Wie kann ein Meteor bei einer Begegnung mit der Erde Energie gewinnen, obwohl diese Antworten sagen, dass dies nicht möglich ist?

Die Frage Hat ein Raumschiff jemals eine Atmosphäre benutzt, um von einem Planeten weg zu beschleunigen? erhielt leider fünf Gegenstimmen und antwortete mit:

Das Betreten der Atmosphäre führt zu Luftwiderstand, der Ihre Energie nur verringern könnte.

Und

Ihre Prämisse ist falsch. In keinem Fall lässt Sie das „Auslassen der Atmosphäre“ Sie schneller fahren als Sie angekommen sind, Motoren an oder nicht.

und doch sprach die New York Times ein paar Tage später von einem Feuerball im Jahr 2017 (Zitate stammen von „Patrick Shober, einem Doktoranden an der Curtin University in Westaustralien, der ein Team leitete, das das Ereignis untersuchte“), das vom Desert Fireball Network gemessen wurde , veröffentlicht in arXiv als Where Did They Come From, Where Did They Go. Grazing Fireballs und wird von The Astronomical Journal veröffentlicht):

Durch die Triangulation seiner Flugbahn von mehreren Positionen aus verfolgte Mr. Shober den Feuerball bis zum Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter zurück, berichtet sein Team in einem Artikel, der von The Astronomical Journal veröffentlicht wird. Als es die Erde erreichte, gab der Planet ihm einen zusätzlichen Tritt.

„Es hat durch die enge Begegnung orbitale Energie gewonnen, genauso wie eine Weltraummission ein Schleudermanöver verwenden könnte“, sagte er und bezog sich auf die Orbitalnavigation, die die NASA und andere Weltraumagenturen verwenden, um Robotersonden zu ihren Zielen zu beschleunigen.

Dadurch raste er auf Jupiter zu und verlieh ihm eine verlängerte, nach außen gerichtete Umlaufbahn, die eher der eines Kometen als der eines Asteroiden ähnelte. Sein Weg interessiert Astronomen, die so etwas Kleines nicht durch ein Teleskop untersuchen können.

Frage: Zumindest oberflächlich scheinen die Zitate in der NYTimes diesen Antworten zu widersprechen, aber tun sie das? Oder brauchen sie vielleicht nur eine Verfeinerung (z. B. Energie gewinnen/verlieren in Bezug auf was oder in welchem ​​​​Rahmen)?

Weiterführende Literatur aus dem arXiv-Preprint.

4.2 Kurzzeitsimulationen

... Durch die streifende Begegnung mit der Erde wurde der Meteoroid in eine Umlaufbahn mit höherer Energie geschleudert (Abb. 8). Die Geometrie der Begegnung ermöglichte es dem Meteoroiden, einen Drehimpuls um die Sonne zu gewinnen (Abb. 10). Infolgedessen nahmen sowohl die große Halbachse als auch die Exzentrizität aufgrund der Energiezunahme zu, und das Objekt wurde in eine JFC-Umlaufbahn (Jupiter-Familienkometen) eingeführt. Hier wird die Zukunft des Objekts stark von seinen Wechselwirkungen mit dem Gasriesen bestimmt. Abb. 9 zeigt die Entwicklung der Orbitalelemente für den Meteoroiden ± 100 Jahre relativ zur streifenden Begegnung.

Vielleicht erfuhr der Asteroid eine Störung, die seine Umlaufbahnenergie erhöht hatte, aber seine Flugbahn kreuzte zufällig die Erdoberfläche?
@OrganicMarble Abhängig von der Kinematik kann ein Objekt tatsächlich mit einer höheren heliozentrischen Geschwindigkeit "von der Atmosphäre abprallen", als es allein durch Gravitationswechselwirkung erreicht worden wäre, obwohl es gleichzeitig im geozentrischen Rahmen Energie verlieren könnte. Ich denke, ich sage, dass diese Antworten möglicherweise falsch sind und Prosa allein das Problem möglicherweise nicht löst. Möglicherweise müssen wir tatsächlich etwas Mathematik darauf werfen.
Beispielsweise kann das Zurückstreuen eines Tennisballs von einer sich bewegenden Bowlingkugel die Geschwindigkeit des Tennisballs im Rahmen der Bowlingbahn erhöhen, selbst wenn dieser Tennisball alt und weich ist und daher im Rahmen der Bowlingkugel Energie verliert.
Ich denke nicht, dass "von der Atmosphäre abprallen" eine Sache ist. Aber ich habe gemerkt, dass das keine Frage für mich ist.
Meine Interpretation der Zusammenfassung bei xArchiv ist, dass der Meteor durch die Schleuder weit mehr Energie – oder zumindest Geschwindigkeit – gewonnen hat, als er durch atmosphärische Reibung verloren hat.
Dies ist keine Antwort, da ich (ich hoffe unter den Umständen und denke, dass es tatsächlich so ist) eine Erkältung hat und nicht klar denken kann, aber: Luftwiderstand in der Atmosphäre wird die Dinge nur verschlimmern, aber aerodynamische Effekte (fliegen, wirklich ) in Die Atmosphäre könnte die Dinge möglicherweise besser machen. Um dies zu sehen, bedenken Sie, dass Sie nur um die Erde herum beschleunigen können A ≤ 1 G unter der Schwerkraft der Erde, vorausgesetzt, Sie möchten nicht auf die Oberfläche treffen, aber Sie können sich möglicherweise um ein Vielfaches in der Atmosphäre drehen. Ich glaube nicht, dass das eine praktikable Lösung ist.
@tfb pass auf dich auf und sei gesund! Wenn Sie sich eine elliptische Umlaufbahn mit einem Perihel bei beispielsweise 0,5 AE und einem Aphel bei 1 AU vorstellen und es dann nur die Erdatmosphäre streifen lassen, bewegt es sich während der Begegnung langsamer als die Erde, und der atmosphärische Widerstand beschleunigt tendenziell die Objekt , geben Sie ihm einen prograden Schub und heben Sie das Perihel an. Es mag ein kleiner Effekt sein, aber in diesem Fall beschleunigt der Luftwiderstand das Objekt im Vergleich zu einem Gravitationseffekt ohne Atmosphäre.
Das könnte das sein, was uhoh gerade gesagt hat. Atmosphärischer Widerstand würde den Meteor relativ zum Planeten verlangsamen. Aber wenn sich die Erde, sagen wir im Sonnenrahmen, auf ihrer Umlaufbahn schneller bewegt als der Meteor auf seiner eigenen, könnte das einen Schub geben. Wie ein sich schnell bewegender Tennisball, der einen BB trifft, eine unvollkommen elastische Kollision.
@Greg ja, genau, danke!

Antworten (2)

Ich bin Patrick Shober (der Hauptautor der Studie). Vielen Dank, dass Sie es sich angesehen haben! Wenn Sie sich Abbildung 10 in der Veröffentlichung ansehen, habe ich den spezifischen Drehimpuls im sonnenzentrierten Rahmen aufgetragen.

Dies zeigt also, wie der Meteoroid (der Felsen) während der nahen Begegnung Energie gewann, dann aber aufgrund des atmosphärischen Durchgangs einen Bruchteil davon verlor. Dies ist am nicht kontinuierlichen Abfall der aufgetragenen Kurve zu erkennen; es ist diskontinuierlich, weil die Zeit, die das Gestein in der Atmosphäre verbracht hat, wegfällt. Während es also durch die Atmosphäre ging, verlor es zwar Energie, aber nicht so viel, wie es durch die enge Begegnung gewonnen hatte.

Also, um Ihre ursprüngliche Frage zu beantworten, das Objekt, das wir beobachtet haben, hat beim Auftreffen auf die Erdatmosphäre keine Energie gewonnen. Es gewann an Energie, obwohl es die Atmosphäre traf. Man könnte sich vorstellen, wenn die Erde keine Atmosphäre hätte, dann hätte das Gestein mehr Energie gewonnen als in Wirklichkeit.

Wie toll, diese maßgebliche Antwort zu bekommen! Willkommen beim Space Stack Exchange!
Vielen Dank für Ihre Antwort. Es ist großartig, wenn jemand aus der wissenschaftlichen Gemeinschaft mit einer maßgeblichen Perspektive auf der Website vorbeischaut, um eine aufschlussreiche Antwort zu hinterlassen! Während in diesem Fall das Objekt im heliozentrischen Rahmen aufgrund des Einflusses des atmosphärischen Luftwiderstands auf die Begegnung keine zusätzliche Energie gewonnen hat, frage ich mich hier wirklich, ob es unbedingt selbstverständlich ist, dass so etwas unter keinen Umständen passieren könnte, oder ob es möglich ist. nicht unbedingt in allen Fällen ausgeschlossen werden.
Zum Beispiel habe ich in diesem Kommentar ein Szenario erwähnt , in dem ich die Vermutung habe, dass eine Begegnung mit der Erdatmosphäre "das Objekt mitziehen" und ihm einen leichten Energieschub verleihen und sein Perihel anheben könnte .
Nur zur Info, hier ist eine weitere Frage des Desert Fireball Network: Werden sie OSIRIS-REx aus Australien wirklich „sehen“ können? Mit Meteorkameras? und obwohl ich nicht weiß, ob Ihre Kameras tagsüber abgedeckt und vor der Sonne geschützt sind, gibt es diese Frage in Photography SE: Gibt es Industriestandards oder Spezifikationen für die Beständigkeit von Bildsensoren gegen Schäden durch intensives Licht?
In dem Fall, dass die Erde ein Objekt von hinten einholt, wie in Ihrem Kommentar, würde das Objekt aufgrund der Begegnung im heliozentrischen Rahmen Energie verlieren, aber es könnte aufgrund der Atmosphäre weniger verlieren, aber es würde sicherlich nicht fallen Energie gewinnen. Aber das hängt alles von der Geometrie während der Begegnung ab, so oder so (Energiegewinn oder -verlust) würde die Atmosphäre meiner Meinung nach den Effekt nur dämpfen. Danke auch für den Hinweis. Ich habe gerade ein Update zu dieser Frage kommentiert. Beifall!

Nun, es heißt Schwerkraftunterstützung. Der Asteroid nahm einen kleinen Betrag der Erdgeschwindigkeit und nutzte ihn, um zu beschleunigen. Das ist etwas anderes, als eine Atmosphäre zu überspringen. Denken Sie daran, einen Felsen auf einem See zu überspringen, wird es schneller? Nein. Mit einer Schwerkraftunterstützung ist es, als würde man dem Planeten ein bisschen Energie stehlen, um sein viel kleineres Schiff anzutreiben, egal welcher Asteroid es ist. Das Springen auf einem Planeten kann Sie davon abhalten, ihn zu treffen, wie ein Stein, der vom Wasser springt, er sinkt nicht. wie auch immer, kein Widerspruch hier. hoffe ich habe geholfen!

Aber wir müssen auch den Rückstoßeffekt berücksichtigen, wie in diesen Kommentaren 1 , 2 diskutiert
Das Problem ist, dass typische Schleuderentfernungen weit außerhalb der Atmosphäre liegen und kein "Feuerball" -Effekt stattfindet.
Ja, aber was hätte passieren können, ist, dass es nach dem Betreten übersprungen wurde und später Energie aus der Schwerkraftunterstützung gewonnen hat.
Sie verwechseln zwei verschiedene Dinge, was passiert. Theoretisch könnten Sie in einer sehr, sehr, sehr dünnen Atmosphäre eine Schwerkraftunterstützung leisten und durch das Manöver an Geschwindigkeit gewinnen. Das liegt aber keineswegs an der Atmosphäre. Die ganze Atmosphäre war ein Fall für das Schiff.
Wie kann ein Meteor bei einer Begegnung mit der Erde Energie gewinnen, obwohl diese Antworten sagen, dass dies nicht möglich ist?
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