Hacer que la Luna sea más brillante con polvos de talco: ¿cuánto más brillante podría ser?

Una futura nación quiere hacer que la Luna sea lo más brillante posible para ahorrar cantidades masivas de electricidad nocturna en la Tierra en ciertas fases de la luna.

El plan es cubrir la superficie de la Luna con una capa de talco. (EDITAR u otra sustancia blanca en polvo si el talco es inestable en la Luna)

Pregunta

Ignorando la logística del ejercicio y la disponibilidad de la sustancia blanca, ¿qué tan brillante podría ser el lado soleado de la luna y qué tan brillante sería el lado nocturno en comparación con ahora?

Pide aclaraciones antes de contestar.

Me preocuparía la estabilidad del talco Mg3Si4O10 (OH) 2 en el entorno lunar, es un hidrato. ¿Por qué no el dióxido de titanio?
@Gault Drakkor: pensé que el talco es abundante. ¿Se obtiene fácilmente TiO₂? ¿Perdería el talco su blancura si se degradara bajo la luz del sol?
A los efectos de la pregunta, sería bastante fácil incluir una viñeta que diga "ignore cualquier motivo que pueda pensar que prohibiría el uso de polvos de talco para este propósito". Si bien puede haber algunas razones excelentes por las que el polvo de talco no sería el mejor químico para usar, la gran, gran mayoría de los lectores nunca se darían cuenta de esos hechos (y aquellos que lo sean suspenderán su incredulidad por una buena historia... ). Agregar que lo estás usando porque es abundante también sería bueno, de esa manera cualquiera que quiera intentar un Frame Challenge sabría por qué lo querías.
La ironía de la pregunta es que las áreas que recibirían el mayor beneficio son las áreas donde actualmente no hay absolutamente ninguna luz artificial durante la noche. Las ciudades con una gran contaminación lumínica recibirían un beneficio mínimo. Sería similar a usar una linterna en una calle brillantemente iluminada en la ciudad, pero en el campo quizás eliminaría la necesidad de una linterna.
Tenga en cuenta un duplicado bastante, pero estrechamente relacionado: ¿ la luz de la luna es lo suficientemente brillante como para ver? .
@Justin Thyme the Second: desafiaría seriamente la idea de que cualquier tipo de iluminación innecesaria es un beneficio. Como dices, es la contaminación lumínica.
La Luna ya está bastante oscura, así que probablemente mucho...

Respuestas (4)

El albedo de la luna es de alrededor de 0,1, lo que significa que refleja alrededor del 10 % de la luz solar que incide sobre ella, con una iluminancia máxima de unas pocas décimas de lux (fuentes sobre albedo y lux ). Incluso si la luna fuera un espejo perfecto, solo reflejaría 10 veces más luz y solo emitiría unos pocos lux, lo que hace que su iluminación durante la luna llena sea solo unas pocas centésimas de un por ciento del sol. Una superluna de espejo perfecta apenas calificaría como iluminación de emergencia, que normalmente es de unos pocos lux. En las mejores condiciones absolutas, una luna completamente reflectante tendría aproximadamente un tercio de la iluminancia de una farola típica. En promedio, será menos de una décima parte de una farola típica, lo que la hace bastante inadecuada como reemplazo de las luces eléctricas.

El polvo de talco aumentará el albedo de la luna, pero ciertamente no tanto como un acabado de espejo, por lo que el efecto será extremadamente modesto en el mejor de los casos. Ninguna cantidad de aumento en el albedo de la luna la convertirá en una fuente de iluminación nocturna viable que pueda reemplazar la iluminación eléctrica por sí sola, ya que nunca será tan brillante como una farola normal, que normalmente es de 10 lux. Aumentar el albedo de la luna lo ayudará a ver mejor durante la noche, pero para casi cualquier aplicación en la que ya tenga iluminación nocturna (calles, aceras, eventos al aire libre, etc.), aún tendránecesita iluminación incluso con una luna 10 veces más brillante. El ahorro de electricidad será pequeño, ya que hay muy poca iluminación externa que se vuelve innecesaria con una luna más brillante (aunque supongo que podrías bajar todas las luces eléctricas un poco por ciento si la luna compensa la diferencia).

EDITAR: Para resumir la cadena de comentarios a continuación, no estoy argumentando de ninguna manera que la luna no sea o no pueda ser una fuente de iluminación útil en la noche. Pero nunca reemplazará la iluminación eléctrica, ya que su iluminancia es muy inferior a la de las luces eléctricas. En el mejor de los casos, la luna podría producir alrededor del 10 % del nivel de iluminación que se considere útil y apropiado para el público en general en la vida cotidiana. Dado que estamos hablando de una sociedad que se está involucrando en proyectos a escala planetaria, creo que es seguro asumir que sus ciudadanos necesitan iluminación nocturna para algo más que no tropezarse con cosas en la oscuridad (lo que se puede hacer en apenas milésimas de segundo). lux, no se necesitan alteraciones de la luna). Cualquier cosa que requiera una agudeza visual moderada,

Si cubre toda la superficie de la luna con espejos planos orientables, podría dirigir toda la luz solar incidente hacia la Tierra. (La Tierra desde cualquier punto de la luna es mucho más ancha que el sol, por lo que, a pesar de que el sol no es una fuente puntual, puede asegurarse de que todo el reflejo llegue a algún lugar de la Tierra. Esto podría proporcionar iluminación desde aproximadamente 1/4 de la luz solar hasta 1 /20th luz solar, dependiendo de su posición y ángulo relativo a la luna.Pero sí... no es lo que pide el OP, y muchos espejos pueden ser un poco caros
Depende de para qué uses la iluminación. Ha sido una iluminación nocturna viable durante milenios. Simplemente muy limitado.
Proporcione citas relevantes, según lo solicitado por la etiqueta de ciencia dura
¿La luna llena se usa para la iluminación? Un ejemplo famoso es la incursión del escuadrón 617 en las represas del Ruhr en Alemania. La fecha del 16 de mayo de 1943 fue elegida específicamente porque la luna estaba llena esa noche. bbc.com/news/uk-inglaterra-lincolnshire-22481152
"Ninguna cantidad de aumento en el albedo de la luna la convertirá en una fuente de iluminación nocturna viable por sí sola". La luna ya funciona muy bien como iluminación nocturna. ¿Nunca has estado afuera en luna llena? En una noche despejada, incluso puedes leer un libro al aire libre a la luz de la luna.
cuidado con aumentar demasiado la producción de energía de la luna hacia la Tierra. Vas a exacerbar el calentamiento global. Y confundir a todos los animales. Y matar de hambre a aquellos que dependían de la oscuridad para cazar. Y...
@Polygnome Hasta donde yo sé, nadie diseña una iluminación nocturna externa que sea tan tenue como una luna perfectamente reflectante. Cualquier lugar que tenga luz eléctrica no puede ser reemplazado solo por la luz de la luna; cualquier área que antes requería luz eléctrica todavía la necesita. La luna más brillante ciertamente es lo suficientemente brillante como para realizar actividades nocturnas y no caminar hacia las cosas, pero mi punto es que esto simplemente no es un reemplazo para la iluminación eléctrica, que parece ser el objetivo final del OP. Sí, puedes ver un poco mejor; no, no reducirá mucho su factura de electricidad.
@NuclearHoagie La gran cantidad de luz eléctrica que usamos es completamente innecesaria y ya tiene efectos perjudiciales (la contaminación lumínica afecta negativamente tanto a los animales como al sueño de los humanos). Con un pequeño cambio cultural, es perfectamente imaginable que una sociedad quiera usar la iluminación lunar y reduciría drásticamente el exceso de iluminación que usamos hoy. Recuerde que la cantidad de iluminación a la que está acostumbrado en el exterior es una característica de la sociedad moderna: tiene alrededor de 100 años, tal vez un poco más, pero no mucho.
@Polygnome Nadie discute que puedes ver a la luz de la luna. Lo que se discute es si es suficiente para algo más que simplemente no chocar con las cosas. Paseo a mis perros en la oscuridad la mayoría de las noches y he pasado toda mi vida acampando en lugares sin alumbrado público. Más de 40 años de estar al aire libre dice que su afirmación de que puede leer un libro a la luz de la luna es completamente incorrecta para cualquier texto más pequeño que la letra ultra grande para la mayoría de los ojos humanos. También las fuentes de referencia, por ejemplo bookwormgadgets.com/how-many-lumens
@Polygnome Recuerde que antes de que existieran las luces de la calle, todos los que caminaban por la noche tenían una linterna, o al menos una vela. Si no lo hiciste, no saliste de tu casa por la noche. Realmente fue así de simple. Recuerde también que el propósito principal de las luces eléctricas es la iluminación de interiores, y los humanos han estado usando fuegos, juncos, velas y otras fuentes de luz en interiores desde la prehistoria, precisamente porque la iluminación lunar es inadecuada. Una sociedad que dependa de la iluminación lunar nunca, nunca podrá funcionar de noche de ninguna manera.
@Polygnome Podría estar de acuerdo en que hay demasiadas luces eléctricas, pero eso no significa que sean demasiado brillantes . No puedo encontrar ninguna guía de iluminación o códigos de construcción que sugieran que ~ 1 lux es adecuado para otra cosa que no sea iluminación de emergencia. Esto no es algo cultural, es fisiológico: 1 lux no es suficiente para ver cómodamente. Antes de la iluminación artificial, la mayoría de la gente simplemente no hacía cosas al aire libre por la noche. Incluso una luna 10 veces más brillante no es lo suficientemente brillante como para cambiar eso.
@NuclearHoagie "Recuerde también que el propósito principal de las luces eléctricas es la iluminación interior". No podrá usar la luna para iluminar áreas interiores, por lo que el punto es discutible. Por cierto, realmente no estoy de acuerdo con lo que crees que es suficiente luz para hacer cosas útiles. He hecho muchas cosas útiles en las noches de luna llena, es sorprendentemente brillante. El mayor problema con la iluminación lunar son las fases: simplemente no tienes luna llena todo el tiempo. Las luces eléctricas aportan consistencia , también funcionan en luna nueva.
@Polygnome Quiero decir, no es solo mi opinión sobre qué es suficiente luz: en muchos lugares, sería literalmente ilegal construir un edificio que estuviera tan mal iluminado.
@NuclearHoagie Nuestras leyes reflejan nuestros hábitos y deseos actuales , no necesariamente nuestros deseos futuros.
@Graham: No estaría de acuerdo con la idea de que TODOS los que caminaban por la noche al aire libre tenían una linterna. (Las velas no funcionan al aire libre a menos que esté realmente tranquilo). En estos días, cualquier persona que quiera luz al aire libre por la noche puede comprar un faro LED. Llevo uno, aunque a menudo no lo uso, porque me gusta caminar en la oscuridad. (Esquí de fondo en las noches de luna también :-))
@Graham, caminar con una linterna anunciaba que había alguien a quien robar. Caminaron sin ellos. Incluso puedes caminar a la luz de las estrellas sin luna.
@JohnDvorak Suponiendo una dispersión hemisférica uniforme, solo alrededor del 1% de la luz reflejada por la luna llena golpea la tierra. La luna tiene solo el 25% del área de la sección transversal de la tierra, por lo que solo contribuiría con un 0,25% adicional de insolación si estuviera llena todo el tiempo y tuviera un albedo de 1. Contabilizando las fases, una luna completamente reflectante aumentar la insolación total en la tierra en quizás una décima parte de un por ciento, que está dentro del rango de variación anual normal. No ayudará al calentamiento global, pero el efecto será bastante pequeño (aunque será más importante en escalas de tiempo largas).
@NuclearHoagie Sin embargo, no estoy hablando de la dispersión hemisférica uniforme de albedo 1. Estoy hablando de una gran variedad de espejos adaptativos que descargan toda la energía entrante del Sol hacia la Tierra. Eso haría maravillas a la ecología.

En primer lugar, para el regolito lunar podemos ignorar la reflexión y solo considerar la dispersión.

Este trabajo simuló las propiedades de dispersión de la superficie lunar y llegó a valores de alrededor del 22% de reflectancia reducida para ángulos de incidencia entre 32 y 57 grados.

propiedades de dispersión del regolito lunar

No he podido encontrar un gráfico comparable para el talco, más allá de declaraciones genéricas como "el talco es altamente reflectante" o espectros no normalizados, como este

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si asumimos que el talco es de 2 a 3 veces más efectivo que el regolito para dispersar la luz, obtenemos que la superficie lunar cubierta de talco reflejaría aproximadamente una proporción similar de luz.

Ya que, según este

El albedo visual promedio de nuestra Luna es 0.12. [...] La Luna llena vista desde la Tierra tiene una magnitud visual de -12,7

y considerando que

Una diferencia de 1,0 en magnitud corresponde a una relación de brillo de ( 100 ) 1 / 5 o alrededor de 2.512

la Luna llena cubierta de talco debería estar en algún lugar alrededor de -13.7.

Simplemente mirar la dispersión es insuficiente. Debe observar la función de distribución de dispersión del talco frente al regolito lunar. La luz no solo debe dispersarse, sino dispersarse en la dirección de la Tierra. El regolito lunar es en realidad relativamente negro, por lo que la luna es un reflector terrible y un dispersador pobre. Eso sería muy diferente si se usara talco.

¡Usa tu talco para espejos!

Primero, contemplar la economía de una futura nación. Dado que es el futuro (no necesariamente muy lejano en el futuro ) , hay un hombre, el Consumidor, que es dueño de todas las corporaciones, minerales, cohetes, políticos, fundaciones religiosas y benéficas, globos oculares, etc. más o menos 100% de penetración en el mercado y puede contar el proyecto como completo.

Ahora el talco puede hacer cristales tabulares planos . Estos son raros y generalmente microscópicos, aunque puede encontrar algunos ejemplos bastante supuestos en línea en una búsqueda de imágenes (las mejores que encontré fueron imágenes temporales de minerales subastados). Si tiene los recursos para resurgir la Luna, imagino convertir el dióxido de silicio y el magnesio del regolito y la escasa agua lunar en placas reflectantes de talco perfectamente planas, aunque, como dicen algunos, puede haber mejores opciones.

Una vez que haya cubierto la Luna con espejos reflectantes móviles, apuntando al Sol, alguien que mire hacia arriba desde el lugar correcto verá mucho Sol, dependiendo de los espacios entre los espejos según el ángulo que necesiten hacer. El "punto correcto" es en realidad bastante grande, porque estos espejos son planos, por lo que cualquier persona dentro de los 0,25 grados (radio angular del Sol) del Consumidor, visto desde la Luna, tendrá el mismo efecto. El diámetro angular de la Tierra es de 1,8 a 2,0 grados , por lo que los desafortunados campesinos que se encuentran lejos de la Capital de la Tierra, o que no son invitados cuando el Líder se va de vacaciones, verán sólo una Luna monótona, carente de rasgos como el Hombre de la Tierra. Moon ha sido desterrado como la superstición retrógrada que es. Tal vez algo de publicidadpuede superponerse al espacio. La transición de esto a la luna iluminada podría ser muy abrupta si todos los espejos están dirigidos correctamente, aunque podría tomar algo de trabajo corregir las pequeñas aberraciones astronómicas basadas en la distancia.

Tenga en cuenta que este sistema en realidad no enfoca la luz, por lo que nunca puede ser más brillante que el Sol, aunque se supone que un líder inteligente tendría una característica muy bien asegurada para permitir que los espejos se deformen un poco y se enfoquen en una posible fuente de disidencia. .

Según Wikipedia ( https://en.wikipedia.org/wiki/Moon ), la luna tiene un albedo del 13,6 %, lo que significa que el 13,6 % de la luz incidente se refleja/dispersa por su superficie de vuelta al espacio. Como tal, el máx. la ganancia teórica es un factor de1/13.6% = 7.4 .

Dicho esto, para lograr este aumento de brillo, debes usar una sustancia muy blanca que puedes crear fácilmente en la propia luna. De lo contrario, la logística de llevar todos los megatones de material a la luna te mataría. Entonces, ¿qué es un buen material? Creo que la respuesta es el óxido de magnesio : este es un polvo muy blanco, tan blanco que se ha utilizado como blanco de referencia durante bastante tiempo, así como en aplicaciones que exigen los albedos más altos posibles. Ahora, el regolito lunar (el polvo que cubre la luna) se compone de una gran cantidad de oxígeno, así como de un 5% de magnesio. "Todo" lo que necesitas hacer es tomar una pila de regolito lunar, extraer el magnesio y una pequeña parte del oxígeno, y producir ese impresionante polvo blanco para cubrir la superficie de la luna con. 1 kg de regolito es suficiente para producir más de 80 g de óxido de magnesio, que puede cubrir un área considerable como una capa de polvo fino y fino.

Hacer que la Luna sea más brillante con polvos de talco: ¿cuánto más brillante podría ser?
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