Несколько любопытных гипотетических вопросов. Часть 2⁠⁠

Первая часть тут

Что произойдет, если Луна превратится в черную дыру, такой же массы, как она сама ?

У черной дыры с массой Луны горизонт событий будет размером с песчинку.

Поскольку масса и положение Луны не поменяются, приливы на Земле тоже останутся прежними. Когда находишься поблизости от шара определенной массы, он притягивает тебя одинаково вне зависимости от того, сосредоточена ли эта масса в центре или распределена по всему объему. Если заменить Солнце черной дырой такой же массы, земная орбита не изменится, а вот жизнь на планете — вполне вероятно.

Если Луна сожмется в точку, то исчезнет лунный свет, что отразится на жизненном цикле всевозможных ночных животных. Но на фоне множества других наших достижений это будет мелочью. Луна стабилизирует орбиту Земли, но наша черная дыра наверняка справится и с этой ролью.

Эта черная Луна будет достаточно скромной. Будь она намного меньше, смогла бы испариться благодаря излучению Хокинга, но в действительности черная дыра размером с Луну будет получать больше энергии из фоновой космической радиации, чем отдавать, испаряя элементарные частицы. Так что наша Луна была бы по-настоящему черной.

По крайней мере, если она чего-нибудь не съест. Когда черная дыра поглощает объект, то испускает колоссальный объем энергии. В процессе «обеда» черные дыры заметно светятся: вихрь вещества разогревается по мере падения внутрь, образуя яркое зарево.

К счастью, космос не изобилует «едой» для черной дыры, поэтому она не будет особенно светиться. Но возникнет один любопытный эффект: на Земле станет не только темнее, но и холоднее, ведь лунный свет греет планету. Луна тусклее Солнца на пять-шесть порядков, так что вклад ее света в глобальный энергетический баланс крохотен. Но он есть.

Без лунного света планета все же потихоньку остывала бы. Правда, если учесть всё растущую скорость, с которой мы выбрасываем в атмосферу CO2 (а это изменяет энергетический баланс Земли), человечество компенсирует эту нехватку за пару недель.

Итак, в конечном счете превращение Луны в черную дыру не обязательно сильно нас затронет.

Что случится, если вращение Земли ускорить так, что день будет длиться только одну секунду?

Земля вращается. Это означает, что её середину пытается выбросить наружу центробежная сила. Этой силы не хватает, чтобы преодолеть гравитационное притяжение и разорвать Землю, — но её достаточно, чтобы незначительно сплющить планету. Так что ваш вес будет почти на 0,4 кг «легче» на экваторе, чем на полюсах.

Если Земля (и всё, что на ней) вдруг разгонится так, что день будет длиться одну секунду, то не протянет и дня. Экватор будет двигаться со скоростью, большей 10% от скорости света. Центробежная сила станет гораздо сильнее гравитационной, и материал, который удерживается вместе и составляет Землю, будет выбрасывать в космос.

Вы не умрёте мгновенно — возможно, продержитесь несколько миллисекунд или даже секунд. Земная кора и мантия расколются на куски размером с дома. К тому моменту, как пройдёт секунда, атмосфера расширится настолько, что станет слишком разреженной для дыхания. Даже на относительно неподвижных полюсах вам, вероятно, не удастся долго протянуть перед удушьем.

За первые несколько секунд из-за расширения земная кора разобьётся на вращающиеся фрагменты и убьёт почти всех на планете. Но это ещё цветочки по сравнению с тем, что будет дальше.

Все кусочки земной коры будут двигаться со скоростью, близкой к скорости света, и каждый из фрагментов будет лететь примерно с той же скоростью, что и соседние. То есть всё будет спокойно… пока этот диск не врежется во что-нибудь.

Первым препятствием будет пояс искусственных спутников Земли. Через 40 миллисекунд МКС столкнётся с фронтом расширяющейся атмосферы и мгновенно испарится. Следом пойдёт множество остальных спутников. Через полторы секунды диск достигнет пояса геостационарных спутников, что на орбите над экватором. Каждый из них даст мощную вспышку гамма-излучения при поглощении Землёй.

Обломки Земли будут резать, как лесопилка, распространяясь вширь. Диску понадобится около десяти секунд, чтобы пройти через Луну; ещё час, чтобы добраться до Солнца; а Солнечную систему он охватит в течение одного-двух дней. Каждый раз, пожирая астероид, диск будет излучать изобильную энергию во всех направлениях и в конце концов стерилизует все поверхности в Солнечной системе.

Если каждый человек на Земле наведёт лазерную указку на Луну в одно и то же время, изменит ли она цвет?

Первая вещь, которую мы должны осознать, что все одновременно не могут увидеть Луну. Можно конечно собрать всех в одном месте, но мы этого делать не будем. Поскольку 75% людей живут между 0° в. д. и 120° в. д., мы должны сделать это где-то в районе Аравийского моря.

Мы можем светить как в новолуние, так и в полнолуние. В новолуние Луна темнее, что позволит намного легче увидеть наши лазеры. Но в это время Луна — более сложная мишень, потому что её видно главным образом в течение дня, это снижает эффект.

Наименьшая освещённость Луны будет 27 декабря 2012 года в 19:00 UTC, в полнолуние, когда Луна будет в небе над Мумбаи и Исламабадом. В этом месте Луна будет видима примерно пяти миллиардам человек — большей части Азии, Европы и Африки. Это примерно столько, сколько вообще людей могут её увидеть одновременно.

В типичных лазерных указках используется красный лазер, чаще мощностью 5 милливатт, наиболее качественные их образцы имеют достаточно мощный луч, чтобы добить до Луны. Атмосфера немного рассеет луч и поглотит часть излучения, но большая часть света успешно дойдёт.

Давайте представим, что каждый достаточно точно попадёт в Луну, и, более того, свет распространится только на её поверхность. И вот что произойдёт:

Это разочаровывает.

Тем не менее это имеет смысл. Солнечный свет сообщает Луне около киловатта энергии на квадратный метр. Это куда больше чем наши лазерные указки, но мы можем увеличить их мощность.

Лазер мощностью 1 ватт — чрезвычайно опасная штука. Он по-прежнему недостаточно мощный, чтобы ослепить, но его достаточно, чтобы обжечь кожу или поджечь что-то.  Вдобавок к повышенной мощности, зелёный лазер намного ближе к центру видимого спектра, так что глаз более чувствителен к нему, и поэтому свет кажется более ярким.

И каков эффект:

И опять ничего не получилось.

Лазерные указки выдают около 150 люмен света (больше, чем большинство фонарей) с коэффициентом расходимости 5 угловых минут. Указка освещает Луну примерно на пол-люкса. Сравните это с 130 000 люкс от Солнца.

Кроме того, свет от Луны освещает земную поверхность примерно на один люкс. Это означает не только то, что излучение лазеров настолько слабое, что увидеть его с Земли невозможно, но и что если вы будете на Луне, лазерный луч всё равно будет намного слабее, чем лунный свет у нас на Земле.

За последние десять лет в производстве литиевых батарей и светодиодов достигнут значительный прогресс, рынок энергоэффективного освещения буквально взорвался. Но ясно, что это освещение не скоро заменит обычное. Так что давайте не будем на нём останавливаться, а возьмём продукцию компании Nightsun.

Вы можете не знать это название, но, скорее всего, вы видели его в действии: прожекторы на полицейских машинах, вертолётах береговой охраны. Они выдают больше 50 000 люмен и могут превратить ночь в день на небольшом участке земли.

Угол расхождения луча составляет несколько градусов, и нам нужно поставить фокусирующие линзы, чтобы уменьшить его до половины градуса. Этого достаточно, чтобы добить до Луны.

И вот что вышло:

Это сложно заметить, но у нас есть прогресс! Луч выдаёт около 20 люкс освещённости, что сильнее освещения на ночной половине Луны почти в два раза! Тем не менее это сложно разглядеть, и это никак не влияет на светлую половину.

Давайте заменим Nightsun на массив IMAX-проекторов — пара 30 киловаттных, охлаждаемых водой, ламп с суммарным выходом более миллиона люменов.

По-прежнему плохо видно.

На верхушке отеля Люксор в Лас-Вегасе расположен самый мощный источник освещения на Земле. Давайте дадим такой же всем.

Давайте добавим линз, чтобы сфокусировать световой поток на Луне:

Наш свет определённо виден, так что мы достигли своей цели. Но зачем же останавливаться?

Боинг YAL-1 несёт химический кислородно-йодный лазер мощностью в мегаватт, смонтированный на основе Боинг 747. Это инфракрасный лазер, так что его луч невидим, но мы можем представить лазер, работающий в диапазоне видимого света с аналогичной мощностью. Давайте дадим такой каждому.

Наконец-то мы достигли яркости солнечного света!

Мы также потребляем 5 петаватт энергии, что вдвое больше среднего мирового потребления электрической энергии.

Ну ладно, давайте поставим мегаваттный лазер на каждом квадратном метре поверхности Азии. Включение массива 50 триллионов лазеров израсходует все резервы нефти примерно за две минуты, но в течение этих двух минут Луна будет выглядеть вот так:

Луна светится настолько же ярко, как утреннее солнце, но по истечении двух минут лунный реголит нагреется настолько, что начнёт светиться сам.

Но это еще не все.

Самый мощный лазер на Земле — сфокусированный лазер в Национальном комплексе лазерных термоядерных реакций, лаборатории по исследованию термоядерных реакций. Это ультрафиолетовый лазер с мощностью в 500 тераватт. Однако он испускает единичные импульсы, длящиеся несколько наносекунд, так что общая энергия, которую он выдаёт, эквивалентна энергии четверти чашки бензина.

Давайте представим, что мы нашли способ обеспечить его энергией и бить из него постоянно, дать его каждому и нацелить их все на Луну. К несчастью, поток энергии лазера превратит атмосферу в плазму, мгновенно поджигающую земную поверхность и убивающую всех нас.

Но давайте предположим, что лазеры каким-то образом пройдут через атмосферу, никак на неё не повлияв.

И даже при этих условиях Земля будет сожжена. Отражённый от Луны свет будет в четыреста тысяч раз ярче, чем полуденное солнце. Лунный свет будет достаточно ярким, чтобы испарить океаны меньше, чем за год.

Но забудем про Землю, что случится с Луной?

Хотя Луна и очень массивна, медленно, но верно плазменный поток начинает отталкивать Луну от Земли. Плазма также будет стекать с поверхности Луны, но это сложно смоделировать.

Но если мы предположим, что частички плазмы будут вылетать со скоростью 500 км/сек, понадобится несколько месяцев, чтобы вытолкнуть Луну за пределы действия лазеров. Она сохранит большую часть своего веса, но преодолеет силу гравитации Земли и перейдёт на орбиту вокруг Солнца.

На этом пока что все.

Информация была взята здесь.