Was passiert, wenn man einen Mond verlangsamt?

Nehmen wir an, Sie würden ein keuchendes großes Raketentriebwerk auf die Oberfläche des Mondes setzen und seine Umlaufgeschwindigkeit verlangsamen.

Nicht bis zum vollständigen Stillstand, wohlgemerkt. Nur etwas langsamer als vorher (ein paar m/s?).

Intuitiv (dh ohne zu rechnen oder sogar die Mathematik zu kennen ) würde ich sagen, dass es anfangen würde, sich spiralförmig auf die Erde zuzubewegen und schließlich darauf zu krachen.

Ich habe mich aufgrund dieses YT-Videos über das Kerbal Space Program gefragt, in dem es darum geht, wie viel es kosten würde, einen Mond anzuhalten . Ich dachte mir, dass Sie nicht so viel Delta-V brauchen, dass eine viel geringere Verlangsamung bereits (irgendwann) bereits einen Mond aus der Umlaufbahn bringen würde.

Ist das korrekt?

Komischerweise beschleunigt das Verlangsamen eines Mondes ihn.
Wenn Sie den atmosphärischen Widerstand einbeziehen, wird die in den Antworten beschriebene Ellipse zu einer Art Spirale - wie Sie sie beobachten, hängt davon ab, ob Sie von einem statischen Punkt im Weltraum oder von einer Position auf dem Boden aus betrachten (Erdrotation).
Das ist eine Frage für what-if.xkcd.com
Warum nicht mal schauen, was mit KSP-Raumschiffen passiert, wenn sie langsamer werden?
Eine Änderung der Umlaufbahnhöhe (näher an der Erde), wenn die Umlaufgeschwindigkeit abnimmt und die Geschwindigkeit erhöht, wie die Wirkung der Perigäumsphase für die spiralförmige Umlaufbahn.
@immibis: Ich spiele kein KSP und vertraue lieber Physics.SE als einem Computerspiel / Simulator. ;-)
Ein Computerspiel / Simulator ist eine Sache, die die Mathematik für Sie erledigt, anstatt sie der Intuition zu überlassen :)
@LLlAMnYP: Ich bin von Beruf Softwareentwickler. Ich traue Software nicht. ;-)

Antworten (3)

Um Emilios Kommentar zu beleuchten und Fabrices Antwort zu entwickeln, wird Folgendes passieren. Da die Geschwindigkeitsänderung relativ zu der Periode als augenblicklich angesehen werden kann, befindet sich der Mond in einer neuen Umlaufbahn, in der seine Position (kurz nach der Verlangsamung) die Apoapsis (der am weitesten entfernte Punkt vom Fokus, auf dem die Erde liegt) ist von eine neue Ellipsenbahn. Wie Sie vermutet haben, gewinnt der Mond dann an Geschwindigkeit, wenn er in dieser neuen elliptischen Umlaufbahn näher an die Erde herankommt (aber sich nicht spiralförmig nach unten bewegt), bis er seine maximale Geschwindigkeit an der Periapsis der Umlaufbahn erreicht, je größer die Verlangsamung des Mondes ist kleiner die Periapsis. Wenn diese Verlangsamung zu groß ist, kann der Mond effektiv auf die Erde krachen. Siehe Hohmann-Transfer für weitere Details: https://en.wikipedia.org/wiki/Hohmann_transfer_orbit

Es wäre nicht unbedingt die Apoapsis (es sei denn, die ursprüngliche Umlaufbahn war kreisförmig); Eine stark elliptische Umlaufbahn, die an der Periapsis verlangsamt wird, würde weniger elliptisch werden, aber die Periapsis würde gleich bleiben.
"Wenn diese Verlangsamung zu groß ist, kann der Mond effektiv auf die Erde krachen": Aber es ist wichtig, hier die Größenordnung von Radien und Querschnitten zu beachten. Ich fühle mich jedes Mal ärgerlich, wenn ich Journalisten davon sprechen höre, dass Asteroiden an der Erde vorbei „gebürstet“ sind … Um also eine Kollision des Mondes mit der Erde zu erreichen, müsste man wirklich alles fast stoppen.
@Ghillie: Ja, mein Fehler, ich nahm an, dass die anfängliche Umlaufbahn kreisförmig ist

Es wäre keine Spirale, es wäre auf einer anderen elliptischen Umlaufbahn, wahrscheinlich weniger kreisförmig. Alle 2-(Festkörper)-Körper-Schwerkraftgleichgewichte sind Ellipsen. Ellipse ist nur das ständig erneuerte Gleichgewicht zwischen freiem Fall und Trägheit der Bewegung in der aktuellen Richtung. Das Spiralisieren erfordert einen kontinuierlichen Energieverlust (dh in Ihrem Fall von etwas angesaugt zu werden).

Tatsächlich verlangsamt sich unser Mond aufgrund von Gezeiteneffekten sehr allmählich, und das hat dazu geführt, dass sich der Mond (entgegen der Intuition) seit seiner Entstehung sehr viel weiter von der Erde entfernt hat. Nach den Keplerschen Gesetzen der Bahnbewegung überstreicht ein Körper in der Bahn in der gleichen Zeit die gleiche Fläche. Wenn sich die Bewegung verlangsamt, bewegt sich der Körper weiter weg, um die gleiche überstrichene Fläche pro Zeiteinheit bereitzustellen. Wenn Sie eine gute Diskussion darüber sehen möchten, sehen Sie sich die erste und zweite von Richard Feynmans Messenger Lectures auf YouTube an.

Gezeiten verlangsamen umkreisende Körper, indem sie die Bewegungsenergie in Wärme umwandeln, die durch die Bewegung der Massen von Ozeanen UND Kontinenten entsteht. Reibung und Kompression/Freisetzung von molekularen Bindungsineffizienzen wandeln die Wasser- und Landbewegungen in Wärmeenergie um.

Hinzufügen mehr: Emilio hat Recht. Was passiert, ist, dass der Rotationsdrehimpuls der Erde (Tag und Nacht) auf die Umlaufgeschwindigkeit des Mondes übertragen wird. Dies geschieht, weil sich die Ozeane ausbeulen und dann durch Reibung verlangsamt und von den Kontinenten blockiert werden. Die Reibung und Blockade verhindern, dass sich die Ozeanausbuchtungen mit der Umlaufbahn des Mondes synchronisieren. Die resultierenden versetzten Ausbuchtungen üben ein Gravitationsmoment auf den Mond aus und übertragen Energie. Der Mond wird schneller und bewegt sich weiter weg und die Erdrotation verlangsamt sich.

Es sollte jedoch betont werden, dass diese Verlangsamung dadurch verursacht wird, dass die Erde versucht, den Mond durch Gezeitenwechselwirkungen zu beschleunigen. Dies drückt den Mond nur auf eine höhere Umlaufbahn, wo er daher langsamer wird, aber die Energieübertragung erfolgt von der Erdrotation auf die Umlaufbewegung des Mondes.
@EmilioPisanty Wie hoch ist die Lineargeschwindigkeit des Mondes in dieser Situation? Gleich, schneller oder langsamer?
Letztendlich ist die lineare Geschwindigkeit langsamer, aber sie befindet sich in einer Umlaufbahn mit höherer Energie. Die Orbitalmechanik ist auf diese Weise kontraintuitiv.
@Random832 Langsamer. Die kinetische Energie E K abnimmt (was durch eine entsprechende Abnahme der potentiellen Energie ausgeglichen wird v = − 2 E K für eine Gesamterhöhung der Gesamtenergie). Die Gezeitenkraft wirkt jedoch immer in Bewegungsrichtung, nicht dagegen.
Was passiert, wenn man einen Mond verlangsamt?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v