Терраформирование Венеры

[shuricos]

А идея с ликвидацией облачного слоя снова актуальна?

Как я и говорил раньше: да, при условии наличия другого экрана до начала ликвидации облачного слоя.

[crazy_terraformer]

Интересно, как быстро бы остыла поверхность Венеры лишённая атмосферы или с давлением аналогичным марсианскому без парниковых газов и облаков?
Какие были бы температуры поверхности после этого в зависимости от времени венерианских суток и широты?
Нет плотной атмосферы и нет парникового эффекта - нет высоких температур.
Долгие сутки позволяют ночью на подобном небесном теле накапливать жидкий кислород и жидкий азот для охлаждения элементов солнечных электростанций, электромагнитных катапульт, металлургических и химических производств, т.д.

[shuricos]

Несложно посчитать.

Количество тепла, которое надо отвести, я уже считал:

Кроме того, надо ещё учитывать теплоёмкость венерианского грунта - его тоже придётся остужать одновременно с атмосферой. Глубина, на которую придётся остужать породу, будет определяться теплопроводностью породы. Для силикатов теплопроводность составляет от 0,35 до 0,7 Вт/(С*м). Думаю, нужно принимать верхнюю (пессимистическую) границу.
В нашем случае итоговый перепад температур между недрами и поверхностью составит около 430 градусов (именно настолько мы остудим атмосферу, настолько же придётся остужать и почву).
В итоге тепловой поток от недр не должен превышать поток, имеющийся на Земле - 0,06 вт/кв.м.
Соответственно, в нашем случае породу надо остудить в глубину на 5400 метров.

Площадь поверхности Венеры - 4,6*10^8 кв.км, т.е.общий объём остужаемого грунта - 25*10^17 куб.м.
Плотность силикатов - до 4 тонн на куб.м., т.е. всего остужаемая масса примерно 10^22 кг.
В среднем породу в этом слое надо остудить на 215 градусов  (на глубине 5400 метров будет 462*С, на поверхности будет  30*С; тепловой поток не превысит 0,06 Вт/кв.м.).
Теплоёмкость силикатов 0,92 кДж/(кг*К).
Всего придётся отвести теплоту в количестве = 10^22 кг * 215 градусов * 0,92 кДж/(кг*К) = 2*10^24 кДж.

Осталось посчитать разницу между притоком солнечного тепла и светимостью планеты в ИК.
Какое альбедо поверхности примем?
Предлагаю взять такое альбедо, чтобы эффективная температура поверхности составила 30 градусов (как в моём расчёте выше). Согласно моему расчёту, такая эффективная температура достижима при альбедо 0,27. Это выше, чем альбедо Марса (0,15), Луны (0,12) и Меркурия (0,1), т.е. собственным естественным альбедо планеты не обойтись - нужно будет дополнительное осветление почвы (если не всюду, то местами).

Тогда поглощаемый поток составит 2635*(1-0.27)=1923 кВт/кв.м. = 1.923*10^9 Вт/кв.км. диска.
Площадь диска Венеры = П*6052*6052=115066184 кв.км.
Всего приток солнечного тепла =2,21*10^17 Вт.

А потом от притока отнять светимость.
Но она будет меняться - уменьшаться по мере остывания поверхности.
В самом конце процесса (когда температура поверхности остынет почти до 30*С), скорость остывания будет минимальной, а в начале процесса (когда температура поверхности наибольшая и светимость максимальная), процесс будет идти намного быстрее.
Так, при температуре поверхности в 730*К (как сейчас) светимость составит 4*П*(6052000^2)*0,0000000567*(730^4)=7,41*10^21 Вт.
Т.е. поначалу светимость (отвод тепла) будет примерно в 33530 раз выше, чем приток тепла от Солнца.
Т.е. отвод тепла составит практически те же 7,41*10^21 Вт = 7,41*10^21 Дж/сек.
Т.е. в земной месяц могло бы отводиться примерно 1,92*10^25 кДж, т.е. примерно 1/10 от той теплоты, которая накоплена в коре Венеры. Но напомню - это только вначале: по мере остывания планеты будет падать и светимость, т.е. отвод тепла замедлится. Во всяком случае, он навряд ли займёт более 10 лет.
Очень быстрое остывание!

Проверьте мои расчёты. Мог ошибиться.

[Андрей 2]

Значит, последовательность действий будет выглядеть следующим образом:
1)Ликвидация облачного слоя.
2)Распыление поглощающего материала черного цвета-далее поглотитель.
3)Подключение к работе зеркал (зеркала двойного назначения, описанные ранее).
4)Выжигание СО2 .
5)Перевод зеркал в положение "экран".

Вроде бы так?

Если что напутал, поправьте.

[shuricos]

Какой ещё "поглощающий материал чёрного цвета"?
Зачем?

Зеркала на поверхности должны быть готовы ДО ликвидации облаков, иначе на поверхности начнётся такая духовка, что никакие зеркала там уже не выдержат.

Выжигание СО2 чем?

[Андрей 2]

Выжигание СО2 солнечным излучением, поглотитель- для полного поглощения излучения, зеркала на орбите для передачи отражённого излучения Солнца и обеспечения температуры для выжигания.
Мы ведь начинали это обсуждать, но тогда "раскрутчики" вмешались.
Это ведь Вы предложили данные о нагреве и распаде СО2 , в ответ на мою идею о выжигании но другим путём. Стр. 29,30.

[shuricos]

А, Вы о термическом разложении 2СО2 на 2СО+О2.
Напомню, всю атмосферу так переделывать не надо, т.к. 2СО диспропорционирует в СО2+С очень медленно. Мы по факту получим атмосферу с преобладанием СО, который будет восстанавливать оксиды металлов в коре и превращаться обратно в СО2.

Да и диспропорционирование 2СО в СО2+С нам не выгодно, так как чистый углерод (которого образуется  слой в несколько сот метров, покрывающий всю планету) может полыхнуть и погубит всё дело.

Я эту меру предложил как попутный вариант (увеличение доли кислорода повлекло бы образование озона, который защищал бы от УФ излучения солнца) на тот случай, если бы мы признали целесообразным создание атмосферного экрана. Но сам атмосферный экран не выдержал критики и уступил место экрану, располагаемому непосредственно на поверхности.

[crazy_terraformer]

Камрады, Андрей 2 своей фразой - "выжигание CO2 излучением", а  SpaceEngineer своей - "можно расщеплять любую материю на атомы и собирать из них любое нужное вещество", натолкнули меня на безумную идею.
Вот она: выжигание атмосферы Венеры массивом космических гамма-лазеров на свободных электронах.
Гамма-кванты с энергией от 8 Мэв в ядрах лёгких элементов вызывают фотоядерные реакции чаще всего с испусканием нуклонов, чаще всего нейтрона.
Таким образом ядра изотопов углерода, кислорода и азота можно трансмутировать в ядра более лёгких элементов. Углерод в углекислом и угарном газе трансмутирует в бор, атомарный бор образует с кислородом химически стойкий осадок B2O3. Кислород в конце концов в азот, азот в углерод.
Могут образоваться нитрид бора, карбид бора, углерод.
Вероятно, это наиболее энергозатратный способ терраформирования и наименее вероятный.

[shuricos]

эээ... термоядерные реакции в масштабе целой атмосферы?
Ой-ой!

[SpaceEngineer]

А потом сколько миллиардов лет ждать, пока радиоактивные изотопы распадутся?

[ВадимZero]

Вот она: выжигание атмосферы Венеры массивом космических гамма-лазеров на свободных электронах.

Можно проще....Притащить солнце поближе к Венере, а потом оттащить обратно когда оно сдует атмосферу.

[АлександрБровко]

Вот она: выжигание атмосферы Венеры массивом космических гамма-лазеров на свободных электронах.

Можно проще....Притащить солнце поближе к Венере, а потом оттащить обратно когда оно сдует атмосферу.

Может проще и выгоднее экспортировать углекислый газ  туда где он пригодится? на Меркурий, Марс, Луну, Цереру, на спутники Юпитера и Сатурна

[shuricos]

Может проще и выгоднее экспортировать углекислый газ 

Не выгодно. Гравитационная яма же: вторая космическая - больше 10 км/с!

[shuricos]

Не могу понять - сколько же там серной кислоты всего (по массе)?
Везде речь идёт только о диоксиде серы (SO2 - 150 ppm) и воде (H2O - 20 ppm):

Но это, вероятно, свободные газы, не связанные в серную кислоту.
Для образования серной кислоты SO2 должен быть окислен до SO3, но ни кислород, ни SO3 не указаны.

[АлександрБровко]

Не могу понять - сколько же там серной кислоты всего (по массе)?

даже если есть серная кислота, то она выпадает в виде осадков,
при давлении атмосферы 93 бара температура кипения серной кислоты 524 градуса Цельсия, а температура поверхности 464 градуса

[shuricos]

температура кипения серной кислоты 524 градуса Цельсия

Что-то сомнительно! При 330*С она диссипирует!
Вы Цельсия и Кельвина точно не перепутали?
Везде пишут, что серная кислота выпадает в виде вирги - испаряется или диссипирует, не достигнув поверхности.

[Андрей 2]

Интересно, каковы будут температурные интервалы после ликвидации облачного слоя (дневные и ночные) ?

[crazy_terraformer]

эээ... термоядерные реакции в масштабе целой атмосферы?
Ой-ой!

Это не термоядерные реакции.

Фотоядерные реакции (англ. photodisintegration, phototransmutation) — ядерные реакции, происходящие при поглощении гамма-квантов ядрами атомов. Явление испускания ядрами нуклонов при этой реакции называется ядерным фотоэффектом.
При поглощении гамма-кванта ядро получает избыток энергии без изменения своего нуклонного состава, а ядро с избытком энергии является составным ядром. Как и другие ядерные реакции, поглощение ядром гамма-кванта возможно только при выполнении необходимых энергетических и спиновых соотношений. Если переданная ядру энергия превосходит энергию связи нуклона в ядре, то распад образовавшегося составного ядра происходит чаще всего с испусканием нуклонов, в основном нейтронов. Такой распад ведёт к ядерным реакциям ( γ , n ) и ( γ , p ), которые и называются фотоядерными, а явление испускания нуклонов в этих реакциях — ядерным фотоэффектом.

А потом сколько миллиардов лет ждать, пока радиоактивные изотопы распадутся?

Сильно упрощенно gamma+O->N+gamma->C+gamma->B
Радиоактивные изотопы бора,азота и кислорода быстро распадаются.
Из радиоактивных изотопов углерода лишь ¹⁴C имеет полураспад 5,70(3)×10³ лет, все остальные быстро распадаются.
Углерод-14 претерпевает β−-распад, в результате распада образуется стабильный нуклид ¹⁴N (выделяемая энергия 156,476(4) кэВ):

      ₆¹⁴C -> ₇¹⁴N + e⁻ + ν¯_e

В природе разделение изотопов углерода интенсивно происходит при относительно низких температурах. Растения при фотосинтезе избирательно поглощают лёгкий изотоп углерода. Степень фракционирования зависит от биохимического механизма связывания углерода. Большинство растений интенсивно накапливают ¹²C, и относительное содержание этого изотопа в их составе на 15—25 ‰ выше, чем в атмосфере. В то же время злаковые растения, наиболее распространённые в степных ландшафтах, слабо обогащены ¹²C и отклоняются от состава атмосферы лишь на 3—8 ‰

Фракционирование изотопов углерода происходит при растворении CO2 в воде и его испарении, кристаллизации и т. п.

Таким образом можно постепенно зачистить атмосферу от избытка ¹⁴С.

Естественно всю атмосферу выжигать не стоит, она пригодится, да и поверхность облучать не стоит.

Остаются сера в виде оксидов и кислотных паров в основном сернистой кислоты, фтор в составе фтороводорода, хлор в виде хлороводорода. Все они в малых концентрациях  и тоже довольно лёгкие ядра- легче калия-40, из них довольно долгоживущих радиоизотопов много не выйдет в результате ядерного фотоэффекта.
Кстати говоря, нейтроны в атмосфере, которые не смогут быть захвачены ядрами атомов, будут распадаться ч/з 880 сек +- 0,9 сек.
n->p + e⁻ + ν¯_e

[АлександрБровко]

температура кипения серной кислоты 524 градуса Цельсия

Что-то сомнительно! При 330*С она диссипирует!
Вы Цельсия и Кельвина точно не перепутали?
Везде пишут, что серная кислота выпадает в виде вирги - испаряется или диссипирует, не достигнув поверхности.

да, ошибку допустил. пересчитал на калькуляторе испарения http://www.trimen.pl/witek/calculators/wrzenie.html
при давлении 1 бар  температура кипения серной кислоты 337 градусов Цельсия
молярную температуру испарения взял тут  https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/sulfuric_acid#section=Corrosivity http://take.ms/CGiNW
в калькуляторе указал давление на поверхности Венеры  93 бара
получилось 762 градусов Цельсия

[shuricos]

Кальуклятор калькулятром, но он не учитывает температуру диссоциации. Серная кислота просто не нагреется до этих значений.