Anmerkung: Während die scheinbar aufgegebene Frage Auswirkungen eines Schurkenplaneten, der zwischen Erde und Mond vorbeizieht? (inspiriert von Thundarr dem Barbaren ) bittet um Spekulation und wurde damit beantwortet, diese Frage fragt nach etwas anderem. Die Evolution des Sonnensystems wird wahrscheinlich sowohl die Ansammlung von Materie in Planeten als auch die Zerstörung gebildeter Planeten durch verschiedene Mechanismen beinhalten.
Ich bin daran interessiert herauszufinden, ob es wissenschaftliche Arbeiten zur * Gravitationsstörung von felsigen, erdähnlichen Planeten aufgrund von nahen Vorbeiflügen gibt, aber nicht zu Kollisionen mit anderen Planeten.
Ein erdgroßer Schurkenplanet , der mit hoher Geschwindigkeit auf einer hyperbolischen Umlaufbahn um die Sonne fliegt, wird im Allgemeinen keine großen Auswirkungen auf das Sonnensystem als Ganzes haben. Aber wenn es in der Nähe der Erde vorbeikommt (sagen wir etwa 1 Million Meilen), könnte es die Umlaufbahn der Erde um die Sonne und die Umlaufbahn des Mondes um die Erde ernsthaft stören. Die meisten Störungen würden zu viel elliptischeren Bahnen führen. Diese würden wahrscheinlich zu einer Zunahme saisonaler Extreme und möglicherweise zu größeren Gezeiten im Ozean führen. Diese Änderungen wären dann relativ dauerhaft. Es gibt auch Fragen zu den transienten Effekten während des „Beinaheunfalls“. Würden Gezeitenkräfte des vorbeiziehenden Schurkenplaneten seismische Ereignisse auf der Erde auslösen?
Dies ist vielleicht nicht ganz das richtige Forum, aber gibt es wissenschaftliche Studien in diese Richtung? Es klingt auch nach einem guten Thema für einen wissenschaftsbasierten Roman. Vermutlich hätte die Menschheit jahrelang oder jahrzehntelang vor einem solchen Ereignis gewarnt und wäre in der Lage, vernünftige Vorhersagen darüber zu treffen, wie sich die Umwelt auf der Erde verändern wird. Das langfristige Überleben der Menschheit oder des Lebens im Allgemeinen in der neuen Umgebung wäre eine ganz andere Frage.
Ich sehe diese ähnliche Frage und diese Antwort erörtert einige wichtige Punkte.
[Bearbeiten] Aber ich hatte gehofft, dass jemand dieses Szenario genauer untersucht hat, vielleicht mit einem konkreten Beispiel. Ich frage mich, ob man eine Berechnung auf der Rückseite des Umschlags durchführen kann, wie viel Delta-V die Erde von einem erdgroßen Eindringling bekommen würde, der in einer Entfernung von beispielsweise 1 Million km mit einer Geschwindigkeit von 100 vorbeisaust km/s. Dies könnte es ermöglichen, den Bereich gestörter Umlaufbahnen und den Bereich der Sonneneinstrahlung und Temperaturen usw. zu berechnen.
Szenario: Hier wird speziell ein Beinaheunfall-Szenario betrachtet, bei dem ein erdähnlicher Eindringling in einer Entfernung von 1.000.000 km mit einer Geschwindigkeit von 100 km/s vorbeifährt. Das ist etwa die dreifache Entfernung zum Mond und etwa die dreifache Umlaufgeschwindigkeit der Erde. Die 100 km/s scheinen angesichts der relativen Geschwindigkeiten unserer stellaren Nachbarn, der solaren Einfalls-/Austrittsgeschwindigkeit und der wahrscheinlichen Unterschiede in den Richtungen der Erde und der Eindringlingsgeschwindigkeiten eine vernünftige Zahl zu sein.
Erste Sichtung: Es ist eine reine Vermutung, aber vielleicht wird der Eindringling zuerst erkannt, wenn seine Helligkeit (scheinbare Größe) der von Pluto ähnlich wird. Der Unterschied in der absoluten Größe zwischen Erde und Pluto beträgt (-3,99)-(-0,70) = -3,29. Dies entspricht einem Helligkeitsunterschied von 100^(3,29/5) = 20,7. Bei dieser Entfernung von der Erde/Sonne entspricht die Helligkeit der 4. Potenz der Entfernung, also sollten wir den Eindringling zuerst entdecken, wenn er 20,7^(1/4) = 2,13-mal weiter entfernt ist als Pluto oder etwa 12,6 Milliarden km. Nur angenähert mit konstanten 100 km/s bedeutet dies, dass wir etwa 4 Jahre Vorwarnung erhalten.
Nachthimmel: Unter der Annahme, dass sich der Eindringling ungefähr aus der entgegengesetzten Richtung der Sonne nähert, wird er am Nachthimmel mit einer Stärke von -3,99+(1/5)log100(1/s^2/(1+s)^2 sichtbar sein wobei s die Entfernung von der Erde in AE ist. Bei 0,6 AE (90.000.000 km) ist sie ungefähr so hell wie die Venus und am Nachthimmel deutlich sichtbar. Dies geschieht etwa 10 Tage vor der größten Annäherung. Bei ihrer größten Annäherung (1 Million km), wird der Eindringling einen etwa 40 % größeren Durchmesser als der Mond haben und etwa 7-mal heller sein, sowohl wegen der größeren scheinbaren Fläche (0,73/0,52)^2 als auch der höheren Albedo (0,43/0,12). 5,6 Stunden, um die 2 Millionen Kilometer über 90 Grad des Nachthimmels zurückzulegen, während seine scheinbare Fläche von 50 % auf 100 % und zurück auf 50 % des Maximums ansteigt.
Umlaufbahnstörung (Erde): Unter der Annahme, dass die Auslenkungen der Erde und des Eindringlings klein sind, kann delta_V als (1/2)GM e /d^2 x (2d/v) berechnet werden, wobei M eist die Masse der Erde oder des Eindringlings, d ist die Distanz der größten Annäherung und v ist die Geschwindigkeit. Der erste Faktor entspricht der maximalen Beschleunigung der Erde und der zweite Faktor der effektiven Zeit, während der die Beschleunigung aufgebracht wird. Der erste Faktor ist 0,000199 m/s^2 und der zweite Faktor ist 20.000 Sekunden, was ein delta_V von 3,98 m/s ergibt. Das ist 0,00013 der Umlaufgeschwindigkeit der Erde von 30 km/s. Im Allgemeinen würde dies die Elliptizität der Umlaufbahn leicht ändern und könnte auch den mittleren Radius ändern, wenn das Delta-V hauptsächlich entlang der Richtung der Umlaufbahn verlaufen würde. Die Orbitalenergie könnte sich um +/-0,00026 ändern und der mittlere Radius würde sich um denselben Bruchteil ändern. Entsprechend einer Änderung des mittleren Umlaufradius der Erde würde sich die Sonneneinstrahlung um den doppelten Bruchteil oder +/-0,00052 ändern.
Bahnstörung (Mond): Der Mond wäre stärker betroffen, da seine Masse im Vergleich zum Eindringling gering ist, die Beschleunigung also etwa doppelt so groß wäre. Auch könnte der Mond auf der „falschen“ Seite stehen, wo er um den Faktor 2/3 näher am Eindringling wäre. Die Beschleunigung und das delta_V könnten also um den Faktor 2/(2/3)^2 = 4,5 höher sein. Deutlicher ist das resultierende delta_V von 18 m/s bei einer Umlaufgeschwindigkeit des Mondes von etwa 1000 m/s. Dies könnte zu einer Änderung der Orbitalenergie und des Radius um 3,6 % und einer Periodenänderung von 5,4 % führen, wodurch sich die 28-Tage-Periode um mehr als einen Tag ändert. Da Gezeiteneffekte als Würfel der Entfernung gelten, würden die Gezeitenbereiche des Mondes vermutlich um etwa 11% zunehmen (oder abnehmen).
Transienter Gezeiteneffekt: Gezeitenkräfte sind proportional zu Masse/Entfernung^3. Unter Vernachlässigung des konstanten Faktors liegt die maximale Gezeitenkraft von Mond : Sonne : Eindringling im Verhältnis 7,35E22/(3,84E5)^3 : 1,989E30/(1,48E8)^3 : 5,97E24/(1E6)^3 oder 1,30 : 0,61 : 5,97. Die maximale Gezeitenkraft, wenn der Eindringling vorbeischwingt, wird also etwa dreimal so groß sein wie die kombinierte Gezeitenkraft von Mond und Sonne. Vermutlich wird dies während der mehrstündigen größten Annäherung die Gezeiten des Ozeans etwa dreimal so stark ansteigen lassen wie die bekannten großen Springfluten. Küstengebiete würden Gezeiten erfahren, die zehn Meter höher als normal sind, ähnlich wie bei einer Sturmflut oder einem Tsunami. Ich nehme an, es ist auch möglich, dass einige latente Erdbeben auch durch solch große Gezeitenkräfte ausgelöst werden könnten
(Als ich das letzte Mal eine solche Berechnung auf der Rückseite des Umschlags durchgeführt habe, lag ich um den Faktor 10 ^ 6 falsch. Aber es hat sicherlich einige ziemlich schnelle Antworten hervorgerufen!)
Phiteros
Roger Holz
Planetenmacher
äh
Roger Holz
äh
Roger Holz