Hilft Jupiter, die Erde vor Einschlägen von Kometen / Asteroiden zu schützen?

Hilft Jupiter, die Erde vor Kometen oder Asteroideneinschlägen zu schützen?

Einige Astronomen glauben, dass ein Grund dafür, dass die Erde bewohnbar ist, darin besteht, dass die Schwerkraft des Jupiter uns vor einigen Kometen schützt. Insbesondere langperiodische Kometen dringen von außen in das Sonnensystem ein. Es wird angenommen, dass Jupiters Schwerkraft die meisten dieser sich schnell bewegenden Eisbälle aus dem Sonnensystem schleudert, bevor sie sich der Erde nähern können. Es wird angenommen, dass langperiodische Kometen die Erde nur in sehr langen Zeiträumen von Millionen oder zehn Millionen Jahren treffen. Ohne Jupiter in der Nähe würden langperiodische Kometen viel häufiger mit unserem Planeten kollidieren.

Von: http://earthsky.org/space/is-it-true-that-jupiter-protects-earth

Intuitiv gesehen scheint es mir, dass jeder massive Körper im Sonnensystem die Flugbahnen einiger Kometen / Asteroiden ablenken würde, die sonst eine Bedrohung für die Erde darstellen würden, aber es muss auch wahr sein, dass einige wenige nicht in einer Kollision waren Der Kurs würde dann an uns gerichtet, nachdem ihre Flugbahnen abgelenkt wurden. Warum ist das nicht der Fall?

Wortreiche Antwort, meistens leicht auf Mathe:

Das Schlüsselwort hier (und der Artikel verwendet dieses Wort) ist "langperiodische Kometen".

Zuerst gibt es Jupiter-Einschläge, aber das ist ein relativ geringer Prozentsatz, da selbst große Jupiter im Vergleich zu ihrer Umlaufbahn ziemlich klein sind. Selbst wenn Sie es bis an die Roche-Grenze ausdehnen, wo ein Komet auseinander brechen könnte, ist es immer noch ein sehr kleines Ziel im großen Schema der Dinge.

Aber jeder Komet, der in der Nähe von Jupiter vorbeifährt (ihn aber nicht trifft, von ihm gefangen genommen oder in seiner Roche-Grenze auseinander gebrochen wird), ändert seine Umlaufbahn durch die Schwerkraftunterstützung etwas . Jupiters hohe Masse und relativ hohe Umlaufgeschwindigkeit machen es zum König der Schwerkraft des Sonnensystems.

Je näher der Pass an Jupiter liegt, desto größer ist die Veränderung. Die Schwerkraft hilft, Richtung und Geschwindigkeit zu ändern. Sie können nicht nur einen ändern. Es ist sicher anzunehmen, dass die Hälfte dieser Schwerkraft dem Kometen Geschwindigkeit verleiht und die Hälfte die Geschwindigkeit verringert. Sehr locker beeinflusst die Richtung des Kometen sein Perihel und seine Geschwindigkeit, und jede Änderung seiner Geschwindigkeit wirkt sich auf seine Semi-Major-Achse aus (etwas weiter unten erklärt).

Die Umlaufgeschwindigkeit des Kometen hängt offensichtlich davon ab, wie nah der Komet an der Sonne ist. (Keplers Gesetz über gleiche Flächen über gleiche Zeiten), aber jedes umlaufende Objekt hat auch eine Durchschnittsgeschwindigkeit, die eng mit der Semi-Major-Achse und der Umlaufzeit verbunden ist, und es ist diese Durchschnittsgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit bei Aphelion (die langsamste Geschwindigkeit). das ist wichtig für diese Diskussion.

Die Umlaufzeit eines Objekts, das die Sonne umkreist, ist direkt proportional zur 3/2 Potenz der Semi-Major-Achse. Die Durchschnittsgeschwindigkeit ist sehr eng mit der Quadratwurzel des Abstands zwischen der Semi-Major-Achse und der Sonne korreliert.

Wenn Sie Kometen mit Umlaufzeiten von Hunderten oder Tausenden von Jahren erhalten, ist ihre durchschnittliche Umlaufgeschwindigkeit für ein Himmelsobjekt relativ langsam. Die durchschnittliche Umlaufgeschwindigkeit von Pluto beträgt etwa 4,67 km / s und die Mindestgeschwindigkeit bei Aphelion 3,71 km / s. Quelle .

Für längere Umlaufzeiten sinkt die Umlaufgeschwindigkeit ungefähr um die Quadratwurzel der relativen Entfernung, sodass ein Komet mit einer Umlaufzeit von 1.000 Jahren (etwa das Vierfache von Pluto) eine Umlaufgeschwindigkeit von etwa der Hälfte und eine Geschwindigkeit haben würde bei Aphelion von vielleicht 1,8 km / s oder etwas weniger.

Die Fluchtgeschwindigkeit für den Kometen erfordert nur eine Erhöhung der Aphelion-Orbitalgeschwindigkeit um 41,4%. Wenn Jupiter also mit unserem 1,8-km / s-Orbitalgeschwindigkeits-Langperiodenkometen bei Aphelion diesem Kometen einen Schub von nur etwa 0,75 km / s gibt, würde dies bedeuten genug sein, um diesen Kometen aus der Umlaufbahn zu schieben, wo er dem Sonnensystem entkommt.

Während es logisch erscheinen mag, dass Jupiter einen Kometen sowohl zur Erde als auch von der Erde weg senden könnte, macht der relativ kleine Schub, den ein Komet mit langer Periode benötigt, um dem Sonnensystem zu entkommen, dies zu einem weitaus wahrscheinlicheren Szenario als zu einem nahezu perfekten 100-Fuß-Szenario in die Erdumlaufbahn gebracht. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein langjähriger Komet von Jupiter aus dem Sonnensystem geworfen wird, ist relativ hoch, insbesondere bei mehreren Pässen, bei denen das Schlagen der Erde wie das Schlagen eines 100-Fuß-Put mit verbundenen Augen ist. Die Erde ist ein kleines Ziel. Aus dem Sonnensystem ist ein großes Ziel.

Für Kometen mit kürzerer Periode, bei denen die zusätzliche Geschwindigkeit, die benötigt wird, um dem Sonnensystem zu entkommen, größer ist, wächst dies proportional weniger wahr, aber für Kometen mit langer Periode, die nur einen kleinen Stoß benötigen, um aus dem Sonnensystem geworfen zu werden, wirft Jupiter statistisch gesehen viel mehr von denen raus als es zur Erde sendet.

Der Trick besteht darin, sehr genau zu sagen, wovon wir sprechen. Wenn Jupiter zum Beispiel durch den Asteroidengürtel oder durch den Kuipergürtel nach außen wandern würde, würde seine Größe eine Menge Material in das innere Sonnensystem schicken. Es ist nicht an und für sich, es wird immer die Erde schützen und die Auswirkungen auf die Erde verringern. Es hängt davon ab, wo es sich befindet und wie die Umlaufbahnen der Kometen sind, aber speziell für Kometen mit langer Periode sendet Jupiter sie viel eher aus dem Sonnensystem als zur Erde. Nicht alle, nur statistisch wahrscheinlicher.

Es ist erwähnenswert, dass wir nicht viel über die Oort Cloud wissen und wie viele Kometen / eisige Objekte sich darin befinden. Wir wissen nicht, wie viel Prozent der langperiodischen Kometen Jupiter-Crosser gegenüber Objekten mit weiter entfernten Perihelen sind. Wenn ein Stern oder ein großer Schurkenplanet die Oort-Wolke der Erde passiert, kann er einige der eisigen Objekte nach draußen in Richtung Erde schicken. (Planet 9 - wenn es existiert, wahrscheinlich nicht so sehr, wie dieser theoretische Planet wahrscheinlich bereits größtenteils seine Umlaufbahn geräumt hat), ist er also kein Schlüsselspieler beim Senden von Dingen an die inneren Sonnensysteme, sondern ein massives vorbeiziehendes Objekt, das vorbeizieht durch die oortwolke kann das zumindest theoretisiert werden, obwohl solche ereignisse eher ungewöhnlich sind, da der raum größtenteils leer ist. Wenn diese seltenen Ereignisse eintreten, dann gibt es '

Es wird angenommen, dass Scholz 'Stern vor etwa 70.000 Jahren innerhalb von 0,8 Lichtjahren von unserer Sonne vergangen ist, und ein solcher Durchgang könnte nahe genug sein, um viele Oort-Wolkenobjekte in Richtung des inneren Sonnensystems zu senden (obwohl 0,8 Lichtjahre noch ein bisschen weit entfernt sind Da die Oort-Wolke wahrscheinlich so weit draußen ziemlich leer ist. Für eine wirklich gute Anzahl neuer langperiodischer Kometen des inneren Sonnensystems möchten Sie wahrscheinlich einen Durchgang von 0,1 Lichtjahren oder näher ... aber massive Objekte, die so nah vorbeiziehen sind extrem selten und ... ich schweife ab).

Aber Scholz 'Stern könnte eine Reihe von Oort-Wolkenobjekten in langperiodische Kometen verwandelt haben, die das innere Sonnensystem passieren. (Wir werden es noch lange nicht wissen, da es vielleicht eine Million Jahre dauern wird, bis diese neuen Kometen uns erreichen.) Aber unter der Annahme, dass Scholz dies tat, wären alle Wolkenobjekte, die von diesem Ereignis in das innere Sonnensystem eindringen, Objekte mit extrem langer Periode und Jupiter wären ziemlich gut darin (im Laufe der Zeit würde es nicht schnell gehen), aber über mehrere Umlaufbahnen mit langer Periode, die wahrscheinlich Millionen von Jahren dauern, wäre Jupiter ziemlich gut darin, die meisten davon aus der inneren Sonne zu entfernen -System, aber nur durch Zufall würde es wahrscheinlich auch ein paar in die Richtung der Erde schicken. Wenn es keinen Jupiter gäbe, würde es viel länger dauern, bis diese langjährigen Kometen ausgeräumt sind. In diesem Sinne also Es schützt die Erde wirklich vor langperiodischen Kometen. Ohne Jupiter (und in geringerem Maße gegen Saturn) würde es viel mehr davon geben, und mehr Kometen würden mehr Auswirkungen auf die Erde bedeuten.