Können wir die Erde kühlen, indem wir leistungsstarke Laser in den Weltraum schießen? [geschlossen]

Die Diskussion um den Klimawandel dreht sich gewissermaßen um die ungewollte Erwärmung der Erdatmosphäre insgesamt.

Es scheint ein bisschen zu offensichtlich, um wahr zu sein, aber könnten wir die Atmosphäre kühlen, indem wir diese unerwünschte Energie einfach woanders abschießen?

Energie könnte von abgelegenen Weiten gesammelt werden, wo es ansonsten wegen mangelnder Bewohnbarkeit und daraus resultierender zu erwartender Verluste durch Übertragung etwas sinnlos wäre, sie zu gewinnen (Meeresoberfläche, ???)

Wenn ja, was wäre ein guter Ort, um es zu drehen?

Wie würden die Laser betrieben werden?
Entweder mit Energie aus erneuerbaren Quellen oder mit Kernkraft.
Die Kernreaktoren würden also Energie erzeugen, die vorher nicht in der Atmosphäre war, und sie dann loswerden. Wie reduziert dies die globale Erwärmung?
Punkt. Es müsste also wirklich aus dem Klima gesammelt werden - siehe Bearbeitung von OP
Ich verstehe die harsche Reaktion auf diese Frage nicht. Wärmeenergie von einem System zum anderen (hier von der Erde in den Weltraum) zu bewegen, ist das, was eine Wärmepumpe tut. Und eine handelsübliche Wärmepumpe kann ihre Abwärme in den Hochtemperatur- oder den Niedertemperaturspeicher leiten – Sie bewegen Ihr Gerät nicht in den Innenbereich, wenn Sie vom Kühl- in den Heizmodus wechseln. Ich vermute, dass die Laseremission in den Weltraum diesen Zyklus nicht unterstützt, aber der Grund ist ein nicht trivialer Teil der einführenden Thermodynamik. Ich habe einige abfällige Kommentare entfernt.
Nur die Erde zu beschatten wäre viel praktischer. en.wikipedia.org/wiki/Space_sunshade - Kurz gesagt, hören Sie einfach auf, mehr CO2 auszustoßen, als wir verbrauchen.
@MikeWise Ich verstehe, was du meinst, aber Menschen "verbrauchen" kein CO2. Wälder und Ozeane tun es.
Ganze Erde "wir"
Ist diese Frage vielleicht von den „Kühllasern“ aus mehreren Romanen von David Brin inspiriert? Das ist leider Quatsch, Laser können andere Dinge kühlen, aber sie können keine Umgebungswärme in Laserlicht umwandeln. Im Gegenteil, Laser mit erheblicher Leistung benötigen viel Kühlung.
Spiegel wären viel effektiver…
Versuchen Sie zu vermeiden, außerirdische Zivilisationen mit Ärgerbewältigungsproblemen zu treffen.
Denn das Problem ist nicht, dass die Erde zu viel Laserlicht hat, sondern zu viel Wärme. Man müsste also die Wärme erst in Laserenergie umwandeln. Wie würdest du das machen?

Antworten (8)

Ihre Idee, die Erde zu kühlen, indem Photonen in den Weltraum geschossen werden, ist tatsächlich bereits jetzt Realität! Anstelle eines Lasers kühlt sich die Erde jedoch durch Schwarzkörperstrahlung. Die Erde strahlt a ≈ 300   ∘ K (Raumtemperatur) Schwarzkörperspektrum mit einem Peak bei k T = 1 40 e v das ist nur ein wenig röter als ein Infrarotlaser. Die Erde empfängt auch Strahlung von der Sonne und a 3   ∘ K Schwarzkörperspektrum aus dem kosmischen Mikrowellenhintergrund (CMBR). Insgesamt befindet sich die Erde im Gleichgewicht (ihre Temperatur ist konstant), sodass sie so viel Energie abstrahlt, wie sie empfängt.

Die von der Erde abgestrahlte Gesamtleistung beträgt:

P Ö w e R = 4 π ( R e A R T H ) 2 σ T 4 = 2.3 × 10 5 T e R A w A T T S

Es würde einige wirklich große CW-Laser brauchen, um damit zu konkurrieren!!

Der Treibhauseffekt ist auch weitgehend darauf zurückzuführen, dass Treibhausgase, da sie die Stornorate erhöhen, dazu führen, dass die effektive Oberfläche, an der Wärme in den Weltraum abgestrahlt wird, kühler wird, sodass die Erde weniger leicht Wärme in den Weltraum abstrahlt als zuvor.
Was bedeutet CW?
Um diese Zahl in einen Zusammenhang zu bringen: Der weltweite Stromverbrauch beträgt etwa 2,5 Tw, also beträgt die gesamte Strahlungskühlung etwa das 100.000-fache des gesamten Stromverbrauchs der Menschheit. (Übrigens ist die Erde nicht ganz im thermischen Gleichgewicht; wir nennen das globale Erwärmung)
@Pedro CW = "kontinuierliche Welle". Der Laser gibt kontinuierlich ein Terawatt ab, im Gegensatz zum üblichen gepulsten Laser, der nur ein Terawatt abgibt 10 − 12 Sekunde (wodurch eine durchschnittliche Leistung von nur 1 Watt entsteht).
Ich bezweifle, dass die Erde bei 300 K strahlt - würde man nicht erwarten, dass ein Teil dieser Strahlung von der Atmosphäre absorbiert wird?
Die Erde erzeugt auch Wärme durch radioaktive Spaltung und hat Restwärme aus der Gravitationsenergie, die ihre Materie hatte, bevor sie in dieser Kugel konzentriert wurde, vgl. die postulierte Eisenkatastrophe . Ich nehme an, es ist noch genug Restwärme und andauernde Spaltung übrig, um es messbar aus einem wahren Strahlungsgleichgewicht zu verschieben: Die Erde muss mehr Energie abgeben, als sie aufnimmt.
Duh, benutze einfach den Todesstern, um all diese unerwünschte Energie in den Weltraum zu schießen ... und du wirst auch ein schönes Feuerwerk bekommen ... ;)
@NorbertSchuch: Ja, das ist ein großer Teil des Treibhausproblems. Natürlich strahlt auch die Atmosphäre selbst. Im Kontext einer Physics.SE-Antwort ist dies nahe genug.
@meriton oder umgekehrt, die Menschheit hat es geschafft, 1/100000 der auf der Erde verfügbaren Gesamtleistung zu nutzen - beeindruckend.
@MSalters Angesichts der Tatsache, dass Schwarzkörperstrahlung wie skaliert T 4 , das kann einen großen Unterschied machen!

Umgebungswärme ist minderwertige Energie. Sie können es nicht effektiv nutzen, um Arbeit zu verrichten (was eine Energieübertragung ist, dh einen Laser mit Strom zu versorgen, der selbst eine Maschine zur Energieübertragung ist), da es nirgendwo effektiv fließen kann. Wenn Sie könnten, hätten wir keine Energieprobleme. Überhaupt. Sie könnten dann die Abwärme von Maschinen nutzen und Perpetuum-Motion-Maschinen (oder fast so) bauen oder sie einfach woanders fließen lassen, wenn es zu viel gibt (was anfangs das Ziel eines ausgefallenen Lasers war). In Wirklichkeit ist es, als würde man versuchen, einen Damm anzutreiben oder Wasser abzuleiten, wenn die Höhe überall gleich ist.

Sie würden etwas mit dem gleichen grundlegenden Konzept eines Kühlschranks benötigen, der eine Zufuhr hochwertiger Energie (Elektrizität) verwendet, um Arbeit zu verrichten. Diese Arbeit schiebt minderwertige Energie von einem Ort zum anderen, weil die minderwertige Energie nirgendwo hinfließen möchte. Der Laser wirkt in diesem Fall wie ein aktiver Kühlkörper, um die gesammelte Energie abzuleiten.

Der Haken daran ist, dass dies gute Energie verbraucht, die Sie möglicherweise knapp haben, und selbst bei der Verwendung Abwärme erzeugt. Sie benötigen also auch einen Mechanismus, um diese neue Abwärme in den Laser zu bringen, oder wenn Sie diese Wärme nicht ohne den Laser abführen können (was Ihr ursprüngliches Problem war), damit Sie keinen Nettowärmestau haben. Es ist fast ein Catch-22.

Nicht unmöglich, aber hart. Sie würden fast einen Weltraumaufzug eines Kühlschranks benötigen, um Wärme in Maschinen im Weltraum zu leiten, wo Sie etwas tun könnten, um sie abzuleiten, wo die Abwärme des Prozesses ebenfalls abgeführt werden könnte, ohne sofort wieder auf der Erde zu enden. Vergiss den Laser. Könnte so "einfach" sein wie ein massiver , rot oder weiß leuchtender Kühlkörper, der Wärme über Schwarzkörperstrahlung ineffizient in das Vakuum des Weltraums (und hoffentlich nicht zurück auf die Erde) abstrahlt. Ich werde Sie daran erinnern, warum an dieser Stelle die Sonne scheint), aber Sie können die Probleme sehen.

Eigentlich ist das, was ich beschrieben habe, im Grunde das, was eine Split-Klimaanlage ist, aber im Weltraumaufzugsmaßstab. Sie sind aus demselben Grund strukturell auf die gleiche Weise angeordnet. Die Teilung verhindert, dass die Wärme der Maschine in den Bereich zurückgeführt wird, den Sie zu kühlen versuchen.

Die Windkraft nutzt teilweise die ungleichmäßige Verteilung der Umgebungswärme. Aber es ist besser, es in erster Linie nur als Strom zu verwenden, anstatt nur ~ 10% in den Weltraum zu schicken und die anderen 90% wieder in Wärme umzuwandeln.
@JonCuster Nun, die Umgebung hängt von der Größe des Gebietsschemas ab, das Sie in Betracht ziehen, da dies Ihr geschlossenes System definiert und wo Sie ungleichmäßige Wärmeverteilungen herumleiten können (falls vorhanden). Wenn wir also versuchen, die Erde zu kühlen, ist das unsere kollektive Umgebung und unser geschlossenes System. Eine Zivilisation, die Strukturen zwischen Planeten hat, hat diese Einschränkung möglicherweise nicht und nutzt nur die Erde, um eine Wärmeabfuhr zu haben. Wenn Ihre Umgebung Las Vegas ist, ist es Ihnen vielleicht egal, ob Ihre riesige AC-Kuppel über der Stadt dabei Seattle aufheizt.
Ich habe mich hauptsächlich mit Ihren ersten Sätzen befasst - der Wind existiert aufgrund natürlicher Unebenheiten im Wetter und ist daher eine Möglichkeit, minderwertige Wärme zu nutzen und sie effektiv für die Arbeit zu nutzen. Die Verwendung des Lasers ist immer noch keine gute Sache.
@JonCuster Nun, es gibt minderwertige, dann gibt es minderwertige , sogar unter Umgebungswärme, die im Allgemeinen minderwertig ist.
Glücklicherweise haben wir einen Vorrat an hochwertiger Energie (die Sonne) und ein endloses Reservoir an minderwertiger Energie, um unsere unerwünschte minderwertige Energie zu erschöpfen. Es ist nur etwas Luft im Weg.
Die Andeutung eines massiven, leuchtenden Kühlkörpers erinnert mich an die einziehbaren Kühlrippen von Trantor in Asimovs Foundation-Serie.

Ihr Vorschlag ist, die effektive Albedo der Erde zu erhöhen, und im Prinzip könnte es funktionieren. Die riesigen Laser sind jedoch nicht erforderlich - wahrscheinlich effizienter und viel billiger, nur um Spiegel zu verwenden.

Oder blockieren Sie die Ankunft eines Teils des Sonnenlichts mit Reflektoren in der Nähe der Sonne, obwohl die Frage etwas anderes war

Schöne Idee ... aber Laser beziehen ihre Energie aus Strom. Wenn wir viel Strom übrig hätten, könnten wir aufhören, mehr zu erzeugen, und die Energieabgabe von Kohle- oder Gaskraftwerken reduzieren.

Also, ja, es wäre gut für den Planeten, diesen Strom zum Heizen unserer Häuser usw. zu verwenden ... aber es hat keinen Sinn, ihn wirklich in den Weltraum zu schießen.

Wenn man die Frage breiter betrachtet, geht es darum, mit weniger elektrischer Energie sofort eine größere Menge thermischer Energie auszustoßen, etwa nach Art einer globalen Wärmepumpe. (Dies verstößt trotz einiger unbekümmerter Kommentare nicht gegen thermodynamische Gesetze.) Der Vorschlag, die Kohleverbrennung zu reduzieren, verfehlt etwas den Punkt; Mit überschüssiger Energie wäre dies bereits geschehen, und es bietet keine sofortige Kühlung.
Was würden Sie vorschlagen, von der Erde auszustoßen? Wenn der Laservorschlag nicht funktioniert, wäre es eine heiße Angelegenheit? Wenn ja, wie würde es erhitzt werden, wie effizient wäre der Auswurfmechanismus usw. ... wenn es bereits heiß wäre, wie im Erdkern, gibt es nur Wärme an bewohnbaren Bereich ab - alles scheint völlig unpraktisch.
@JohnHunter Siehe den Space Elevator Split AC in meiner Antwort. Die Erde ist nur ein großer Raum mit Wänden, durch die es wirklich schwierig ist, ein Loch zu bohren, um das Rohr für Ihr Split-AC-System zu installieren. Bedeutet aber nicht, dass es unmöglich ist.
Es kommt darauf an, ob es um „im Prinzip“ oder „in der Praxis“ geht. Im Prinzip könnte der Erde Wärme entzogen werden, zurück zum Laserverfahren, angetrieben durch Strom aus einem Wasserkraftwerk. In der Praxis ist es am besten, eine Wärmepumpe so zu bauen, dass sie Wärme von einem Ort zum anderen überträgt, wenn das Waschbecken nicht zu heiß ist und wenn es nicht zu heiß ist, würde es nicht viel abstrahlen. Hinzu kommt der Treibhauseffekt, den die Herstellung aller "Aufzugsteile" / Transportmittel usw. mit sich bringt, und es scheint immer noch völlig unpraktisch zu sein, selbst wenn dies theoretisch möglich wäre.

... könnten wir die Atmosphäre kühlen, indem wir diese unerwünschte Energie einfach woanders abschießen?

Ja, aber nur, indem wir unsere Probleme noch schlimmer machen, als sie bereits sind. Eine Wärmepumpe entfernt unerwünschte Wärme (so funktioniert ein Kühlschrank), aber es braucht Energie, um eine Wärmepumpe zum Laufen zu bringen. Entweder stammt diese Energie aus nicht erneuerbaren Ressourcen – was nur mehr Wärme erzeugt und unsere Energieprobleme verschlimmert – oder sie stammt aus erneuerbaren Ressourcen wie Solarenergie. Es macht jedoch keinen Sinn, Energie aus erneuerbaren Ressourcen zu verwenden, um Wärme zu exportieren, die Sie durch den Verbrauch nicht erneuerbarer Ressourcen erzeugt haben. Ersetzen Sie einfach die nicht erneuerbaren Ressourcen von vornherein durch die erneuerbaren Ressourcen.

Hier ist eine Analogie: Sie haben in Ihrem Zimmer ein Feuer angezündet, um eine Dampfmaschine anzutreiben, die Ihren gesamten Strom erzeugt. Aber das Feuer macht den Raum zu heiß und Sie möchten eine Klimaanlage betreiben, um den Raum abzukühlen. Sie könnten ein größeres Feuer machen, um mehr Strom für den Betrieb der Klimaanlage zu erzeugen – aber das verschlimmert Ihr Problem. Oder Sie könnten Sonnenkollektoren installieren, um Strom für die Klimaanlage zu erzeugen - aber wenn Sie Sonnenkollektoren haben, warum brauchen Sie dann noch Ihre Feuer- und Dampfmaschine?

Ich verstehe das, solange Sie verstehen, wie viel Leistung bei der Übertragung mit aktuellen Methoden verloren geht (bis zu 50 %).
"Wenn Sie Sonnenkollektoren haben, warum brauchen Sie dann noch Ihre Feuer- und Dampfmaschine?" ist der Große
@user253751 Werden vorhandene Solarmodule warm, während sie ihre Arbeit tun? ;-)

Wie andere Antworten sagen ... Ihr Problem ist, dass das gewaltsame Pumpen von Energie von einem Ort zum anderen über das hinausgeht, was die Natur selbst tun würde, zusätzliche Energie erfordert.

Wenn Sie also beispielsweise die Wärme von Ihrem Kühlschrank nach außen verlagern, kostet dies zusätzliche Energie. Informell (nicht buchstäblich maßstabsgetreu) können Sie sich vorstellen, dass das Innere des Kühlschranks 100 Einheiten Wärmeenergie verliert, also kühlt es ab. Aber das Äußere – der Raum und letztendlich der Planet als Ganzes – gewinnt 110 Einheiten Wärmeenergie: 100 Einheiten, die aus dem Inneren des Kühlschranks bewegt werden, aber auch zusätzliche 10 Einheiten von der Arbeit, die die Pumpe leisten muss, um diese 100 Einheiten von innen zu bewegen nach draußen. Insgesamt erwärmt sich der Planet.

Ihre Laser werden dasselbe tun. Sie senden 100 Einheiten Wärmeenergie in den Weltraum, aber dazu werden zusätzliche 10.000 Einheiten Wärme in den Raum oder den Planeten im Allgemeinen benötigt. (Nicht buchstäblich maßstabsgetreu). Große Laser brauchen viel Energie , um zu zünden.

Ähnlich mit allem, was minderwertige Wärme sammelt und als Wärme mit hoher Dichte konzentriert oder Sonnenenergie sammelt, um Wärme herumzupumpen. Diese alle werden dem Planeten so ziemlich mehr Wärme hinzufügen als sie entfernen, da sie Wärme umher bewegen.

Wenn Sie der Erde Wärme entziehen möchten, sind die besten Möglichkeiten 1) keine Wärme mehr hinzuzufügen oder energieeffizienter zu sein und den Energieverbrauch auf der Erde zu reduzieren, 2) das Entweichen von Wärme zu erleichtern (Wärmespeichermechanismen reduzieren: CO2 , Methan usw.), 3) den Energieverbrauch in den Weltraum verlagern.

Dies könnte ehrlich gesagt den Kuchen für die explizite Beantwortung der Frage nehmen, die ich eigentlich stellen wollte.
Eine gute Antwort, aber damit Lösung 3) funktioniert, müssten Sie auch die enormen Übertragungsverluste beseitigen. Mein Verständnis ist, dass eine geosynchrone Umlaufbahn 35.786 Kilometer (22.236 Meilen) über der Erde liegt, also würden Sie vermutlich dort Strom erzeugen. Außerdem müssten Sie in der Lage sein, die Teile für Ihr Kraftwerk im Weltraum aus im Weltraum verfügbaren Materialien herzustellen, da sonst die Energie, die benötigt wird, um sie dorthin zu transportieren (über 28 kWh pro Kilo Material), die Vorteile für überwiegen würde noch lange Zeit.
@clayRay - du missverstehst, denke ich. Ich sagte "Energieverbrauch in den Weltraum verlagern" . Nicht Energieerzeugung . Bei (3) dachte ich an Konzepte, um energieintensive Herstellung, Gewinnung und Raffination von der Erde zu verlagern – nicht nur die Energieerzeugung von der Erde zu verlagern. Beachten Sie auch, dass die Verlagerung der Energieerzeugung in den Weltraum nicht viel zur Verringerung der Erderwärmung beiträgt, wenn Sie diese Energie sowieso sofort zur Erde schicken.
@Stilez - Entschuldigung, ich habe es falsch verstanden. Ich nehme an, wenn wir eine Art Weltraumlift hätten, wäre es energiemäßig relativ billig, die raffinierten oder hergestellten Materialien aus dem Weltraum herunterzubringen. Vielleicht könnte man dabei sogar Strom erzeugen, ähnlich wie beim regenerativen Bremsen in Zügen.

Günstige und effektive Methode: Wir sollen Dächer und Straßen weiß streichen.

Außerdem würde derzeit ein kleiner Teil der Sahara ausreichen, um die Menschen mit Strom aus Solarzellen zu versorgen. Auf dem Rest der Sahara könnte es Solarzellen geben, um Ihre Laser anzutreiben. Dies ist aber nur möglich, wenn die in die Umgebung entweichende Verlustleistung von Zellen und Lasern geringer ist als der Teil des Sonnenlichts, der die Erde nicht als reflektierte Strahlung verlässt und die Erde erwärmt.

Ironischerweise (oder nicht?) haben Sonnenkollektoren eine geringere Albedo als die meisten Oberflächen. Während also ein Teil des auf sie treffenden Sonnenlichts in Strom umgewandelt wird (im besten Fall ~ 30%), wird der Erde tatsächlich mehr Wärme zugeführt , selbst wenn man davon ausgeht, dass die Elektrizität funktioniert selbst wird meistens nicht als Wärme aufgewickelt (was wahrscheinlich nicht stimmt).
Leider wurde die White Roof-Lösung in Zweifel gezogen , obwohl sie in der Nähe des Äquators gut funktionieren könnte.
Ist nicht die grundlegende Frage, ob ein Laser, der n Watt in die Ferne sendet, weniger als n Watt Wärme an die lokale Umgebung abstrahlt?

Aus Kommentaren:

Wie würden die Laser betrieben werden? – DJohnM

Entweder mit Energie aus regenerativen Quellen oder mit Kernkraft – DJG

Die Antwort hängt stark von der Energiequelle ab.

Das Schießen von Lasern in den Weltraum wird Energie von der Erde aus übertragen .

Betrachten wir zum Beispiel ein Kernkraftwerk mit 235 U. 235 U speichert Energie in Form von Bindungsenergie des Kerns. Durch die Verwendung von Uran in einer Anlage setzen Sie diese Energie frei. Ein Teil könnte für Ihren Laser verwendet werden, ein Teil wird zwangsläufig in Form von Wärme auf der Erde abgeführt. Das unmittelbare Ergebnis wird also eine Aufheizung des Planeten sein.

Im Gegenzug, wenn nicht verwenden 235 U in einem Kraftwerk, wird es mit einer Halbwertszeit von 703,8 My von selbst zerfallen, so dass es schließlich den Planeten aufheizen wird. Die Verwendung einer uranbasierten Anlage in Ihrer Anwendung könnte dazu beitragen, den Planeten in einem Zeitraum von Milliarden Jahren zu kühlen, was eher zu lang ist, um beim Klimawandel zu helfen.

Für jede andere Energiequelle müssten Sie eine ähnliche Analyse wiederholen.

Können wir die Erde kühlen, indem wir leistungsstarke Laser in den Weltraum schießen? [geschlossen]
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v