Wie groß ist die (Teilchen-)Dichte des Asteroidengürtels?

Offensichtlich ist der Asteroidengürtel ziemlich dünn besiedelt. Aber wie spärlich genau?

Wie ist der Wissensstand darüber, wie viele Teilchen es in einer bestimmten Größenklasse und einem bestimmten Volumen gibt, was wären typische Abstände zwischen Asteroiden in einer bestimmten Größenklasse?

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Die bisherigen Antworten beziehen sich auf Asterois mit einer Größe von etwa einem Kilometer. Ich dachte auch an kleinere Asteroiden oder sogar an Staub bis hinab in die Größenordnung von einem Millimeter. Ich verstehe, dass wir vielleicht wenig über solch kleine Asteroiden wissen.
Wie auch immer, eine Antwort, die mir die mittleren freien Pfade für mehrere verschiedene Größen innerhalb einer Größenordnung gibt, wäre großartig.

Antworten (4)

Ich möchte nur hinzufügen, dass eine Menge Arbeit in Vorhersagen über die Häufigkeit gesteckt wird, auch für Objekte, die wir bisher nicht entdeckt haben. Es gibt eine gewisse Ähnlichkeit mit Exoplaneten – wo wir wissen, dass eine Methode eine Erkennungsverzerrung aufweist. Wenn Sie die Erkennungsverzerrung perfekt quantifizieren können, können Sie die Gesamthäufigkeit für verschiedene Größen erhalten.

Eine Quelle gibt eine ziemlich gute Vorstellung. Viele Referenzen verwenden die D^-2.3-Beziehung, aber sie kann als D^-1.3 als kumulative Metrik auftreten. Es ist interessant, dass festgestellt wurde, dass kleinere Größen einem anderen Muster folgen. Ich bezweifle stark, dass sich dieses Muster bis zu extrem kleinen Größen unter D = 0,1 km fortsetzen würde. Als mathematische Aussage divergiert die Integration auf Null.

Fülle mit Größe

Ich habe einige Zahlen für Koeffizienten der obigen Beziehungen mit einfachen Excel-Berechnungen erstellt. Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie sich die Anzahl mit der Größe ändert, habe ich zwei Regionen des obigen PDFs genommen. Die Region von 6 km bis 1000 km enthält in der Größenordnung von 90.000 Objekten. Aber Sie interessieren sich auch für kleine Körper, also habe ich auch die D^-4-Beziehung von 0,1 km bis 6 km integriert. Das ergibt ungefähr 15.000.000.000 Objekte (15 Milliarden).

Wenn Sie die untere Grenze von 0,1 km auf etwas Kleineres verringern würden, wäre die Anzahl noch höher (wahrscheinlich um Größenordnungen). Aber wir haben keine Ahnung, welche Beziehung dort bestehen sollte. Beachten Sie, dass die Fehlerbalken größer werden, wenn Sie kleiner werden? Wir haben keine gute Vorstellung davon, wie groß die Prävalenz von kleinen und mikroskopisch kleinen Körpern sein sollte. Gehen Sie klein genug, und Sie haben molekulare Größen, sodass Sie ein Maß für die Teilchendichte im Sonnensystem erhalten könnten. Aber an diesem Punkt treiben es ganz andere Faktoren an (wie atmosphärische Flucht und Sonnenwind), im Gegensatz zu der gravitativen Sammlung und Auflösung von Körpern, die wir als Asteroiden betrachten. Wir können den Zahlen einige Grenzen setzen - weil Raumsonden anscheinend nicht von Mikrometeoriten zerschmettert wurden. Auch Regolith-Studien könnten Hinweise geben.

Um die Partikeldichte zu erhalten, nehmen Sie die gewünschte Zahl für die Anzahl der Objekte und teilen Sie sie durch eine grobe Metrik des Volumens, das den Asteroidengürtel definiert. Die Unsicherheit daraus wird wahrscheinlich geringer sein als die Zählung selbst, also würde ich mir nicht zu viele Gedanken über die Genauigkeit machen.

Ich glaube, das wollte ich, aber ich verstehe den Graphen nicht - D ist die mittlere Entfernung?, was ist n und n/n_10?
Ah, vielleicht sollte ich editieren. Im Moment ist D der Durchmesser des Objekts. Die Variable n hat eine Verschiebungsdefinition. In der Grafik ist das große N die kumulative Anzahl von Objekten und das kleine n die differenzielle Anzahl von Objekten. Dies ist CDF versus PDF. n10 ist eine Referenz für ein Objekt mit 10 km Durchmesser. Das Protokoll wird verwendet, um den Graphen zu skalieren.
Wenn Sie erklären könnten, was die Achse bedeutet, wäre es großartig. Die Anzahl der Objekte ist insgesamt für den Gürtel oder für ein bestimmtes Volumen?
@mart Meinst du die Achse des Diagramms? Es ist der Durchmesser des Objekts auf der Horizontalen und dann der Exponent der relativen Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion (PDF) auf der Vertikalen. Das ist etwas verwirrender als nötig, aber das Wesentliche ist PDF = C D^-2.3 oder C D^-4. Die von mir verwendete Quelle gibt an, dass dies "Hauptgürtel-Asteroiden" sind.
Sehen Sie, ob ich das richtig verstehe: Ich betrachte D = 10, logischerweise log (n / n_10) = 0, ich betrachte D = 1, log (...) ist ~ 3, also tausendmal mehr Steine ​​als bei D =10 - richtig?
@mart Nicht ganz, 3 sind 1000-mal mehr Asteroiden pro 1 km Durchmesserzunahme . Es ist die Natur eines PDF. Die CDF ist eine wörtliche Zählung, also ist ihre Einheit die Anzahl der Asteroiden. Sie müssen das PDF integrieren, damit Sie sagen können, "es gibt so viele Asteroiden zwischen Durchmessern von 1 km und 10 km".
Könnten Sie vielleicht die Referenz aktualisieren? Die verlinkte Adresse ist nicht verfügbar.
Was ist der Unterschied zwischen der roten und der blauen Linie?

Diese Antwort und Frage zur Physik behandeln ein ähnliches Thema. Ich werde hier darauf verlinken und die relevantesten Teile zitieren.

Der bemerkenswerteste Teil dieser Antwort wird höchstwahrscheinlich sein:

Asteroiden sind nicht gleichmäßig im Asteroidengürtel verteilt, aber sie könnten in einer Region von 2,2 AE (1 AU sind 93 Millionen Meilen oder die durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Sonne) bis 3,2 AE von der Sonne entfernt und in gleichmäßigen Abständen angenähert werden 0,5 AE über und unter der Ekliptik (der Ebene der Erdumlaufbahn, die eine bequeme Referenz für das Sonnensystem ist). Das ergibt ein Volumen von etwa 16 Kubik-AE oder etwa 13 Billionen Billionen Kubikmeilen. (Hinweis: Platz ist groß!)

Sie können also sehen, dass es in den Asteroiden eine riesige Lücke gibt, die mindestens doppelt so groß ist wie die Entfernung zwischen Erde und Sonne!

Wie in der Antwort zur Physik angegeben, ist derzeit eine NASA-Mission im Gange, um sich zum Asteroidengürtel zu begeben, um ihn genauer zu betrachten. Relevante Informationen für diese Mission finden Sie unter:

http://dawn.jpl.nasa.gov/mission/

Um die angegebenen Zahlen in eine einfache Rechnung einzusetzen: Der Asteroidengürtel hat ein Volumen von 4,35E25 km^3. Wenn wir für einen Moment davon ausgehen, dass die Asteroiden gleichmäßig verteilt sind und es 15 Milliarden Asteroiden gibt (Schätzung oben für Größen von 0,1 km +), kommen wir auf eine Entfernung von ungefähr 180 km von Asteroid zu Asteroid. 3 Größenordnungen in der Anzahl der Asteroiden geben uns eine Größenordnung in der Entfernung – wenn es nur 15 Millionen Asteroiden gäbe, hätten wir eine mittlere Entfernung von 1800 km.
Eigentlich scheinen ein paar hundert Kilometer zwischen jedem Objekt >100m nicht so viel zu sein.

Abgesehen von den Punkten, an denen sich ein tatsächlicher Asteroid befindet, ist die Dichte sehr gering.

„Im Gegensatz zu gängigen Bildern ist der Asteroidengürtel größtenteils leer. Die Asteroiden sind über ein so großes Volumen verteilt, dass es unwahrscheinlich wäre, einen Asteroiden zu erreichen, ohne sorgfältig zu zielen.“ ( Quelle )

Außerdem ist die Verteilung der Asteroiden nicht gleichmäßig, sodass die mittlere Dichte möglicherweise nicht sehr charakteristisch ist.

Wie groß ist die (Teilchen-)Dichte des Asteroidengürtels?
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