Die Erde ist weg. Der Mond ist weg. Mars wird atomisiert. Das gesamte Sonnensystem wird für ein paar Tage heißer als Merkur. Die Sonne scheint bis zu 12.000 Mal heller zu leuchten. Das Sonnensystem wird für immer gezeichnet sein.

Wie jdunlops Antwort sehr prägnant sagt, „alles stirbt“. Aber lassen Sie mich Ihnen genau sagen, wie tot alles ist.

Der Asteroid liefert Energie in Höhe einer halben Sonnenmasse von TNT an die Erde. Ein 20.000stel dieser Energie wird verwendet, um die Erde zu Staub zu zerkleinern und sie in die entlegensten Winkel des Universums zu schleudern. Etwa ein Hundertstel dieser Energie wird verwendet, um die Überreste der Erde in die Bewegungsrichtung des Asteroiden zu schieben. Der Rest dieser Energie wird verwendet, um einen omnidirektionalen Trümmerstrahl zu sprengen, der sich mit etwa 0,004-facher Lichtgeschwindigkeit fortbewegt, und um die Überreste der Erde auf etwa eine Milliarde Grad zu erhitzen. Mit anderen Worten, 99 % der Energie des Asteroiden erzeugen eine schlichte und einfache Explosion.

Diese Explosion ist stark genug, um den Mond hundertmal zu zerstören. Diese Explosion wird das Äquivalent dazu tun, jeden Quadratmeter der nahen Seite des Mars (und jedes anderen inneren Planeten) mit Atomwaffen zu zerstören. Mit nur 4 Monaten für die Evakuierung müssen Sie einen Planeten oder die Sonne zwischen sich und die Erde bringen, wenn Sie überleben wollen, und dazu müssen Sie sehr schnell fliegen.

Wenn wir davon ausgehen, dass die Plasmakugel, die früher die Erde war, nach einem exponentiellen Zerfall mit einer Lebensdauer von etwa einem Tag Energie abstrahlt, ähnlich wie bei einigen Novae, dann erhält das gesamte Sonnensystem ein Vielfaches an Energie pro Quadratmeter als Merkur empfängt von der Sonne für viele Tage. Die Schäden, die dadurch an eisigen Asteroiden und den Oberflächen der äußeren Planeten entstehen könnten, sind enorm.

Selbst nachdem die Plasmakugel unter lächerliche Werte abgekühlt ist, würde die Explosionswelle aus Trümmern ein paar Monate brauchen, um sich ihren Weg durch das Sonnensystem zu bahnen. Dies würde eine zweite Zerstörungswelle nach der ersten Ofenexplosion bedeuten.

Für einen entfernten Beobachter scheint die Sonne plötzlich bis zu 12.000-mal heller geworden zu sein (ein Unterschied von 10,2 scheinbaren Größen). Nach meinen sehr groben Schätzungen scheint die Sonne nach etwa 10 Tagen wieder normal zu werden.

Das Sonnensystem wird nie wieder dasselbe sein. Jeder Mensch, dem es gelang zu überleben, würde feststellen, dass die Planeten des Sonnensystems ganz anders aussehen als früher.

Wenn Sie sehen möchten, wie ich zu diesen Schlussfolgerungen gelangt bin, lesen Sie weiter ...

Die Masse des Asteroiden beträgt ca$3.7\times 10^{22}$kg. Seine Geschwindigkeit beträgt ca$1.5\times 10^7$MS. Bei einem Lorentzfaktor von nur 1,001 können wir die Newtonschen Formeln für kinetische Energie verwenden$E=\frac{1}{2} m v^2$und Schwung$p=m v$mit angemessener Genauigkeit. Der Asteroid hat eine kinetische Energie von$4.2\times 10^{36}$J und Impuls von$5.5\times 10^{29}$kgm/s.

Für etwas, das mit der Erde interagiert, ist diese Energie lächerlich groß. Basierend auf der Tabelle der Größenordnungen (Energie) von Wikipedia (die eine meiner Lieblingstabellen überhaupt ist) ist die Gravitationsbindungsenergie der Erde eine bloße$2\times 10^{32}$J. Dieser Asteroid, der diese Energie um den Faktor 21.000 übertrifft, verwandelt die Erde leicht in eine sich schnell ausdehnende Kugel aus Plasma und überhitztem Staub, der bis in die entferntesten Winkel des Universums geschleudert wird.

Aber nur die Erde zu zerstören und sie in die entferntesten Ecken des Universums zu bringen, kostet nur einen winzigen Bruchteil der Energie des Asteroiden. Was passiert mit der restlichen Energie?

Schwung

Vielleicht geht es um die Erhaltung des Impulses (obwohl ich zeigen werde, dass dies auch nur ein winziger Bruchteil ist). Die Erde hat eine Masse von$6.0\times 10^{24}$kg und Umlaufgeschwindigkeit von$3.0\times 10^4$m/s, also hat sein Impuls eine Größe$1.8\times 10^{29}$kg m/s, was von vergleichbarer Größenordnung wie der Impuls des Asteroiden ist, obwohl der Impuls der Erde relativ zum Asteroiden in jede Richtung zeigen könnte.

Nehmen Sie für einen Moment an, dass alle Teile der Erde in die gleiche Richtung wie die Bewegung des Asteroiden weggesprengt wurden und dass sich der Asteroid und die Erde in die gleiche Richtung bewegten, sodass sich ihre Impulse addierten ($7.3\times 10^{29}$kgm/s). Die Endgeschwindigkeit der Erde in diesem Szenario ist$1.2\times 10^5$m/s, mit einer kinetischen Energie von$4.3\times 10^{34}$J (als Referenz, die kinetische Energie der Erde vor dem Aufprall ist$2.7\times 10^{33}$J). Das ist nur 1 % der vom Asteroiden abgegebenen Energie. Das bedeutet, dass die Erde nicht nur in einer geraden Linie explodieren kann, sondern in alle Richtungen explodieren muss, um mehr Energie loszuwerden.

Grob geschätzt, wenn wir davon ausgehen, dass die Energie des Asteroiden vollständig in die kinetische Energie dieses omnidirektionalen Sprays einfließt, dann würden wir die Trümmer mit einer Geschwindigkeit von$1.2\times 10^6$m/s oder 0,004 c. Wie ich weiter unten bespreche, wird ein Teil dieser Energie jedoch auch in die Überhitzung der Trümmer fließen.

Heizung

Ein solcher Einschlag würde mit ziemlicher Sicherheit eine erhebliche Erwärmung der Erde nach sich ziehen. Der größte Teil der Erde besteht aus Magma (und Eisen, aber Eisen hat eine geringere Wärmekapazität und einen ähnlichen Siedepunkt). Ihr typisches Magma unter atmosphärischem Druck hat eine spezifische Wärmekapazität von etwa 1500 J/kg/K ( Quelle : 'Thermodynamic and Transport Properties of Silicate Melts and Magma', Lesher und Spera) und ich erwarte zwar nicht, dass dies sehr genau ist Manteldruck ist es wahrscheinlich die richtige Größenordnung. Und wir haben die Erde bereits in kleine Stücke gesprengt, also steht sie nicht mehr unter Druck.

Um den gesamten Planeten um ein Grad aufzuheizen, würde es bei einer spezifischen Wärmekapazität von 1500 J/kg/K dauern$9\times 10^{27}$J/K. Der Siedepunkt von Siliziumdioxid liegt bei 2950 Grad Celsius. Die Erwärmung der Erde um 3000 Grad würde etwa dauern$2.7\times 10^{31}$J, das ist ein winziger Bruchteil der Energie des Asteroiden.

Nachdem wir die Erde in ein Gas verwandelt haben, können wir ihre Wärmekapazität als die eines idealen monoatomaren Gases annähern, die 12,5 J/K/mol beträgt (dies ist nicht unbedingt eine genaue Annäherung, aber für unsere Zwecke wahrscheinlich ausreichend). Jetzt brauchen wir die Molmasse der Erde. Basierend auf der Zusammensetzung der Erde beträgt die durchschnittliche Molmasse der Erde ungefähr$56\times 0.32 + 16 \times 0.30 + 28 \times 0.15 + 24 \times 0.14 = 30.3$g/mol oder 0,030 kg/mol. Daraus ergibt sich eine spezifische Wärmekapazität von 417 J/K/kg. Eine Erdmasse dieses Gases hätte eine Wärmekapazität von$2.5\times 10^{27}$J/K.

Wenn wir davon ausgehen würden, dass fast die gesamte kinetische Energie unseres Asteroiden in die Erwärmung der Erde floss, würde er eine Temperatur von erreichen$1.7\times 10^9$K. Über eine Milliarde Grad . Basierend auf einer anderen ausgezeichneten Tabelle ist dies über hundertmal heißer als der Kern der Sonne und ist der Temperaturbereich, in dem Kernfusionsreaktionen gemessen werden. Diese Temperatur ist lächerlich heiß.

An diesem Punkt habe ich Berechnungen angestellt, die davon ausgehen, dass die gesamte Energie entweder in die Erwärmung oder in die kinetische Energie fließt. Offensichtlich ist dies ein Widerspruch. Die wirkliche Antwort liegt irgendwo zwischen diesen beiden Extremen. Wo genau, kann ich nicht sagen, obwohl es wahrscheinlich halb-halb bis in eine Größenordnung geht.

Kaboom! Jeder stirbt

Die Energien, mit denen wir es zu tun haben, sind lächerlich. Ein Teil der Energie wird in einen omnidirektionalen Spray aus Hypergeschwindigkeitsschutt fließen. Ein Teil der Energie wird dazu verwendet, die Überreste zu einem Plasmaball zu erhitzen, der die Sonne überstrahlt. Unabhängig von der Form dieser Energie ist das Ergebnis ganz klar eine Explosion. Eine sehr große Explosion.

Wie ich oben berechnet habe, fließt nur etwa 1 % der Energie des Asteroiden in den Schub der Erde. Die restlichen 99% davon$4.2\times 10^{36}$Joule erzeugt eine Explosion mit der gleichen Energie wie eine halbe Sonnenmasse von TNT.

Nehmen wir an, wir haben eine kugelförmig expandierende Druckwelle. Die Energie pro Quadratmeter (oder Fluenz) ist gegeben durch$E/(4\pi r^2)$, Wo$r$ist die Entfernung in Metern vom Epizentrum (d. h. Energie dividiert durch die Oberfläche der Druckwelle, was uns das Gesetz des umgekehrten Quadrats gibt).

Die Oberfläche des Mondes, das ist$3.8\times 10^8$m von der Erde, erhalten einen Einfluss von dieser Explosion von$2.3\times 10^{18}$J/m$^2$. Das ist die Energie von elf Tsar Bombas pro Quadratmeter . Der Mond hat einen Radius von$1.7\times 10^6$m, einen kreisförmigen Querschnitt von$9.1\times 10^{12}$M$^2$, also erhalten$2.1\times 10^{31}$J von der Explosion. Die Gravitationsbindungsenergie des Mondes ist nur$1.3\times 10^{29}$J (ungefähr).

Die Explosion ist groß genug, um den Mond hundertfach zu zerstören .

Es ist klar, dass irgendwo in der Erdumlaufbahn nicht sicher ist. Nicht einmal der Mond würde dich vor der Explosion schützen. Wie weit muss die Menschheit also entfernt sein, um sicher zu sein?

Schauen wir uns eine Marskolonie an, die der drittwahrscheinlichste Himmelskörper für Menschen ist (nach Erde und Mond). Der Mars liegt dazwischen$5.46\times 10^{10}$m und$4.01\times 10^{11}$m von der Erde entfernt, mit einem Durchschnitt von$2.25\times 10^{11}$m ( Quelle ). Mars wird einen Einfluss zwischen erhalten$2.1\times 10^{12}$Und$1.1\times 10^{14}$J/m$^2$(es sei denn, es versteckt sich hinter der Sonne), je nachdem, wo es sich in seiner Umlaufbahn befindet. Am unteren Ende entspricht dies einer 300 Meter dicken TNT-Schicht (basierend auf einer Dichte von 1650 kg/m).$^3$). Am oberen Ende entspricht dies drei Schichten Fat Man -Atombomben (dicht gepackt, auf ihren Schwänzen stehend). (Die Polarregionen wären aufgrund des schiefen Winkels besser dran als der Äquator, aber nur geringfügig.) Dies wird den Mars nicht zerstören, aber es würde definitiv böse Dinge mit der Oberfläche des Planeten anstellen und würde wahrscheinlich alles außer dem zerstören robusteste aller Marskolonien.

Das ist ein Problem für die Menschheit. Mit der aktuellen Technologie dauert es ungefähr 7 Monate , um zum Mars zu gelangen, und in Ihrem Szenario hat die Menschheit nur 4 Monate Zeit. Da die Menschheit keine Hoffnung hat, dem Explosionsradius zu entkommen, besteht ihre einzige Hoffnung in diesem Szenario darin, in Raumstationen und Raumschiffen zu sitzen, die zum Zeitpunkt der Explosion hinter Planeten oder der Sonne Schutz suchen. Ich hoffe, Sie haben ein paar wirklich schnelle Schiffe.

Wie lange wird es dauern?

Während die Gesamtenergie eine Metrik ist, ist eine andere Metrik die Leistung oder Energie pro Zeiteinheit. Die Kenntnis der Kraft wird uns sagen, wie hell die Explosion erscheinen wird. Um die Kraft zu kennen, müssen wir wissen, wie lange die Explosion dauert.

Dies direkt zu berechnen würde jedoch den Rahmen dieser Seite sprengen. Ich gehe also davon aus (als extrem grobe Schätzung), dass unsere Explosion einem ähnlichen anfänglichen Energieabfallprofil folgen wird wie die Nova V1500 Cygni , da ihre Lichtkurve die Daten enthält, die ich brauche, und es sich auch um eine kosmische Explosion handelt. Die Wahl dieser Nova war sehr willkürlich und erfolgte durch unfachmännische und kurze Suche, daher kann ich nicht garantieren, dass sie wirklich repräsentativ ist, aber sie ist wahrscheinlich gut für eine grobe Schätzung.

Innerhalb von drei Tagen nahm die Helligkeit von V1500 Cygni um 3 scheinbare Größen oder einen Faktor von 15,85 ab. Wenn wir von einem exponentiellen Zerfall ausgehen$e^{-t/\tau}$, das Leben$\tau$von V1500 Cygni wäre$9.4\times 10^4$s oder 26 Stunden.

Aus$\int_0^\infty e^{-t/\tau} dt = \tau$, können wir sagen, dass die Spitzenleistung unserer Explosion ist$E/\tau = 4.5\times 10^{31}$W. Von meinem zweiten Lieblingstisch ist dieser 12.000 mal leuchtender als die Sonne . Er hat eine ähnliche Leuchtkraft wie Beta Centuri , einer der hellsten „Sterne“ am Himmel in einer Entfernung von 390 Lichtjahren.

Basierend auf dieser sehr groben Schätzung wird die Explosion die Hälfte ihrer Gesamtenergie innerhalb der ersten abgeben$6.5\times 10^4$s oder 18 Stunden. Dieses erste 1 % der Explosionskraft, die Menge, die erforderlich ist, um den Mond zu zerstören, kommt in den ersten 945 Sekunden oder 16 Minuten.

Natürlich ist dieses Modell ziemlich grob, da Nova-Lichtkurven nur die Energie erfassen, die von ausgestrahltem Licht geliefert wird. In Wirklichkeit wird diese Explosion aus zwei Komponenten bestehen – der thermischen Strahlung des Milliarden-Grad-Plasmas und der Hypergeschwindigkeitswelle der Materie. Die Schockwelle der Trümmerwolke würde die Energie wahrscheinlich abrupter liefern, aber lange nach dem anfänglichen Thermoschock. Bei 0,004 °C würde die Druckwelle 96 Tage brauchen, um sich fortzubewegen$10^{13}$m bis zum Rand des Sonnensystems, so dass selbst nach dem Abkühlen der anfänglichen thermischen Explosion die materielle Druckwelle noch einige Monate lang eine Bedrohung darstellen wird.

Es übersteigt meine Fähigkeiten zu berechnen, welcher Anteil der Energie in die Erwärmung und welcher Anteil in die kinetische Energie geht, aber ich würde vermuten, dass sie in der Größenordnung von 50 % liegen würden. Im Folgenden nehme ich der Einfachheit halber an, dass die Energie vollständig thermisch ist, und gebe eine obere Grenze an. Sie können die Helligkeitswerte proportional verkleinern.

Beachten Sie auch, dass sich der Massenmittelpunkt der Erde nur ein paar Mal schneller bewegt als seine normale Umlaufgeschwindigkeit, sodass die Erde für die Dauer dieser Explosion größtenteils im Sonnensystem bleiben wird.

Aber was, wenn wir weiter weg gehen?

Wenn Sie diese Tabelle überprüfen , ist das Sonnensystem nur ungefähr$10^{13}$m im Radius. Wenn Sie am Rand des Sonnensystems stünden, würden Sie einen Einfluss von erhalten$3.3\times 10^9$J/m$^2$, oder etwa 786 kg TNT pro Quadratmeter, oder eine Schicht TNT von einem halben Meter Dicke. Bei einer Spitzenleistung von$4.5\times 10^{31}$W erhalten wir einen Spitzenfluss am Rand des Sonnensystems von$3.5\times 10^4$W/m$^2$, die etwa 26-mal heller ist als die Sonne auf der Erdumlaufbahn. Als Referenz ist der Sonnenfluss bei Merkurs größter Annäherung von 0,3 AE nur 11-mal heller als die Sonne auf der Erdumlaufbahn.

Das gesamte Sonnensystem wird mehrere Tage lang bei Temperaturen brennen, die heißer als Merkur sind, bis sich die Plasmakugel, die früher die Erde war, abkühlt. Ich hoffe, Sie haben einen schönen Planeten für Schatten.

Es ist möglich, dass diese Temperaturen viele Kometen und eisige Asteroiden zerstören, verheerende Schäden auf den eisigen Monden anrichten und möglicherweise einige der Atmosphären der äußeren Planeten abschmelzen. Und natürlich erhalten die inneren Planeten eine Reinigung ähnlich einem Regen von Atomsprengköpfen.

Aber wie wird das für einen Beobachter in einem anderen Sternensystem aussehen?

Die Leistungsabgabe (Leuchtkraft) der Sonne ist$3.846\times 10^{26}$W. Unsere Explosion erreicht ihren Höhepunkt$4.5\times 10^{31}$W. Dies bedeutet, dass ein Beobachter die Sonneneruption etwa 12.000-mal heller als normal oder 10,2 scheinbare Helligkeiten sehen wird. Bei einem Abfall von 1 scheinbarer Größe pro Tag würde sich die Helligkeit meist nach etwa 10 Tagen wieder normalisieren, vorausgesetzt, mein grobes Modell für die Energiestrahlung hält so lange.

Aber lassen Sie sich davon nicht täuschen. Das Sonnensystem scheint von weitem wieder normal zu sein, aber diese Explosion hat das Antlitz des Sonnensystems zerfetzt und nichts unversehrt gelassen. Die Planeten werden weiterhin umkreisen (außer der Erde natürlich), aber das gesamte Sonnensystem wird die Narben dieses katastrophalen Ereignisses für den Rest seines Lebens tragen.

Alles stirbt

Die Kombination von Masse und Geschwindigkeit ist unausweichlich. Die Folge-Asteroiden spielen keine Rolle. Der anfängliche Aufprall wird den Zweck erfüllen.

Die halbe Masse des Mondes beträgt etwa 36 Sextillionen kg.

Die vom Impaktor getragene Energie ist also

Während die Gravitationsbindungsenergie der Erde gerecht ist$2\times 10^{32} joules$.

Also nicht einmal eine geschmolzene Oberfläche – die gesamte Erde würde durch den Aufprall weggeweht. Es würde sich nie erholen. Sie hätten einen Asteroidengürtel, wo einst ein Planet war.

5 % der Lichtgeschwindigkeit sind wahnsinnig schnell für einen Asteroiden.

Die Erde ist weg. Es spielt keine Rolle, wo dieser riesige Asteroid einschlägt.

Luna ist weg.

Ein Teil der kombinierten Masse könnte einen neuen Gürtel bilden, aber ein Großteil wird durch das Sonnensystem „geschossen“ werden. Stationen in der Nähe der Erde oder des Mondes werden mit ziemlicher Sicherheit von Fragmenten getroffen.

Lassen Sie mich eine Alternative für die erstaunliche Antwort von jdunlop anbieten .

Ich werde auf dieser Antwort aufbauen, vorausgesetzt, dass die Erde vollständig zerlegt ist. Die Änderung ist, dass wir keinen Asteroidengürtel haben werden.

Ich werde die Relativitätstheorie und andere Dinge außer Acht lassen, denn sobald Sie die Energiemenge, die zum Zerlegen der Erde erforderlich ist, um mehr als vier Größenordnungen überschritten haben, werden selbst große Rundungsfehler das endgültige Szenario nicht ändern.

Der ankommende Asteroid hat einen Impuls von einem halben Mond mal Lichtgeschwindigkeit mal 0,05 Meter pro Sekunde. Wenn wir die Lichtgeschwindigkeit auf 3 × 10 ⁸ m/s runden, haben wir ungefähr ...

Während die Erde einen Impuls von etwa Erdmasse × Erdumlaufgeschwindigkeit hat, gibt uns das Runden der Masse der Erde und ihrer Umlaufgeschwindigkeit ein wenig nach oben ...

Der Asteroid hat den dreifachen Impuls der Erde. Unter der Annahme, dass der Impuls nach dem Schock erhalten bleibt, würde der Gesamtimpuls des Systems irgendwo dazwischen liegen$\frac{2}{3}$Und$\frac{4}{3}$der Schwung des anfliegenden Asteroiden.

Für die Erde selbst beträgt ihre Umlaufgeschwindigkeit durchschnittlich 30 km / s, während die Fluchtgeschwindigkeit des Sonnensystems bei 1 AE etwa 40 km / s beträgt. Das bedeutet, dass das Plasma, das einst Erde und Asteroid war, unabhängig vom Aufprallwinkel in eine Fluchtbahn eintreten wird, da seine Mindestgeschwindigkeit bei etwa 60 km/s liegen wird. Folgende Szenarien können eintreten:

• Alles fällt in die Sonne. Es gibt nur wenige Beweise dafür, dass die Erde einmal existiert hat.

• Es entweicht in den interstellaren Raum. Während der Flucht sehen Beobachter möglicherweise einen Plasmastrom, der das Sonnensystem mit einer Geschwindigkeit verlässt, die mit einem solaren koronalen Massenauswurf kompatibel ist, wenn auch milliardenfach massiver als ein normaler und möglicherweise in einem ungünstigen Winkel.

In beiden Fällen kann das Plasma auf einen Planeten einschlagen, aber es kann so weit verbreitet und so dünn sein, dass es nicht zu viel Schaden anrichtet. Kann jedoch dauerhafte Spuren auf den felsigen hinterlassen.