Освоение Венеры

[crazy_terraformer]

Это пока.

[Nik-Kul]

 Что будет с температурой если на Венере тучи убрать ?
 У нас глобальное потепление считается происходит ночью от сплошной облачности , зимней похоже . Чтобы охладить излучением в космос , нужно как-то рассеивать облака . Термодинамика состава облаков тоже что-то , может конденсировать в жидкость (дождь) или испарять в газ , непонятно .

[Vavanzer]

Это пока.

Уже лет 50 занимаются, к 2000м году помнится вообще обещали и термоядер и роботов как люди )) 50 лет уже пытаются изобрести и то и другое, но толку мало, да еще и в техпроцессы уперлись, в физические пределы...      Надо чтото пореальнее придумать для терраформинга))) по любому какие-то лазейки есть, просто плохо ищем их))

[Vavanzer]

Что будет с температурой если на Венере тучи убрать ?
 У нас глобальное потепление считается происходит ночью от сплошной облачности , зимней похоже . Чтобы охладить излучением в космос , нужно как-то рассеивать облака . Термодинамика состава облаков тоже что-то , может конденсировать в жидкость (дождь) или испарять в газ , непонятно .

Не проканает, а еще больше разогреет. Тк входят короткие оптические лучи и ближний ИК, в котором Солнце излучает 95% энергии, а уходят длинные ИК, которые поглощаются парниковыми газами, в частности СО2.

Вот тока меня мучает вопрос - каков коэфициент поглощения ИК в зависимости от концентрации газа в атмосфере? При какой концентрации СО2 происходит 100% поглощение излучения от поверхности?

[Nik-Kul]

  Выходит на дневной стороне Венеры нужно сохранять облачность , на ночной - рассеивать , некий искусственный механизм завести . День на Венере длится 243 дня , но там суперротация верхней атмосферы(вращение -4 земных дня)..

[Скеп-тик]

Да не, понизится. Из-за большой высоты сернокислотных облаков их альбедо - 70% - действует в обе стороны, 30% от солнечной радиации проникает до грунта, но и покидают всего 30%, в том числе и на ночной стороне. Исчезновение облаков несущественно повысит температуру под Солнцем, и существенно понизит температуру грунта на ночной стороне, учитывая длинную ночь, возможны даже заморозки к "утру".

[Vavanzer]

Да не, понизится. Из-за большой высоты сернокислотных облаков их альбедо - 70% - действует в обе стороны, 30% от солнечной радиации проникает до грунта, но и покидают всего 30%, в том числе и на ночной стороне. Исчезновение облаков несущественно повысит температуру под Солнцем, и существенно понизит температуру грунта на ночной стороне, учитывая длинную ночь, возможны даже заморозки к "утру".

Заморозков точно не будет, при такой теплоемкости и массе нижних слоев атмосферы. Суперротация только усилится, да и имеющая не даст остыть.   Учитывать надо не только облака, а плотный СО2, которого в 10000 раз больше чем в земной атмосфере ,и который не выпускает именно тепловые лучи.

Если при начале терраформинга добавить воды - облачность еще усилится. Да и в целом еще долго будет держаться. Даже если удастся снизить в низине давление до 3-4 атмосфер, чтоб верхние районы стали  пригодными для жизни , из за перегрева океанов будет оч облачно.

[crazy_terraformer]

Это пока.

Уже лет 50 занимаются, к 2000м году помнится вообще обещали и термоядер и роботов как люди )) 50 лет уже пытаются изобрести и то и другое, но толку мало, да еще и в техпроцессы уперлись, в физические пределы...      Надо чтото пореальнее придумать для терраформинга))) по любому какие-то лазейки есть, просто плохо ищем их))

Мало ли чего фантасты наобещают.50 лет не срок. Ну кроме микроуровней есть и макроуровни.
Вместо робомуравьёв прекрасно может поработать самосвал. Лазеек для терраформинга нет, всё упирается в энергию, массу и время.
 Варианты типа A - самый длительные- это использование только местных ресурсов в т.ч. энергоресурсов, на этапе преобразования атмосферы.
Варианты типа В - это использование внешних ресурсов - разная длительность в зависимости от имеющейся в распоряжении энергии, на этапе преобразования атмосферы.
Промежуточные варианты - разная длительность.

[Vavanzer]

Мало ли чего фантасты наобещают.50 лет не срок.

Это были не фантасты, а видные ученые своего времени.  Когда начинал знакомство с наукой, лет в 10, в сельской библиотеке самые "новые" научнопопулярные книги датировались 86-87 годами, в в среднем - 60е - 70-е.   И Во всех 2000й год видели как чтото космическое, базы на луне и марсе, роботы всюду, решены все проблемы )))  Книги именно научные, о разных проблемах, а не фантастические рассказы.  Фантасты - те вообще палку перегибали конкретно )))   Планы освоения космоса - Наполеон и рядом не стоял    А на деле уже 2017й год ,и летаем на керосиновых горелках, а как на Луну высаживаться - вообще забыли намертво, заново все изобретают.

[crazy_terraformer]

Мало ли чего фантасты наобещают.50 лет не срок.

Это были не фантасты, а видные ученые своего времени.  Когда начинал знакомство с наукой, лет в 10, в сельской библиотеке самые "новые" научнопопулярные книги датировались 86-87 годами, в в среднем - 60е - 70-е.   И Во всех 2000й год видели как чтото космическое, базы на луне и марсе, роботы всюду, решены все проблемы )))  Книги именно научные, о разных проблемах, а не фантастические рассказы.  Фантасты - те вообще палку перегибали конкретно )))   Планы освоения космоса - Наполеон и рядом не стоял    А на деле уже 2017й год ,и летаем на керосиновых горелках, а как на Луну высаживаться - вообще забыли намертво, заново все изобретают.

Эти учёные не предполагали, что развалится СССР, а холодная война и гонка вооружений, хорошо подстёгивали научный прогресс.
Создание ИТЭР чрезвычайно затянулось, и большую роль в этом сыграли американцы

Если бы СССР не развалился, он мог бы задействовать и ресурсы стран СЭВ, и ряда др.стран.
Американцы и NATO вложились бы в параллельный проект.

[crazy_terraformer]

Вот тока меня мучает вопрос - каков коэфициент поглощения ИК в зависимости от концентрации газа в атмосфере? При какой концентрации СО2 происходит 100% поглощение излучения от поверхности?

Не можете ли подсказать? Какая существует зависимость температуры поверхности Венеры от концентрации CO2?

При высоком давление, когда тропосфера мало прозрачна для ИК можно пользоваться адиабатическим приближением. В этом случае зависимость будет описываться простой формулой:



T_0 = 737К, P_0 = 93 атм (современные температура и давление на Венере), \gamma - показатель адиабаты, он зависит от температуры, но приблизительно можно принять для углекислой атмосферы в интересующих нас условиях 1,24.

Только нужна учитывать, что эта формула весьма приближённая и более-менее работает только не слишком низких давлениях. Но ситуацию до давлений в несколько атм, по крайней мере на качественном уровне, должна отражать более-менее корректно.

Имеет ли какое-то влияние 3,5% N2?

Пока там более 90% углекислого газа - не очень, т.е. это влияние явно выходит за пределы точности этой формулы. Если давление снижается на столько, что доля азота становится значительной - нужно уже уточнять.

[crazy_terraformer]

 Фотоны ультрафиолетового света с длиной волны меньше 169 нм могут фотодиссоциировать углекислый газ в угарный газ и атомарный кислород.
Подходящий лазер эксимерный F₂ 157 нм. Однако хотелось бы найти, что-то лазер с более распространёнными химическими элементами.

(кликните для показа/скрытия)

2CO + O₂->2CO₂ (ΔG°298 = −257 кДж, ΔS°298 = −86 Дж/K)
 тепловой эффект реакции 282,628кДж
ΔH=ΔG°+TΔS°=−257+298*(-86)·10^-3=-257-25,628=-282,628кДж
Обратная будет поглощать столько же.
2CO₂->laser 282,628кДж->2CO + O₂

2CO₂->laser 282,628кДж->2CO + O₂
CO₂->laser 141,314 кДж->CO + 0,5O₂
Надо найти длину волны лазера:
E_mol1=141,314 кДж/моль  -  энергия на 1 моль CO₂
E=E_mol/N_A - энергия на 1 молекулу CO₂ или энергия фотона
N_A- число Авогадро;
N_A=6,022 140 82(11)·10²³ моль⁻¹,
Энергия фотона E=h*k
h - постоянная Планка;
h=6,626070040(81)×10⁻³⁴ Дж·cек ;
k- частота излучения;
Произведение длины волны и частоты даёт скорость света k*l=c=299 792 458 м/сек
k=c/l
E=hc/l
l=hc/E=hc/(E_mol/N_A)=hcN_A/E_mol
hcN_A=6,626070040(81)×10⁻³⁴*299 792 458*6,022 140 82(11)·10²³
hcN_A=6,626070040(81)×10⁻¹¹*299792458*6,02214082(11)=~0,1196265648815 Дж*м*моль^-1
l_CO2->CO=~0,1196265648815/141314=8,46530173100159201-7 м вероятно исходные данные неверны,т.к. l_CO2->CO<169 нм при такой длине волны E_mol=707849,49634009407 Дж/моль=~707,8495 кДж/моль

Строение молекулы моноксида углерода.

Благодаря наличию тройной связи молекула CO весьма прочна (энергия диссоциации 1069 кДж/моль, или 256 ккал/моль, что больше, чем у любых других двухатомных молекул)

l=hc/E=hc/(E_mol/N_A)=hcN_A/E_mol
hcN_A=6,626070040(81)×10⁻³⁴*299 792 458*6,022 140 82(11)·10²³
hcN_A=6,626070040(81)×10⁻¹¹*299792458*6,02214082(11)=~0,1196265648815 Дж*м*моль^-1

l_CO->C+O=~0,1196265648815/1069000=~1,11905112144·10^-7м
l_CO->C+O=~111,905112144 нм

Ультрафиолет А (UVA), длинноволновой диапазон, «чёрный свет» 400 - 315 нм;
Ультрафиолет B (UVB) средний диапазон 315 - 280 нм;
Ультрафиолет С (UVC) коротковолновой, гермицидный диапазон 280 - 100 нм.
Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA, и, в небольшой доле, UVB.

Практически весь UVC и приблизительно 90 % UVB поглощаются озоном, а также водным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу.

О чём это говорит, после накопления кислорода в верхних слоях атмосферы процесс фотолиза углекислого газа будет заблокирован, пока концентрация озона и кислорода не упадёт в результате бомбардировки кремнием и алюминием или окисления угарного газа. Железо для захвата кислорода лучше вероятно не использовать, т.к. CO может восстановить окислы железа.

[Vavanzer]

При высоком давление, когда тропосфера мало прозрачна для ИК можно пользоваться адиабатическим приближением. В этом случае зависимость будет описываться простой формулой:

 Я закономерность вывел, зависимость температуры от давления и солнечного потока на планету.   Те при равном давлении но разном потоке энергии будет разная температура, и соотношение потоков равно соотношению температур в четвертой степени , как в законе полного излучения абсолютно черного тела.   Состав судя по всему не особо важен.
  Определяющие факторы конечной средней температуры - энергия и давление.  В частности тропики на полюсах в древние времена на Земле, равномерную и более высокую температуру как раз легко объяснить тем что атмосфера была  плотнее, раза в полтора или чуть меньше.

Эта же фишка является причиной высотной поясности (понижения температуры с высотой), и вечных ледников на больших высотах. Закономерность работает в тропосфере и частично в стратосфере.

[Vavanzer]

Фотоны ультрафиолетового света с длиной волны меньше 169 нм могут фотодиссоциировать углекислый газ в угарный газ и атомарный кислород.

 Наверно это и является постоянным "возобновимым" источником СО на Земле , Венере и Марсе ))) А так же одним из источников кислорода, после воды.

[crazy_terraformer]

Не можете ли подсказать? Какая существует зависимость температуры поверхности Венеры от концентрации CO2?

При высоком давление, когда тропосфера мало прозрачна для ИК можно пользоваться адиабатическим приближением. В этом случае зависимость будет описываться простой формулой:



T_0 = 737К, P_0 = 93 атм (современные температура и давление на Венере), \gamma - показатель адиабаты, он зависит от температуры, но приблизительно можно принять для углекислой атмосферы в интересующих нас условиях 1,24.

Только нужна учитывать, что эта формула весьма приближённая и более-менее работает только не слишком низких давлениях. Но ситуацию до давлений в несколько атм, по крайней мере на качественном уровне, должна отражать более-менее корректно.

Имеет ли какое-то влияние 3,5% N2?

Пока там более 90% углекислого газа - не очень, т.е. это влияние явно выходит за пределы точности этой формулы. Если давление снижается на столько, что доля азота становится значительной - нужно уже уточнять.

Если убрать половину углекислоты, то установится давление на поверхности равное:
P=P0-(P0-P_N)/2=93-(93-3,255)/2=93-44,8725=48,1275 бар
P_N=P0*3,5/100=3,255
T=737*(48,1275/93)^{(1,24-1)/1,24}=737*(0,5175)^0,24/1,24=~648,777 K
Почти как на горах Максвелла сейчас.
Если убрать 2/3 углекислоты: P=P0-2*(P0-P_N)/3=93-2(93-3,255)/3=93-59,83=33,17 бар
T=737*(33,17/93)^0,24/1,24=737*(0,356(6))^0,24/1,24=~603,683 K

Если убрать 9/10 углекислоты: P=P0-0,9*(P0-P_N)=93-0,9(93-3,255)=93-80,7705=12,2295 бар
T=737*(12,2295/93)^0,24/1,24=737*(0,1315)^0,24/1,24=~497,665 K

Если убрать 0,99 углекислоты: P=P0-0,99*(P0-P_N)=93-0,99(93-3,255)=4,15245 бар
T=737*(4,15245/93)^0,24/1,24=737*(0,04465)^0,24/1,24=~403,778 K
Последняя цифра уже наверно неверна, т.к. азота больше углекислоты.

[crazy_terraformer]

Фотоны ультрафиолетового света с длиной волны меньше 169 нм могут фотодиссоциировать углекислый газ в угарный газ и атомарный кислород.

 Наверно это и является постоянным "возобновимым" источником СО на Земле , Венере и Марсе ))) А так же одним из источников кислорода, после воды.

На Земле нет, кислород и озон блокируют это излучение в верхних слоях атмосферы, углекислый газ тяжёлый, содержание в атмосфере Земли небольшое. Находится в основном в тропосфере. Источник деятельность человека, вулканизм, горение торфа, лесные пожары.

[crazy_terraformer]

Уточнил расчёты.
l_CO2->CO<169 нм при такой длине волны энергия диссоциации CO2 на CO и O Emol=~707,8495 кДж/моль
Энергия диссоциации угарного газа 1069 кДж/моль
l_CO->C+O=~111,905112144 нм
Угарный газ легче молекулярного кислорода, но он горюч. Имеет ли смысл сначала облучать УФ-лазером с длиной волны немного меньше 169 нм, а затем накопившийся CO облучать при длине волны =~111,91 нм, будет ли он накапливаться или лучше сразу бить на этой длине, но тогда 361 кДж будет уходить при развале CO2 на CO и O на нагрев атмосферы?

CO₂->laser 707,8495 кДж/моль->CO+O

M(CO₂)=44,009г/моль
m(CO₂)=4,8·10²⁰*0,965=4,632·10²⁰ кг=4,632·10²³г
на 44,009 г идёт 707,8495 кДж
на m(CO₂) идёт E1 кДж
E1=m(CO₂)*707,8495/M(CO₂)=4,632·10²³*707,8495/44,009=74,50200832·10²³кДж=7,450200832·10²⁷Дж надо потратить, чтобы превратить весь CO2 в угарный газ и атомарный кислород, если не будет обратной реакции.

CO->laser 1069 кДж/моль>C+O
M(CO)=28,01г/моль
на M(CO) CO уйдёт 1069·10³Дж
на m(CO) уйдёт Е2 Дж
E2=m(CO)*1,069·10⁶/M(CO)
m(CO)=m(CO2)*M(CO)/M(CO2)
E2=m(CO2)*1,069·10⁶/M(CO2)=4,632·10²³*1,069·10⁶/44,009
E2=46,32·10²⁸*1,069/44,009=1,12514·10²⁸Дж
- этим количеством энергии можно развалить весь угарный газ, который может быть получен из углекислого газа Венеры, либо весь углекислый газ Венеры превратить в угарный, а 1/3 этой энергии потратить впустую.
Минимальное кол-во энергии на фотолиз CO2 до CO и O E_min=E1+E2=1,8701553964·10²⁸Дж , без учёта обратных реакций.
Максимальное E_max=2*E2=2,2502706265·10²⁸Дж ,без учёта обратных реакций.

Полная мощность излучения Солнца 3,828·10²⁶Вт=3,828·10²⁶Дж/с
Площадь Меркурия S_Mercury=7,48·10⁷ км²=7,48·10¹³м²
Количество приходящей солнечной энергии на единицу площади Меркурия составляет 9,13 кВт/м²
Освещена всегда только половина планеты U=0,5S_Mercury*9,13=0,5*7,48·10¹³*9,13=34,1462·10¹³кВт
U=3,41462·10¹⁷Вт=3,41462·10¹⁷Дж/с
Количество лет необходимых для получения энергии площадкой равной площади дневного полушария Меркурия для разложения венерианского CO2 излучением лазеров N=(E/U)/60/60/24/365,25
N_min=(1,8701553964·10²⁸/3,41462·10¹⁷)/60/60/24/365,25=~1735,526894=~1735,53 лет это при 100% преобразовании света в электричество и электричества в лазерное излучение.
N_max=(2,2502706265·10²⁸/3,41462·10¹⁷)/60/60/24/365,25=~2088,2784385=~2088,27 лет это при 100% преобразовании света в электричество и электричества в лазерное излучение.
Однако можно увеличить количество СЭС в космосе, что сократит время на разложение CO2.
Время 1735,53-2088,27 лет получено без учёта вероятности обратных реакций и времени необходимого для генерации и доставки кремния, магния и алюминия для поглощения выделяемого кислорода.

Похоже всё же лучше запастись активными металлами на Меркурии - K,Na,Ca,Mg, ими убрать половину углекислоты, а уже остаток добить с помощью облучения и поставками кремния и алюминия, в этом случае облучать придётся в 2 раза меньше по времени, 867,8 - 1044,14 лет.

Или же, если возможно будет передавать энергию к главному поясу, то быстрее можно будет распотрошить мелкие астероиды до нескольких км в поперечнике для этих задач.

Интересно, будут ли облака, вода останется, и где они будут после нейтрализации кислот оксидами щелочных металлов? Как это скажется на температуре?

[Vavanzer]

Если убрать 0,99 углекислоты: P=P0-0,99*(P0-PN)=93-0,99(93-3,255)=4,15245 бар
T=737*(4,15245/93)0,24/1,24=737*(0,04465)0,24/1,24=~403,778 K
Последняя цифра уже наверно неверна, т.к. азота больше углекислоты.

 По факту такая штука получается в реальной атмосфере Венеры.  418К при давлении в 3.5 атм. 
А у вас 404К при 4.15 атм.
Данные отсюда, там табличка есть замечательная. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B0_%D0%92%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D1%8B

Формула не срабатывает. Фактические данные отличаются.

4 атмосферы все равно многовато, тк на 10 км из той таблицы будет 77С.  А нам хотяб до 40С верхушки гор остудить бы. Придется гасить до 2.5 атм давление в низинах.

[crazy_terraformer]

формула не срабатывает, т.к. коэффициент гамма меняется.

[Vavanzer]

Похоже всё же лучше запастись активными металлами на Меркурии - K,Na,Ca,Mg, ими убрать половину углекислоты, а уже остаток добить с помощью облучения и поставками кремния и алюминия, в этом случае облучать придётся в 2 раза меньше по времени, 867,8 - 1044,14 лет.

 К сожалению срок не реальный. Пока что даже 10-20 летние проекты не гарантируют преемствености поколений. Сколько хороших и смелых проектов по изучению космоса были забыты? Да почти все (((