【What-If 如果說】去吧!使用陽光烈焰!

如果說把太陽輸出的可見光全都收集起來,匯聚成一束直徑為一公尺的光束並射到地球上會怎麼樣?

馬克思·薛佛

馬克思描繪的場景長這樣:

maxchanism

如果你正好擋在光束照射的途徑上,結局肯定是馬上死掉。就某種意義而言,你並不是被某種東西殺死。你只是不再屬於生物層面,而是進化到了物理層次。

當太陽光束接觸到地球大氣層時,其周圍的空氣將會眨眼之間飆升至幾百萬度[1]。接著,這團已經等離子化的空氣會大量向四周發射X射線以散發熱量。而X射線又會加熱它們周圍的空氣,進而導致這些空氣也轉化成等離子並散發紅外線。這種場景就像氫彈爆炸,只不過更暴力就是了。

beam

熱輻射將汽化所碰到的一切物體,並把周圍空氣全都等離子化,進而將地球表面剝離。

不過,假設你剛好位於地球的另一端好了。雖然在這種情況下地球處境不佳,你也依舊無法倖免於難,那麼你會死於什麼呢?

地球的體積足夠大,能夠暫時保護位於暗面那一側的人們。而光束重擊地表造成的震波也要花好一會兒時間才能穿透整座行星。然而地球依舊不是完美的保護傘,這些東西雖然殺不了你——

但是暮光會。

twilight

在夜晚,由於太陽正照耀著地球的另一側,因此天空是黑的。但是夜晚的天空並不是完全暗淡的。在日昇之前,日落之後,天空中依然色彩鮮豔。因為即使太陽被遮蔽住了,被大氣折射的陽光仍會殘留在地表附近。

當陽光烈焰抵達地球時,X射線、熱輻射還有兩者之間的東西將會席捲整個大氣。所以我們要討論一下不同種類的光與大氣之間的作用。

普通的光線在空氣中將會發生瑞利散射——這個詞很耳熟,因為這是「為什麼天空是藍的?」的答案。然而,這只能說是答對一半,因為老實講,更好的答案應該是「因為空氣是藍的」。確實啦,從物理學的角度看有很多理由解釋天空的藍,但是這些理由也能用來解釋所有東西的顏色[2]。

空氣原子中的電子被加熱後將會脫離原子核,使得空氣轉換成等離子。因為接踵而來的光線都會通過這團等離子雲,我們必須要了解它對不同光線的混濁度為何。在這裡我要引用哈里斯·L·梅耶在1964年發表的一篇論文:《混濁度計算方法縱觀》。文章第一段便堪稱最佳物理論文開頭:

本專題探討之現象在數十億年前便已開始。在行星形成之際,混濁度便成了決定我們所居住的物質世界之結構的基本因素。有鑒於近年來核武器發展已達到在恆星內部溫度下操作的水準,混濁度也成了決定人類滅亡過程的基本要素。

相比空氣,等離子團對X射線來說已經相當透明了。X射線在通過等離子團時,將會藉由康普頓散射以及成對產生加熱空氣。但是上述兩個效應在遇到氣泡外非等離子空氣時就會迅速停止。然而,陽光烈焰周圍過熱的空氣會散發出穩定的X射線流,把正在穩定膨脹的空氣氣泡轉化成等離子。新產生的等離子將從氣泡邊緣向地平線散發紅外線輻射,該輻射(連同原有的紅外線)會加熱沿途所遇到的一切物體。

bubble

這團充滿了熱量和光線的大氣泡將會逐漸包裹住整個地球,並在過程中加熱空氣以及陸地。當空氣被加熱後,等離子造成的散射和放射將會沿著地平線傳播到更遠的地方。除此之外,陽光與地球的接觸點周圍的空氣會被炸到太空中,並將光線反射至地平線遠處。

輻射完全包圍地球究竟會有多快呢?這取決於大氣散射的具體情況。但是如果當天正好是半月的話,那根本就沒差了。

一旦馬克斯的裝置啟動,月亮將瞬間黯淡,因為所有能照亮月球的陽光都被拿來向地球發射了。在光線與大氣短暫接觸後,弦月將在天空中閃現。

newmoon

在這束光線與地球大氣層接觸之後,接觸點所反射的光線將會照亮月球。如果你剛好出現在了錯誤的地點,從月球反射回來的光線也足夠把你活活燒死…

moon

…當暮光完全包裹住整個地球之後,我們將迎來最後一次日出[3]。

dawn

能防止地球遭受毀滅的可能還是有的:馬克思的裝置能不能追蹤目標呢?如果不行的話,地球將會透過自身的運行軌道解救自己。如果這束光線只能瞄準一個固定點的話,地球只需要三分鐘就能離開光束範圍。雖然地球依舊會喪失大部分表面和大氣,而且所有人都被烤熟,但是地球大概會以一大塊焦炭的形式繼續存在下去。

之後,這束死亡陽光烈焰將會深入宇宙。幾年後,當它抵達另一個行星系時,雖然已經過於發散而無法馬上汽化物體,但它的亮度也足以加熱那些行星的地表。

oops

馬克思的假想會毀滅地球,但是看開點,至少我們不是孤單的死去嘛。

註釋

[1] 攝氏、華氏、凱爾文都沒差了…

[2] 這就好比,當你問「為什麼自由女神像是綠的」,答案會是「因為雕像的外層材質是銅,所以本來是銅的顏色;一段時間後,雕像表面(通過氧化)形成一層碳酸銅,而碳酸銅是綠的。」而不是「因為雕像表面分子只能吸收並散射特殊波長的光線。」

[3] 一張圖惹怒三類人:

brda

 

原文鏈接:Sunbeam