Pytanie:
Jakich maksymalnych prędkości można się spodziewać po meteorytach?
SF.
2013-07-17 22:05:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tak, wiem, c to limit, ale powiedzmy, że chcemy zbudować schronienie, które będzie odporne na uderzenia metrorytem, ​​na Księżycu, jakiejś asteroidzie lub w dowolnym miejscu bez atmosfery . Możemy dostrzec wszystko większe niż, powiedzmy, 10 cm wystarczająco wcześnie, aby zniszczyć lub odeprzeć to za pomocą zdalnej broni, ale wszystko mniejsze niż to przejdzie i tarcza musi wytrzymać. $ Masa = 1 {dm} ^ 3 * 2g / {cm} ^ 3 $ (średnia gęstość asteroidy), $ E = 0,5 mv ^ 2 $. Wiemy, jak przekształcić energię w grubość tarczy, ale nadal potrzebujemy v.

Jakie są rozsądne oczekiwane prędkości meteorytów „szybkich”?

Pięć odpowiedzi:
#1
+21
AlanSE
2013-07-17 23:04:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Wciąż się zastanawiałem, skąd pochodzi to maksimum 72 km / s i rozgryzłem to! Oto wyliczenie:

30 km/s + (30√2) km/s = 72 km/s

Dlaczego? Po pierwsze, jest oczywiste, że Ziemia porusza się po swojej orbicie z prędkością 30 km / s. Ale z jakich możliwych kierunków może uderzyć asteroida? Najbardziej logicznym podejściem jest uderzenie go w dokładnie odwrotnym kierunku. To oznacza, że ​​żądamy asteroidy na orbicie wstecznej. Zwykle nie zdarzy się to w przypadku orbit w wewnętrznym Układzie Słonecznym wokół Słońca, ale pochodzi z chmury Ort lub gdzieś daleko.

Pomysł jest taki, że obiekt bardzo od słońca zostaje zakłócony i rozpoczyna wysoce eliptyczną orbitę. Mogą być wsteczne. Musiałby również przecinać się z naszą orbitą w swoim najbliższym punkcie Słońca (dlatego sumujemy dwie prędkości).

Energia kinetyczna ciała na orbicie kołowej stanowi połowę jego potencjału grawitacyjnego energia. Ponieważ daleki punkt orbity obiektu (myślę, że formalnie była to kometa) jest prawie nieskończony, oznacza to, że jego energia kinetyczna przy bliskim podejściu będzie dokładnie równa jego potencjalnej energii przy 1 AU. Oznacza to, że jego specyficzna energia kinetyczna (tylko 1/2 v ^ 2) będzie dwukrotnie większa niż na Ziemi. Oznacza to, że będzie podróżował z pierwiastkiem kwadratowym 2 razy szybciej niż Ziemia.

Oczywiście byłoby to rzadkie, ale zasada jest taka, że ​​wszystko, co porusza się szybciej niż to, gdy uderza w atmosferę, najwyraźniej pochodzi z zewnątrz nasz układ Słoneczny. To jest moja krótka ilustracja koncepcji. Ziemia jest zielona, ​​słońce jest żółte, a obiekt jest szary.

object hit

Dla ścisłości: pierwiastek kwadratowy z dwukrotności prędkości kołowej jest po prostu prędkością ucieczki, która jest prędkością wszędzie na orbicie parabolicznej. I rzeczywiście, orbita paraboliczna jest w zasadzie orbitą eliptyczną, z jej odległym punktem w nieskończoności.
IIRC, niektóre komety mogą podróżować szybciej niż 600 km / s, gdy zbliżają się do Słońca.
@coleopterist Tak, ale nie mogą stać się meteorytem, ​​dopóki nie znajdą się na orbicie Ziemi. Te komety, które pasą się na Słońcu, mijają drogę Ziemi z tą samą prędkością 30 x sqr (2), ale będą poruszać się prostopadle, więc uderzają w ziemską atmosferę tylko z prędkością 52 km / s.
Albo możesz po prostu wyliczyć, że prędkość ucieczki z Układu Słonecznego (= prędkość obiektu przybywającego z nieskończoności) na orbicie Ziemi wynosi 42 km / s.
#2
+6
Undo
2013-07-17 22:39:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Według American Meteor Society, meteoryty zwykle uderzają w ziemską atmosferę z prędkością około 160 000 mil na godzinę.

Meteory wlatują do atmosfery z prędkością wynoszącą od 11 km / s (25 000 mph), do 72 km / s (160 000 mph!) ...

Najwyższa wartość 70 ~ jest również powtórzona w tym odpowiedzi answer.com.

Dlaczego tak duży zasięg, od 25 000 do 160 000 km / h?

Szeroki zakres prędkości meteoroidów jest częściowo spowodowany faktem że sama Ziemia porusza się z prędkością około 30 km / s (67 000 mph).

Niedawno pojawił się meteoryt o długości od dwóch do czterech metrów, który uderzył w Kalifornię z prędkością około 64 000 mil na godzinę.

naukowcy obliczyli, że obiekt macierzysty meteorytu Sutter's Mill wszedł do atmosfery z prędkością 28,6 kilometrów na sekundę (64 000 mph).

#3
+2
user29
2013-07-17 22:20:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Amerykańskie Towarzystwo Meteorów podaje, że meteoryty zazwyczaj wchodzą do atmosfery ziemskiej z prędkością 11 - 72 km / s. Nie jest to cytowane, ale po pewnym googlowaniu jest to liczba, która często się powtarza.

#4
+1
MikeS
2017-04-20 01:55:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Z podstaw fizyki rozumiem, że kiedy obliczasz wymagania dotyczące prędkości ucieczki od grawitacyjnego przyciągania ciała, matematyka jest również w stanie wskazać maksymalną skumulowaną prędkość możliwą w wyniku przyciągania tej grawitacji do obiektu. Innymi słowy, podczas gdy prędkość ucieczki oblicza, co jest konieczne, aby przeciwdziałać sile grawitacji ciała, końcowa prędkość uderzenia jest sumą siły grawitacji tego ciała, gdy gromadzi się ono w trakcie przyspieszania mniejszego ciała z najdalszych zasięgów orbity i zanurza się w ciało jako obiekt wpływający. W przypadku naszego Układu Słonecznego mówimy o sile przyciągania między masą Słońca, maksymalną oczekiwaną masą uderzającego ciała, a także o wszelkich składnikach innych ciał Układu Słonecznego (np. Jowisz, Ziemia), które można obliczyć tak, aby miały na tym wpływ ciało. Te ostatnie są prawdopodobnie pomijalne w porównaniu do przyciągania Słońca przez najdalsze możliwe obszary. W przypadku asteroid górna granica jest wyraźnie znacznie mniejsza niż rozmiar planety. W ten sposób możemy obliczyć maksymalną prędkość końcową spowodowaną grawitacją, po zderzeniu, która wyniesie około 160000 mil na godzinę. Inny plakat błędnie opisał najwyższą wartość w zakresie, mówiąc, że prędkości są „zwykle” tak wysokie. Wcale nie są. W rzeczywistości 64 000 mph to najwyższa prędkość, jaką do tej pory bezpośrednio zmierzyliśmy z asteroidy / meteorytu, w naszej współczesnej erze podróży kosmicznych i współczesnej astronomii. To był meteoryt Sutter's Mill, który był widziany w zachodnich Stanach Zjednoczonych 1 listopada 2016 r. Na szczęście najszybsza możliwa prędkość zderzenia jest na szczęście tak rzadko obserwowana na Ziemi, że prawdopodobnie nigdy nie wystąpiła w całej historii ludzkiego istnienia. To górna granica - teoretyczne maksimum. Powinienem zauważyć, że należy również uwzględnić komety, a nie tylko asteroidy. Każdy z nich może stać się uderzającym meteorytem, ​​a obliczenia, które widziałem, są z tej perspektywy - jaka jest maksymalna prędkość uderzenia, jaką możemy zobaczyć z obiektu w Układzie Słonecznym? Obiekt może mieć zmienioną trajektorię podczas spotkania z Jowiszem, ale nie spowoduje to większego przyspieszenia, niż grawitacja Słońca jest w stanie wywierać na znacznie bardziej odległe obiekty, które ostatecznie zanurzają się jak kosmiczne kule.

Nadal istnieje kwestia prędkości początkowej, z jaką meteoryt przemieszcza się w przestrzeni międzygwiazdowej, zanim wejdzie do studni grawitacyjnej Słońca. Byłyby one niezwykle rzadkie, ponieważ większość meteorytów pochodzi z Układu Słonecznego, ale nie jest to niemożliwe.
Formuła, którą widziałem, dotyczy tylko obiektów Układu Słonecznego, a nie obiektów międzygwiazdowych. Istnieje możliwość, że obiekt międzygwiazdowy może skończyć z większą prędkością. Dobrze, że takie kolizje są niezwykle rzadkie! :-)
Źródła, które badałem, podają, że ponad 99% wszystkich meteorytów ma wpływ na asteroidy. To pozostawia mniej niż 1% jako komety, chociaż wydaje mi się, że dowody dotyczące Tunguskiej przemawiają za kometarną interpretacją tego wydarzenia z 1908 roku. Niedawno opublikowano artykuł, w którym odnotowano noctilucent obłoki związane ze zdarzeniem Tunguska jako dowód na lodowatą kompozycję najbardziej zgodną z wyjaśnieniem komety. Wydaje mi się, że procent oddziaływujących obiektów pochodzenia międzygwiazdowego jest albo pomijalnie mały, albo nawet nie można go jeszcze określić. :-)
#5
+1
user22563
2018-01-19 02:30:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Oczywiście odpowiedzią musi być rozkład prawdopodobieństwa. Rzeczywista dystrybucja z konieczności „zakodowałaby” przeszłą historię galaktyki, sąsiednich galaktyk itp. Ponieważ szybko poruszający się obiekt ma dłuższą trajektorię, istnieje większe prawdopodobieństwo, że uderzy w coś. W związku z tym szybciej poruszające się obiekty o dłuższej ścieżce zderzają się wcześniej i zostaną wcześniej usunięte z systemu, pozostawiając wolniejsze obiekty. W związku z tym rozkład prawdopodobieństwa liczby obiektów względem prędkości będzie się z czasem zmieniać w kierunku wolniejszych obiektów. Ale znowu jest to rozkład prawdopodobieństwa, więc istnieje pewna szansa na bardzo szybko poruszający się obiekt, który pozostał z wcześniejszych dni lub taki, który został wystrzelony z procy w mniej prawdopodobny sposób.

s / galaktyka / układ gwiezdny /, tak? Sąsiednie galaktyki nie mogą wpływać na orbity metroidów w żaden znaczący sposób, nie wspominając o ciałach wnoszących swój wkład.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...