190 фунтов [~86 кг]
Я хочу сбросить 20 фунтов [~9 кг]. Какую часть массы Земли нужно «выбросить» в космос, чтобы достичь этой цели?
— Райан Мёрфи, Нью-Джерси
Задача выглядит довольно простой. Вес возникает потому, что гравитация Земли тянет нас вниз. Гравитация Земли возникает из-за её массы. Чем меньше масса, тем меньше гравитация. Убери массу с Земли — и ты сбросишь вес.
И ты решаешь попробовать сделать это.
Для удаления с Земли большого количества массы потребуется куча энергии, поэтому ты начинаешь с захвата нефтяных запасов всей планеты.
— Мне нужны нефтяные запасы всех стран. Нет времени объяснять!
— Я собирался спросить, зачем, но он чётко сказал, что времени нет.
— Ну, если это срочно, мы должны согласиться, так ведь?
Ты перерабатываешь нефть в топливо и используешь его для запуска сотен миллиардов тонн породы на орбиту. В среднем это срежет с поверхности Земли 0,2 мм породы. Ты встаёшь на весы…
Что ж, задумка не сработала. Но это логично: несколько сотен миллиардов тонн — это крошечная доля массы Земли.
Тебе немного поможет сжигание других видов ископаемого топлива, особенно угля, которого на планете приличное количество. Это позволит избавиться почти от миллиметра поверхности Земли. [Возможно, люди бы начали жаловаться. С другой стороны, в этот миллиметр, наверно, вошла бы вся грязь и весь мусор на полу. Возможно, это бы прокатило за бесплатную уборку.] Ты снова встаёшь на весы…
Чёрт!
Нужно больше энергии.
Ты покрываешь всю планету высокоэффективными солнечными панелями и целый год выкачиваешь весь падающий на Землю солнечный свет, а затем используешь его, чтобы питать пусковые установки породы. Человечество живёт в тени твоих панелей. Наверно, люди уже довольно сильно рассержены на тебя.
— Ну мы можем хотя бы жить сверху этих солнечных панелей?
— Ни за что! Вы закроете солнце и снизите эффективность.
Накопленный за год солнечный свет даст тебе энергию, достаточную для избавления почти от 100 триллионов тонн породы — нескольких дюймов поверхности планеты. К сожалению, этого недостаточно.
Очевидно твой подход с увеличением масштабов не работает.
Тебе нужно больше мощности. Вместо того, чтобы улавливать лишь ту небольшую долю энергии Солнца, которая падает на Землю, ты решаешь перехватывать всю его энергию, построив вокруг него оболочку для сбора энергии — сферу Дайсона. Овладев всей испускаемой энергией Солнца, тебе становится её достаточно, чтобы нарезать поверхность Земли гораздо быстрее.
Чем глубже ты движешься, тем горячее становится порода. После срезания нескольких сотен метров коры люди начинают замечать, что земля теплеет. После того, как ты срезал километр породы, температура поверхности увеличилась на 40 градусов Цельсия. Наверно, это приятно, когда ты встаёшь из постели холодным утром, но делает жизнь весьма дискомфортной. Кроме того, поскольку ты срезал вершины всех горячих точек, все вулканы мира извергаются.
— Биосфера погибла и все вулканы извергаются!
— Зато теперь у каждого есть тёплый пол!
Ты проверяешь показания весов.
Чёрт!
Ты используешь сферу Дайсона, чтобы продолжать избавляться от породы. Теперь ты срезал слой толщиной 5 километров, что займёт примерно 20 минут. (Для сравнения: ещё несколько минут ты потратил на избавление от океанов.) Земля уже совершенно непригодна для жизни. Благодаря магме, находившейся под супервулканом Йеллоустоун, северо-запад Вайоминга превратился в озеро лавы. Почва в большинстве мест уже достаточно горяча, чтобы кипятить воду и вызывать пожары.
Пол — это лава; пол горит; пол обжигает; терпимый пол.
Ты снова проверяешь весы…
Здорово, нужно просто продолжать избавляться от породы, возможно, при помощи какой-то гигантской овощечистки с питанием от солнечных батарей.
Ты срезаешь 20 километров коры, обнажая мантию Земли на пространствах, когда-то занятых дном океана.
Ну, никто не говорил, что сбрасывать вес легко. Ты снимаешь ещё 20 километров, удаляя слои расплавленной мантии и островки глубокого залегания коры.
Ты продолжаешь трудиться. Спустя четыре часа работы планетной овощечисткой ты удалил 60 километров вещества, в основном состоящего из расплавленной породы. Снова встав на весы, ты наконец видишь изменения.
Ты стал на один фунт тяжелее.
Как такое может быть?
Если бы Земля имела равномерную плотность, то при удалении слоёв ты становился бы легче. Но чем глубже, тем плотнее становится наша планета, и плотность нейтрализует потерю массы. При удалении поверхности планета становится чуть легче, но и ты приближаешься к этому плотному ядру. В итоге удаление внешнего слоя Земли делает гравитацию на её поверхности сильнее.
График зависимости глубины и силы гравитации
При спуске вниз гравитация продолжает расти. Она выравнивается только после того, как ты срежешь примерно 3 тысячи километров, уменьшив диаметр Земли вдвое и выкинув две трети её массы. (На это твоей солнечной овощечистке понадобится около недели.) Твой максимальный вес составит примерно 207 фунта, после чего он начнёт снижаться, когда ты будешь срезать более плотное внешнее ядро.
После удаления 3450 километров породы твой вес возвращается к тому, с которого ты начинал. После 3750 километров породы ты наконец достигнешь своей цели — сбросишь 20 фунтов. К этому времени ты срезал 85% массы Земли. Зато вес сбросил!
У этого плана есть слабые стороны. Да, он уничтожит Землю, но к тому же он чрезмерно неэффективен. Есть гораздо более простой способ снижения гравитационного притяжения тебя к Земле без изменения твоей массы и удаления от поверхности.
Сферическая оболочка из материи не оказывает никаких гравитационных сил на объекты, находящиеся внутри неё, то есть, если ты заберёшься под землю, слои породы над тобой перестанут влиять на твой вес. С точки зрения гравитации, они как будто исчезнут. На самом деле, тебе не нужно избавляться от массы Земли, тебе достаточно забраться под неё. Ты мог бы избежать всех этих трудов при помощи относительно простого туннеля.
— Ты просто мог бы прорыть туннель.
— Знаешь, я не могу рассиживаться, ожидая идеального плана. Лучшее — враг хорошего.
По крайней мере, удалось ли тебе избежать физических упражнений? В каком-то смысле. В конечном итоге, для выполнения твоего проекта потребовался огромный объём труда. Для срезания поверхности Земли пришлось потратить 5 x 1028 калорий энергии — это больше, чем было бы потрачено, если бы всё человечество начало выполнять интенсивные тренировки по 24 часа в день с сегодняшнего дня и до того момента, когда Солнце бы сгорело, а его остатки охладились до комнатной температуры.
Если ты стремился избежать работы, то с треском провалил свою задачу.
