Afortunadamente, esta pregunta se ha formulado de manera muy similar en otro lugar, lo que provocó una respuesta fantástica en el libro de Randall Munroe “¿Qué pasaría si?” Por lo tanto, compartiré su respuesta:
Enlace: puntero láser
Puntero láser
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Si cada persona en la Tierra apuntara un puntero láser a la Luna al mismo tiempo, ¿cambiaría de color?
—Peter Lipowicz
No si usamos punteros láser regulares.
Lo primero a considerar es que no todos pueden ver la Luna a la vez. Podríamos reunir a todos en un solo lugar, pero aprendimos nuestra lección sobre eso hace unas semanas. En cambio, escojamos un momento en que la Luna sea visible para la mayor cantidad de personas posible. Dado que aproximadamente el 75% de la población mundial vive entre 0 ° E y 120 ° E, deberíamos intentarlo mientras la Luna se encuentre en algún lugar sobre el Mar Arábigo.
Podemos intentar iluminar una luna nueva o una luna llena. La luna nueva es más oscura, lo que facilita ver nuestros láseres. Pero la luna nueva es un objetivo más complicado, porque es principalmente visible durante el día, eliminando el efecto.
Dejando a un lado el brillo, un momento ideal probablemente sería a las 2:00 PM EST del 27 de diciembre de 2012, cuando la luna llena estará en lo alto del cielo sobre Mumbai e Islamabad. En ese momento, la Luna será visible para aproximadamente cinco mil millones de personas, la mayor parte de Asia, Europa y África, casi todas las que puedan verla al mismo tiempo.
Pero en su lugar, escojamos un cuarto de luna, para que podamos ver el efecto en el lado oscuro. Evitaremos el cuarto de luna del 21 de diciembre para evitar alentar cualquier tontería maya, y elegiremos el del 4 de enero de 2013, media hora después de la medianoche (GMT). Será de día en el este de Asia, pero de noche en África y Europa.
Aquí está nuestro objetivo:
El puntero láser rojo típico es de aproximadamente 5 milivatios, y uno bueno tiene un haz lo suficientemente apretado como para golpear realmente la Luna, aunque se extendería sobre una gran fracción de la superficie cuando llegara allí. La atmósfera distorsionaría un poco el haz y absorbería parte de él, pero la mayor parte de la luz lo haría.
Supongamos que todos tienen un objetivo lo suficientemente estable como para golpear la Luna, pero no más que eso, y la luz se extiende uniformemente por la superficie.
A la media hora después de la medianoche (GMT), todos apuntan y presionan el botón.
Esto es lo que pasa:
Bueno, eso es decepcionante.
Sin embargo, tiene sentido. La luz del sol baña a la Luna en un poco más de un kilovatio de energía por metro cuadrado. Dado que el área de la sección transversal de la Luna es de alrededor de 10 ^ 13 metros cuadrados, está bañada por aproximadamente 10 ^ 16 vatios de luz solar, diez petavatios, o dos megavatios por persona, muy por encima de su puntero láser de cinco milivatios. Existen diferentes eficiencias en cada parte de este sistema, pero ninguna de ellas cambia esa ecuación básica.
5 milivatios es débil. Podemos hacerlo mejor.
Un láser de 1 vatio es algo extremadamente peligroso. No solo es lo suficientemente poderoso como para cegarte, es capaz de quemar la piel y prender fuego a las cosas. Obviamente, no son legales para la compra del consumidor en los EE. UU.
¡Es una broma! Puede recoger uno por $ 300.
Supongamos que gastamos los $ 2 billones para comprar láseres verdes de un vatio para todos. (Nota para los candidatos presidenciales: esta política ganaría mi voto). Además de ser más poderosa, la luz láser verde está más cerca del medio del espectro visible, por lo que el ojo es más sensible y parece más brillante.
Aquí está el efecto:
Dang
Los punteros láser que estamos utilizando emiten alrededor de 150 lúmenes de luz (más que la mayoría de las linternas) en un haz de 5 minutos de arco de ancho. Esto ilumina la superficie de la Luna con aproximadamente la mitad de la iluminación, en comparación con aproximadamente 130,000 lux del sol. (Incluso si apuntáramos a todos perfectamente, solo lograría media docena de lux sobre aproximadamente el 10% de la cara de la Luna).
En comparación, la luna llena ilumina la superficie de la Tierra con aproximadamente un lux de iluminación, lo que significa que nuestros láseres no solo serían demasiado débiles para ver desde la Tierra, sino que si estuviera parado en la Luna, la luz láser en el paisaje podría Sé más débil de lo que Moonlight es para nosotros en la Tierra.
Con los avances en baterías de litio y tecnología LED en los últimos diez años, el mercado de las linternas de alto rendimiento ha explotado. Pero está claro que las linternas no van a cortarlo. Así que saltemos todo eso y demos a todos un Nightsun.
Es posible que no reconozca el nombre, pero es probable que haya visto uno en funcionamiento: es el reflector montado en helicópteros de la policía y la Guardia Costera. Con una producción del orden de 50,000 lúmenes, es capaz de convertir un parche de tierra de día a día.
El haz es de varios grados de ancho, queremos algunas lentes de enfoque para reducirlo al medio grado necesario para alcanzar la Luna.
Aquí está el efecto:
¡Es difícil de ver, pero estamos progresando! ¡El haz proporciona 20 lux de iluminación, eclipsando la luz ambiental en la mitad de la noche en un factor de dos! Sin embargo, es bastante difícil de ver, y ciertamente no ha afectado la mitad de la luz.
Cambiemos cada Nightsun por un conjunto de proyectores IMAX: un par de lámparas refrigeradas por agua de 30,000 vatios con una potencia combinada de más de un millón de lúmenes.
Aún apenas visible.
En la parte superior del Luxor Hotel en Las Vegas se encuentra el foco más poderoso de la Tierra. Vamos a dar uno de ellos a todos.
Ah, y agreguemos una matriz de lentes a cada uno para que todo el haz se enfoque en la Luna:
Nuestra luz es definitivamente visible, ¡así que hemos logrado nuestro objetivo! Buen trabajo equipo.
… Bien.
El Departamento de Defensa ha desarrollado láseres de megavatios, diseñados para destruir misiles entrantes en pleno vuelo.
El Boeing YAL-1 era un láser de yodo de oxígeno químico de clase megavatio montado en un 747. Era un láser infrarrojo, por lo que no era directamente visible, pero podemos imaginar construir un láser de luz visible con una potencia similar. Demos uno a todos.
¡Finalmente, hemos logrado igualar el brillo de la luz solar!
También estamos obteniendo cinco petavatios de potencia, que es el doble del consumo de electricidad promedio del mundo.
Ok, montemos un láser de megavatios en cada metro cuadrado de la superficie de Asia. Al alimentar esta matriz de 50 billones de láseres se usarían las reservas de petróleo de la Tierra en aproximadamente dos minutos, pero durante esos dos minutos, la Luna se vería así:
La Luna brilla tan intensamente como el sol de media mañana, y al final de los dos minutos, el regolito lunar se calienta a un resplandor.
Ok, salgamos aún más firmemente fuera del ámbito de la plausibilidad.
El láser más poderoso en la Tierra es el haz de confinamiento en la Instalación Nacional de Encendido, un laboratorio de investigación de fusión. Es un láser ultravioleta con una potencia de 500 teravatios. Sin embargo, solo se dispara en pulsos individuales que duran unos pocos nanosegundos, por lo que la energía total entregada es aproximadamente equivalente a un cuarto de taza de gasolina.
Imaginemos que de alguna manera encontramos una manera de encenderlo y dispararlo continuamente, le dimos uno a todos y les señalamos a todos a la Luna. Desafortunadamente, el flujo de energía láser convertiría la atmósfera en plasma, encendiendo instantáneamente la superficie de la Tierra y matándonos a todos.
Pero supongamos que los láseres de alguna manera atraviesan la atmósfera sin interactuar.
En esas circunstancias, resulta que la Tierra aún se incendia. La luz reflejada de la Luna sería cuatro mil veces más brillante que el sol del mediodía. La luz de la luna se volvería lo suficientemente brillante como para hervir los océanos de la Tierra en menos de un año.
Pero olvida la Tierra: ¿qué le sucedería a la Luna?
El láser en sí ejercería suficiente presión de radiación para acelerar la Luna en aproximadamente una diez millonésima parte de un gee. Esta aceleración no sería notable a corto plazo, pero a lo largo de los años, se suma a lo suficiente como para liberarla de la órbita terrestre.
… Si la presión de radiación fuera la única fuerza involucrada.
40 megajulios de energía son suficientes para vaporizar un kilogramo de roca. Suponiendo que las rocas lunares tienen una densidad promedio de aproximadamente 3 kg / litro, los láseres bombearían suficiente energía para vaporizar cuatro metros de roca lunar por segundo:
5 mil millones de personas × 500 personas en vatios π × Radio de la luna 2 × 20 megajulios kilogramo × 3 kilogramos litro≈4 metros segundo
Sin embargo, la roca lunar real no se evaporará tan rápido, por una razón que resulta ser muy importante.
Cuando se vaporiza un trozo de roca, no solo desaparece. La capa superficial de la Luna se convierte en plasma, pero ese plasma sigue bloqueando la trayectoria del haz.
Nuestro láser sigue vertiendo más y más energía en el plasma, y el plasma se calienta cada vez más. Las partículas rebotan entre sí, chocan contra la superficie de la Luna y eventualmente despegan al espacio a una velocidad tremenda.
Este flujo de material convierte efectivamente toda la superficie de la Luna en un motor de cohete, y también sorprendentemente eficiente. El uso de láseres para despegar material de superficie como este se llama ablación por láser, y resulta ser un método prometedor para la propulsión de naves espaciales.
La Luna es masiva, pero lenta y seguramente el chorro de plasma de roca comienza a alejarla de la Tierra. (El chorro también limpiaría la faz de la Tierra y destruiría los láseres, pero por el momento estamos fingiendo que son invulnerables). El plasma también arranca físicamente la superficie lunar, una interacción complicada que es difícil de modelar.
Pero si hacemos la suposición de que las partículas en el plasma salen a una velocidad promedio de 500 kilómetros por segundo, entonces tomará unos meses para que la Luna sea expulsada del alcance de nuestro láser. Mantendrá la mayor parte de su masa, pero escapará de la gravedad de la Tierra y entrará en una órbita ladeada alrededor del sol.
Técnicamente, la Luna no se convertirá en un nuevo planeta, según la definición de planeta de la IAU. Dado que su nueva órbita cruza la de la Tierra, se considerará un planeta enano como Plutón. Esta órbita que cruza la Tierra conducirá a perturbaciones orbitales impredecibles periódicas. Eventualmente, será arrojado hacia el Sol, expulsado hacia el Sistema Solar exterior o golpeado contra uno de los planetas, posiblemente el nuestro. Creo que todos podemos estar de acuerdo en que en este caso, nos lo merecemos.
Tanteador:
Y eso, por fin, es suficiente poder.
