Свако мало размишљам о научној истинитости поп песама. Ја сам штребер и волим музику, па се понекад ти светови сударе. Може бити занимљиво за размишљање, а сама истрага може бити поучна — чак и забавна!
Узмите у обзир, на пример, песму „И Мелт витх Иоу“ новог таласа бенда Модерн Енглисх. Био је то вероватно највећи хит групе, и још увек је у ротацији на класичним рок радио станицама.
Песма уопште није о науци, али има ове изванредне текстове:
О подршци научном новинарству
Ако уживате у овом чланку, размислите о томе да подржите наше награђивано новинарство претплата. Куповином претплате помажете да се обезбеди будућност упечатљивих прича о открићима и идејама које данас обликују наш свет.
Зауставићу свет и истопити се са тобом
Видели сте разлику
И све време је све боље
Не постоји ништа што ти и ја нећемо учинити
Зауставићу свет и истопити се са тобом
Па да ли је то тачно? Ако зауставимо планету (претпоставимо да то значи заустављање Земљиног окретања), да ли ће се она истопити? Невероватно, можемо ово да схватимо. Овде је кључна количина енергије која би била потребна да се свет буквално заустави.
Енергија кретања назива се кинетичка енергија. О томе можете размишљати као о томе колико енергије се мора пренети масивном објекту да би се покренуо одређеном брзином. Већ имате интуитиван осећај за ово када су у питању познати објекти; бацање бејз лопте брзином од 100 километара на сат је много лакше (потребно је мање енергије) него подизање аутомобила до исте брзине. И, наравно, за дати објекат, што је већа брзина, потребно је више енергије да би се постигао ту брзину.
Сада, ово је за линеарно, праволинијско кретање. Постоји такође ротациони кинетичка енергија, а опет, ово је интуитивно: лакше је окретати кошаркашку лопту него аутомобил. У овом случају, међутим, морате узети у обзир и величину објекта. Што је већи, има више ротационе енергије за дату масу и спин.
Израчунавање ових бројева није тако тешко. (То може бити проблем са домаћим задатком у средњој школи.) Права потешкоћа је у знању које бројеве користити. Морамо да направимо много поједностављујућих претпоставки или ће то брзо прерасти у докторат. теза. На пример, Земља није чврста, хомогена сфера, већ је слојевита. Има густо језгро, лакши омотач и тако даље, сваки са другачијим саставом, што све утиче на његову укупну спинску енергију. Ипак, овде не тражимо прецизну тачност, само веома груб број да видимо где смо.
Радећи кроз једначине, откривамо да је енергија ротације Земље око 200.000.000.000.000.000.000.000.000.000 (2 × 1029) џул, метричка јединица енергије. Један џул није много – потребно је око 300.000 џула да се литар воде подигне са собне температуре до тачке кључања – али 2 × 1029или више од аноктилион од њих је много.
Поређења ради, то је отприлике исто као и наша тренутна годишња глобална потрошња енергије — током отприлике пола милијарде година.
Та енергија је ускладиштена у Земљином окрету, који је добијен како се наша планета формирала пре 4,6 милијарди година. Пошто је физика генерално у реду са обављањем неких операција унапред или уназад, то значи да би нам такође требало толико енергије да стоп наша планета од ротације.
Ово представља два проблема, како ја то видим. Једно је како то учинити, а друго је шта се дешава када то урадите.
Тхе како није тривијалан. То је фантастична количина енергије. Размислите о томе овако: пре 66 милиона година астероид широк 10 км — и неколико пута већи од Монт Евереста — ударио је у Земљу брзином 20 пута већом од пушчаног метка. Његова огромна кинетичка енергија је тренутно претворена у топлоту, стварајући колосалну експлозију која је исклесала кратер пречника 200 км, збрисавши нептичје диносаурусе и створивши глобалну еколошку катастрофу за коју су били потребни милиони година да се опорави. Па ипак, укупна енергија ослобођена у том догађају била је око 1023 џула, или око милионити део Земљине ротационе кинетичке енергије.
Другим речима, ако желите да зауставите окретање наше планете тако што ћете је ударити астероидима (циљаним само тако да бисте обезбедили максималну снагу кочења), морали бисте поново да извршите ударац убице диносауруса, а затим га поновите 999.999 пута.
Нисам биолог, али изгледа да би овај процес могао бити штетан за живот на Земљи.
Али ово астероидно решење за наш мисаони експеримент доноси добру поенту: промена енергије објекта обично доводи до његовог загревања. Покушајте да зауставите кошаркашку лопту која се окреће трењем ваше руке и она ће вам приметно загрејати кожу. Учинити ово за Земљу брзо би избацило сву ту топлоту у саму планету (и имало би друге важне катастрофалне последице). Можда ћете видети куда ово води.
Дакле, колико би енергије било потребно да се Земља отопи? Ово је веома тешко израчунати, али на срећу физичари су обавили део посла. Ин Енциклопедија вулкана, приказано је да је енергија за топљење само Земљиног омотача – који је у ствари чврста материја а не течност – око 3 × 1030 џула. (Занимљиво је да би била потребна приближно иста количина енергије да се истопи Земљино чврсто унутрашње језгро.) То је више од фактора 10 веће од Земљине ротационе енергије, тако да одмах имамо наш одговор: заустављање света неће истопити га – барем не у потпуности.
Па, шта ако га ограничимо само на Земљину кору јер ту сви живимо? На основу неких брзих претпоставки (као што је да је то гранитна шкољка дебљине 10 км), израчунао сам да је око 1030 џула загревања би били потребни да се кора потпуно растопи (иако сам видео нешто ниже процене). Тако да је отапање коре тешко, иако није да ће Земља после бити насељива; океани би лако прокључали са толико енергије бачене у њих.
Да ли је могуће презрети Земљу а да је претерано не загревамо? Можда, ако то радите полако: на пример, могли бисте да монтирате ракетне моторе са њиховим пословним крајевима окренутим према истоку, а затим их запалите. Прорачун у позадини показује да ракета Фалцон 9 може да генерише око трилион џула енергије, тако да ако подесите милион њих и пустите их да непрекидно горе неколико милиона година, можете зауставити Земљину ротацију. Опет, може доћи до неких негативних утицаја на животну средину из овога (као и проблема са подстицањем). Боље проверите код одговарајућих савезних регулаторних агенција.
Ипак, можда треба да проширимо шта подразумевамо под „заустави“. Ако је модерни енглески значио заустављање Земље у својој орбити око сунца, колико би то енергије требало? Ово је заправо много лакше израчунати јер знамо масу Земље (6 × 1024 килограма) и орбитална брзина (30.000 метара у секунди): огромних 3 × 1033 џула. То није довољно само да се Земља растопи до краја, већ је довољно и да је испари! За буквално дизање света у ваздух, у стилу Звезде Смрти, „само“ је потребно око 1032 џула, па би заустављање планете хладне у њеној орбиталној путањи заиста учинило наш свет веома, веома врућим. У том сценарију песма је заправо потцењивање случај.
Закључак: У зависности од тога како интерпретирате песму, заиста можете истопити свет тако што ћете га зауставити. У најмању руку, то ће нанети озбиљну штету — или, како је то модерни енглески рекао у својој хит песми, „Видео сам како се свет руши свуда око твог лица“.
Видео сам разлику, али дефинитивно јесте не постаје све боље.
Хвала мом пријатељу Мицхаел Валтер, директора Царнегие Сциенце Еартх & Планетс лабораторије, за његову помоћ у топљењу Земљиног омотача.
