Temperatur eines fallenden Meteors

Ich lese "Was wäre wenn?" Artikel https://what-if.xkcd.com/20/ und ich interessiere mich für den wissenschaftlichen Hintergrund. Herr Munroe schreibt:

Wenn er [der Meteor] fällt, komprimiert er die Luft vor sich. Wenn die Luft komprimiert wird, erwärmt sie sich. (Das ist dasselbe, was Raumfahrzeuge und Meteore aufheizt – die tatsächliche Luftreibung hat damit wenig zu tun.) Bis es den Boden erreicht, hat sich die untere Oberfläche auf über 500℃ erhitzt, was ausreicht, um sichtbar zu glühen.

Wie kann man eine solche Schätzung vornehmen? Ich wollte PV = nRT verwenden, aber ich kenne das Volumen und den Druckunterschied nicht. Ich habe versucht, die gesamte kinetische Energie aller Luftmoleküle der Luft zusammenzufassen, die auf den Meteor prallen, aber die Antwort ist weit davon entfernt. Hat jemand eine Idee? So ein interessantes Problem.

Die ideale Gasgleichung funktioniert bei Meteoren nicht.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu modellieren. Eines der besten ist das Echtgasmodell . Anders betrachtet ist CEA ein interessanter rechnerischer Ansatz .
Verwandte: (1) ; Nützliche Links: (a) , (b) , den Rest können Sie googeln.

Antworten (3)

Der Staudruck erzeugt eine große Menge atmosphärischer Widerstandskraft durch die Kompression der Luft, die sich vor dem Meteor befindet. Seine Gleichung lautet:

P = ρ v 2

P ist der Druck,  ρ  die Flüssigkeitsdichte und v die Geschwindigkeit des Meteors ist.

Der Rest Ihrer Antwort ist möglicherweise hier zu finden, Drag and Heat . Anstatt das zu duplizieren, werde ich Sie bitten, es zu lesen und zu hoffen, dass es Ihnen hilft.

Es ist wahr, dass der größte Wärmebeitrag durch das Komprimieren der Luft entsteht. Die Temperatur eines fallenden Meteors war tatsächlich in meiner Prüfung in Aerodynamik II enthalten, wo ich seine Temperatur mithilfe von Stoßwellen vorhersagen musste. Nach meiner Schätzung waren es etwa 10.000 K. Um diese Frage zu beantworten, muss man die kompressiblen Luftströmungen richtig verstehen. Und ich weiß ein wenig darüber.

Der bedeutendste Beitrag zur Wärmeerzeugung ist die exotherme Reaktion von Eisen im Meteoriten mit Luftsauerstoff und Stickstoff. Die Oxide und Nitrate, die sich an der vorderen Eintrittsfläche bilden, sind nicht einheitlich. Sie werden sich so verteilen, dass unter ihnen die größtmögliche Entropie vorhanden ist. Dies wird ein weiterer laufender Prozess sein. Es wird also Wärme von Molekülen erzeugt, die jede definierbare Ordnung untereinander vermeiden. Wenn Sauerstoff und Stickstoff unter Druck erhitzt werden, bilden sich außerdem mit Hilfe des Wasserdampfs in der Luft große Mengen an Salpetersäure und salpetriger Säure ... die weiter mit dem Eisen reagieren und zu einer weiteren exothermen Reaktion beitragen.