如果太阳的所有辐射都指向地球，在目前的日地距离上，地球会有怎样的变化？
2024-11-19 阅读 80
更新于 2024年11月21日
把“太阳的所有辐射都指向地球”，意思应该是所有太阳辐射能量，包括正面的背面的统统都集束到地球上，这时候跟“日地距离”是多少已经没关系了。或者题主有别的意思？
我们来简单算一下地球的变化。
首先，对于地球来说，太阳的入射、地表的辐射、地球内部产热、大气的吸收和再辐射、温室效应等等共同导致了地球表面的热平衡。如下图。
地球表面的热平衡为了简化，我们不考虑地球内部产热、反射率、温室效应、行星自转等等这些，就假设地球吸收太阳辐射后，又作为黑体把能量辐射出去，来计算一下地球表面的温度。
那么在目前的情况，地球每秒接收的太阳辐射能量为： \frac{L_{\rm sun}}{4\pi{\rm (AU)}^2}\pi(R_{\rm earth}^2)\frac{L_{\rm sun}}{4\pi{\rm (AU)}^2}\pi(R_{\rm earth}^2)
黑体每秒辐射能量： \sigma T^44\pi(R_{\rm earth})^2\sigma T^44\pi(R_{\rm earth})^2
两者相等，可得地球表面温度约为278 K，也就是摄氏温度5度。（实测为288 K、摄氏温度15度，因为我们忽略了很多效应）。
现在，我们用上面的假设来计算题目中地球的温度。
把全部太阳辐射供给地球： L_{\rm sun}=\sigma T^44\pi(R_{\rm earth})^2L_{\rm sun}=\sigma T^44\pi(R_{\rm earth})^2
可得温度约为6万K。比太阳表面5700K高好多哎～
岩石熔点不到1000度，汽化温度大约1000-2000度，金银铜铁熔点1000多度，汽化温度2000-3000度。所以地球要变成一团等离子体了吧？
这个题的物理图景就相当于有一个太阳那么大的球，表面温度5700K，向球内部辐射，到地球那么大的半径处，温度为多高。
地球目前接收到的太阳辐射仅占太阳总辐射量的二十二亿分之一。
所以。。。大概会被直接烤化吧，物理意义上的。
这个好算。
太阳辐射功率是3.74E26 W。
地球表面积：5.1E14 m²
地球表面黑体辐射功率：2.9E7·T⁴ W
地球热平衡时2.9E7·T⁴ = 3.74E26
T = 59926 K
这个热平衡温度已经高于太阳光谱温度了，是不可能达到的，地球被加热到5500K之后，太阳光就无法再给地球加热了，但光压仍然存在。
5500K并不能汽化所有地球物质，钨和铼的沸点高于5500K，但是这种光照下地球一定是崩解的，钨和铼也不能够聚集在一起。
所以，最终在光压和光热作用下，地球会在宇宙尺度上像电泳图一样分散在空间中，各物质从重到轻由近及远一条一条分布在空间中。
跑了个胶的~
太阳发出的辐射是四面八方的，如果要都指向地球，那么你需要一个巨大的抛物面反射镜，就是天线大锅那种的，从而让所有辐射被反射指向同一个方向。然后再需要一块巨大的凸透镜，将这些辐射聚焦，地球则是处在那个焦点上，这样就实现了”太阳的所有辐射都指向地球“。
会产生什么结果呢？
你玩过“烤蚂蚁”吗？就是拿一个凸透镜（比如令尊的高度数近视镜），在太阳地里，把阳光聚焦到地上的一只蚂蚁身上。
不那么残忍，也可以是一张纸、一个火柴头什么的。
太阳和地球的直径比例，比你能拿到的最大的凸透镜和一只蚂蚁的大小比例，要大得多。所以这种聚焦效果也会更大吧。
哈哈，想起一部古早的修真小说，貌似叫《修真神偷》，玄幻+科技流。主角好像有一个类似UFO的智能飞行器，一次战斗过程中，系统报告说已经开启（记不清了，大概是半数的机关炮？武器？），主角当时就问了一个问题：为什么不全开？
系统很无奈，也貌似很鄙视地告诉主角，因为还有一半是朝后方的，调不过头来。
呃，剧情大概是这样，原话忘记了。
※※※万※恶※的※分※界※线※※※※
言归正传，题主这问题，其实类似在太阳的另一面竖起一面巨大的凹面镜，100%汇聚并反射日光，而地球就处于这面凹面镜的焦点上，嗯，大概是这样。
光从能量计算，太阳光是以4π角度发散的，在地球轨道上接收到的光应该就是πr²/4πR²，r为地球半径，R是日地距离（本来地球轨道是椭圆的，偏心率0.0167，可以近似看成圆）。也就是说，如果题主假设实现，地球上接收到的辐射将是现在的4R²/r²倍，也就是4×149597870²/6371²=2205441798.1708091480779541755493723139852≈2.21×10⁹倍。
