Si encerráramos nuestro sol en espejos 100% eficientes, que no pudieran ser destruidos, ¿qué pasaría, tanto por dentro como por fuera?

Answer 1

La respuesta de Pat Harkin ya dice que externamente significa que hemos terminado en un plazo bastante corto.

Internamente … bueno, hmm. El sol obviamente se convertiría en un entorno muy energético con bastante rapidez. Al principio no pasaría mucho, pero con el tiempo la temperatura del sol aumentaría. El sol eventualmente comenzará a fusionar helio cuando las presiones internas y las temperaturas alcancen un punto lo suficientemente alto, pero nuestros espejos se asegurarán de que eso ocurra mucho antes de lo que ocurriría naturalmente. Los espejos, al ser indestructibles, resistirán la expansión del sol cuando comience a quemar helio, aumentando aún más la velocidad de fusión más allá de lo natural.

Por lo general, el sol se detendrá en ese punto: no tiene suficiente masa para comenzar a fusionar elementos más pesados ​​que el helio. Con el aumento de la energía y la presión de nuestros espejos, es probable que el sol comience a fusionar al menos carbono y quizás incluso elementos más pesados. No estoy calificado para adivinar en qué punto del proceso esto se detendría; sin embargo, incluso si fuera suficiente para soportar la fusión de silicio en hierro, no colapsaría y se convertiría en supernova, ya que no hay suficiente masa en el sol para que esto suceda. Finalmente, todo lo que quedará es un bulto comprimido de material degenerado que es esencialmente una enana blanca. A diferencia del estado final previsto del sol como una enana blanca de carbono-oxígeno, puede ser una enana blanca de oxígeno-neón-magnesio (generalmente dejada por estrellas de 8 a 10 veces más masivas que el sol) debido al aumento de las presiones de fusión. Dependiendo de qué tan avanzado sea el proceso debido a las presiones aumentadas artificialmente, el sol puede dar como resultado una exótica oxígeno-silicio, silicio-hierro o incluso una enana blanca de hierro, objetos que no deberían poder formarse en circunstancias naturales. .

De todos modos, el aumento de las presiones significará que este proceso de evolución estelar tendrá lugar en una escala de tiempo mucho más acelerada. Una vez más, está por encima de mi nivel salarial adivinar cuánto impacto tendrá, pero en lugar de la vida útil esperada de otros 5 mil millones de años, cerrar el sol de esta manera probablemente significaría que quemará su combustible en mil millones de años o incluso Menos.

Los observadores externos quedarán perplejos al descubrir un sistema solar muerto de planetas que orbitan un objeto imposible de masa estelar, emitiendo grandes cantidades de neutrinos, pero que de otro modo no parece irradiar energía alguna …

Tenga en cuenta que mi respuesta asume que el sol está encerrado por espejos que contienen el volumen actual del sol (es decir, los espejos están en la superficie del sol). Si están más lejos, el aumento de la presión / temperatura tendrá un efecto menor en la evolución del sol.

Answer 2

Gracias por A2A.Esta es una pregunta bastante interesante. Permítanme comenzar diciendo que sería imposible lograrlo debido a las altas temperaturas que los espejos alcanzarán bastante rápido. Además, nada es 100% eficiente, por lo que simplemente sale por la ventana.

Lo primero de lo que preocuparse es de qué tipo de espejos estamos hablando. Si fueran simplemente espejos como los que tienes en tu baño, por indestructibles que sean, el efecto sería tan dramático cuando miras la temperatura y la energía. sería significativo, ya que toda la radiación electromagnética de longitud visible no escaparía de la esfera inicialmente, pero muchos otros tipos de radiación, especialmente los infrarrojos, sí lo harían.
Ahora, dependiendo de cómo estén construidos los espejos, lo más probable es que el punto focal de su caparazón esférico vuelva al Sol. Esto hará que el Sol alcance temperaturas de superficie mucho más altas y aumente continuamente la velocidad de fusión dentro de él hasta que se alcance un equilibrio de energía cuando se trata de cuánto absorben los espejos versus cuánto reflejan. En cualquier mundo realista, parte de la energía de la luz será absorbida. pero este aumento en la velocidad de fusión efectivamente quemará al Sol mucho más rápido, tal vez hasta unos pocos órdenes de magnitud más rápido, lo que se traduciría en que se queda sin material de fusión en tan solo 40-50 millones de años.
Cuando se trata de la Tierra, hay 2 escenarios que vale la pena considerar.

Primero es donde está la Tierra dentro de su capa esférica espejo. En este caso, las cosas serían mucho más brillantes de lo que son para que todo el cielo sea brillante, como un Sol gigantesco, aunque no todos los puntos serán igualmente brillantes. Para darnos cuenta de que este es el caso, podemos realizar un trazado de rayos mentales desde nuestro planeta hasta la pared del espejo. El rayo se reflejará lejos del Sol en la mayoría de los casos, pero rebotará contra otro espejo, luego otro espejo y así sucesivamente hasta que finalmente llegue al Sol. Cada rebote resultará en una pérdida de energía debido a la absorción, por lo que dependiendo de cuánto rebote, el punto en el cielo será más o menos brillante. Dado que sus espejos solo atraparán la luz visible, la energía producida por el Sol en infrarrojo aún escapará. Pero el Sol produce alrededor de 4 * 10 ^ 26 vatios solo en radiación visible. Actualmente obtenemos alrededor de 1.2 * 10 ^ 17 vatios, por lo que consideraríamos un aumento de mil millones de veces en energía que nos alcanzará. Quizás menos si se tiene en cuenta que no estaremos en el punto focal de todas esas esferas. Incluso si consideramos la absorción por otros planetas y cierta reflexión a niveles atmosféricos y superficiales, esa cantidad de energía vaporizará la Tierra en cuestión de minutos u horas como máximo. Es importante tener en cuenta que en las áreas exteriores donde hay algo para reflexionar, en el vacío del espacio, no habrá aumento de temperatura ya que hay muy pocas partículas para absorber la luz.
Ahora, si la Tierra está fuera de la pared del espejo, perderemos inmediatamente la luz visible, por lo que estaremos en la oscuridad total. Todavía nos llegará algo de radiación infrarroja, pero no será suficiente. A medida que pasa el tiempo y la pared del espejo absorbe energía, comenzará a irradiarse según la regla de radiación del cuerpo negro. En general, esto significa más y más radiación infrarroja. Si estamos demasiado cerca de la pared, nos tostaríamos. Si estamos lo suficientemente cerca, podríamos obtener suficiente energía para mantener exactamente nuestro entorno actual, pero eso sería realmente difícil de lograr. Y si estamos más lejos nos congelaríamos. Ahora, dependiendo de la cantidad de energía que absorban los espejos, es posible que se vuelvan incandescentes y conduzcan a una esfera mucho más grande que teóricamente podría tener el mismo espectro que el Sol (muy difícil de lograr y estoy hablando de espectro en general, no del líneas de absorción exactas, etc.). En este caso, aún recibiríamos más energía de la que recibimos ahora, por lo que aún estaríamos en problemas. Pero es teóricamente posible encontrar un material y un espejo con las características necesarias para que cuando la absorción de energía de la pared del espejo alcance el equilibrio, recibamos exactamente la misma energía que ahora. Incluso entonces, la luz estaría más hacia el espectro rojo, si hubiera luz, por lo que el ecosistema colapsará ya que la mayoría de las plantas morirán.

Ahora, si de alguna manera sus espejos son 100% eficientes, dentro de los espejos freiremos aún más rápido. Los espejos exteriores nos congelaríamos bastante rápido. Sin luz proveniente del Sol, todo iría muy cerca de 0Kelvin en unos días como máximo. Además, el Sol seguiría acelerando su fusión, hasta que se quede sin material en unos pocos millones de años. No puedo decir si las condiciones serían suficientes para convertirlo en una pequeña nova.

Ahora, ¿por qué diablos construiríamos eso? Eso suena como una esfera de Dyson muy incomprendida.

Answer 3

¿Fuera de? Casi todos estaríamos muertos en una semana, ya que la temperatura sería de alrededor de -100F y seguiría bajando. Los jefes de estado estarían bien. Pero probablemente no por mucho tiempo.

Por dentro no estoy tan seguro. El sol no está “en llamas” y considerando lo que sucede si evita que pierda energía (“enfriamiento”) está más allá de mí. ¿Algún astrofísico leyendo?

Answer 4

¿Qué quieres decir con 100% eficiente? ¿En qué manera?

¿Quiere decir que el reflejo de los fotones es 100% elástico y el 100% de los fotones se reflejan por número?

Existe una cuestión general de conservación de energía / momento que proviene de las partes “indestructible” y “100% eficiente” de la descripción … lo que significa que el sistema descrito no puede obedecer las leyes conocidas de la física.

Las leyes conocidas de la física no pueden decirnos nada sobre cómo se comportará algo que no las obedece. Por lo tanto, nadie sabe la respuesta.

Pero eso es aburrido. Los términos absolutos se usan a menudo en física para representar algún tipo de aproximación para fines de visualización … así que veamos qué tan lejos puedo llegar sin romper demasiado.

Cada fotón reflejado imparte impulso al espejo y cero energía neta (elástica). El impulso se distribuye a través del espejo como calor.

… Eventualmente el espejo tendría la misma temperatura que la superficie del Sol, en cuyo punto está en equilibrio térmico con el Sol e irradia como un cuerpo negro la misma temperatura.

Por lo tanto, se parece al Sol, pero más suave y con una superficie más grande.

es decir. Los efectos a corto plazo es que el Sol se apaga, el efecto a largo plazo es ninguno … en lo que respecta a la radiación.

La gravedad será diferente, debido a la masa extra del espejo.

Dentro del espejo, el sol está energéticamente aislado del exterior, esto acelera la evolución del Sol, por lo que su vida es más corta. La combustión también se detiene antes, a una temperatura más alta, y los espejos son indestructibles, por lo que evitarán la formación de un gigante rojo.

es decir. a muy, muy a largo plazo, el Sol “sale” antes …