Re: [閒聊] 一方利用的地球自轉能量到底多大

[chung2007 (2007)]

？？？這是一篇2021的文章，一個高中生寫的
我很懷疑2021年的高中生為什麼會挑台灣2010年出版，日本2007年出版的書裡一個段落做研
究，不過這到還好，兩百年前的小說都會有人拿來當論文了

不夠2010年，空想科學就曾經計算過這個問題了
https://m.gamer.com.tw/forum/Co.php?bsn=40823&snB=18164

而且內文也很剛好的提到沙皇炸彈，大概只是巧合對吧？


轉自巴哈
柳田大神每週都接受來自日本各地學生關於空想科學的提問，給予解答後以傳真的方式發送
到各學校的圖書館，這就是《圖書館通信》。這些通信最後會收錄到《空想科學讀本》中去
。本次翻譯的就是其中一篇，關於一方通行的提問。
■ 今周的提問：
《魔法禁書目錄》中登場的一方通行，為了破壞連核彈都能夠抵禦的大廈，而使地球的自轉
減慢了大約5分鐘，然後把那部分能量投擲出去。這個攻擊的威力到底有多大呢？
藍色的地球是大家的東西。使用那個利用自傳能量的攻擊，是霸佔人類共有的財產的非常自
私的行為。但是，這個攻擊到底有多大威力呢？
■ 威力相當於2100億枚氫彈爆炸
地球的品質是60垓噸（ZC：垓=10^20，比較準確的數字是5.9742×10^24kg）。垓是兆的一
億倍
地球的半徑是6400km，自轉造成赤道的速度是時速1700km。自轉所需的能量夠全世界用57億
年，或者相當於4×10^12枚氫彈爆炸的能量。

一方通行從中去取出了一部分能量。雖然可以確定是很恐怖的破壞力，但是“自轉減慢5分
鐘”到底有多大的能量呢？
這取決於一方通行是在9月30日的什麼時間使用能力的。戰鬥開始的時間是晚上的7點02分。
從車上逃走，到廢物處理場戰鬥之後，使用能力大概是晚上9點左右。這個時候，地球還有3
小時就要轉完一圈了。減慢5分鐘就相當於原本用3小時轉過的角度，現在需要3小時零5分鐘
才能轉完，速度減慢為原來的97.3%。
能量是速度的平方，所以能量是原來的94.7%。

也就是說，一方通行奪取了自轉5.3%的能量。這相當於2100億枚氫彈爆炸的能量。換成炸藥
的話有330京噸（ZC：京=10^16）。如果鋪滿全地球的話會厚6.4km。
ZC：轉過的角度是固定的，設原來的速度為a，時間180min，減慢後需要185min，設減慢後
速度為x，即 180a=185x，x/a=0.973。
使用公式e=Iw^2/2計算，w為地球轉動的角速度。因為x:a=0.973，約掉I/2，E(x)：E(a=0.9
37^2，也就是0.947。

假設地球是完美球體，密度均勻的話，自轉的動能就是2.58×10^29J。一方通行奪取到的能
量就是1.37×10^28J。史上著名的“沙皇炸彈”（TNT當量5000萬噸）爆炸的能量約為2×10
17J。一方通行的奪取到的能量是其655億倍。

美國目前最大當量測試彈頭Castle Bravo當量為1500萬噸TNT，能量為6.3×10^16J，一方通
行奪取到的能量就是其2100億倍。
中了這招還能毫髮無損的大樓存在嗎？如果直擊地面的話，可是會

「造成直徑4000km的的大坑，把日本列島漂亮的從地圖上清出去。」

■ 本州中央部分毀滅
一方通行用這股能量投擲水泥塊。他的攻擊方式有什麼問題嗎？
如果水泥塊的重量有10t的話，把地球自轉的5.3%能量加到上面，水泥塊就會以光速的99.99
99999999998% 飛出去。這個宇宙中沒有物體能夠超過光速，只能夠無限逼近光速
一個物體在空氣中以這個速度飛行，與空氣碰撞產生的溫度可以上升到47×10^12度。目標
建築會在瞬間被蒸發（說一個知識，高速物體在空氣中移動產生高溫並不是因為摩擦，因為
超過音速後空氣會被高速排開，自物體前端形成一個錐形。高溫產生的原因是空氣在物體前
部被極限壓縮。隕石沖入大氣層時產生高溫就屬於這種情況，另，不清楚這裡的溫度單位是
華氏度還是攝氏度，太陽表面的溫度約5500攝氏度，9900華氏度，中心溫度約15000000攝氏
度。47兆如果是華氏度的話，約等於26兆攝氏度。無論怎麼算，一方通行這裡都是造出小太
陽了。）

所以說，有可能毫髮無損嗎？這可不是能悠哉悠哉的情況。47×10^12度的物體會發出強光
，周圍的物體和地面都會蒸發掉。

這個攻擊之下，最危險的，是處於中心的一方通行本人！！

但是一方通行有向量控制，所以是沒事的。換言之，周圍的要倒楣了。同時，一方通行還可
以操縱光的方向，讓47×10^12度的鐳射直射阿雷斯塔的大廈……
一方通行果然是大殺器呀！！

而且，蒸發的範圍可不小，半徑有280km。垂直方向同樣會蒸發掉同樣距離的深度（ZC：大
陸地殼的厚度約30至50km，咦！？），地面會被挖成一個碗形。
學園都市在東京的西部，那麼西至名古屋，北至新渴，本州中央統統都完蛋了！
然而，只隔了2km的大樓卻安然無恙。到底有多堅固呀！？
※ 引述 《Sinreigensou》 之銘言：
: 標題：[閒聊] 一方利用的地球自轉能量到底多大
: 時間: Sat Jan  1 19:36:39 2022
:
: 剛剛找到這篇
:
: https://pansci.asia/archives/334405
:
: 在小說第十三卷中，一方通行為了要攻擊事件幕後黑手，學園都市統括理事長亞雷斯塔所
在
: 的「沒有窗戶的大樓」，使用能力將地球自轉的能量轉換到水泥牆上，以極快的速度朝向
「
: 沒有窗戶的大樓」將水泥牆擊出，以下是小說中的描述：
:
: 一、這個瞬間，九月三十日的地球自轉被延遲了大約五分鐘的程度。
:
: 二、他的手腕剝奪了能使得行星回轉的那股巨大的能量，因為向量被操縱了的關係，那股
能
: 量化為了惡魔的一擊。
:
: 三、這裡離『目標』的距離大約在兩公里以上。
:
:
: 然後作者分析：
:
:
:
: 希克蘇魯伯隕石，是推斷造成恐龍滅絕的一顆隕石，撞擊時會產生 1014 噸 TNT 的爆炸
當
: 量，釋放出 4.2× 1023(J)，相當於攻擊大樓能量的 7.8× 10^6%。
:
: 所以，「沒有窗戶的大樓」可以承受足以讓日本投降的「小男孩」1017 倍的能量，可以
抵
: 擋人類史上威力最大的「沙皇炸彈」2.5714286 ×  1013   2.57 ×  10^13 倍的能量，
: 可以
: ?
: 髮無傷的擋下足以讓世界範圍內的恐龍滅絕的「希克蘇魯伯隕石」 12857142.8571   1.3
 ?
: 10^7 倍的能量，而且這僅僅只是地球自轉的 5.3% 能量。
:
: 突然覺得一方那一擊沒有造成人類大滅絕很不合理
:
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 106.1.225.73 (臺灣)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/C_Chat/M.1641040792.A.F66.html
推 nahsnib: 記得這個在動畫中有修正為幾秒而已
推 kekebunny: 推
→ winda6627: 認真就輸了。
推 Yanrei: 寫小說真的不要太愛亂套一些數字比較好XD
→ Yanrei: 就算幾秒也一樣吧，能讓整顆地球質量的物體改變運動的程
→ Yanrei: 度，不論如何都是天文數字吧
推 nahsnib: 是啊，就算只剩1秒，整體威力還是大到不行
推 Hsu1025: 錯這個哪有差 真的去考究這個還寫得下去?
→ spfy: 我看你是不懂河馬物理學喔
※ 編輯: chung2007 (106.1.225.73 臺灣), 01/01/2022 20:50:32
推 dennisdecade: 就算是超大地震 也僅僅是影響地球轉動幾微秒以下而
→ dennisdecade: 已 影響五分鐘或是幾秒都是毀天滅地
推 nahsnib: 作品可以有魔法，可以有超能力，可是不能邏輯不自洽啊
→ nahsnib: 比方說你不能說這顆炸彈爆炸半徑十公里，結果有人可以扛
→ nahsnib: 著它在十秒鐘內飛到高空讓地面的人遠離爆炸半徑
→ chung2007: 我知道你想表誰，不過如果說河馬的物理學那應該還真的
→ chung2007: 辦得到
→ nahsnib: 或者你不能說這人可以發出一千分貝的聲音，但他是我們之
→ nahsnib: 中最弱的
→ nahsnib: 不可能的點不是做不做得到，而是你真的做到偷取地球能量
→ Yanrei: 話說他都有辦法做這種事了，那其實直接把能量(？)丟下去
→ Yanrei: 不就好了XD
→ nahsnib: 扔個水泥塊過去，在打到之前就原地產生黑洞了
→ nahsnib: 演算能力高如一方通行怎麼可能算不出來，這就是邏輯不自
→ nahsnib: 洽。
→ chung2007: 一方通行的能力是操作矢量，純能量他不能丟（因為沒有
→ chung2007: 方向性）至少舊約這個時間點他沒辦法
推 orze04: 331地震，自轉只慢了百萬分之1.6秒
→ chung2007: 331地震是什麼預言發言
推 orze04: 311啦 幹
推 ashrum: 所有的能量都有方向性啦！除非原po要重新定義亂度
→ nahsnib: 我物理不好，位能算能量嗎？如果算，位能有方向嗎？
推 ashrum: 有阿，位能的零點哪來
→ ashrum: 如果位能沒有方向性，零點可以換，那請問怎麼定量
推 nahsnib: 我物理就不好啊。那兩杯熱水放在桌上，沒有熱量傳遞，
→ nahsnib: 比較熱的那杯含有的熱能較多，這時候怎麼定義熱能方向？
→ nahsnib: 還是這時候要看個別粒子的震動方向來決定？
推 ashrum: 溫度就是用向量法表式啦，從溫度高傳往溫度低，這就是方
→ ashrum: 向性
推 nahsnib: 用絕熱容器放在桌上沒有溫度流動啊
→ nahsnib: 我只是想表達左邊這杯熱能較多
→ ashrum: 溫度高的粒子震動頻率高，溫度低的粒子震動頻率低，只有
→ ashrum: 理論上存在靜止不動的粒子，曰絕對零度
→ nahsnib: 起碼我以前學物理都說功是純量...
→ nahsnib: 所以是我學錯還是老師教錯
→ chung2007: ….只學完高中物理的我還是閉嘴好了
→ nahsnib: 對啊，所以兩杯沒有交流的熱水到底要怎麼決定能量方向
→ nahsnib: ASH大可以解釋一下嗎
→ ashrum: 能量就是一種流動了，你假設他發生流動時，溫度高的能量
→ ashrum: 高
→ chung2007: 國中老師也會跟你講根號裡面不可以有負數，高中老師會
→ chung2007: 跟你講那叫虛數，高中跟大學教的可能會不同也是有可能
→ chung2007: 的
→ nahsnib: 對啊，所以我很誠心發問，是不是有其他的方式定義能量
→ chung2007: 所以在數學上是有純量的對吧？
→ nahsnib: 兩杯水沒有接觸為什麼可以做它們會發生流動的假設？
→ nahsnib: 數學上當然有，向量跟向量內積就是純量了
→ ashrum: 功是純量沒錯啊，問題是功代表“固定方向”的能量啊
→ ashrum: 不正好就是向量內積向量嗎
→ nahsnib: 對，但是如果能量沒有發生流動呢？就一杯熱水放桌上，
推 kaiway3: 純量加梯度就有方向了啊，不然你以為梯度是為誰而設立的
→ nahsnib: 完全沒有傳熱，為什麼可以說他能量有方向？
→ chung2007: 物理上除非絕對零度不然水分子都在動？
→ nahsnib: 當然，所以這時候定義熱能的方向是粒子移動的方向嗎？
→ ashrum: 絕熱系統假設能量不流動，不孤立系統dE為零
→ ashrum: 不就
→ ashrum: 兩個不同的孤立系統在交流以前就是2個零啊
推 ayaneru: 炮姐的三馬赫硬幣根本是渣
→ ayaneru: 隨便弄一把機炮就比她強了
→ nahsnib: 為什麼？應該可以把一杯10度的水去跟絕對零度比較，
→ nahsnib: 算出他的熱能量吧？
→ nahsnib: 泡姊自己也有說確實一把機槍就比他的硬幣邱了
→ nahsnib: 不過他也不會去跟機槍正面對決啊
推 nahsnib: 到底為什麼能量一定會有方向？我只是想問這點啦
推 ashrum: 孤立系統的絕對零度在哪？
→ chung2007: 電磁砲是招牌技能，實際上炮姐的能力像萬磁王操作鐵砂
→ chung2007: 加上一堆硬幣直接當浮游砲在旁邊飄來飄去沒事射幾個出
→ chung2007: 去才是正常的打法吧
→ nahsnib: 絕對零度只是一個溫度，他不用在哪裡吧？
推 ashrum: 起碼不在孤立系統裡啊!你會算潛能就是預期它有流動方向啊
→ ashrum: ，你的熵到底發生什麼事了
→ chung2007: 高中沒學過那個
推 nahsnib: 對R。辛苦你了，總之能量有方向性，我下次去問我物理老師
→ nahsnib: 同事
推 comicreader: 事物變化後總熵值會增加，你可以想像冷熱水互相接觸
→ comicreader: 熱水總是變冷，冷水總是變熱，這其中的能量傳遞跟
→ chung2007: 原來n大是老師嗎XDDD
→ comicreader: 子系統溫度變化可以用於計算熵值，或許你可以想像
→ comicreader: 整個系統的狀態改變是必須遵循某種基本定律才可以發
→ comicreader: 生，是為熵值變化，在物理學上通常與系統能量息息相
→ comicreader: 關，在資訊學上則為資訊不可減少，衍生問題例如黑洞
→ comicreader: 把東西吃下去萬物均一，那麼其中蘊藏的情報哪裡去了
→ comicreader: 深入了解找熱力學研究，要討論先搞清楚基本再來切戳
→ comicreader: 位能的確算是能量，請千萬不要拿這個去問物理老師
→ comicreader: 他會懷疑你居心叵測問這基本想幹甚麼
→ chung2007: 還好吧，學生常常會問一些怪怪的問題，老師應該很習慣
→ chung2007: 吧很習慣吧
推 Bansar: 質能方程式就可以看出
→ Bansar: 把能量定義為向量會有問題
推 comicreader: 怪怪的問題跟不長眼的問題層級有差，怪問題可以有新
→ comicreader: 解答，有些問題只是學藝不精，就是這樣
推 ashrum: 質能方程式最妙的地方就是本來是純量的質量能對外作功
推 Bansar: 那把能量轉質量是對誰作功？
→ ashrum: 別忘了相對論質量的參考點可以換
→ ashrum: 考倒我了，能量轉質量在我的認知中是逆熵
推 Bansar: 我之前上過相對論 但我不知道質量參考點可以換 有相關資
→ Bansar: 料嗎？
→ Bansar: 就以兩個光子對撞 產生正負電子對
→ Bansar: 我沒看到其中的向量性
推 ashrum: 我不是說質量參考點，是“相對論質量”參考點，這個應該
→ ashrum: 可以換的吧?你或許比我還專業
→ ashrum: 我的解釋是dm/dt就有一個方向，指向哪恕我無法理解
推 derek625: 能量是純量  至少我的普物課本上是這樣寫的
推 ashrum: 普物課本還說時間是純量
推 Bansar: 時間的確看起來有方向性 以物理學來講它不是嚴格定義的向
→ Bansar: 量
→ Bansar: 以相對論裡Minkowski space 它是一個座標
推 ilohoo: 地球的品質？這邊的質量是真的質量不是品質啊
推 ndhuctc: 你們樓上討論都知道什麼是
噓 ndhuctc: W=Fdot S，數學上這是內積
→ ndhuctc: 耶
→ ndhuctc: 誰這麼厲害說內積是向量的
→ nahsnib: 不是我，不要算到我頭上