Сколько нужно светлячков, чтобы заменить ими Солнце?

Мозгоштурм

Видеоуроки - 7 класс
Тесты - 7 класс

Видеоуроки - 8 класс
Тесты - 8 класс

Видеоуроки - 9 класс
Тесты - 9 класс

Видеоуроки - 10 класс
Тесты - 10 класс

Видеоуроки - 11 класс
Тесты - 11 класс


Сколько нужно светлячков, чтобы заменить ими Солнце?

«В Матрице твоё сознание меняется, но ты по-прежнему остаешься физиком...»

Неверие и сомнения отбрось — очисти свой мозг для осознания нестандартных вопросов!
Присоединяйтесь к научным размышлениям!

Серьезные ответы физика на абсурдные гипотетические вопросы, возникающие порой у взрослых и детей.
Глава из книги "А что, если...?".
Автор: Рэндалл Монро — физик и программист.

Ранее
Оглавление
Далее

Не так уж и много!
То есть это определенно будет одно из тех гигантских чисел с кучей нулей, но, в общем-то, нулей будет не так много, как можно было бы ожидать.

И наш первый вопрос: откуда вообще берется свет светлячка?

Кажется, что светлячки наполнены светящимся в темноте желе, но на самом деле светится тонкий слой, которым они покрыты. Многие насекомые могут похвастаться светящимися местами, и ученые тщательно измерили яркость некоторых из них. Статья от 1928 года утверждает, что участки тела огненосных щелкунов испускают около 0,0006 люмена света. Сами органы при этом занимают площадь чуть больше квадратного миллиметра. Светлячки примерно совпадают с этими жуками как по площади светящихся органов, так и по пиковой поверхностной яркости. Так что можем взять это число, чтобы прикинуть яркость светлячков.

Огни светлячков не всегда «включены». Схема, по которой они вспыхивают и гаснут, зависит от вида светлячка и окружающей обстановки. Эти вспышки несут определенную информацию, часть которой можно расшифровать, используя эту замечательную диаграмму.

Чтобы получить максимальную яркость, допустим, что огни наших светлячков обладают практически полным коэффициентом заполнения — подобно огненосным щелкунам. Как эти 0,0006 люмена соотносятся со светом Солнца?

Яркость Солнца составляет 3,8 х 1028 люменов, из простого деления следует, что для излучения такого же количества света нужно взять 3 x 1031 таких светлячков. Удивительно малое число: взрослый светлячок весит около 20 миллиграммов, а значит, вес 3 x 1031 светлячков составил бы лишь треть от массы Юпитера и 1/3000 от массы Солнца.

Другими словами, в пересчете на единицу массы светлячки ярче, чем Солнце. Даже несмотря на то, что биолюминесценция в миллионы раз менее эффективна, чем вызванное термоядерным синтезом свечение Солнца, наше светило не в состоянии быть таким же ярким, потому что ему приходится светить в миллиарды раз дольше.

Но постойте!
Такое большое количество светлячков приведет к проблемам. Помимо очевидных неудобств из-за огромного количества животных в одном месте, светлячки будут закрывать свет друг друга. Те, что снаружи, заслонят внутренних, а это снизит общую яркость.

Поскольку нам важен лишь свет снаружи, расположим светлячков на поверхности полой сферы — фонариками наружу. Или выберем путь попроще и представим огромного светлячка.
Насколько огромного?

Нашему светлячку нужно светить примерно в 3 x 1031 раз сильнее обычного, так что его светящийся орган должен быть во столько же раз больше. Площадь поверхности пропорциональна квадрату длины, поэтому тело светлячка должно быть в 5x1015 (это корень квадратный из 3x1031) раз длиннее обычного.
Получаем светляка размером с Солнечную систему!

Масса пропорциональна кубу длины, следовательно наш светлячок будет тяжелее обычного в 1,6x1047 раз ( = 3x1031 в степени 3/2) — это примерно половина Млечного Пути.

Столь огромный вес тут же приведет к коллапсу и превратит этого монструозного жука в черную дыру. Если мы посмотрим на распределение галактик в нашей Вселенной, то поймем, что есть предел, дальше которого черные дыры расти не смогут. Наш светляк будет больше этого предела — он станет крупнейшей черной дырой во Вселенной. Поглощая нашу Галактику, она испустит много света, и наконец перестанет светиться вовсе.

Черные дыры живут долго, но в конце концов испаряются через излучение Хокинга. Когда эра черных дыр нашей Вселенной подойдет к концу, они одна за другой испарятся — первыми исчезнут самые маленькие. Так как черная дыра из нашего светляка будет самой крупной, то она испарится последней, став финальным аванпостом неоднородности в угасающей Вселенной, падающей в объятья тепловой смерти.

Наверное следует добавить это на график, так, на всякий случай.


Источник: Sun Bug, chtoes.li, CC BY-NC 2.5

«Догадываюсь, к концу страницы ты чувствуешь себя Алисой, падающей в кроличью нору…»

Ранее
Оглавление
Далее