Czy można uratować Ziemię, przesuwając ją z dala od Słońca?

Pewnego dnia w przyszłości oceany Ziemi вскипят, niszcząc całe życie na powierzchni planety, i sprawi, że jej zupełnie nie nadaje się do zamieszkania. To globalne ocieplenie w pewnym sensie nieuchronne: stopniowe ocieplenie, która doświadcza Słońce, odbywa się kosztem stopniowego wypalenia paliwa wewnątrz światła. Istnieje jednak sposób, aby utrzymać Ziemię do zamieszkania, jeśli opracujemy rozwiązanie długoterminowe: migracja całej Ziemi. Czy jest to możliwe?

Musimy dowiedzieć się, jak gorąco będzie i jak szybko to się stanie, aby przesunąć Ziemię w tempie.

Sposób, że każda gwiazda ma swoją własną energię, jest w fuzji lżejszych pierwiastków w cięższe jądra. Nasze Słońce, w szczególności, do syntezy helu z wodoru w regionach, gdzie temperatura rdzenia nie przekracza 4 000 000 stopni. Im cieplej, tym szybciej szybkość syntezy; w samym sercu jądra temperatura sięga 15 000 000 stopni. Prędkość ta prawie zawsze jest stała. Przez długi czas procentowy stosunek wodoru do гелию się zmienia, i wnętrze nagrzewa się mocniej za miliardy lat. I kiedy dzieje się rozgrzewka, widzimy następujący:

• jasność zwiększa się — więcej energii promieniuje z czasem
• świeciło lekko rośnie w wielkości, promień zwiększa się o kilka procent za każdy miliard lat
• jego temperatura pozostaje prawie zawsze stała, zmienia się mniej niż 1% za miliard lat.

Wszystko to sprowadza się do jednego, aby zastąpić standardowe niewygodne sprawie: ilość energii, która dociera do Ziemi, powoli rośnie z czasem. Za każde 110 milionów lat słoneczna jasność zwiększa się o około 1%. Oznacza to, że energia, docierającym do Ziemi, również wzrasta o 1% za około tym samym czasie. Kiedy Ziemia była na cztery miliardy lat młodszy, nasza planeta otrzymała 70% energii, którą otrzymuje dziś. I przez jeszcze jeden-dwa miliardy lat, jeśli nic nie zrobimy, na Ziemi tworzą się znaczne problemy. W pewnym momencie temperatura na powierzchni wzrośnie do 100 stopni Celsjusza. Czyli oceany wyparował.

Jak to złagodzić? Istnieje kilka możliwych rozwiązań:

• Możemy zainstalować szereg dużych reflektorów w punkcie Lagrange ' a L1, aby nie dawać części świata dotrzeć do Ziemi.
• Możemy zmienić za pomocą геоинженерии atmosferę/albedo planety, aby ona była więcej światła i pochłaniała mniej.
• Możemy uwolnić planetę od efektu cieplarnianego, usunięcie cząsteczki metanu i dwutlenku węgla z atmosfery.
• Możemy opuścić Ziemię i skupić się na терраформировании zewnętrznych światów jak Marsa.

W teorii wszystko może się udać, ale będzie wymagało ogromnych wysiłków i pomocy.

Jednak decyzja o migracji Ziemi na odległą orbitę może stać się ostateczna. I choć będziemy musieli stale rozpraszać naszą planetę z orbity, aby utrzymać stałą temperaturę, na to pójdą setki milionów lat. Aby zrekompensować efekt 1% wzrost jasności Słońca, trzeba zabrać Ziemię na 0,5% w odległości od Słońca; aby zrekompensować wzrost o 20% (czyli za 2 mld lat), trzeba zabrać Ziemię na 9,5% dalej. Ziemia będzie już nie w 149 600 000 km od Słońca, a w 164 000 000 km.

Odległość od Ziemi do Słońca nie bardzo się zmieniło w ciągu ostatnich 4,5 miliarda lat. Ale jeśli Słońce będzie się nagrzewać i nie chcemy, aby Ziemia ugotowana w końcu, musimy poważnie rozważyć możliwość migracji planety.

Na to trzeba dużo energii! Przesunąć na Ziemię — wszystkie sześć септиллионов kg (6 x 10²⁴) — z dala od Słońca — to znacząco zmienić nasze orbitalne parametry. Jeśli zaprowadzimy planetę od Słońca na 164 000 000 km, będą widoczne wyraźne różnice:

• Ziemia wykonuje obrót wokół Słońca 14,6% dłużej
• dla utrzymania stabilnej orbity, nasza prędkość orbitalna musi spaść z 30 km/s do 28,5 km/s
• jeżeli okres obrotu Ziemi pozostaną takie same (24 godziny), w roku nie będzie 365 418 dni
• Słońce będzie znacznie mniej, niż w niebie — 10% — a gorąca spowodowane Słońcem, będzie słabszy o kilka centymetrów

Jeśli Słońce spuchnie w rozmiarach, a Ziemia oddali od niego, te dwa efektu nie do końca są kompensowane; Słońce będzie wydawać się mniej z Ziemi

Ale do tego, aby wyprowadzić Ziemię tak daleko, musimy produkować bardzo duże przemiany energetyczne: musimy zmienić składową grawitacyjną energię potencjalną układu Słońce — Ziemia. Nawet biorąc pod uwagę wszystkie inne czynniki, w tym spowolnienie ruchu Ziemi wokół Słońca, musimy zmienić kosmiczną energię Ziemi na 4,7 x 10³⁵ dżuli, co odpowiada 1,3 x 10²⁰ terawatogodzin: 10¹⁵ razy więcej rocznych kosztów energii, które ponosi ludzkość. Można by pomyśleć, że przez dwa miliardy lat będą inne, tak i jest, ale nie mocno. Potrzebujemy 500 000 razy więcej energii niż ludzkość generuje dziś na całym świecie, a wszystko to pójdzie na poruszanie się po Ziemi w bezpieczne miejsce.

Szybkość, z której planety poruszają się wokół Słońca, zależy od ich odległości od Słońca. Powolna migracja Ziemi na 9,5% odległości nie wyleci z orbity innych planet.

Technologia — to nie jest trudne pytanie. Trudne pytanie bardziej fundamentalne: jak będziemy mieli całą tę energię? W rzeczywistości istnieje tylko jedno miejsce, które zaspokoi nasze potrzeby: to samo Słońce. Obecnie Ziemia otrzymuje około 1500 Watów energii na metr kwadratowy od Słońca. Aby uzyskać wystarczającą moc do migracji Ziemi za żądany okres czasu, musimy zbudowaćtablica (w kosmosie), który zbierze 4,7 x 10³⁵ dżuli energii, równomiernie, za 2 miliardy lat. To znaczy, że potrzebujemy tablica o powierzchni 5 x 10¹⁵ m kwadratowych (100% skuteczności), co jest równoznaczne z całej powierzchni dziesięciu planet jak nasza.

Koncepcja kosmicznej energii słonecznej jest rozwijany już od dawna, ale nikt jeszcze nie wyobrażał sobie tablicę ogniw słonecznych o wymiarach 5 miliardów kilometrów kwadratowych.

Dlatego aby przewieźć Ziemię na bezpieczną orbitę z daleka, potrzebny jest panel słoneczny w 5 miliardów kilometrów kwadratowych 100-procentowej skuteczności, cała energia którym będzie wychodził na wypór Ziemi na inną orbitę w ciągu 2 miliardów lat. Czy jest to możliwe fizycznie? Absolutnie. Z nowoczesnymi technologiami? W ogóle w żaden sposób. Czy możliwe jest to praktycznie? Z tym, co wiemy teraz, prawie na pewno nie. Przeciągnąć całą planetę trudne z dwóch powodów: po pierwsze, z powodu siły grawitacyjnego przyciągania Słońca i z mocy Ziemi. Ale mamy taką właśnie Słońce i taką Ziemię, a Słońce będzie się nagrzewać, niezależnie od naszych czynów. Dopóki nie wymyślimy, jak zebrać i użyć taką ilość energii, potrzebne nam będą inne strategie.