Was könnte dazu führen, dass die Erde langsam aus der Umlaufbahn fällt?

Ich möchte, dass sich die Erde langsam von der Sonne entfernt und zwischen mehreren Monaten und ein paar Jahren braucht, um den Punkt zu erreichen, an dem menschliches Leben auf der Oberfläche nicht mehr möglich ist. (Die Geschichte dreht sich um Bemühungen, rechtzeitig geschützt zu werden, und die daraus resultierenden Konflikte. Also ja, wir haben ein gewisses Maß an Raumfahrt, aber keine FTL – die Leute, die aussteigen, werden ihr Risiko auf so etwas wie Generationsschiffen eingehen. Oder, wie in den Kommentaren darauf hingewiesen, indem sie Unterkünfte auf der Erde bauen, damit sie länger Zeit haben, eine dauerhafte Lösung zu finden.)

Mein Problem ist, dass ich nicht weiß, woran das liegen könnte. Ich kann mir Wege vorstellen, die Erde schnell aus ihrer Umlaufbahn zu schlagen , bei denen die meisten oder alle Einwohner getötet werden, aber ich brauche etwas, das viele Menschen am Leben lässt und ihnen Zeit gibt, darüber nachzudenken, was als nächstes kommt. Ich möchte, dass sie langsam gefrieren, nicht langsam kochen – sich von der Sonne entfernen, nicht in sie fallen. Ist das möglich? Wenn das so ist, wie?

Es ist in Ordnung, eine Region zu verdampfen, wenn dies erforderlich ist. Ich mache mir keine Gedanken darüber, welche Menschen überleben, nur dass viele es tun.

Ich würde sagen, dass "mehrere Monate bis ein paar Jahre" ein bisschen zu ehrgeizig sein wird (auf unserem derzeitigen technologischen Niveau ist die Frage diesbezüglich etwas verschwommen). Ich habe das Gefühl, dass der Bau von Schiffen einer oder mehrerer Generationen, um "viele Überlebende herauszuholen", eher ein paar Jahrzehnte dauern wird.
@Ghanima danke. Die Idee war nicht, mit dem Bau von Generationsschiffen zu beginnen, wenn das Problem entdeckt wird; das würde zu lange dauern. Ich denke eher an die schnelle Anpassung bestehender Schiffe mit kürzerer Reichweite (also etwas weiter in der Zukunft, als wir Schiffe hätten ), als daran, einige Menschen vom Planeten zu holen. (Als ich "so etwas wie" Generationsschiffe sagte, hatte ich diesen Ansatz im Sinn, "lasst uns etwas aus bereits vorhandenen Komponenten zusammenklumpen".)
Weißt du, selbst wenn die Erde in den interstellaren Raum geschleudert und völlig zugefroren wäre, wäre sie immer noch bewohnbarer für jedes Raumschiff, das du kurzfristig bauen könntest. Es hat Schwerkraft, ein Magnetfeld und viel Masse zur Strahlenabschirmung. Reichlich Energie in Form von radioaktiven Stoffen, Kohlenwasserstoffen (die globale Erwärmung wäre kein Thema) und Erdwärme. Viele flüchtige Stoffe wie Wasser und Sauerstoff. Der Bau isolierter Unterstände wäre viel einfacher als der Bau von Raumschiffen und würde dazu führen, dass ein viel größerer Teil der Bevölkerung überlebt.
Also würden die Menschen große Notunterkünfte auf dem Planeten bauen, um so viele wie möglich zu retten. Und dann, viel später, als sich die Situation stabilisierte, fangen Sie an, davon zu träumen, einen neuen Planeten mit flüssigem Wasser zu finden.
@VilleNiemi ah, das macht Sinn. Vielen Dank! Also suche ich immer noch nach einer Ursache für dieses Ereignis (wenn es möglich ist), aber wie sie damit umgehen, wird jetzt anders sein.
Vielleicht wäre es einfacher, den gleichen Effekt zu erzielen, wenn die Sonne mit der Zeit langsam dunkler wird? (Natürlich bräuchten Sie dann eine Erklärung dafür, warum das passiert)
Und Sie könnten die Geschichte so gestalten, dass sich die Erde anfangs der Sonne nähert und verbrennt, aber es stellt sich heraus, dass die erste Person im Fieberwahn ist, und wenn das Fieber ausbricht, stellt sich heraus, wie Sie sagen, dass die Erde ist sich von der Sonne entfernen.
@Michael war fertig . (Oder war das offensichtlich gemeint und ich bin auf deine Falle getappt? :-) )
Nun, wir wissen nicht so viel darüber, wie Sterne funktionieren. Wenn ein ungewöhnliches Ereignis dazu führt, dass die Strahlungsleistung zu sinken beginnt, müsste das nicht erklärt werden. Sie könnten sogar Wissenschaftler dazu bringen, Dinge zu sagen wie „Ich verstehe nicht, wie das passiert, es ergibt keinen Sinn“.
Nun, die Schwerkraft könnte.

Antworten (6)

Du wirst viel Energie brauchen. Wie wir gleich sehen werden, zu viel Energie, um es schnell zu tun.

Angenommen, wir wollen die einfallende Sonnenenergie um etwa 20 % reduzieren (sollte die mittlere globale Temperatur um etwa 15 °C sinken), müssen wir den Abstand Erde-Sonne um 10 % vergrößern (die einfallende Sonnenenergie nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab). Das bedeutet, dass sich die Erde 15 Millionen Kilometer weiter von der Sonne entfernt.

Das Gravitationspotential U eines Körpers der Masse m im Abstand r von einer Masse M ist gegeben durch U = − G M m r . Wir addieren einen Faktor von zwei, um die kinetische Energie zu berücksichtigen: U = − G M m 2 r

Um die Potenzialänderung zu erhalten, Δ U = − G M m 2.2 r − − G M m 2 r = .1 G M m 2.2 r

Das wird herum brauchen 2.5 × 10 32 Joule, das ist mehr Energie als alle fossilen Reserven der Welt ( 4 × 10 24 J) und nuklear ( 2 × 10 23 J) Brennstoff oder etwa 50 Millionen Jahre Sonnenenergie. Es ist auch ungefähr gleich der Gravitationsbindungsenergie der Erde. Das ist die Energie, die Sie brauchen, um jeden Teil der Erde von jedem anderen Teil zu entfernen und sie so weit voneinander zu bringen, dass sie sich nicht neu bilden. Wenn Sie diese Energie auf eine – wenn auch leicht – unstrukturierte Weise anwenden (z. B. durch Verdampfen eines Kontinents), werden Sie sich keine Sorgen darüber machen, dass der Planet abkühlt, Sie werden sich Sorgen darüber machen, dass der Boden abkühlt aus Lava.

Sie könnten die Gravitationsinteraktion mit einem der Gasriesen durchführen lassen, aber es wird viel länger dauern, als Sie wollen, und Sie müssen begründen, warum es erst jetzt beginnt .

Wahrscheinlich ist Ihre beste Wahl ein Schurkenplanet, der das System durchquert und das Aphel der Erde anhebt (Sie können nicht mit nur einer Interaktion auf eine neue kreisförmige Umlaufbahn wechseln, aber eine elliptische Umlaufbahn reicht aus. Selbst am Perihel wird die Erde kälter sein als jetzt aufgrund thermischer Trägheit).

Frage aus Neugier: Welche Formel haben Sie verwendet, um diese Zahl zu erhalten ( 5 × 10 32 )?
Vielen Dank. Bei einem umlaufenden Körper müssen wir allerdings auch die kinetische Energie berücksichtigen, weil sich Körper mit kleineren großen Halbachsen schneller drehen. Da potentielle Energie negativ ist, während kinetische Energie positiv ist, wird die Formel
U = − G M m 2 a
wo a ist die große Halbachse.
@frodoskywalker Gibt es einen Grund, warum Sie nicht einfach einen Schurkenplaneten hereinlassen und die Erde auf eine hyperbolische Flugbahn aus dem Sonnensystem bringen oder das Aphel der Erde so stark anheben können, dass es praktisch unbewohnbar ist? Die Zeitskalen könnten so lang oder so kurz wie nötig sein, abhängig vom Ausmaß der Interaktion und davon, wie viel Warnung die Menschen auf der Erde hatten.
@cartographer nein, und das ist viel realistischer als mein Szenario, da es keine schnelle Erfassung des Schurkenplaneten erfordert.
A Pail of Air von Fritz Leiber (1951) postuliert, dass die Erde von einem vorbeiziehenden „dunklen Stern“ eingefangen wurde. Und ich habe gerade gelesen „Stern mit Potenzial zur Störung des Sonnensystems identifiziert“ < wired.co.uk/news/archive/2015-01/05/… >.

Im interstellaren Raum streifen Schurkenplaneten und Schurkensterne umher. Dies sind Planeten und Sterne, die aus den Sternensystemen herausgeschleudert wurden, in denen sie entstanden sind. Ich habe eine Schätzung gesehen, die besagt, dass bis zu 50 % der Planeten, die in einem Sternensystem gebildet werden, ausgestoßen werden, wenn das System reift.

Wenn einer dieser Planeten oder Sterne durch unser Sonnensystem fegte, könnte eine Reihe von Dingen passieren.

  1. Die Bahn unseres Sterns (der Sonne) könnte gestört werden. Es gibt viele Möglichkeiten, wie der Weg der Sonne gestört werden könnte. Im schlimmsten Fall könnte es einfach von den Planeten weggeschleudert werden, und die Planeten, die nichts mehr zu umkreisen haben, würden beginnen, sich in einer geraden Linie entlang ihres aktuellen Pfades zu bewegen. In diesem Fall würden die Lichter auf der Erde ziemlich schnell ausgehen: Tage/Wochen. Ein "milderer" Fall, in dem die Bahn der Sonne gestört wird, könnte ihre Bahn so verschieben, dass die Sonne langsam beginnt, sich durch die Umlaufbahn der Planeten zu bewegen. In diesem Fall könnten die Planeten, abhängig von der Geschwindigkeit des Fortschreitens der Sonne, auf die Sonne aufprallen oder sehr nahe an der Sonne vorbeiziehen und auf stark elliptische Bahnen geschleudert werden.
  2. Wenn das Schurkenelement einen Teil der Umlaufbahn der Planeten um die Sonne durchdringt, könnte es die Umlaufbahn aller Planeten stören, an denen es vorbeikommt. Wenn beispielsweise ein sehr großer Schurkenplanet in seiner Umlaufbahn hinter dem Mars vorbeizieht, könnte er den Mars so verlangsamen, dass die Umlaufbahn des Mars elliptisch wird und seine Umlaufbahn an seinem Perihel innerhalb der Umlaufbahn der Erde liegen könnte. Wenn dies passieren sollte, könnten wir Orbitalprojektionen verwenden, um zu bestimmen, dass in 3 oder 30 oder 300 Jahren die Erde und der Mars kollidieren würden.
  3. Wenn der Schurkenkörper in der Nähe der Erde vorbeifliegt, könnte die Erde in ihrer Umlaufbahn beschleunigt oder verlangsamt werden, was in jedem Fall eine elliptische Umlaufbahn verursacht. Wenn die Erde beschleunigt wird, würde sie während des Aphels Perioden erheblicher Abkühlung durchlaufen, wenn die Erde weiter von der Sonne entfernt wäre. Wenn die Erde verlangsamt würde, würde sie Perioden erheblicher Erwärmung durchlaufen, wenn die Erde im Perihel viel näher an der Sonne wäre.
  4. Der abtrünnige Körper könnte weit draußen am äußersten Rand unseres Sonnensystems in die Oortsche Wolke eindringen. Es wird angenommen, dass die Oortsche Wolke Kometen und Planetesimale enthält, die von der Entstehung des Sonnensystems übrig geblieben sind. Die meisten Kometen, Asteroiden und andere Überreste des frühen Sonnensystems sind entweder mit der Sonne oder den Planeten kollidiert oder wurden aus unserem Sonnensystem ausgestoßen. Somit ist unser aktuelles Sonnensystem "relativ" ereignislos in Bezug auf schwere Kollisionen. Etwas, das innerhalb der Oortschen Wolke vorbeifliegt, könnte eine sehr große Menge dieser Trümmer in das innere Sonnensystem werfen, was je nach Menge des abgeladenen Materials unsere Fähigkeit überwältigen könnte, sogar zu erkennen, ob sich etwas auf einem Kollisionskurs mit der Erde befindet. Es würde ziemlich lange dauern, bis sich dieses Material der Erde nähert, und wir würden eine Menge davon für mindestens ein Jahrzehnt, wahrscheinlich 3-5 Jahrzehnte, kommen sehen. Und wenn das Material auf dem Weg hinein an irgendwelchen äußeren Planeten vorbeikam, schleuderten diese Planeten das Material in verschiedene neue Richtungen. Und ein Teil davon würde in die äußeren Planeten einschlagen und Auswirkungen haben, wie wir gesehen habenShoemaker-Levy und Jupiter . Es würde also eine Menge neuer Dinge für die Erde geben, auf die sie in ein paar 100 oder 1000 Jahren stoßen könnte. Das wäre also scheiße...

Es ist möglich, dass wir das Schurkenelement, das sich unserem System nähert, relativ weit im Voraus erkennen und seine Auswirkungen vorhersagen könnten. Aus literarischen Gründen könnten es Jahrzehnte sein, oder wir könnten es in den letzten Jahren seiner Annäherung (im Fall einer Oortschen Wolkenkreuzung) entdecken, was uns wenig Zeit zum Reagieren lässt.

Wenn Sie möchten, dass die Umlaufbahn der Erde um die Sonne höher wird, fällt die Erde nicht aus der Umlaufbahn, sie erhebt sich aus der Umlaufbahn. Um ein Objekt im Orbit auf einen höheren Orbit zu bringen, müssen Sie ihm Rotationsenergie hinzufügen. Diese Energie muss irgendwo herkommen.

Ein massives Objekt, das das Sonnensystem durchquert und störende Umlaufbahnen (wie Kent beschrieben hat) wäre eine Option, aber es wäre keine kontinuierliche Entwicklung, sondern ein ziemlich plötzliches Ereignis. Außerdem würde es die Erde wahrscheinlich auf eine exzentrische Umlaufbahn bringen und nicht auf eine runde, wie sie es derzeit hat.

Eine andere Möglichkeit wäre, die Erde in Ruhe zu lassen und stattdessen die Masse der Sonne zu reduzieren . Wenn die Sonne allmählich an Masse verlieren würde, würde auch ihre Schwerkraft abnehmen und alle Planeten würden auf höhere Umlaufbahnen gehen. Was auch immer dazu führt, dass die Sonne an Masse verliert, würde wahrscheinlich auch ihre Energieabgabe auf die eine oder andere Weise beeinflussen. Das Hauptproblem für das Leben auf der Erde wäre also wahrscheinlich nicht die Änderung der Umlaufbahn der Erde, sondern eher die Sonne, die heißer oder kälter als gewöhnlich wird.

Bleibt die Frage: Was könnte dazu führen, dass die Sonne plötzlich stark an Masse verliert?

Ein möglicher Weg, wie die Sonne an Masse verlieren könnte, wäre eine plötzliche Zunahme koronaler Massenauswürfe (vorzugsweise in polarer Richtung, damit die resultierenden Sonnenwinde nicht alles Leben auf der Erde zerstören). Um ehrlich zu sein, wissen wir eigentlich nicht viel darüber, was in einem Stern vor sich geht. Das meiste, was wir zu wissen glauben, basiert auf unbestätigten Hypothesen. Sie können also mit ziemlich vielen plausiblen Erklärungen davonkommen, warum dies plötzlich passiert.

Eine andere Option wäre Teleportation (wenn Sie es zulassen möchten - es ist ein sehr weicher Sci-Fi-Trope). Etwas oder jemand teleportiert große Mengen an Masse aus dem Inneren der Sonne an einen anderen Ort.

+1 für die Verringerung der Sonnenmasse, was einfacher zu erklären ist, als dass sich die Erde erheblich ändert. Die Sonne könnte sowohl etwas kälter werden als auch eine geringere Schwerkraft haben, sodass Sie für eine relativ kleine Änderung die doppelte Wirkung erzielen.
Eine Alternative zur Änderung der Sonnenmasse besteht darin, die Gravitations-„Konstante“ durch ein Ereignis ändern zu lassen, das wahrscheinlich langsam mit einer gewissen Beschleunigung übergeht. Es könnte als Ergebnis von Experimenten zur Erkennung von Gravitationswellen entdeckt werden, was eine gewisse Vorankündigung gibt, dass es eine sich beschleunigende Veränderung gibt, die bald zu einigen großen Problemen für die Erde führen wird.
@DanBryant Das Ändern der Gravitationskonstante würde große Probleme im gesamten Universum verursachen . Es wird zum Beispiel die Sterne destabilisieren, weil jeder Stern ein empfindliches Gleichgewicht zwischen Fusionsdruck von innen und Gravitationsdruck von außen hat.

Müssen Sie speziell den Planeten bewegen?

Wenn nicht, was ist falsch an einem guten alten Riesen-Asteroiden-Massensterben wie dem, das es bei den Dinosauriern gab?

Ein großer Komet schlägt in die Welt ein und wirft eine Menge Staub und Dreck in die Atmosphäre, was verhindert, dass das Sonnenlicht durchkommt, die Temperaturen sinken, Pflanzen aufhören zu wachsen usw.

Sie könnten sogar eine Art Riesen-Asteroiden-Schauer haben, der mehrere Jahre dauert, Chaos verursacht und die Dinge langsam verschlimmert, wenn diese Riesen-Asteroiden alle paar Monate in den Planeten einschlagen und einen neuen Teil zerstören (was das Bleiben riskant macht, selbst wenn der Staub / die Temperatur sinken tötet nicht alle) und wirbelt noch mehr Staub in den Himmel.

Der andere Vorteil ist, dass es nicht viel Wissenschaft zu erfinden oder zu erklären gibt.

Das Problem mit einem Aufprall ist, dass sich die Dinge nach ein paar Jahren wieder normalisieren.
Es liefert eine Antwort auf den Geist des bereitgestellten Problems, wenn nicht den genauen Wortlaut der Frage ...
Wie lange dauert es, bis Massensterben zu Massensterben führen? Wenn heute ein riesiger Asteroid auf die Erde schlägt, wird dann nächsten Monat noch jemand hier sein?
Das hängt davon ab, wie groß es ist, wie viel Staub es aufwirbelt usw. Ein massives wäre sofort, aber es kann klein genug sein, dass die Schockwellen nicht alle töten, aber dennoch genug Staub in die Atmosphäre werfen, um die Sonne zu blockieren. Es würde also eine Weile dauern, bis die Pflanzen an Sonnenlichtmangel sterben, gefolgt von den Tieren ... dann haben wir eine Zeit, in der wir uns gegenseitig für das letzte Dosenfutter töten, bevor wir auch sterben.

Ich habe dazu keine Berechnungen durchgeführt, aber ich glaube, dass die Erde und der Mond bei der Berechnung ihrer Sonnenumlaufbahn als ein Massenkörper betrachtet werden sollten.

Wenn also der Mond vielleicht verdampft wurde, z. B. mit einem riesigen Nukleargerät, könnte der Masseverlust vielleicht ausreichen, damit die Erde der Schwerkraft der Sonne entkommt. Aber ich habe keine Ahnung, wie lange es dauern würde? Aber wenn Sie 1/7 der Gesamtmasse des Systems entfernen, gehe ich davon aus, dass es relativ schnell geht.

Oder vielleicht, wenn die Idee vernünftig ist, könnten Sie zuerst den Mond dazu bringen, der Erdumlaufbahn auf irgendeine Weise zu entkommen. Welche Energiemenge auch immer benötigt würde, um die Erde dazu zu bringen, der Sonne zu entkommen, es würde nur 1/6 benötigt, um den Mond dazu zu bringen, der Erde zu entkommen. Und wenn ein solches Ereignis die Kollision mit einem sehr großen Sternkörper wäre, würde die Kollision selbst die Menschheit nicht töten.

Dies gibt Ihnen auch mehr Freiheit bei der Entscheidung, wie lange eine Warnzeit der Menschheit bleiben soll, da Sie entscheiden können, mit welcher Geschwindigkeit der Mond von der Erde entweichen soll.

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Mir wurde klar, dass diese Antwort falsch sein muss. Wenn wir die Masse des umlaufenden Systems verringern, würde dies natürlich die Zentripetalkraft verringern, aber aufgrund der verringerten Masse des Systems wäre die Beschleunigung in Richtung Sonne unverändert (genauso wie zwei Objekte mit unterschiedlicher Masse mit derselben Geschwindigkeit fallen im Vakuum)

ps Völlig unabhängig von der eigentlichen Antwort (ich habe nicht genug Vertreter, um Kommentare hinzuzufügen), ähnelt Arthur C. Clarkes Buch The Songs of Distant Earth Ihrer Handlungsbeschreibung, dh die Menschheit versucht, eine Zukunft für sich selbst zu schaffen, wie es die Sonne ist kurz vor einer Supernova mit Sub-FTL-Technologie

Wenn Sie etwas recherchieren und versuchen könnten, die Fragen zu beantworten, die Sie hier aufwerfen, wäre dies eine erstklassige Antwort. Willkommen bei Worldbuilding!
Es gibt ein Problem mit dem "Verdampfen" des Mondes und das ist das Prinzip der Massenerhaltung. Wenn die Teilchen des zerstörten Mondes nicht über die Fluchtgeschwindigkeit hinaus beschleunigt werden, werden sie die Erde weiter umkreisen (und einige schöne Ringe bilden), aber die Masse des Systems Erde-Mond wird gleich bleiben. Der Punkt ist, dass es nicht ausreicht, den Mond zu zerstören, sondern ihn loszuwerden.

Wenn Sie einen logischen Grund finden würden, die Masse der Sonne um einen erheblichen Betrag zu reduzieren, würde sie ihre Gravitationskraft verlieren und die Erde würde wahrscheinlich langsam nach außen kreisen, bis sie entkommt oder zumindest eine unbewohnbare Umlaufbahn erreicht.

Philipps Antwort beinhaltet bereits „die Masse der Sonne reduzieren“.
Was könnte dazu führen, dass die Erde langsam aus der Umlaufbahn fällt?
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