要想摧毁一颗行星 需要多少能量?

发布于:2021-10-28 06:57:06

据外国媒体报道,从奥德朗到基吉米,西斯君主们显然喜欢把行星炸成碎片。那么,《星球大战》中的末日武器有多强大?在电影《星球大战:天行者崛起》中,最终的命令是要给银河系的每个人一个教训。因此,在银河皇帝帕尔帕廷的命令下,一艘与欧加兹同级的歼星舰从太空发射了一束超强的光束,摧毁了奇基多。

你也在想:炸毁一个星球需要多少能量?当然,这只是一个学术问题,即使它不是真的,但计算仍然很有趣。

行星爆炸的视频分析

首先,我们需要估计行星爆炸后碎片进入太空的速度。我们可以通过跟踪视频分析应用程序来做到这一点。具体的想法是首先从电影中选择一些特定的片段,然后在视频的每一帧中映射它们的位置。

这个位置是以像素为单位测量的,但是我们可以将它缩放到场景中的一个已知对象,并将其转换为距离。然后我们可以从帧速率中得到时间数据,在这种情况下是每秒24帧。假设场景是以正常速度拍摄的(即不是慢动作),每帧代表1/24秒。利用位置和时间数据,我们可以计算速度。

为了校正距离比,这里将使用齐基多本身的大小。这颗行星有多大?没人知道,让我们假设它的半径是1k,这里K =奇基米的半径。是的,用我们正在测量的东西来定义一个单位看起来很傻,但这在科学上一直是这样做的(在人们知道地球和太阳之间的实际距离之前,这个距离被设定为1“天文单位”)。

还有一个问题。我们只能测量物体垂直于照相机(即图像*面)移动的速度。为什么?假设一大块碎片斜向相机方向飞行,它会稍微向一边移动,在每一帧中变得稍微大一些。然而,如果只画出片段的像素位置,它经过的距离和速度将被低估。

考虑到这一点,我们可以选择三块碎片,它们从行星的边缘开始向外以不同的方向扩散(如相机中所见)。跟踪应用程序随后给出碎片行进距离(从行星中心测量的每个物体的径向位置)与时间的关系图。

可以看出,它们都是直线运动的。每条直线的斜率(位置变化/时间变化)为径向速度,单位为k/s。绿色和蓝色物体的速度非常相似,约为0.3K/s;红色对象从0.24千/秒开始,然后下降到0.08千/秒。这可能是软件错误;当一堆东西飞来飞去时,很难跟踪视野中的物体。在后面的照片中还观察到一些碎片,发现它们的速度约为0.4千米/秒。因为不同的物体以不同的速度运动,所以0.3千米/秒可以作为粗略的*均值。

它是快还是慢?这取决于k的值。如果行星和地球一样大,那么k是637万米。用它来转换速度单位,产生的行星碎片速度是每秒190万米。这是超快的速度,但仍然只有光速的0.6%(每秒3亿米)(这是一件好事,因为当一个物体接*光速时会发生奇怪的事情)。

当然,如果行星的半径大于地球的半径,碎片的速度会更高。这可能吗?在我们的太阳系中,地球是人类可以行走的最大的岩石行星。像木星这样的行星要大得多,但是它们没有坚硬的岩石表面,所以它们爆炸时不会喷出岩石碎片。

在太阳系之外,大多数已知的系外行星是气态巨行星,如密度非常低的木星,这表明它们不是由岩石组成的。然而,科学家也发现了一些类地行星。最大的是开普勒-20b,它的半径是地球的1.87倍。在这个尺度上测量,计算出的碎片速度可以达到每秒350万米??仍然远远低于光速。

这需要多少能量?

现在我们可以回答你的问题了。让我们从三个粗略的*似值开始。假设这颗行星和地球一样大,半径为637万米。我们也使用地球的质量,5.972倍;10^24公斤,假设密度均匀(当然不是这样)。

最后,让我们假设所有的行星碎片以*均每秒500,000米的速度被抛出。这比视频测量要慢得多。我们为什么要降低速度?因为视频可能会追踪到爆炸最前沿的最快的碎片。

基于这个*均速度估计,现在可以计算爆炸的总能量,即所有飞行碎片的动能(k)(对不起,k在这里用来表示两种不同的东西)。这个总动能是m(行星的总质量)和v(碎片运动的*均速度)的函数:

利用地球的质量和碎片速度的较低估计值(500,000米/秒),可以获得7.465倍。10 35焦耳的能量。例如,如果你从地板上抓起一本物理教科书放在桌子上,它需要10焦耳的能量。想象一下在10之后加上35 0&hellip。& hellip这确实是一个非常大的数字。

歼星舰的武器有多强大?

功率的定义是能量变化的速率,由以下公式表示:

如果能量以焦耳为单位,时间以秒为单位,那么功率以瓦特为单位。所以,让我们回顾一下视频,估计一下歼星舰将所有这些能量传送到地球需要多长时间。这里,假设时间间隔约为10秒。

顺便说一下,这不是一种激光武器,尽管提供星球大战虚拟世界信息的在线百科全书《伍基埃佩迪亚》称它为“超级激光”。但是如果是激光,它将是不可见的。你可以在地球上看到激光束,因为光线会被尘埃粒子和其他东西反射,而在太空中,没有东西会散射光束,所以没有东西会进入你的眼睛。你能看到的只是地球的突然爆炸。

然而,在10秒内,能量变化是7×10^35焦耳,这意味着功率是7×10^34瓦特。作为比较,你可以想象你可以利用所有来自太阳的辐射。这将是非常困难的,因为阳光普照四面八方。你必须在太阳周围安装一个巨大的球形太阳能电池板,就像戴森球体一样。假设你能做到,太阳的总输出功率将是3.8×10^26瓦特。

是的,这意味着歼星舰的武器比我们的太阳强1亿倍(10.8倍)。换句话说,星际飞船的最后一级拥有上亿的太阳能。这的确是一个可怕的对手。但是你知道汉?索洛会说什么吗?“永远不要告诉我几率。”

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