¿Qué podría hacer que la Tierra se saliera lentamente de su órbita?

Vas a necesitar mucha energía. Como veremos en un momento, demasiada energía para hacerlo rápidamente.

Suponiendo que queremos reducir la energía solar entrante en aproximadamente un 20 % (debería reducir la temperatura global media en aproximadamente 15 °C), debemos aumentar la distancia entre la Tierra y el Sol en un 10 % (la energía solar incidente cae con el cuadrado de la distancia). Eso significa mover la tierra 15 millones de kilómetros más lejos del sol.

El potencial gravitatorio U de un cuerpo de masa m a una distancia r de una masa M viene dado por$U=\frac{-GMm}{r}$. Agregamos un factor de dos para tener en cuenta la energía cinética:$U=\frac{-GMm}{2r}$

Para obtener el cambio de potencial,$\Delta U=\frac{-GMm}{2.2r}-\frac{-GMm}{2r}=\frac{.1GMm}{2.2r}$

Eso necesitará alrededor$2.5\times 10^{32}$Joules, que es más energía que todas las reservas mundiales de combustibles fósiles ($4\times10^{24}$J) y nucleares ($2\times10^{23}$J) combustible, o alrededor de 50 millones de años de energía solar. También sucede que es aproximadamente igual a la energía de enlace gravitacional de la Tierra. Esa es la energía que necesitas para separar cada parte de la tierra de cualquier otra parte y alejarlas tanto unas de otras que no se reformarán. Si aplicas esta energía de una manera -aunque sea ligeramente- desestructurada (digamos, vaporizando un continente), no te preocupará que el planeta se enfríe, te preocupará el hecho de que el suelo se hecho de lava.

Podrías tener una interacción gravitacional con uno de los gigantes gaseosos, pero tomará mucho más tiempo del que deseas y deberás justificar por qué recién comienza ahora .

Probablemente su mejor apuesta sea un planeta rebelde que pase por el sistema y eleve el afelio de la Tierra (no puede cambiar a una nueva órbita circular con solo una interacción, pero una órbita elíptica funcionará bien. Incluso en el perihelio, la Tierra estará más fría que ahora. debido a la inercia térmica).

Deambulando por el espacio interestelar hay planetas rebeldes y estrellas rebeldes. Estos son planetas y estrellas que han sido expulsados ​​de los sistemas estelares donde se formaron. He visto una estimación que dice que hasta el 50% de los planetas formados dentro de un sistema estelar son expulsados ​​cuando el sistema madura.

Si uno de estos planetas o estrellas atravesara nuestro sistema solar, podrían suceder varias cosas.

1. La trayectoria de nuestra estrella (el Sol) podría verse perturbada. Hay muchas formas en las que la trayectoria del Sol podría verse perturbada. En el peor de los casos, simplemente podría ser enviado a toda velocidad lejos de los planetas y los planetas, al no tener más algo para orbitar, comenzarían a viajar en línea recta a lo largo de su camino actual. Las luces se apagarían en la Tierra bastante rápido en este caso: días/semanas. Un caso más "suave" de la perturbación del camino del Sol podría cambiar su trayectoria de tal manera que el Sol comience a moverse lentamente a través del disco orbital de los planetas. En este caso, dependiendo de la velocidad de la progresión del Sol, los planetas podrían chocar contra el Sol o podrían pasar muy cerca del Sol y ser lanzados en órbitas altamente elípticas.
2. Si el elemento rebelde pasa a través de alguna parte del disco orbital de los planetas alrededor del Sol, podría perturbar la órbita de cualquier planeta cerca del cual pase. Por ejemplo, si un planeta rebelde muy grande pasa detrás de Marte en su órbita, podría reducir la velocidad de Marte de tal manera que la órbita de Marte podría volverse elíptica y en su perihelio su órbita podría estar dentro de la órbita de la Tierra. Si esto ocurriera, es posible que pudiéramos usar proyecciones orbitales para determinar que en 3 o 30 o 300 años, la Tierra y Marte colisionarían.
3. Si el cuerpo rebelde pasa cerca de la Tierra, la Tierra podría acelerarse o ralentizarse en su órbita, en cualquier caso, provocando una órbita elíptica. Si la Tierra se acelera, pasaría por períodos de enfriamiento sustancial durante el afelio cuando la Tierra estaba más lejos del Sol. Si la Tierra fuera más lenta, pasaría por períodos de calentamiento sustancial cuando en el perihelio la Tierra estuviera mucho más cerca del Sol.
4. El cuerpo rebelde podría pasar dentro de la nube de Oort en el borde extremo de nuestro sistema solar. Se cree que la nube de Oort contiene cometas y planetesimales que quedaron de la formación del sistema solar. La mayoría de los cometas, asteroides y otros restos del sistema solar primitivo han chocado con el Sol, los planetas o han sido expulsados ​​de nuestro sistema solar. Por lo tanto, nuestro sistema solar actual es "relativamente" tranquilo en términos de colisiones fuertes. Algo que pase dentro de la nube de Oort podría arrojar una gran cantidad de esos desechos en el sistema solar interior que, dependiendo de la cantidad de material arrojado, podría abrumar nuestra capacidad de detectar incluso si algo estaba en curso de colisión con la Tierra. Tomaría bastante tiempo para que este material se acerque a la Tierra y lo veríamos venir durante al menos una década, probablemente de 3 a 5 décadas. Y a medida que el material pasara por los planetas exteriores en el camino hacia adentro, esos planetas arrojarían el material en varias direcciones nuevas. Y parte de ella chocaría contra los planetas exteriores y crearía impactos como vimos conZapatero-Levy y Júpiter . Así que habría muchas cosas nuevas para la Tierra durante unos 100 o 1000 años. Entonces eso apestaría...

Es posible que podamos detectar el elemento rebelde que se acerca a nuestro sistema y predecir sus efectos con relativa anticipación. A efectos literarios, podrían ser décadas, o podríamos detectarlo en los últimos años de su aproximación (en el caso de una intersección de nubes de Oort) dejándonos poco tiempo para reaccionar.

Cuando quieres que la órbita de la tierra alrededor del sol sea más alta, la tierra no se sale de la órbita, se sale de la órbita. Para poner un objeto en órbita a una órbita más alta, debe agregarle energía de rotación. Esa energía tiene que venir de alguna parte.

Un objeto masivo que atraviese el sistema solar y perturbe las órbitas (como lo describió Kent) sería una opción, pero no sería un desarrollo continuo sino un evento bastante repentino. Además, probablemente pondría a la Tierra en una órbita excéntrica y no redonda como la que tiene actualmente.

Otra opción sería dejar la Tierra en paz y en su lugar reducir la masa del sol . Cuando el sol perdiera masa gradualmente, su gravedad también se reduciría y todos los planetas pasarían a órbitas más altas. Sin embargo, cualquier cosa que haga que el sol pierda masa probablemente también afectará su producción de energía de una forma u otra. Entonces, el principal problema para la vida en la Tierra probablemente no sea que la Tierra cambie de órbita, sino que el sol se vuelva más caliente o más frío de lo habitual.

Esto deja la pregunta: ¿Qué podría causar que el sol de repente comenzara a perder una cantidad significativa de masa?

Un posible camino por el que el sol podría perder masa sería a través de un aumento repentino de las eyecciones de masa coronal (preferiblemente en dirección polar para que los vientos solares resultantes no destruyan toda la vida en la tierra). A decir verdad, en realidad no sabemos mucho sobre lo que sucede dentro de una estrella. La mayor parte de lo que creemos saber se basa en hipótesis no confirmadas. Por lo tanto, puede salirse con la suya con muchas explicaciones plausibles de por qué esto está sucediendo de repente.

Otra opción sería la teletransportación (cuando quieras permitirlo, es un tropo de ciencia ficción muy suave). Algo o alguien teletransporta grandes cantidades de masa desde el interior del sol a otro lugar.

¿Tienes que mover el planeta específicamente?

Si no, ¿qué tiene de malo un buen evento de extinción masiva de asteroides gigantes como el que ocurrió con los dinosaurios?

Un gran cometa choca contra el mundo arroja una carga de polvo y suciedad a la atmósfera que impide que entre la luz del sol, las temperaturas descienden, las plantas dejan de crecer, etc.

Incluso podría tener una especie de lluvia de asteroides gigantes que dure varios años, causando caos y empeorando lentamente las cosas a medida que estos asteroides gigantes chocan contra el planeta cada pocos meses, destruyendo una nueva parte (lo que hace que permanecer sea arriesgado incluso si el polvo/la temperatura bajan). no mata a todos) y lanzando aún más polvo al cielo.

La otra ventaja es que no hay mucha ciencia que inventar o explicar.

No he hecho ningún cálculo sobre esto, pero creo que la Tierra y la Luna deberían considerarse un cuerpo de masa al calcular su órbita solar.

Entonces, si la Luna tal vez se vaporizó, por ejemplo, con un enorme dispositivo nuclear, tal vez la pérdida de masa podría ser suficiente para que la Tierra escapara de la gravedad del Sol. Pero no tengo ni idea de cuanto tiempo tardaría? Pero dado que elimina 1/7 de la masa total del sistema, creo que será relativamente rápido.

O tal vez, si la idea es buena, primero podrías hacer que la Luna escape de la órbita de la Tierra de alguna manera. Cualquiera que sea la cantidad de energía que se necesitaría para que la Tierra escapara del Sol, solo se necesitaría 1/6 para que la Luna escapara de la Tierra. Y si tal evento fuera la colisión con un cuerpo estelar muy grande, la colisión en sí misma no acabaría con la humanidad.

Esto también te dará más libertad para decidir cuánto tiempo de advertencia debería tener la Humanidad, ya que puedes decidir a qué velocidad la Luna debería escapar de la Tierra.

Editar

Me di cuenta de que esta respuesta debe ser incorrecta. Si reducimos la masa del sistema en órbita, por supuesto que se reduciría la fuerza centrípeta, pero debido a la masa reducida del sistema, la aceleración hacia el Sol no cambiaría (al igual que dos objetos con diferente masa caen con la misma velocidad en el vacío)

ps Completamente sin relación con la respuesta real (no tengo suficiente representante para agregar comentarios), el libro de Arthur C. Clarke The Songs of Distant Earth es similar a la descripción de su trama, es decir, la humanidad intenta crear un futuro para sí misma como lo es el Sol. a punto de convertirse en supernova usando tecnología sub-FTL

Si encuentra una razón lógica para reducir la masa del sol en una cantidad significativa, perdería su fuerza gravitacional y la Tierra probablemente orbitaría lentamente hacia afuera hasta escapar o al menos obtener una órbita inhabitable.