Wenn der Mond von einem Meteor geeigneter Größe getroffen würde, wie lange würde es dauern, die Erde zu treffen?

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Eine Antwort auf die Frage: Wie gut würde der Mond die Erde vor einem Meteor schützen? erwähnt als Möglichkeit, dass der Mond in die Erde gestoßen werden könnte.

Was ist die kleinste Änderung der Umlaufbahn des Mondes, wenn er von einem großen Meteor getroffen wird, der dazu führen würde, dass er irgendwann auf die Erde trifft (dh "den Abfluss umkreist")? Wie würde die Zeitleiste aussehen (Minuten, Stunden, Tage, Jahre usw.)?

Gilliduck
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Selbst wenn ein unwahrscheinliches Ereignis die Umlaufbahn des Mondes so weit verändert hätte, dass er auf die Erde trifft, würde er von den Gezeitenkräften zerrissen, sobald er die Grenze von Roche erreicht hätte. Wie viel davon einen Ring bilden würde und wie viel sich schließlich auf die Erde auswirken würde, ist eine andere Sache, aber der Mond selbst würde sich niemals auf die Erde auswirken.
BillDOe
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@BillDOe Da wäre ich mir nicht so sicher. Die Roche-Grenze für das Erd-Mond-System liegt sehr nahe. Selbst wenn Sie davon ausgehen, dass nur der Kern starr genug ist, um die Gezeitenkräfte zu überstehen, wäre dies immer noch eine Kugel aus Eisen und Nickel mit einem Durchmesser von 320 km.
Luaan,
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@BillDOe Auch wenn es zerrissen ist, wird viel davon auf der Erde landen.
Mast
Die längste Zeit ist nur die Zeit des freien Falls von der aktuellen Umlaufbahn des Mondes zur Erde. Je nach Art des Aufpralls kann er kürzer sein.
Zephyr

Antworten:

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Wie mehrere Leute gesagt haben, ist dies unglaublich unwahrscheinlich. Ein Grund dafür ist, dass der von Ihnen beschriebene "Circularing the Drain" -Effekt bei festen Objekten, die viel weniger dicht sind als Schwarze Löcher, nicht wirklich auftritt. Umlaufbahnen sind auf diese Weise nicht "prekär".

Nehmen wir also an, etwas, das groß genug und schnell genug ist, um seine Geschwindigkeit merklich zu ändern, aber nicht groß genug oder schnell genug, um ihn zu zerschmettern, hat den Mond getroffen. Der Effekt wäre, den Mond von seiner gegenwärtigen, fast kreisförmigen Umlaufbahn um die Erde in eine elliptische zu verschieben. Abhängig von der Richtung des Aufpralls würde es entweder einmal pro Umlauf ein Stück näher an die Erde heranrücken als jetzt oder ein Stück weiter weg (es könnte auch ein Stück nach Norden und Süden schwingen). Wichtig ist jedoch, dass diese elliptische Spur zumindest für eine Weile stabil ist . Angenommen, es wird in eine Umlaufbahn geschleudert, die 220000 Meilen von der Erde entfernt ist und 240000 Meilen von der Erde entfernt ist. Dort wird es bleiben. Es wird nicht "spiralförmig".

Über einen ausreichend langen Zeitraum kommt auch die Schwerkraft der Sonne ins Spiel und die Dinge mögen sich etwas verschieben, aber das ist ein relativ geringer Effekt.

Angenommen, der Aufprall war wirklich groß, oder es gab eine Reihe von Aufprallen (die anfingen, wie eine feindliche Aktion auszusehen), so dass der innerste Punkt der Ellipse schließlich bis auf wenige tausend Meilen von der Erde herabgetrieben wurde , irgendwie auf wundersame Weise nicht den Mond in Fragmente zu zerschlagen. In dieser Entfernung spielt es eine Rolle, dass die nahe Seite des Mondes näher an der Erde liegt als die entfernte Seite, so dass die Schwerkraft der Erde stärker daran zieht. Wenn es länger als 3000 km um die Erdoberfläche kreiste (die Roche-Grenze), würden diese Kräfte es schließlich in Stücke reißen und die Erde würde wahrscheinlich für kurze Zeit einen hübschen Ringsatz haben, bevor interne Kollisionen zwischen den Bits verursacht werden Sie sollen auf die Erde regnen und alle töten.

Nehmen wir schließlich an, die Auswirkungen waren so groß, dass sie den Mond tatsächlich in eine elliptische Umlaufbahn brachten, deren innerster Punkt so nahe an der Erde lag, dass Erde und Mond sich berührten. Dies ist offensichtlich unmöglich, ohne den Mond zu zerschmettern, aber in diesem Fall würde der Mond tatsächlich die Erde treffen. Die Zeit für den Aufprall würde ungefähr 1/4 der gegenwärtigen Umlaufzeit des Mondes betragen, dh ungefähr eine Woche.

Steve Linton
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1
Und ein anderes Szenario wäre es, den Mond vollständig aus der Umlaufbahn zu werfen, ein anderes höchst unwahrscheinliches Szenario, das mit ziemlicher Sicherheit genug Energie benötigt, um den Mond zu zertrümmern.
1.
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Es besteht keinerlei Möglichkeit, dass der Mond durch einen Asteroideneinschlag aus seiner Umlaufbahn geworfen wird. Im Vergleich zum Mond hat sogar ein großer Asteroid vom Chicxulub-Typ eine sehr kleine Masse, und der Mond wurde bereits von mehreren getroffen, aber wie Sie sehen können, wurde er nicht aus seiner Umlaufbahn geschleudert. Der größte Asteroid im Asteroidengürtel ist Ceres mit 500 Meilen Durchmesser. Seine Masse ist im Vergleich zum Mond sehr klein, aber wenn es durch ein Wunder auf halbem Weg zum Jupiter aus seiner Umlaufbahn im Asteroidengürtel springt und eine Bienenlinie für den Mond erstellt, könnte ein Aufprall mit 25 km / s genau das sein genug sein, um ein sehr leichtes Wackeln in der Umlaufbahn des Mondes zu erzeugen, aber bei weitem nicht genug, um es zur Erde zu schicken. Der Mond entfernt sich tatsächlich mit einer Geschwindigkeit von mehreren Zentimetern pro Jahr von uns.

Michael Walsby
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1
Wenn es also einen Asteroiden gäbe, der groß genug wäre, um den Mond aus der Umlaufbahn zu drücken (Schurkenplanet ??), würde er den Mond eher zerstören als bewegen?
Gilliduck
Überprüfen Sie bitte die Platzierung des Kommas. Ich denke, Sie meinen entweder Meter pro Sekunde oder 25 Kilometer pro Sekunde. Eine tausendfache Geschwindigkeit, obwohl nicht ganz relativistisch, fühlt sich für Dinge, die sich im Sonnensystem bewegen, maßlos an. 2500025
Jyrki Lahtonen
Du hast recht. Ich meinte 25 km pro Sekunde. Warum ich drei Nullen hinzugefügt habe, weiß ich einfach nicht. etwas muss meine Aufmerksamkeit abgelenkt haben.
Michael Walsby
@ Gilliduck Yup. Es könnte sogar den Mond zerstören, ihn vollständig zum Schmelzen bringen, nur damit sich der Mond wieder zusammensetzt, wenn er abkühlt und zu einer einzigen kugelförmigen Masse zusammenstößt (obwohl ein Teil der Masse verloren gehen oder auf der Erde regnen könnte). Tatsächlich bildete eine ähnliche Kollision in erster Linie den Mond und hatte keinen großen Einfluss auf die Erdumlaufbahn um die Sonne. und trotz der Masse von Sonne und Erde ist die Bindungsenergie für das Erde-Mond-System viel höher als für die Erde-Sonne.
Luaan,
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Ceres, der mit 25 km / s in den Mond schlug, würde den Mond aus seiner Umlaufbahn werfen, wenn er den Mond nicht zuerst auseinandersprengte . Das sind 3e29 J an Energie . 10-mal mehr als die um die Erde umlaufende Energie und 3-mal mehr als die Gravitationsbindungsenergie des Mondes .
Schwern
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Hier spielen zwei Probleme eine Rolle, von denen nur eines real ist.

Es ist möglich, die Energie und den Impuls zu berechnen, die ein Asteroidenaufprall auf den Mond übertragen müsste, vorausgesetzt, zwei feste Kugeln (klassische Newtonsche Billardkugeln) treffen aufeinander (entweder ein direkter Aufprall oder ein flüchtiger Aufprall). Es gibt sicherlich Fälle, in denen der Mond in eine Umlaufbahn gerät, die auf die Erde trifft.

Doch lange bevor der Aufprall groß genug ist, um einen festen Mond ernsthaft zu bewegen, hören beide Körper auf, sich wie feste Massen zu verhalten und wirken eher wie Flüssigkeitstropfen. Sie spritzen und schleudern sowohl geschmolzenes als auch festes Gestein mit verschiedenen Geschwindigkeiten in alle Richtungen in den Weltraum.

Im Wesentlichen wäre dies eine kleinere Version der Ereignisse, von denen angenommen wird, dass sie in erster Linie den Mond geformt haben, mit einem marsgroßen Protoplaneten (genannt Theia - h / o / w / t / h / e / y / d / i / s / c / o / v / e / r / e / d / i / t / s / n / a / m / e / i / d / o / n / '/ t / k / n / o / w) die sehr junge Erde treffen. Im Wikipedia-Artikel finden Sie eine anständige Kurzbeschreibung und Hinweise auf weitere Details.

Es gibt Probleme mit dieser Hypothese als Erklärung für die Entstehung des Mondes, aber die Grundrisse wurden detailliert modelliert und sind an dieser Stelle gut verstanden. Ein Aufprall, der groß genug ist, um einen Billardkugel-Mond ernsthaft zu bewegen, würde eine sehr große Menge Energie freisetzen und eine sehr große Menge Stein in alle Richtungen in den Weltraum werfen.

Der größte Teil des losen Gesteins würde einen Planetenring um die Erde bilden, bevor er von den Überresten des Mondes eingefangen würde. Genug würde die Erde treffen, um ernsthafte Probleme zu haben. Ich habe keine Schätzungen für einen heutigen Lunar Streik gesehen - es ist wirklich Art und Weise , Art und Weise nach unten auf der Liste der Dinge zu kümmern - aber Back-of-the-Umschlag Schätzungen machen ich stark vermutet , dass dies eine sein würde sehr guter Zeitpunkt, um sich Elon Musks Marsmenschenkolonie anzuschließen ...

Mark Olson
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7
Sie wissen, dass es Theia heißt, weil sie beim Lunar Reconnaissance Orbiter das große "Theia was here" auf der Rückseite des Mondes gefunden haben.
Makyen
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Die Störung der Gezeitenkräfte durch eine gravierende Änderung der Mondmasse (und / oder der Umlaufbahn) wäre wahrscheinlich weitaus schlimmer als die Meteoritenschauer, die sich aus dem Aufprall ergeben. Erdbeben, Vulkanausbrüche, ganze Familien von Godzillas, die aus dem Meer auftauchen, alte Außerirdische, die aus ihrem Schlaf unter dem Meer erwachen und Tribut fordern, es wäre hässlich.
1.
@jwenting Guter Punkt.
Mark Olson
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Hier ist die Mathematik für das schnellste Szenario, in dem der Mond plötzlich aufhört zu kreisen und direkt auf die Erde fällt:

m1=7,342×1022kG

m2=5,9723×1024kG

r=356400000m

G=6,6743×10-11m3/(kG×s2)

F=G×m1×m2/r2=230.402.044.289.682.584.669N

ein1=F/m1=0,00313813735m/s2

ein2=F/m2=0,00003857844m/s2ein=ein1+ein2=0,00317671579m/s2

r/ein=334949s=3,88deinys

Das sind nicht ganz 1,5 Stunden (Antwort von NoAnswer), aber auch keine Woche (Antwort von Steve Linton). Außerdem ist dies eine obere Schranke (an der unteren Schranke, duh), da die Beschleunigung zunehmen wird, wenn sich der Mond auf der Erde nähert.

Die Antwort auf die Frage ist die gleiche wie bei NoAnswer, jedoch mit unterschiedlichen Zahlen: Alles zwischen der unteren Grenze (weniger als 4 Tage) und der Unendlichkeit (unter der Annahme, dass instabile Umlaufbahnen erreicht werden können, indem der Mond nicht auf einmal vollständig desorbiert wird).

Mathius
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Willkommen auf der Seite! Wir haben Latex. :-) Das \fraclasse ich für dich. :-)
Peter sagt, dass er Monica
Vielen Dank für die Verbesserung der Lesbarkeit
Mathius
BTW. Diese Antwort geht von keinem Masseverlust oder Massegewinn aus. Natürlich würde jeder Aufprall, der die Umlaufbahn der Monde verändert, sowohl den Mond als auch den Impaktor in Stücke zerbrechen. Einige der Teile könnten jedoch in weniger als 3 Tagen auf die Erde geschleudert werden (zum Starten und Erhöhen der Beschleunigung). Zufälligerweise handelt es sich bei 3 Tagen um die Transferzeit von Apollo-Missionen, an die ich mich erinnere.
Mathius
Wenn sich der Mond der Erde nähert, nimmt auch seine Beschleunigung zu. Es könnte integriert werden.
Peter sagt, dass Monica
0

TL; DR: Alles zwischen 1,5 Stunden und unendlich.

Nehmen wir an, der Mond würde in seinem Perigäum von einem Objekt gleicher Masse und Geschwindigkeit getroffen, das sich jedoch in entgegengesetzter Richtung zur Erde bewegt.

Nehmen wir auch an, dass ein beträchtlicher Teil der Trümmer, die durch diesen kolossalen Aufprall übrigbleiben, an der letzten bekannten Position des Mondes verbleibt, jedoch mit einer Umlaufgeschwindigkeit von Null. (Vielleicht bestand der Asteroid aus Käse?) Dieser Trümmerblock wird zum Zweck dieser Antwort "der Mond" sein.

Als nächstes nach dem Vorfall wird "der Mond" in Richtung Erde sinken, beschleunigt durch eine Kraft von ungefähr 1G. Dies liegt daran, dass die Schwerkraft für eine bestimmte Entfernung nicht wesentlich abnimmt und 1G die von der Erde ausgeübte Kraft ist. Eigentlich übt "der Mond" auch eine Kraft aus, aber der Einfachheit halber nehmen wir an, dass er nur den Effekt der Distanz aufhebt.

Die Beschleunigung des Mondes beträgt somit etwa 9,81 m / s² bei einer Startentfernung des Mondperigäums (~ 270.000 km, wenn ich mich recht erinnere, zu faul, um es auf Wikipedia nachzuschlagen). Wenn ich mich nicht irre, wird "der Mond" (Quadratmeter (Entfernung / Beschleunigung) = 5246,23 Sekunden) ungefähr 1,5 Stunden brauchen, um die Erde zu erreichen. Vielleicht ist es ein bisschen weniger für den Radius der Erde. Es wird auch mit einer Geschwindigkeit über Mach 50 ankommen und somit die Erdatmosphäre tatsächlich "treffen", dh einen Widerstand erfahren, der der Schallmauer entspricht, sowie eine extreme Druckerwärmung, die es wahrscheinlich zerreißen wird.

Dies ist der schnellste Weg, auf dem der Mond getroffen wird und dann auf die Erde stürzt. Die Frage stellte sich jedoch nach dem langsamsten Weg: Nun, durch Verringern der Masse und / oder der Geschwindigkeit des Asteroiden, der auf den Mond auftrifft, können wir den Effekt so einstellen, dass er zu jeder Zeit zwischen 1,5 Stunden anhält (vollständiger Stopp gegen Erde / Umlaufbahn (siehe oben) und Unendlich (immer noch eine stabile Umlaufbahn). Wenn der Mond später als 1,5 Stunden nach dem ersten Aufprall abstürzt, muss er in eine instabile Umlaufbahn gebracht werden, z. B. hin und wieder in Gebieten mit geringer Dichte der Erdatmosphäre.

In anderen Antworten wurde auch darauf hingewiesen, wie der Mond beim Desorbieren zerstört oder zerrissen werden kann, was definitiv zutrifft. Ich wollte mich nur auf den Aspekt der Zeitachse konzentrieren.

Keine Antwort
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Ich hatte das Gefühl, dass der Aspekt der Zeitachse beim Lesen der vorhandenen Antworten nicht berücksichtigt wurde.
NoAnswer
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Wenn Sie die Umlaufgeschwindigkeit des Mondes aufheben, würde es eine Woche dauern, bis der Mond die Erde erreicht. Hinweis: g ist nicht so weit weg von 9,8 m / s.
Joshua
Ihre Timeline ist vage und falsch, da sie Annahmen trifft, die Sie wirklich nicht treffen sollten. Beide Grenzen Ihres Frames sind ohne die falschen Annahmen unbegründet. Diese Antwort beantwortet den Timeline-Teil ziemlich gut: ungefähr eine Woche.
Mast
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Ich würde argumentieren, dass die Untergrenze für die Aufprallverzögerung bei 1,3 Sekunden liegt.

Jeder Aufprall, der den Mond relativ zur Erde ruhen lässt (siehe vorherige Antworten), würde den Mond auch strukturell stören . Verwandle es in eine sich ausdehnende Wolke aus Dämpfen und Trümmern, von denen einige die Erde früher treffen würden, von denen einige einen Ring bilden würden, von denen einige in den Rest des Sonnensystems (oder aus diesem heraus) entweichen würden. (Ich bin mir nicht sicher, wie gut es Elons Mars-Kolonie nach einer großen Kollision ergehen würde.)

Wenn wir also eine Störung zulassen, schlagen Sie den Mond einfach mit einem konvergierenden Schwarm ultrarelativistischer Impaktoren. Sie verwandeln den Mond im Wesentlichen in eine riesige Ladung. Wählen Sie die Energie, für die Sie die Geschwindigkeit des sich ergebenden Strahls auswählen möchten, bis zur Lichtgeschwindigkeit minus einem kleinen Rand. Schauen Sie sich eines dieser Stop-Motion-Fotos von einer Kugel an, die auf einen Apfel trifft, um die Auswirkungen zu visualisieren ...

jeffB
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