Una Luna en llamas no tiene suficiente combustible para mantener la vida en la Tierra durante más de unos pocos años, y tendría que estar tan caliente que instantáneamente explotaría. Aquí están los cálculos aproximados.

Densidad de energia

Este es un problema de densidad de energía , y uno histórico importante.

Antes de que se descubriera la fusión nuclear, la nueva ciencia de la geología estaba en conflicto con la física y la química conocidas. La geología dijo que la Tierra tenía que ser muy antigua, ¡cientos de millones o miles de millones de años! Pero no se conocía ningún mecanismo para que algo como el Sol ardiera durante tanto tiempo. Incluso la descomposición radiactiva y la fisión nuclear fueron insuficientes. Sólo la fusión nuclear podría proporcionar energía durante los 5.000 millones de años necesarios. Si quieres leer más sobre eso, te sugiero el libro de ciencia pop de Bill Bryson A Short History Of Nearly Everything .

La reacción química más densa en energía, que ocurre naturalmente, es la oxidación de hidrocarburos : es decir. queman metano, aceite, grasa, queroseno, etc... por eso los usamos en los autos, es muy denso en energía y muy seguro. Los hidrocarburos en combustión tienen una densidad de energía de aproximadamente 5e7 J/kg.

Por el contrario, el uranio y el torio en una reacción nuclear tienen una densidad de energía de 8e13 J/kg. La densidad de energía de la fusión es aún mayor, 6e14 J/kg.

Como puede ver, una Luna en llamas tiene aproximadamente 10 millones de veces menos densidad energética que una estrella . Esto afectará cuánto tiempo puede quemarse y cuánta energía puede emitir.

El siguiente problema es uno de superficie. Si bien, teóricamente, podríamos asegurarnos de que nuestra luna en llamas esté completamente oxidada y pueda quemarse hasta el núcleo, solo la energía en la superficie se irradiará al espacio. El área de la superficie de la luna y, por lo tanto, su radio, limita la cantidad de energía que puede irradiar.

Y finalmente, su distancia a la Tierra es importante. Dado que la luna en llamas irradia en todas las direcciones, solo una pequeña fracción de su energía llegará a la Tierra. Cuanto más cerca esté la Luna de la Tierra, mayor porcentaje de su energía llegará a la Tierra.

¿Cuánto tiempo puede una luna en llamas calentar la Tierra?

Probemos esto para nuestra Luna. Supongamos que la Luna se convirtió mágicamente en una bola ardiente de hidrocarburos y oxígeno. ¿Cuánta energía llegaría a la Tierra y cuánto duraría?

Primero, algunos atributos importantes de nuestra Luna . Usaré números aproximados para simplificar los cálculos.

• Radio: 1700 km
• Superficie: 3,8e7 km^2
• Masa: 7e22 kg
• Distancia: 3.8e5 km

Podemos preservar la masa de la Luna o el radio de la Luna. Haré masa, es más fácil y dado que la Luna es aproximadamente 5 veces más densa que la gasolina, proporciona más combustible, lo que le da una mejor oportunidad de funcionar. 7e22 kg a 5e7 J/kg son 3,5e29 J de energía disponible. Esto supone que toda la masa de la Luna se quema.

¿Cuánta energía es eso? Usando la práctica lista de Órdenes de Magnitud (energía) , encontramos que la Tierra recibe alrededor de 5e24 J de energía del Sol por año. Esto es casi 100 000 veces más, por lo que es potencialmente suficiente energía para calentar la Tierra durante 100 000 años. Pero no tan rápido, esa es la energía total emitida por la Luna, pero ¿cuánta llega a la Tierra?

Para saber eso necesitamos saber qué porcentaje del cielo de la Luna cubre la Tierra. Podemos averiguarlo imaginando una esfera alrededor de la Luna con un radio que es la distancia a la Tierra, esa es toda la energía de la Luna que se irradia hacia el espacio. La superficie de esa esfera es 4πr^2. r es la distancia de la Tierra a la Luna, 3.8e5km, dándonos un área superficial de 1.8e12 km^2.

Se puede pensar en la Tierra como un disco en la superficie de esa esfera. Su área superficial es πr^2. r es 6.4e3 km dándonos una superficie de 1.3e8 km^2.

1.3e8 km ^ 2 / 1.8e12 km ^ 2 es 7e-5. La Tierra recibe solo 1/14,000 de la energía radiada por la Luna en llamas . Esto significa que de los 3.5e29 J disponibles, solo 2.5e25 J llegarán a la Tierra alguna vez .

La Tierra necesita 5e24 J por año para mantener su entorno actual. Solo 2.5e25 J llegarán a la Tierra. La Luna en llamas solo puede calentar la Tierra durante 5 años y ese es un límite superior.

Ahora que he hecho los cálculos una vez, puedes cambiar los parámetros y volver a hacerlos. Mover la Luna más cerca o hacerla más grande ayudará.

¿Qué tan caliente debe estar la superficie de la luna?

El siguiente problema es cuán caliente debería estar la superficie de la Luna. ¿Cuánta energía irradia cada metro cuadrado de la Luna? ¿Es factible? Dado que la Luna es tan pequeña, es posible que deba ser absurdamente caliente.

Supongamos, de nuevo, que todo sigue igual que ahora y que la Tierra recibe sus 5e24 J al año. La potencia normalmente se mide en vatios , que es J/s. 1 año tiene 3,15e7 segundos, por lo que la Tierra recibe unos 1,6e17 Watts del Sol.

Calculamos anteriormente que eso es solo 1/14,000 de lo que la Luna emite, por lo que la potencia total de la Luna en llamas es de aproximadamente 2e21 Watts. Eso es aproximadamente 1/1000 de lo que produce el Sol, o aproximadamente lo mismo que una estrella enana roja muy, muy pequeña .

La Luna tiene un área superficial de 3,8e7 km^2, lo que nos da una potencia por unidad de área de 5e13 W/km^2. ¿Es mucho? El Sol tiene un área de superficie de 6e12 km ^ 2 y emite 3.8e26 Watts, lo que da una potencia por unidad de área de 6e13 W / km ^ 2. ¡Casi lo mismo!

De alguna manera, la Luna en llamas tiene que producir la misma energía por unidad de área que el Sol usando combustible que es 10 millones de veces menos denso en energía. Eso es un problema, ningún fuego arderá tan intensamente.

Peor aún, ese nivel de producción de energía producirá una gran fuerza que querrá hacer estallar la Luna. Las estrellas hacen frente a esto siendo muy, muy masivas; la gravedad equilibra esta fuerza queriendo volarla en pedazos. Nuestra Luna en llamas no tiene nada como la gravedad del Sol y se desintegrará instantáneamente , la Tierra será bañada con fragmentos extremadamente calientes de hidrocarburos en llamas.

Esta parte es particularmente importante porque significa que ninguna cantidad de unobtanium de alta energía funcionará . Una Luna en llamas tiene que irradiar demasiada energía para que su gravedad se mantenga unida; se volará solo.

Una vez más, ahora que he hecho los cálculos, puedes jugar con los parámetros para intentar que funcione.

Dependiendo de la escala de tiempo que esté buscando, puede ser remotamente posible.

Una teoría histórica probada para la fuente de energía del sol fue la quema de carbón. Resultó que esto podría alimentar al sol, pero solo por unos pocos miles de años. Así, la teoría fue refutada por la observación: el sol ha estado brillando durante mucho más tiempo del que el carbón podría proporcionar energía.

Con una luna más cerca y con un área de superficie mucho menor, esto podría funcionar. Cualquier proceso químico que genere suficiente cabeza funcionaría, pero solo por períodos de tiempo muy limitados.

Aún así, no, probablemente no haya grandes cuerpos naturales en el espacio que contengan una gran cantidad de productos químicos "combustibles". La razón es que cuando se forma un cuerpo grande, es casi seguro que se calentará por encima del punto de ignición de dichas sustancias químicas.

Imposible con la física conocida

Hay tres formas de obtener energía: enlaces químicos (fuerza electromagnética), enlaces nucleares (fuerza fuerte) o reacciones materia-antimateria.

Para tener una luna ardiente con enlaces químicos se requerirán enormes cantidades de combustible y oxidante. No es imposible subir a una escala del tamaño de la luna, pero es difícil.

Una luna ardiente basada en la fusión requerirá masas como estrellas que no son una luna. La quema basada en la fisión requiere productos fabricados por el hombre aquí en la tierra, por lo que creo que es improbable que las condiciones en esta luna creen naturalmente estos productos.

La quema impulsada por antimateria requiere una antimateria excepcionalmente rara. Si bien esto puede ser hecho por el hombre, generalmente no lo encontramos flotando.

En general, sin algún tipo de fuerza superorganizadora que proporcione combustible/oxidante para quemar o proporcione gravedad artificial para comprimir el combustible de fusión, creo que esta luna es imposible.

Voy a citar esto de Scientific American :

"A Júpiter se le llama estrella fallida porque está hecho de los mismos elementos (hidrógeno y helio) que el Sol, pero no es lo suficientemente masivo como para tener la presión interna y la temperatura necesarias para hacer que el hidrógeno se fusione en helio, la fuente de energía. que alimenta al sol y a la mayoría de las otras estrellas".

Si un cuerpo del tamaño de Júpiter carece de masa suficiente para autoencenderse, entonces una luna se vería aún más presionada para alcanzar la masa suficiente.

Supongo que un cuerpo de elementos suficientes y correctos teóricamente podría encenderse de alguna manera, pero se quemaría solo temporalmente (en escalas cósmicas), antes de que los materiales combustibles se consumieran y las llamas se extinguieran.

Dos agujeros de gusano terminan en el núcleo de la luna. Uno, por alguna razón, le inyecta oxígeno. El otro, más de sentido común, fluye hidrógeno. ¡Auge! Luz, brezo, hermosas puestas de luna.

... el problema entonces es qué hacer con toda esa agua. Supongo que un tercer agujero de gusano se lo lleva a otro universo.

En un universo de historia con el que estoy jugando, el planeta está iluminado por lámparas en órbita, no por una estrella. La clave es que las lámparas no contienen todo el combustible que necesitan para una vida útil de miles de millones de años. Más bien, una gran masa almacena toda su energía. Pero la masa no está desperdiciando energía como una estrella normal: es una reserva que les durará varios órdenes de magnitud más; por ejemplo, solo iluminar el planeta con un foco, no brillar en el espacio en todas las direcciones.

La energía se transfiere desde el almacenamiento central, ya sea mediante envíos regulares de masa o de forma inalámbrica, como con una inductancia de resonancia sintonizada.

Primero, aléjate de nuestra luna. En serio. Si bien no tiene una atmósfera de oxígeno, así que dudo que puedas incendiar algo allí, eso no significa que debas intentarlo.

En cuanto a su pregunta, tendrá que hacer que la superficie de la luna alcance la misma temperatura que el sol (5778 K). No se trata solo de obtener luz del sol, la luna o lo que sea que tengas en el cielo. También lo necesitará para proporcionar la longitud de onda de luz correcta (al menos para la vida terrestre). Demasiado rojo y tu cuerpo no obtendrá suficiente vitamina D. Demasiado azul y necesitas MUCHO protector solar. Algo de eso es producto de la evolución, pero dado que no creo que su fuego lunar dure lo suficiente como para que evolucione una nueva especie, eso será una limitación.

Ahora, ¿eso producirá la cantidad correcta de energía para el planeta (alrededor de un kilovatio por metro cuadrado)? Es mucho más pequeño que el sol, aunque por otro lado está mucho más cerca. Bueno, esos se cancelan por alguna extraña coincidencia astronómica. Es la misma razón por la que el sol y la luna aparecen del mismo tamaño en el cielo.

Dicho esto, NO interpretes esa coincidencia como una pista de los dioses de que este pequeño plan tuyo es una buena idea. Sé que es tentador, quiero decir, ¿cuáles son las probabilidades de que tengamos una luna del tamaño exacto y a la distancia exacta para que pueda actuar como un sol sustituto? No importa Necesitamos la luna. Regula las mareas y las estaciones y otras cosas que necesitamos que por alguna razón son más importantes que tener un segundo sol de aspecto fresco.

¿Qué tal una luna caliente que brilla intensamente?

de http://www.gh-ia.com/images/heating-ball.jpg

La quema, como en la oxidación, por supuesto, eventualmente consumirá los reactivos y se apagará. Pero podría imaginarme un planeta con un campo magnético extremadamente fuerte y una luna hecha de un conductor de alta resistencia. A medida que la luna se mueve a través del campo magnético, las corrientes inducidas y la consiguiente resistencia calientan esta luna hasta que brilla intensamente.

En última instancia, la energía para calentar la luna proviene de cualquier proceso que genere el campo magnético del planeta.

Los extraterrestres súper avanzados siempre podrían construir un satélite artificial gigante que proporcione luz y calor artificialmente al planeta que orbita. Podría tener generadores de fusión gigantes para generar la energía para alimentar las luces artificiales que iluminan el planeta.

Comencemos con el requerimiento de energía de la Tierra.

La irradiancia solar asciende a unos 1360 W/m ² de media en toda la superficie, lo que equivale a 510.100.000 km ² , o 0,5E+15 m ² . Entonces, la salida total debe ser de 0,7E+18 W, mucho menos que la salida del Sol, que es de 0,38E+26 W.

Hay varios límites geométricos que debemos superar. Por ejemplo, no podemos simular una fuente de radiación isotrópica porque, al estar mucho más cerca que el Sol, lo que calienta correctamente el ecuador hará que los polos se congelen, y la irradiación correcta en los polos desde una fuente puntual equivalente hará que el ecuador sea habitable.

Entonces nuestra Luna no puede "quemarse" . Debe ser un "ojo de mosca" de emisores, cada uno apuntando en diferentes direcciones.

Una potencia de 0,7E+18 W significa 0,7E+18 WJ cada segundo. Dado que un megatón es 0,4184E+16 J, necesitamos 167 megatones cada segundo.

La aniquilación de materia-antimateria produce alrededor de 43 megatones por kilogramo, o aproximadamente el rendimiento de la Tsar Bomba . Necesitamos alrededor de cuatro de esos explotados cada segundo; 3,89 kg de antimateria (y la misma cantidad de materia ordinaria), para un total de alrededor de 670 toneladas de combustible cada día, suponiendo una eficiencia de conversión del 100%.

Considere que la antimateria requiere una contención cuidadosa. Nuestro satélite deberá ser bastante grande.

A ese nivel de producción, otras cosas se vuelven difíciles. Por ejemplo, la radiación probablemente se generará en varias plantas de aniquilación diferentes y luego se transmitirá al área apropiada de la Tierra a través de espejos. La reflectividad del espejo debe estar lo más cerca posible del 100 %, ya que incluso una milésima de un porcentaje provocaría el sobrecalentamiento del espejo y posiblemente una fusión catastrófica.

El "satélite" probablemente será un entramado de unidades de quemadores-emisores, separados lo suficiente para proporcionar un aislamiento de emergencia contra percances, capaz de redundancia si tenemos que desconectar algunos de ellos.

Por cierto, esto hace que el satélite se duplique como un dispositivo de control planetario; si todos los espejos se enfocaran en la misma área planetaria, tendrían un impacto considerable. Dependiendo de cuán pequeña sea el área en la que puedan enfocarse, esto va desde hacer que Australia sea inhabitable hasta someter a todo Texas a un solo bombardeo nuclear continuo a nivel de kilotones, manteniendo la radiación ionizante.

(Esto significa que desplegar tal satélite sería una pesadilla política y de seguridad ).

Dónde ponemos el satélite: obviamente no a la distancia de la Luna. Podríamos colocarlo en el punto L1, de modo que esté "todavía" en relación con la Tierra. Dado que la Tierra gira, "verá" el satélite saliendo y poniéndose como el sol. Está el problema de alimentar al satélite que se encuentra a 1.500.000 km de la Tierra.

En caso contrario lo ponemos a unos 60.600 km de altitud, de modo que orbita en unas 48 horas alrededor del baricentro de la Tierra; dado que la Tierra gira una vez cada 24 horas, verá al satélite seguir una órbita a lo ancho de la raya una vez cada 24 horas. Esto es completamente inviable si también hay un Sol disponible, ya que le daría dos "días" superpuestos dando vueltas uno alrededor del otro, con un día largo, un día corto, una noche larga y una noche corta, todo en las mismas 24 horas.

No queremos ponerlo demasiado cerca, de lo contrario, estará anormalmente bajo en el horizonte en los polos.

Esto de allí presenta un inconveniente: la radiación que se envía tiene una presión . El satélite no podrá mantener una órbita pasiva. El empuje viene dado por 0,7E+18 W dividido la velocidad de la luz en m/s, que es 0,3E+9, y resulta 0,23E+10 N, del mismo orden de magnitud del empuje de la primera etapa de un cohete Saturno V.

Podríamos querer, por ejemplo, colocar el satélite en una órbita más lenta e inestable (lo que significa ponerlo en una órbita naturalmente más rápida , es decir, más cerca de la Tierra, y hacer que vaya lento) y estabilizarlo con su propia emisión de energía. Pero la aceleración gravitacional proporcionada por la Tierra disminuye con la distancia al cuadrado, y el empuje de los emisores debe dividirse por la masa total de todo el satélite para obtener una cifra de aceleración. Si la masa del satélite es de un millón de toneladas (1E+9 kg), esos 2,3E+9 N de empuje se reducen a una aceleración de 2,3 m/s^2.

Esta es la aceleración a una distancia (desde el centro de la Tierra) de unos dos radios terrestres, es decir, 13.000 km, o 6500 km de altitud. Si el satélite está estacionario con respecto a la Tierra, puede "flotar" sobre el empuje de sus emisores. Sin embargo, a esa distancia, el efecto de paralaje es notable: el "Sol" estaría mucho más bajo en el horizonte que el Sol real, y sería invisible desde los "polos".

Un satélite más pesado podría mantener la estación más lejos. Sin embargo, nos gustaría que se librase aproximadamente al doble de la inclinación axial original del planeta para replicar las estaciones; de lo contrario, uno de los polos siempre estaría en la oscuridad o (si mantuviéramos la estación en el plano de rotación) ambos polos verían una "medianoche". sol" justo debajo del horizonte durante todo el año.

NO (TOTALMENTE) POSIBLE

Lo más cercano a lo que preguntas, desde mi punto de vista, es tener un planeta muy cerca de una estrella enana blanca. Demasiado grande para ser considerado como una luna (el tamaño típico sería aproximadamente del tamaño de la Tierra misma), en una órbita demasiado lejana para ser llamada luna, y probablemente bloqueará el planeta por mareas (un lado se quemará mientras que el otro congelar como en el espacio profundo).

Serias dudas sobre cómo este bloqueo de marea afectaría la rotación del núcleo del planeta (y el campo magnético que protege al planeta del viento solar... otro problema añadido al bloqueo de marea). Sin embargo, si fuera posible, tiene un efecto secundario interesante: duraría para siempre.

Está bien, no para siempre. Todo terminará. Incluso el universo. Pero en un futuro tan lejano que desafía toda descripción, una enana blanca seguirá emitiendo luz y calor, por lo que ofrecería una oportunidad para la vida. El cadáver de una estrella literalmente se quemaría hasta el final de los tiempos y muy posiblemente sería la última cosa que emitiera luz en apagarse en el universo.