太陽打西邊出來了!你有沒有想過,如何才能實現這一幕?換言之,如何讓地球自轉反轉?沒想到,一本正經的中科院物理所,還真一本正經地算了算,論文題目就叫做——《地球作為轉動的非慣性系在發生旋轉方向的反演時和反演后可能的物理現象》。
如果參考《流浪地球》計劃第一步的剎車時代,利用一堆建在赤道附近的行星發動機“突突突”地給地球一個反向的力矩就可以估算一下大概需要什麼配置的行星發動機才能在合理的時間內實現反轉。
發動機靠反噴工質獲得動力,忽略難算的大氣阻力(可以建個煙囪直接把反衝工質送入太空),把有效的返噴速度取為第二宇宙速度11.2km/s,確保大部分工質噴出去后不會被地球引力拉回來。
至於反轉的預計時間,不妨就按原著的設定,讓它用42年完成自轉的“剎車”。
那麼,根據簡單的角動量守恆和動能定理,可以算出讓地球反轉需要83.65年,共消耗1.21×1031J能量和3.25%地球質量的工質,對應的功率高達4.60×1021W。
也就是說,它一秒消耗的能量相當於2021年一整年的全球發電量的45倍。
感興趣的讀者可以看看具體計算過程——
當然,這個計算值是偏大的,因為在計算過程中我們把地球當做了一個均勻球體,但實際上,地球的密度是隨着深度的增加而增大的,因此轉動慣量會比均勻球體更小。
當然,目前的結果作為對數量級的估算,已經夠用了。
如果通過核反應來獲得這些能量,就需要1351億噸的質量虧損。
目前處在人類科技樹頂尖的能量獲取方式是核聚變,例如正在研發中的東方超環(EAST,俗稱人造小太陽),它主要使用DT聚變:
即使核聚變能量的利用率能達到100%,反轉地球也需要14萬億噸氘和21萬億噸氚。
氘在海水中佔據0.003%的比重,換算過來有四十萬億噸的儲量,應該夠用。
氚雖然在地球上沒有多少儲量,但可以通過在反應堆中加入鋰維持自產自銷,具體反應是:
不過,目前探明的鋰礦資源只有千萬噸量級,所以還是得把目光投向月球上潛藏的氦3礦藏,並利用氦3的多種聚變反應為發動機供能。
再來考慮一下單個發動機的功率。
原著中人們在赤道附近安排了2000台轉向發動機,平攤下來每個發動機的功率要達到2.3×1018W。
目前世界最大的核裂變電站機組的功率也才8×109W,換算下來只要5750億台就夠了呢。
還有另一種途徑,就是圍繞太陽造一個可以吸收輻射能量的戴森球。
考慮到太陽的輻射功率為3.74×1026W,只要我們對它的利用效率能達到十萬分之一,就可以輕鬆按計劃完成反轉地球的壯舉。
當然,如何建成戴森球,那就是另外一回事了。
中科院還計算了地球自轉反轉后西升東落的星辰、科里奧利力,以及地球磁場。感興趣的戳這裡看原文。