¿Sería visible la detonación de la bomba del zar a una distancia de 1 UA del lado nocturno de la Tierra? ¿Qué tan brillante sería?

Answer 1

No. Esta es una tarea difícil incluso si usa un telescopio. Aquí está el cálculo.

1- Tsar Bomba era una bomba de hidrógeno de 3 etapas especialmente diseñada con un rendimiento teórico de 100 MT que fue degradada a propósito y tenía un rendimiento real de 50 MT. Sin embargo, generalmente no más del 10% de la energía liberada está en forma de radiación visible. Entonces, para este dispositivo, incluso con su rendimiento máximo de diseño de 100 MT, la salida de luz será de aproximadamente 4E16 julios y durará aproximadamente de 2 a 10 segundos. Por lo tanto, la potencia máxima de luz de salida será inferior a 2E16 vatios durante menos de 2 segundos.

2- La iluminancia cae con el cuadrado inverso de la distancia desde la fuente.

3- El brillo de los objetos en el cielo se mide por la escala de magnitud aparente. la escala es logarítmica y reversa. Entonces, un número negativo grande es más alto en brillo. A modo de comparación, un nivel de iluminación de 1 Lux es -14.2 en esta escala. Lo más brillante en nuestro cielo es el Sol a -26.74, que es 400,000 veces más brillante que la luna llena en perigeo + perihelio, que es -12.9 en esta escala. En el lado bajo, el brillo máximo de Marte y Urano es de 1.84 y 5.32 y la cosa visible más débil visible con el telescopio Hubble es un brillo de nivel 31.5. El brillo mínimo visible con el ojo humano desnudo más fuerte es el nivel de brillo 6.5. Eso corresponde a menos de 10 fotones de luz visible.

Iluminancia mínima necesaria = (2.512 ^ 6.5) * (2.54E-6 Lux) = 0.0010 Lux

4- Una bombilla de 60 vatios produce 50 Lux a una distancia de 1,2 metros.

Potencia necesaria a 1 distancia de AU = 60 * (0.0010) / (50) * (1.49E9 / 1.2) ^ 2 = 8.2E16 vatios

Entonces, somos un factor de 4 más bajo que la fuente mínima visible en el cielo a simple vista.

Será visible para un telescopio 5X o más grande, pero será mejor que sea de grabación. Necesitamos estar mirando la ubicación exacta en el cielo y medir nuestro avistamiento exactamente durante los 2 segundos del destello. Es por eso que recomendé grabar la vista ya que el tiempo no es trivial. La luz tarda 500 segundos en llegar y no sabemos el tiempo exacto de explosión hasta que llega. Finalmente, cómo se verá. Será un parpadeo a muy baja intensidad (más tenue que la intensidad mínima de Urano). El telescopio probablemente necesita un ajuste adecuado y protectores para eliminar el fondo de la luna, las estrellas o los planetas cerca de las coordenadas de observación, ya que pueden eclipsar fácilmente la explosión. El 12 de junio de 2016, la luna estará en el primer trimestre con un 52% visible. Sería mejor realizar la demostración el sábado 4 de junio o el domingo 5 de junio, que es luna nueva y la posibilidad de visibilidad es mucho mejor.

¡Buena suerte! 🙂

Answer 2

Con el debido respeto a Mehran Moalem, su respuesta está muy lejos. A continuación se ofrece una estimación mucho más simple, más directa y precisa.

La temperatura superficial aparente máxima de una bola de fuego nuclear en el aire es 7700 C (8000 K).

Aspectos científicos de los fenómenos de explosión nuclear

La temperatura de la superficie del sol es de 5778 K.

Dado que la emisión térmica aumenta en la cuarta potencia de temperatura, la bola de fuego nuclear tiene un brillo superficial por ángulo subtendido que es 3.7 veces más brillante que el Sol.

El radio de la bola de fuego del zar Bomba era de 4800 metros (usando las leyes estándar de escala de bolas de fuego de Los efectos de las armas nucleares ).

A una distancia de 1 UA esto daría un tamaño angular de 6.42e-8 radianes (9600 m / 149597870700 m). El tamaño angular del Sol es 0.00924 radianes (0.53 grados / 57.3 grados / radianes) por lo que el diámetro relativo es 6.95e-6 veces más pequeño y el área de superficie es 4.83e-11 veces más pequeña que el Sol, pero con el mayor brillo de la superficie es 1.8e-10 veces más tenue que el sol. Esto es 24,4 magnitudes más tenues que el Sol. El Sol tiene un brillo de -26.74 magnitudes, por lo que el brillo aparente de la bola de fuego sería de -2.4 magnitudes, aproximadamente una magnitud completa más brillante que la estrella extra-solar más brillante en el cielo Sirio, que tiene -1.46 magnitudes.

La bola de fuego sería un destello lento y brillante (que dura varios segundos), fácilmente visible a simple vista.

Es interesante comparar esto con lo brillante que sería la Tierra misma. Esto se puede estimar muy bien comparándolo con la Luna.

El ángulo subtendido de la Tierra sería (12742000/149597870700) / (3474/384399) = 0.00943 veces más pequeño que el tamaño aparente de la Luna desde la Tierra. Ajustando la diferencia en albedo (0.30 vs 0.12) una Tierra llena sería 9.1 magnitudes más tenues que una Luna llena media (-12.74 magnitud), o -3.6 magnitud, solo 1.2 magnitudes (3 veces) más brillante que el flash de bola de fuego del Zar Bomba .

Pero estamos discutiendo una Tierra que solo está “parcialmente llena” ya que el lado oscuro es visible.

Si estuviera “medio lleno”, puede esperar que sea la mitad de eso, o de hecho sería considerablemente menor ya que la luz del sol lo ilumina en un ángulo inclinado. Vemos este efecto con la Luna, en la que una media luna es en realidad solo un 8% (2,7 magnitudes menos) tan brillante como la luna llena:

¿Qué tan brillante es la luna?

Entonces, con toda probabilidad, el destello del zar Bomba en su apogeo eclipsaría a la Tierra misma. No te lo puedes perder.

Answer 3

Hace algún tiempo hice algunos cálculos detallados sobre esto y llegué a conclusiones similares a Carey Sublette usando un enfoque completamente diferente. Mi pregunta fue: ¿Cuán significativo fue el zar Bomba en términos astronómicos? Más específicamente: ¿Notaría un observador en Venus algún cambio en el brillo de una Tierra completamente iluminada durante la explosión? Así que aquí hay una repetición recortando algunos de los detalles

Brillo de la tierra

Alrededor del 47% de la producción del Sol está en el espectro visible. A la distancia de la Tierra (1 UA), la radiación solar total es de aproximadamente 1367 vatios por metro cuadrado. El albedo de la Tierra es de aproximadamente 0.3. El área del disco de la Tierra es pi * (6,378,000 m) ^ 2. Multiplique estos y la Tierra refleja aproximadamente 25 * 10 ^ 15 vatios de luz visible, o 25 petavatios (25 PW).

Zar Bomba Energy

La explosión del zar Bomba liberó una energía de aproximadamente 50 Mt, o 210 petajulios (210 PJ) en todas sus formas. Tenga en cuenta que esto es energía, no energía y está en todas sus formas: radiación, explosión y térmica. Si esta energía se liberara como luz visible en un segundo, la explosión del zar Bomba sería 210/25 = 8.4 veces más brillante que la Tierra.

Entonces, en términos crudos, requerimos la proporción de la energía de esta explosión nuclear liberada como luz visible y la curva de luz de la explosión, más crudamente el tiempo que duró el destello.

Bhangmeter

La forma más rápida de estimar la curva de luz es la ciencia detrás del Bhangmeter. Las explosiones nucleares tienen una característica firma de luz, un doble destello.

Una curva de luz de 19 kt.

Observe la escala de tiempo logarítmica. La energía es la integral del área debajo de la curva, y dado que tanto el eje x como los ejes y son logarítmicos, está dominada por el segundo pico y más específicamente el área del segundo pico entre 100 ms y 1 segundo: el El segundo pico contiene aproximadamente el 99% de la energía irradiada total. Pero esta es una explosión de 19 kilotones, no una explosión de 50 megatones.

Diferentes rendimientos

Para rendimientos diferentes de 19 kilotones, la forma de la curva es muy similar a la Figura 1, pero los tiempos de cada pico son más cortos o más largos dependiendo del rendimiento. De hecho, el tiempo hasta el segundo máximo se escala aproximadamente en 32 ms * sqrt (Rendimiento en kt), lo que da 140 ms para la explosión de 19 kt y 7,2 segundos para el 50 Mt Tsar Bomba. Tenga en cuenta que esta salida térmica total se emitirá desde una bola de fuego cada vez más grande, por lo que la intensidad en el “rango cercano” parecerá alcanzar un pico antes. También tenga en cuenta que el primer pico es visible en la explosión del zar Bomba (a continuación). En una explosión de 19 kt, es tan rápido como para ser invisible a simple vista.

Proporción de energía en espectro visible.

Se requieren cálculos algo detallados (que he perdido) para estimar la proporción de la energía emitida como luz visible, pero vamos a estimarla en un 25%, que probablemente sea alta (ver referencias a continuación). El cálculo es complicado porque la luz visible es solo una proporción de la emisión térmica. La emisión de luz visible seguirá aproximadamente la curva de energía térmica, similar a la curva de luz de Bhangmeter, pero aquí se presenta con ejes lineales:

Vemos que aproximadamente el 50% de la energía térmica se libera dentro del doble del tiempo hasta el (2º) pico de potencia de salida. Para el zar Bomba digamos 14 segundos.

Salida de luz visible del zar Bomba

Un cuarto de 210 PJ es aproximadamente 52.5 PJ (esta es probablemente una estimación superior). Si la mitad de esto se liberara uniformemente durante 14 segundos, correspondería a aproximadamente 2 PW durante esos 14 segundos. La potencia máxima será casi el doble de esto, o alrededor de 4 PW.

Comparaciones Astronómicas

Desde Venus, la Tierra totalmente iluminada parecería iluminarse un 4/25 o 15% a los 7 segundos después de la explosión. De aproximadamente 4 segundos a 12 segundos, el brillo excedería el 10% del brillo de la Tierra. Sí, sería notable, pero relativamente poco notable. Tendría mucho menos efecto sobre el brillo de Venus visto desde la Tierra, suponiendo que explotó en Venus.

Marte recibe aproximadamente la mitad de la luz que recibe la Tierra, tiene un albedo similar y tiene aproximadamente un cuarto del área de la sección transversal, por lo tanto, emite una octava parte de la luz visible, aproximadamente 3 PW. Esto es un poco más que el promedio de 2 PW del Tsar Bomba durante 14 segundos, y mucho menos que el pico de 4 PW. Entonces, cuando Marte es más brillante y solo se ve el lado oscuro de la Tierra (Marte es aproximadamente 0.5 UA en este punto), el Zar Bomba sería el rival de Marte (¡Antares!) En brillo, aunque se lo vea desde Marte. Alternativamente, sería brevemente más del doble del brillo de Marte si explotara allí.

Referencias

Ver pp19–21 de

https://www3.nd.edu/~nsl/Lecture …

Y

http://nsarchive2.gwu.edu/NSAEBB …