Eventuelle Bildung einer Weltraum-Junk-Disc

Ich habe gehört, dass der gesamte Weltraumschrott im Orbit um die Erde irgendwann eine Scheibe ähnlich den Saturnringen bilden wird. Wenn das stimmt, warum? Ich würde erwarten, dass dieser Weltraumschrott aufgrund der gegenseitigen Anziehungskraft der Schwerkraft zwischen den einzelnen Teilen des Weltraumschrotts einfach eine kugelförmige Hülle im Orbit über der Erde bildet, wodurch er sich ausbreitet.

Jede Hilfe wird sehr geschätzt.

Dies ist im Wesentlichen ein Duplikat von Warum befinden sich unsere Planeten im Sonnensystem alle auf derselben Scheibe/Ebene/Schicht? . Wie Warricks Antwort auf diese Frage sagt, führen Kollisionen zwischen umlaufenden Objekten dazu, dass alles allmählich in einer einzigen Ebene zusammenbricht. Kollisionsloses Material, zB Dunkle Materie, tut dies nicht und bleibt daher eine diffuse Kugel.
Die Erde und andere nicht riesige Planeten haben keine Ringe, also muss es einen Grund geben, warum sie sich nicht bilden oder nicht lange bestehen.
@KeithMcClary: Die optimale Entfernung für die Bildung einer Scheibe auf einem felsigen Planeten ist wahrscheinlich zu gering und befindet sich gut innerhalb von Spuren der Atmosphäre. In den paar Tausend/Millionen Jahren würden die Trümmer also eine Scheibe bilden, ihre Umlaufbahn wird zerfallen und in den Planeten fallen.
Physics of Planetary Rings , S.95, diskutiert Ringbildung und -größe.

Antworten (1)

Zwei Dinge.

Erstens glaube ich, dass der Weltraumschrott einen Nettodrehimpuls um die Rotationsachse der Erde hat. Das liegt daran, dass es mit einem Drehimpuls von der Erdoberfläche und normalerweise in Richtung des Spins gestartet wird.

Zweitens können die einzelnen Weltraumschrottstücke inelastische Kollisionen ausführen, bei denen kinetische Energie, aber kein Drehimpuls verloren geht.

Wenn diese Dinge zutreffen, wird sich das System schließlich in einer Konfiguration mit minimaler kinetischer Energie für einen gegebenen Drehimpuls niederlassen, die eine scheibenähnliche Struktur sein wird. Der meiste Weltraumschrott befindet sich jedoch bereits im erdnahen Orbit. Wenn es kinetische Energie verliert, tritt es wieder in die Erdatmosphäre ein und verbrennt.

Ich wüsste nicht, in welchen Zeitskalen dies passieren könnte – Kollisionen zwischen Schrottstücken sind ziemlich selten – aber eine Gefahr besteht darin, dass ein paar große Kollisionen eine Kollisionskaskade auslösen könnten; Es wird angenommen, dass der gleiche Prozess (bei Planetesimalen) Trümmerscheiben aus Staub um einige Sterne herum erzeugt. Wie @rob betont, wird, wenn die Zeitskalen für unelastische Kollisionen zu lang sind, die Wechselwirkung mit der erweiterten Erdatmosphäre den Weltraumschrott nach unten ziehen, bevor er eine Scheibe bilden kann.

Denken Sie bei der Betrachtung von Zeitskalen daran, dass die meisten erdnahen Umlaufbahnen über Jahre bis Jahrzehnte eine nicht zu vernachlässigende Wechselwirkung mit der Atmosphäre haben. Ob es genügend unelastische Wechselwirkungen geben würde, um eine Scheibe zu bilden, bevor das Material aus geringer Höhe wieder in die Atmosphäre eintritt, ist eine numerische Frage.
@rob In der Tat. Die Aussage, dass "der ganze Weltraumschrott ... eine Scheibe bilden wird" ist sicherlich nicht wahr.
Wird sich die protoplanetare Scheibe bei Anwendung auf einen Protostern um den Äquator des Sterns bilden, weil sie die größte Winkelgeschwindigkeit und den größten Drehimpuls (aufgrund der unterschiedlichen Rotation) um den Äquator herum hat?
@KFerreira Die Scheibenform ist äquatorial, da dies die Ebene ist, die senkrecht zum Nettodrehimpulsvektor steht. Das hat nichts mit Differentialrotation zu tun.
Eventuelle Bildung einer Weltraum-Junk-Disc
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