多難嗎?太陽也做不到的事情,暫時就不要想了。Triple-alpha process)
2)根據維基百科核聚變的內容,涉及核聚變的方案有如下幾種
氘(氫-2)在海水中的含量大概是氫元素總量的3000分之一(以質量分數計,Deuterium)。氚(氫-3)具有放射性,天然含量可以忽略。氦-3傳說在月球表面很多,但地球儲量大約只佔氦總體數量的百萬分之一(Helium-3)。(底線二:汝不得改變元素及其同位素之相對含量。各種原子核的數量不是任意確定的,千言萬語一句話,它們的產生是物理常數決定的。)
所以,假設最終通過各種努力,氘融合反應實現了,地球上所有的氘總數大約是1.3×10^43,釋放的總能量是1.5×10^31焦耳。在地球沒有被炸爛的前提下(是的,這個能量足以把地球炸爛了,想像被啃了一口的蘋果),地球軌道的平均半徑改變了大約百分之一!地球接收的太陽能功率也會應此減少百分之一左右。我估計,此時的明尼蘇達已經沒有人住了......
考慮到你們推動地球的決心,神跡再現:
1)地球上所有的氫-1都將被用於聚變。(也許是工程問題,但只能靠YY)
2)太陽把它的引力約束手段借給你。(違反物理定律,靠YY吧)
於是,對於地球上1.4×10^21千克的水,假設都是H2O,那麼氫原子的質量大概是1.6×10^23克,大約總共9×10^46個氫原子核。太陽將氫原子核聚變的方式,總來來說是(Proton)
考慮到太陽核心每秒有3.6×10^38個氫原子參與聚變(Solar core),能量釋放的功率是每秒3.8×10^26焦耳。於是,通過堅(sang)持(xin)不(bing)懈(kuang)的「地球推動」項目,10^35焦耳的能量被釋放出來了。好吧,你贏了!這個能量比地球的引力結合能(約10^32焦耳)還要大,足以把地球炸成渣渣了。
番外終章
既然核聚變都能被掌握了,那還需要移動地球做什麼呢?
核聚變可能就是最終驅動人類航向星辰大海的能源,而此刻,我們離控制它也有很長的路要走。(托卡馬克的人認為,目前受控核聚變只是工程問題。LBNL剛驗證了激光是可行的。但也有可能最終實現的方法不是任何一種現有方法,who knows。)
聚變是在宇宙尺度製造能量和物質的方法,說真的,以目前人類的科學與能力,如此大規模地聚變對於想像都是難以承受的負擔。
祈禱人類本身能夠活到美麗新世界的那一天,而不要在那之前就被自身的愚蠢所毀滅。
我來挑個刺,@盧秩 的計算假設了,把核爆產生的能量轉換為了地球動能的增量,但核爆產生的反向衝擊波中的物質恐怕沒有多少能離開地球的引力範圍,大部分會回落到地球,換言之還會把之前爆炸彈開的距離拉回來一些。
換句話說,他的計算類似於假設人光著屁股放個屁能反彈多遠,但是實際上放的屁的動能大部分被褲子吸收了,所以地球實際上能偏移的距離只怕還要小的多。
我有個問題…在太空鋪設遮陽網和推動地球變軌,哪個容易…
裂變沒戲,能量都不夠。
聚變理論上有可能,不過遠超現代工程能力。
不過技術上最方便,也是效果最好的,應該是在地日第一拉格朗日點上放一個或多個幾百公里直徑的擋光傘。要遮住千分之一的太陽輻射,只要一個直徑400公里或者100個直徑40公里的圓面就可以。如果竭盡全力,我估計人類本世紀就可以做到。
我是你的破壁人
-----------------------------------------------------------這TM不就是雷茲亞克的面壁人計劃的地球版嗎?
首先,地球有它獨特的脾性,地殼變動,暖期和冰期更替引起冰川融凍,萬年亦不過是它的一次喘息,人類以為自己的科技達到了多高的水平,對他產生了多大的影響,其實我們是那麼的渺小,我們的影響可能是微乎其微。(以下圖片來源國家地理網站)
1萬五千年前的海岸線,大家知道我們的祖先是怎麼到達台灣的了把。我們祖先的文明遺迹說不定就在黃海下面,同樣歐洲的亞特蘭蒂斯也被封存在海底。
5000年前的海岸線,滄海桑田,諾亞方舟都不是憑空編造的。現在海平面上升一米,下降一米,我們以為多大的事,在地球變化史看來,那都不叫事。其次,假設中國2000年的時候出了一個曼德拉式的領袖,當時,發達國家一致要求我們減少碳排放,減少環境污染,我們說對,應該保護環境,然後照做了,生產產品的環保要求和歐洲一個標準,那麼,我們現在會是什麼樣子?所有的發達國家走的都是先污染後治理的路子,沒有例外!
但是,現在不一樣了,中國工業化進程已經到了重化工的後一個階段,我們的排放量已經到了頂峰,並加快產業升級,我們思路也會隨之轉變,逐步跟歐美國家同流合污。可以預見,不用十年中國就會和美歐站在一起,要求印度、印尼、越南節能減排,加強環保治理。
(附新鮮出爐新聞:2015年11月27日,國家主席習近平在巴黎出席氣候變化巴黎大會開幕式並發表重要講話,是中國最高領導人首次出席聯合國氣候變化大會)
現在的重點就是在印度、越南、印尼等國培養環保人士,給他們提供資金,幫助建立宣傳媒體,激發他們民族對工業污染的抵觸,將潛在對手扼殺在搖籃當中。
最後,政治向來都是黑暗的,國家利益從來都是第一位的,歐美國家是為了地球的未來才要求發展中國家節能減排?見鬼了。
為啥總有人想不明白,在太空中,爆炸是沒用的,光靠那點輻射壓和光壓對地球這種大天體來說就是撓痒痒,必須得射點什麼東西出去才行。
射的速度越快,需要的質量就越小。
據我能查到的資料,2萬噸的核彈爆炸後在600米處的超壓值為1000克/立方厘米,衝擊波速為200米/秒。
就這能量,把大點的東西扔到第一宇宙速度速度都費勁,扔出去的東西早晚還得掉回來~
舉個例子,見過自己練網球的那種拴著皮筋的網球拍嗎?你使勁把球打了出去,最後球還是要拽著你再落回到你的身上。除非你把皮筋打斷。
就像前面答主說的,悶著褲子放屁,那都是內力,對外不做功~
當然,你可以用可控核聚變提供能量,持續的用電磁炮什麼的東西把東西打到第二宇宙速度,打出地球軌道,來提供反作用力。
那麼問題來了,你往外扔什麼東西呢?想移動地球,這個功質的量可不是個小數。難道要拆了小半個地球扔出去?你是來毀滅地球的吧?
地球人啊,還是太高估自己了。
當然可以。核冬天,不僅可以抑制,還可以來個保證多少年不暖和。
是可以抑制全球變暖,然後一個控制不好,地球直接脫離太陽軌道,變成一顆彗星飛往宇宙深處,從此全人類生活在絕對零度之中(哦不對是CMBR溫度2.7K),媽媽再也不用擔心我變暖了
你這還不如用挖掘機把南極的土挖到北極
好幾個回答腦洞開得那麼大、討論得那麼深入,怎麼忘了討論一個更基本的問題:能夠對地球真正產生推動作用的,是那些能夠逃逸地球的那些物質。否則不管你怎麼炸,由於動量守恆,塵埃被吸回地表時對地球的推動作用是負貢獻的。而能夠通過核爆逃逸地球的那些物質,可能就是光子、電子、中子等粒子流了吧。有興趣的可以具體算算量級,不過我感覺應該沒啥可觀的貢獻。
與其討論這個,不如討論一下弄個地基的粒子加速器或激光器,每天固定時間段對著天上打,對地球運動的貢獻吧。
至於通過核爆改變小行星軌跡的方案,那是因為小行星質量小,所以:1)幾乎沒有大氣層作為核爆逃逸物質的阻尼;2)引力可以忽略不計;3)容易推動。在1和2解決的情況下才應該討論3的問題。記得高中化學老師告訴我們:「自然的力量是什麼?一顆原子彈只能使一公里範圍內溫度升高一攝氏度。然而,昨晚冷空氣來襲廣東,全珠三角降溫降了十度。」
還想用原子彈改變地球半徑?你們這些愚蠢的地球人!大家似乎忽略了一個關鍵:增大地球公轉半徑真的能抑制全球變暖嗎?幾乎不能!
舉個例子,地球公轉軌道近似橢圓,太陽位於橢圓的一個焦點上。地球在一月初來到近日點,七月初到達遠日點。
咦,怎麼離太陽更近反而是冬天呢?不不不不不,對南半球的人們來說就是夏天了。
因為太空中沒有大氣,對太陽輻射的削弱作用極小,遠不如地球大氣層。離太陽跟遠點,也就能使太陽光晚照到地球幾秒而已,要更涼快一點,就得遠無數點了(火星比地球冷百來度,不知道比地球離太陽遠了多少)。光憑地球上挖的這點鈾,顯然是無法讓地球滾幾圈的。
文科生愚見,請指教。
*動量守恆定律
全球變暖病上身了
地球經歷過數次小行星撞擊,還是好好的,溫度升個十幾度,二氧化碳漲個十倍在地球歷史上司空見慣,海平面經常上下起伏,多少生物來了又走了,宇宙萬物生生滅滅,毫不稀奇。萬一啥時來個伽馬暴,全地球的生物都會死絕了。你見過地球為恐龍死掉哭過嗎?
拯救地球,笑話,地球還要你救?地球人不要太自以為是了人類目前的科技和資源,沒法對自然產生全球性的影響。核爆能帶來核冬天殺死很多生物,這是最大的影響了吧。。至於全球變暖啥的,人類不要太自責了。
無論加速還是減速(對應軌道增大或減小),外部因素引起的動量的改變都會帶來熵增(廢熱)引發溫度上升,以地球這個尺寸和質量的物體,宏觀上的動量改變都足夠將其表面加熱到很誇張的程度(對於生命而言),通過改變軌道的方法來降低溫度是不可能的(短期內只能導致溫度上升)。
想要降低表面溫度,只能從減少進項增加支出下手,向陽面設置遮陽物體,背陰面使用高輻射能力材料覆蓋。
聽說有一種能將收集到的熱能以某一特定波段(不會被大氣重吸收的一個特定紅外波段,俗稱紅外窗口)集中輻射的表面材料已經被開發出來,不知是真是假,如果是真的,那麼在地表廣泛鋪設一面是鏡子一面是該種材料的平板陣列,白天鏡面朝上,晚上該材料表面朝上,要不了幾年就能把氣溫降下來。
地震隨便炸一下就是幾十個核彈的能量。光靠人類用核爆來推動地球,還是省省吧。
氣候和氣溫變化的最大的原因是和地球的偏角有關,北半球的冬天地球是在近日點,而北半球的夏天地球卻在遠日點,題主你畫個大概的地球和太陽的比例圖,就知道在一天文單位的距離上,你改變軌道和改變日照角度來說,誰的效益更大了
既然都用到核武器了。。何必要變軌這麼麻煩,隨便炸炸就能抑制全球變暖了→_→
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