Wenn ein massiver Gegenstand wie Jupiter an der Erde vorbeifliegen würde, wie nah müsste es kommen, um Menschen von der Oberfläche zu ziehen?

Ich verstehe, dass dies eine dumme Hypothese ist, aber ich frage nach einem 7-Jährigen.

Stellen Sie sich vor, ein interstellarer Streugasriese fliegt durch unser Sonnensystem.

Wenn wir nicht befürchten würden, dass es auch unsere Atmosphäre stiehlt und Gezeitenkräfte erzeugt, die alles zerstören ... Wie nah müsste es uns kommen, um genügend Schwerkraft auszuüben, um Menschen vom Boden abzuheben und in ihre eigene Umlaufbahn zu ziehen?

TL: DR Jupiter ist nicht dicht genug, damit sein Gravitationsgradient über dem Erdradius eine Gezeitenbeschleunigung von 1 g erzeugt, sogar direkt an der Oberfläche des Jupiters.

danke an PeterCordes

Die Schwerkraft des Jupiters wird die Erde selbst und alles auf sich ziehen.

Es ist nicht wie bei einem Staubsauger, der kleine und leichte Objekte selektiv anhebt. Die Schwerkraft skaliert mit der Masse jedes Objekts. ist die erde eine milliarde mal so massereich wie wir, so wird auch die schwerkraft des jupiters etwa eine milliarde mal so groß sein.

Das bedeutet, dass die Erde sich in Richtung Jupiter beschleunigen wird, und wir werden uns gleichzeitig beschleunigen, und wir werden den Ruck nicht annähernd so stark spüren, wie man vermuten könnte.

Denken wir stattdessen an die Größe der Erde und die Tatsache, dass die Menschen auf der nahen Seite näher am Jupiter sind als der Schwerpunkt der Erde und die Menschen auf der anderen Seite weiter entfernt sind.

Da Menschen, die sich dem Jupiter nähern, eine etwas stärkere Beschleunigung als der Massenschwerpunkt der Erde spüren, spüren sie ein ziemlich sanftes Ziehen. Wir werden das in einer Minute berechnen.

Aber ob Sie es glauben oder nicht, Menschen auf der anderen Seite der Erde, die sich weniger zerrig fühlen als der Massenmittelpunkt der Erde, werden glauben, dass sie in die entgegengesetzte Richtung gezogen werden! Sie werden nicht wirklich vom Jupiter weggezogen, aber sie werden nicht so schnell auf den Jupiter zu beschleunigen wie die Erde, und es wird sich so anfühlen, als würden sie abgestoßen.

Diese Art von Kraft wird als Gezeitenkraft bezeichnet. Dies ist das Bild, das im Zusammenhang mit dem Konzept häufig verwendet wird:

Quelle "Satellit" durch "Jupiter" ersetzen

Die Beschleunigung, die wir aufgrund der Schwerkraft fühlen, wird ausgedrückt als

wobei die Gravitationskonstante ist und ungefähr m ^ 3 / kg s ^ 2 entspricht und M jede Masse ist, die an dir zieht.$G$$6.674 \times 10^{-11}$

Wenn Sie 6378137 Meter und die Masse der Erde ( kg) Sie die gewohnten 9,8 m / s ^ 2.$5.972 \times 10^{+24}$

Wenn der Jupiter 114.000.000 Meter oder 114.000 Kilometer entfernt wäre, würde die Erde mit 1 g beschleunigen, aber die Menschen auf der nahen und der fernen Seite würden sehr unterschiedlich beschleunigen. Auf der nahen Seite, bei einem Abstand von 6.378 Kilometern, würde sich eine Beschleunigung von 1,2 m / s ^ 2 stärker anfühlen, sodass sie das Gefühl hätten, 12% weniger zu wiegen. Und die Menschen auf der anderen Seite würden sich ungefähr genauso leichter fühlen, weil sie weniger Beschleunigung fühlten als die Erde.

Wenn der Jupiter so nah wäre, dass er praktisch die Erde berührt, würde er sich immer noch nicht von der Erde lösen, vorausgesetzt, die Erde wäre intakt geblieben. Aber das würde nicht lange dauern !!! Die Erde würde sich mit etwa 20,9 m / s ^ 2 auf Jupiter zubewegen, und die Menschen auf der nahen Seite würden eine Beschleunigung von 24,8 auf Jupiter spüren, aber im Verhältnis zur Erde sind das nur 3,9 m / s ^ 2, was nicht ausreicht, um die Schwerkraft der Erde zu überwinden -9,8 m / s ^ 2.

Auf der anderen Seite der Erde ist es ähnlich; Die Beschleunigung in Richtung Jupiter würde 17,8 m / s ^ 2 betragen, abzüglich der Erdbeschleunigung von -20,9 sind es -3,0 m / s ^ 2, aber das reicht auch nicht aus, um die Anziehungskraft auf die Erde von in diesem Fall +9,8 m / s ^ zu überwinden 2.

Wenn die Erde den Jupiter berührt, werden wir uns auf der nahen Seite um 40% und auf der anderen Seite der Erde um 31% leichter fühlen, aber wir werden die Oberfläche nicht verlassen.

In nur wenigen Minuten würden wir jedoch so tief in Jupiter hineingezogen, dass wir durch Jupiters inneren atmosphärischen Druck zermalmt würden.

Es würde sicherlich Spaß machen, aber es würde nicht lange dauern!

Über 70.000 km. Wenn die Erde den Jupiter in einer näheren Entfernung umkreist (oder daran vorbeiflog), würden wir nicht nur die Oberfläche verlassen, sondern die gesamte Erde würde sich auflösen, da auch alle ihre Massen abwandern werden.

70.000 km sind Jupiters Roche-Grenze (obwohl sein tatsächlicher Wert stark von dem des anderen betroffenen Körpers abhängt), der Radius, in dem Gezeitenkräfte (bereits in der Antwort von uhoh erklärt) die Gravitationskräfte überwältigen und jeder umlaufende Körper sich nicht durch sein eigenes Gewicht halten kann . In diesem Zusammenhang verhalten sich die Menschen an der Oberfläche nicht anders als Felsen.

Übrigens wird dieses Szenario auch in einem Youtube-Video untersucht . Ich würde nicht sagen, dass es sehr gut ist, aber es kann hilfreich sein, die Roche-Grenze einem 7-Jährigen zu erklären.

Wie andere Antworten zeigen, ist Jupiter nicht massiv genug, um einen Planeten der Erddichte auseinander zu ziehen. Aber wir können stattdessen ein etwas schwereres Objekt verwenden - zum Beispiel einen kleinen kalten braunen Zwerg mit 13 Jupitern oder ungefähr 4000 Erden. Nach der Starrkörper-Roche-Formel beträgt die Roche-Grenze dann Erdradien oder 130.000 km. Der Radius des Braunen Zwergs ist nicht viel größer als der des Jupiter (da beide aus komprimierbarem Gas bestehen), also kleiner als 100.000 km, und es gibt Raum für die Zerstörung der Erde, ohne tatsächlich damit zusammenzustoßen.$\sqrt[3]{2\cdot 4000}=20$

Unser brauner Zwerg, der sesshaft in der Galaxis umherwandert, entdeckt unsere Sonne und beschließt, genauer hinzuschauen. Es schreit auf einer hyperbolischen Umlaufbahn durch das innere Sonnensystem, was bedeutet, dass es sich mit etwas mehr als der Fluchtgeschwindigkeit der Sonne bewegt, wenn es die Erde nur knapp verfehlt - nennen wir es 100 km / s. Wenn wir die Perspektive wechseln, können wir sagen, dass die Erde mit 100 km / s auf den Braunen Zwerg trifft und nur knapp daneben liegt. Mit dieser Geschwindigkeit können wir fast eine halbe Stunde innerhalb der Roche-Grenze verbringen, wenn wir den Braunen Zwerg zum Zeitpunkt der nächsten Annäherung fast berühren.

Aber das hört sich so an, als wäre es unnötig dramatisch, und stattdessen hat der braune Zwerg einen etwas breiteren Liegeplatz, sodass die Erdbeschleunigung beim Annähern am Nullpunkt für Fußgänger um höher ist . Dies ist der Fall, wenn unsere Entfernung zum Braunen Zwerg der Roche-Grenze oder 128.000 km beträgt. Die Länge unseres Weges durch die Roche-Zone beträgt dann ungefähr 20.000 km, was bedeutet, dass die Begegnung 200 Sekunden dauert. Nennen Sie es drei Minuten.$-0.1\;\rm m/s^2$$\sqrt[3]{\frac{9.82}{0.1+9.82}} = 0.997$

(Der scharfäugige Leser wird bemerken, dass diese Zahlen bedeuten, dass die andere Seite der Erde tatsächlich nie innerhalb der 130.000-km-Grenze liegt. Was jedoch wirklich zählt, ist die erste Ableitung des Gravitationsfelds des Braunen Zwergs. Wenn Sie also stehen Auf dem antipodalen Punkt haben Sie immer noch den Schwerpunkt der Erde unter sich, selbst wenn Sie sich außerhalb des Grenzwerts befinden. Die Zahlen sind ohnehin alle ungefähr.

(Andererseits reichen einige Minuten eindeutig nicht aus, um das geschmolzene Erdinnere in der neuen Situation in ein hydrostatisches Gleichgewicht zu bringen. Daher ist die Verwendung der Starrkörperformel angemessen.)

Was passiert dann?

Erstens ist es natürlich ein großartiger Anblick . Der Braune Zwerg dominiert den Himmel mit einem Winkeldurchmesser zwischen 60 ° und 100 °.

Dann kann es unangenehm heiß werden . Nicht unbedingt "die Berge schmelzen" heiß oder sogar "die Meere kochen weg" heiß. Aber dies sagt , dass die kälteste braunen Zwerge haben über die Temperatur einen Ofen backen, und mit einem bedeutenden Teil des Himmels bei 150 ° C jemandem ins Schwitzen machen. Keine Sorge, in ein paar Stunden ist alles vorbei. das wird gut damit umgehen.

Direkt am Boden nimmt die Schwerkraft sanft ab, während wir uns Roche nähern. Wenn es Null G passiert, bist du im freien Fall und fängst an, sanft nach oben zu schweben. Abgesehen davon, dass sich alles um Sie herum - Autos, Häuser, Bäume, der Boden selbst - ebenfalls im freien Fall befindet, da sie nur durch die Schwerkraft niedergehalten wurden. In erster Näherung geht es bei Ihrer lokalen Erfahrung also nicht darum, von der Erde gerissen zu werden, sondern nur um Schwerelosigkeit. ( Oder ist es das? Siehe unten.)

Das Gleiche gilt für den Antipodenpunkt.

Ein Problem, das sich hier zeigt, ist, dass die Atmosphäre in den Weltraum entweicht . Da es keine Schwerkraft gibt, die es niederhält, entkommt es eher schneller als das sanfte Schweben von Autos, Bäumen und Menschen, angetrieben von seinem eigenen Druck. Noch bevor wir Roche erreichen, ist die Luft möglicherweise zu dünn geworden, um zu atmen. Auf der anderen Seite strömt frische Luft aus den umliegenden Gebieten herein, um die Lücke zu füllen und die Ur-Ur-Großmutter aller Hurrikane hervorzubringen. (Und natürlich ein Ur-Ur-Großvater um den Antipoden).

Auf einem großen Kreis, der 90 ° vom Bodennullpunkt entfernt ist, steigt die Schwerkraft auf etwa 1,7 G. Sie fühlen sich schwer. Ho hum.

Zwischen diesen Bereichen passieren dramatische Dinge. Bei etwa 45 ° von Ground Zero (oder der Antipode) die Gezeitenkraft ist im rechten Winkel zur Vertikalen, so dass die Stärke der Schwerkraft über das , was wir gewohnt sind - aber die Richtung ist anders. Es ist, als ob die Welt um einige zehn Grad geneigt wäre , so wie schlechte Science-Fiction-Filme vorgeben, ein Gravitationsfeld zu betreten. Hohe Gebäude kippen um; viele nicht so große brechen einfach zusammen. Seen und Meere tun Dinge, die das Wort "Tsunami" zusammenpacken und nach Hause bringen, hoffnungslos übertroffen. Was das Wasser nicht bekommt, werden unaufhaltsame Steinschläge. Und vergessen Sie nicht die Hypercane-Force-Stürme, da die Atmosphäre fast ungehindert "nach unten" rutscht.

Dies setzt natürlich voraus, dass der Untergrund starr ist. Es ist nicht ganz so, obwohl es wahrscheinlich genügend strukturelle Integrität hat, dass der vorhergehende Absatz immer noch wahr ist. In jedem Fall rutscht die gesamte Erdkruste "nach unten" in Richtung Ground Zero (oder wie immer der Antipode). Verschiedene Teile der Kruste gleiten jedoch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. In der Nähe der "ho hum" Zone wird die Kruste gedehnt; Bei Ground Zero oder Antipode häufen sich die Krusten. Eigentlich hat nichts Zeit, sich mehr als (sehr grob) einige Dutzend Kilometer von seiner Startposition zu entfernen, aber das reicht völlig aus, um in jeder tektonisch aktiven Zone der Erde kataklysmische Hypererdbeben auszulösen. Wo es keine aktive Zone gibt, um den Stress aufzunehmen, eröffnen sich neue.

Ich bin mir nicht ganz sicher, was der Mantel tut, aber es ist wahrscheinlich nichts Schönes.

Eine Sache , der Mantel ist passiert Null um Boden zu tun. Ohne die Nettogravitation, die die Kruste niedrig hält, fällt der hydrostatische Druck in der unteren Lithosphäre gegen Null. Überall in Magmen gelöste flüchtige Stoffe versuchen zu entgasen, bilden Blasen und dehnen das Magma aus, bis die Trägheit der darüber liegenden Gesteine ​​dem Widerstand entgegenwirkt. Der Effekt ist, dass die Kruste schneller nach oben gedrückt wird, als sie von den Gezeiten gezogen wird. Wenn Sie also auf Bodennull stehen, werden Sie vielleicht doch keine Schwerelosigkeit erleben. Stattdessen können Sie direkt auf dem größten Vulkanausbruch in der Geschichte des Planeten stehen. Wirklich die Erfahrung Ihres Lebens.

Dann sind die drei Minuten vorbei und der Braune Zwerg tritt wieder zurück.

Am Ground Zero sind Sie jetzt mindestens einen Kilometer höher als zu Beginn und bewegen sich mit allem, was Sie umgibt, immer noch mit zig Kilometern pro Stunde nach oben. Das ist weit weniger als die Fluchtgeschwindigkeit, also muss das, was hochgeht, wieder runterkommen. Bis auf "down" handelt es sich nun höchstwahrscheinlich um ein kochendes Vulkaninferno. Bist du nicht froh, dass du nicht von dem Braunen Zwerg geröstet wurdest?

Es bleibt noch Zeit, dass die gleitenden tektonischen Platten zum Stillstand kommen und die neuen Risse in der "ho hum" -Zone anfangen, mit dem Ground Zero-Vulkan zu konkurrieren. Sofern sich das Erdinnere nicht elastisch verformt, versucht nun alles, zurückzugleiten .

Der Planet existiert jedoch immer noch. Tatsächlich ging keine Masse verloren. Andererseits hat die Begegnung unsere kollektive Geschwindigkeit um einige zehn Kilometer pro Sekunde verändert, was im Großen und Ganzen mit unserer normalen Umlaufbahn vergleichbar ist. Das wird die Jahreszeiten total ruinieren.

Naja. Es ist nicht so, als wäre jemand von uns hier, um sich darüber zu beschweren.

(Der scharfsichtige Leser aus der Zeit vor , dass die meisten dieser Katastrophen beachten Sie wird passieren würde sogar den ganzen Weg bis zur Roche - Grenze , ohne zu bekommen. Also , wenn die Welt zu Ende, Jupiters Gravitationsfeld könnte fähig genug sein, nachdem alle.)