Вы все дураки и не лечитесь, одна я
умная в белом пальто стою красивая!
В.И. Новодворская
Камрад spinor в своей статье [1] задал интересную задачку: сколько необходимо энергии, чтобы растопить льды Гренландии и поднять уровень моря на 7-7,5 метров?
Давайте, уважаемый читатель, как мы это любим с цифрами, вместе оценим эту задачку.
Коротко напомним, как формулируются начала термодинамики [2]:
- закон сохранения энергии;
- энтропия всегда увеличивается;
- в формулировке Планка: «при температуре равной абсолютному нулю энтропия постоянна и, вообще говоря, равна нулю».
Первое начало упростим до «если где-то что-то прибавилось, то где-то что-то убавилось», второе - «энергия текет от горячего к холодному», а третье нам пока не нужно.
Составим баланс энергии:
Для того чтобы растопить 2,7*1015 [м3] льда, массой 2,7*1018 [кг] при плотности 1 [гр * см-3] [3] нам понадобится сумма:
Энергии необходимой для повышения температуры льда до точки плавления:
Qt=c*m*dT=5.67*1022 [Дж], где с=2100 [Дж*кг-1*К-1] [3], dT=10 [K] (1);
Энергии необходимой на фазовый переход "твердое тело"-"жидкость":
Qp=cp*m=9.045*1023 [Дж], где cp=335 [кДж*кг-1] [3] (2).
Для эстетов. По закону Стефана-Больцмана [4] учтем, что Земля, нагретая от 300 до 303 [K], будет отдавать в пространство ровно в (303/300)4=1,041 раза больше энергии.
Итого: Q=(Qt+Qp)*1.041=1*1024 [Дж] (3). Запомним эту цифру.
Это мы посчитали расход. Spice must flow. Ой, не в то окно. Баланс должен сойтись. Давайте посчитаем приход:
Человечество в 2023 году выработало 15489 TOE или 6,49 1020[Дж] энергии [5]. Если оно ВНЕЗАПНО увеличит выработку в два раза или, что то же самое, направит всю выработку энергии на топку льда Гренландии, то ему (человечеству) потребуется примерно (1*1024 [Дж])*(6,49 1020[Дж*год-1])-1=1541,21 лет.
Вопрос со звездочкой: насколько надо увеличить температуру Солнца, что бы растопить лед Гренландии за 1 год?
Ответ: Земля получает от Солнца ежесекундно Qs=GSC*SE*2-1*[c]=3.5*1017[Дж], где солнечная постоянная GSC=1361 [Вт*м-2] [3], SE - площадь поверхности Земли (4). Соответственно, в год - Qs*3,156*107 [c]*[год-1]=1,1*1025[Дж*год-1]. Очевидно, что солнечную постоянную надо увеличить на ~10%, т.е. температура Солнца должна вырасти на (1,1)4***, т.е. с 6000 [K] до 8784,6*** [К]. Для оценок, считаем лед абсолютно черным телом с эпсилоном угля.** Средняя температура Земли при этом увеличится до милых 439,23*** [К] или до 166 [C].
Вопрос с двумя звездочками: сколько нужно энергии, чтобы нагреть все воду на Земле на 3 градуса за один год?
Ответ: Воспользуемся формулой (2), но теперь с=4200 [Дж*кг-1*К-1], m=1021 [кг] [6], a dT = 3 [К]. Итого, Qmo=1.6*1025 [Дж]. Что, вообще говоря, означает, что энергию, поступающую от Солнца, надо поднять вдвое, а температуру в 24***=16 раз – до 96*** кК. Шик. Блеск. Красота.
Stay tuned. We`ll be right back.
Прим. * - означает умножение, а не сопряжение.
** - существенное уточнение от spinor.
*** - в тексте допущена досадная оплошность. Показатель степени не 4, а 0,25. Таким образом в задаче * средняя температура Солнца – 6144 К, Земли – 307 К. В задаче ** - Tc=7135. Автор признает ошибку, но не гарантирует их отсутствие в дальнейшем. Автор благодарит читателей, заметивших эту ошибку.
Комментарии
К сожалению, если бы все было так у метеорологов не было бы проблем. Альбедо болтается сильно и предсказать его мы не очень можем.
Но для данного расчёта почему бы не использовать это допущение
Оценки плотности потока солнечного излучения у поверхности земли отличаются в три (!) раза у разных источников. Лень разбираться кто из них прав и интегрировать лень. В любом случае, коэф 0,7 ситуацию сильно не спасает.
Леса растут уже лет двадцать минимум, люди не успевают вырубать такими темпами. Наша планета зеленеет, пустыни уменьшаются, а люди начинают вымирать.
Не, это в России они вроде бы не уменьшаются или уменьшаются медленно. А вот на всей планете их продолжают рубить как очумелые. В Бразилии, во всяких африканских странах итд.
Иногда можно даже сравнить на гугл-картах.
Да, часто на месте леса начинают заниматься земледелием и там что-то зелёное типа пшеницы, кукурузы или ещё чего-то там выращивается. Но поле пшеницы не сравнить с лесом.
Сравните лесистость США в середине позапрошлого веки и сейчас. Удивитесь.
Тоже и к Европе относится. С тех пор как уголь и др. недра заменили древесину в повседневном быту (отопление, приготовление пищи...) , потребность в ней заметно упала. Остались строительство и тара
Выделю, пожалуй.
Нет, это по всей планете, данные ООН со спутников. Именно леса растут. Их со спутника хорошо видно.
Ну, если уж на то пошло, то вот они, данные ООН. Кстати, на русском языке.
Сокращаются леса, просто медленнее чем раньше.
https://openknowledge.fao.org/server/api/core/bitstreams/67d85549-e3d1-491d-8ee8-f89f66c5c9fc/content
В интернете есть картинки с потоками энергии туда-сюда разной степени запутанности и с примерными числами этих потоков в масштабе планеты.
Земля не только поглощает, но и отражает энергию Солнца. При расчетах, насколько нужно увеличить температуру Солнца, чтобы что то там растопить, эффект отражения не учтен.
Но spinor был первым. Поэтому ему звездочка, а Вам выделение зеленым.
Для оценок, считаем лед абсолютно черным телом с эпсилоном угля**.
А если не за один год, а скажем так - за 32 года?
А если сто лет? А тысячелетие? Это будет Вашим домашним заданием. Источники приведены. МатКАД в руки и вперед! Удачи!
Я имел ввиду почему просчитанное изменение должно происходить именно за 1 год? Почему не за неделю, например?
Не должно. Это случайный, удобный, понятный и ощутимый интервал. World Energy & Climate Statistics – Yearbook 2024 считает выработку в год. Пересчитать можно что угодно во что угодно.
Короче говоря, с потолка взяли.
Вы случайно написанием курсовых и дипломных работ для троечников не занимаетесь?
Вы не верите Enerdata? А я верю. Вот и википедики на них ссылаются. Но я не возражаю, организуйте свое казино.
За деньги? Нет. Заставляю дипломников самих писать. Когда защищаются на "отлично" ставят коньяк. Последний раз это был литровый Hennessy XO, а в предпоследний синий Джонни Волкер, но я виски не очень люблю.
Всё же я не сильно ошибся. Профдеформация заметна.
А мне нет. Так кто же я по профессии?
И причём тут вообще выработка первичной энергии?
Правильный вопрос звучит так: И причём тут вообще ежегодная выработка первичной энергии человечеством?
Ответ: Мне так было удобно.
Давай добавим механику сплошных сред и принцип подобия и посичтаем, можно ли гигатонным взрывом на мелководье (глубина - всего 4 км) в центральной части атлантики вызвать цунами в Нью-Йорке.
Оценки интересные, однако, слишком упрощенные, имхо. Например, не учтен фактор остывания земной поверхности по разным механизмам, фактор теплопроводности разных сред: воды, земли, атмосферы и их неоднородности и т.д. Кстати, планета Земля внутри вообще горячая. Земля может, например, накапливать приходящую солнечную энергию, т.е., в среднем, нагреваться, а может - наоборот, отдавать энергию быстрее, чем получать её от солнца, т.е., в среднем, остывать. Кроме того, нагревание/остывание разных частей Земли может быть не однородно. Очень сложная модель. Начинать оценки, имхо, можно/нужно с супер-упрощенной, одномерной модели: шарик, сферическая симметрия, освещаемый Солнцем равномерно со всех сторон!? :))), где функции всех значимых параметров: температуры, теплопроводности и т.д., зависят только от расстояния до центра шарика-Земли.
тут погоду за день нормально предсказать не могут, так что модельки не очень. Ну или мегагерцы срезали.
Первое и второе начала термодинамики смотрят на Вас с недоумением.
Теплоемкость и массу Земли знаем? Знаем. Убираем источник излучения (гравитационный разогрев тоже убираем) и считаем за сколько Земля остынет до, скажем 100 К. Удивляемся.
Начинайте. С нетерпением жду.
При чем здесь первое и второе начало термодинамики? Земля вполне может поглощать энергии больше, чем излучать, как кастрюля, которую нагревают на плите (-это, что бы было понятно). Или наоборот. Все это зависит от мощности нагревателя, доли отражения излечения, теплопроводности и теплоемкости слоев и т.д. и т.п. Процесс - динамический. Равновесие там - условно и, в реальности, недостижимо. Кроме того, наш шарик внутри очень горячий (-говорят), а остывать (-в космос) он может только через поверхность, т.е. через ИК. зы Модельку пусть юзают те, кому положено. У меня есть задачи по-практичней, и по-интересней. Например, седловые точки стучатся давно.. :)))
Это:
С этим - волшебно.
Так первое начало и не дает поглощать больше энергии.
Понимаете какое дело, мы получаем от Солнца высокопотенциальную энергию аш*ню с максимумом ню на 6 кК, а излучаем низкопотенциальную с ню 0.3 кК. (Да, как кастрюля). На эти три процента и живем. Земля, вообще говоря, это машина по переработке
хлеба в говновысокопотенциальной энергии в низкопотенциальную.Когда Вы поймете, почему он горячий, то кое-что станет понятным. Хинт: излучение это не единственный источник энергии на Земле.
Вы, случайно, штаны в римановом пространстве не режете?
Нет. Штаны (сиречь - брюки) не режем. Фазовыми переходами интересуемся, точнее - барьерами. зы До наступления равновесия мы вполне можем поглощать больше, а излучать меньше (как кастрюля), или наоборот. А вот когда это равновесие наступит (?) - это другой вопрос. Может, через пару лемонардов лет, типа +/-? ;)) ззы //Так первое начало и не дает поглощать больше энергии.// Кастрюля, похоже, не в курсе "первого начала". Темнота! Поглощает, зараза, явно больше, чем излучает. Вот молоко и утекает! :))))))))))
Да какая разница?
Равновесие наступило примерно 4 млрд. лет назад. То что мы видим это флуктуации природы которых мы не слишком понимаем.
Так а Вы энергобаланс подбивали? Похоже, что нет. Представите, что Ваша кастрюля слегка кипит. Пар идет. Горячий воздух поднимается вверх. Если руку поднести - ее греет. Теперь начните шевелить подвод тепла. Что Вы видите? Мы в этой точке, только кастрюля большая.
Ошибка в расчетах - Вопрос со звездочкой: Закон Стефана-Больцмана поток излучения пропорционален 4 степени температуры j=æ T4. Чтобы увеличить поток лучистой энергии в 1.1 раз температура солнечной короны должна увеличиться в 1.10.25=1.0241 (степень не 4 а 1/4), то есть, условно, с 6000K до 6144K. Вопрос с двумя звездочками: - та же самая ошибка, степень 1/4 а не 4.
Молодец, афтырь же косячит как двоешник. Азы не знает.
Вот и славно. Это уточнение сильно помогло греть мировой океан на 3 кельвина.
ландау с липшицем на полке, а на фотках за 100 лет от ледников ничего не осталось
Так кто прав, в конце-то концов, Альберт Гор или Спинор?)
100 лет это в геофизических категориях срок ничтожный. Гренландия с Антарктидой были когда-то зелеными, а сейчас ледники. В Голландии в средние века каналы замерзали и зимы жесткие были. Сейчас слабое подобие.
Во времена динозавров, во времена зеленой Антарктиды, южная полярная шапка покоилась, предположительно, на воде, а не на материке как сейчас.
И уровень мирового океана был на десятки метров выше сейчас.
Следовательно, процент, занимаемый сушей, был ощутимо меньше чем сейчас. И климат отличался.
Вот, например, как выглядели бы очертания нынешних материков, если бы уровень воды поднялся на 100м
Достаточно Босфор засыпать, и Черное море начнёт усыхать, а Каспийское продолжит жить своей жизнью.
Просто на средневековых картах еще в 16 веке, того же Пири Рейса, Антарктида изображена еще континентом без льда.
На карте Меркатора антарктиды нет. Да, и Австралии тоже. Единый континент. Так и написано Terra Avstralis. На Tropicus Capricorni этого континента есть Beach.
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Так какие выводы можно сделать, просмотрев циферки???
1) Лед не растает
2) Лет растает, но не сейчас.
3) Если всё тает, но световой поток от Светила не увеличился, то -
--- энергия от Солнца идет не только в виде видимого света
---- энергия идет не только то Солнца
---- энергия идет не только из вне
4) Метеорологи брешут.
5) уровень МО не повышается, ещё никто под воду не ушел.
6) Уровень МО повышается, но льды не топятся
-- вода на земле берется не только из льдов и осадков
7) Все брешут. Никому не верю. Всё хорошо. Все умрут.
и тд.
Никому верить нельзя. Мне можно.
Если серьезно, то антропологический фактор настолько несущественен, что от нас ничего не зависит. Сидим на попе ровно. Наблюдаем.
И, заметьте! Ни одна из гипотез, другой не противоречит!
господа и товарищи! подождите чуток! без поллитра не фига не понятно!
И Это в Пн!!!..
Садюги!..
"Чтобы в теплице поднять температуру на 5 градусов, 120 тысяч джоулей. Запомним эту цифру.
...
В клеёнке теплицы содержится 1000 джоулей тепловой энергии.
Чтобы подогреть теплицу на 5 градусов, понадобится 120 таких клеёнок. Очевидно теплицы не работают. Всем спасибо.
Источники: Ландау Лифшиц все дела"
"Человек весит 80 кг. Это 800 ньютонов. Запомним эту цифру.
...
Удара с силой 50 ньютонов абсолютно недостаточно, чтобы сломать ему нос.
Всем спасибо.
Прошу суд учесть физику при вынесении наказания."
Энергия откуда?
Это не так.
Если исходить из ваших посылок, то энергии для нагрева вообще почти нет, т.к. в космос излучается примерно столько же энергии сколько падает на всю Землю (вместе с атмосферой).
Страницы