Die Theorie der Mondentstehung, wenn ein marsgroßer Planet die Erde traf

Wie wir wissen, ist die vorherrschende Theorie, woher der Mond kommt, dass ein marsgroßer Planet die Erde getroffen und einen Teil davon mitgenommen hat, der sich schließlich zum Mond materialisierte.

Meine Frage ist, wenn ein marsgroßes Objekt die Erde treffen würde, würde es es nicht alle zusammen aus der Umlaufbahn stoßen? Welche Art von Kollision ist erforderlich, um einen Planeten aus seiner Umlaufbahn zu stoßen. Mit "Abschlag" meine ich, dass es die Umlaufbahn der Erde und möglicherweise die Geschwindigkeit so verändern würde, dass sie keine stabile Umlaufbahn mehr hat, sodass sie entweder (allmählich) das Sonnensystem verlässt oder (allmählich) in die Sonne kollabiert.

Antworten (3)

Die hypothetische Kollision wurde mathematisch modelliert, und die Ergebnisse dieser Modelle stimmen mit dem überein, was Sie sehen.

Der aufprallende Körper (als "Theia" bezeichnet) hätte mit einer geringen Geschwindigkeit und einem relativ flachen Winkel aufgeschlagen. Es hätte sicherlich die Umlaufbahn der Erde beeinflusst, aber nicht genug, um sie aus dem Sonnensystem oder in die Sonne zu stoßen.

Um die Erde aus dem Sonnensystem zu schlagen, müsste sie um etwa 40 % beschleunigt werden (Austrittsgeschwindigkeit ist sqrt(2) mal Kreisbahngeschwindigkeit), was eine Verdoppelung ihrer kinetischen Energie bedeutet. Dies würde einen Hochgeschwindigkeitseinschlag eines Körpers erfordern, dessen Masse mit der der Erde vergleichbar ist – was wahrscheinlich ausreichen würde, um den Planeten insgesamt zu zerstören und einen neuen dichten Asteroidengürtel zu schaffen. Es wird angenommen, dass Theia etwa die Größe des Mars hatte, der nur etwa 10% der Masse der Erde hat.

Abgesehen von Gravitationseinflüssen anderer Körper ist jede Sonnenumlaufbahn stabil, solange die Geschwindigkeit größer als Null ist (damit sie nicht in die Sonne fällt) und kleiner als die Fluchtgeschwindigkeit der Sonne.

+1 für "Jede Sonnenumlaufbahn ist stabil ...". Laien scheinen, wie von OP gezeigt, manchmal zu glauben, dass es spezielle Umlaufbahnen gibt, und wenn Sie etwas aus der Bahn werfen, passiert etwas Radikales.
@ThePopMachine: Im ursprünglichen Star Trek wurde die Umlaufbahn des Schiffes um einen Planeten oft als instabil dargestellt und erforderte Energie, um sie aufrechtzuerhalten. Das könnte tatsächlich ein Grund für das Missverständnis sein.
Wenn die Umlaufbahn der Enterprise niedrig genug wäre, wäre sie aufgrund des atmosphärischen Luftwiderstands tatsächlich instabil. Die Umlaufbahn der Internationalen Raumstation ist genau aus diesem Grund instabil und benötigt gelegentliche Anstupser, um sie in einem konstanten Abstand zu halten.
@JohnRennie: Sicher, aber in den Ansichten, die wir von der Enterprise im Orbit gesehen haben , ist es eindeutig hoch genug, dass der Luftwiderstand kein Problem darstellt. Die ISS befindet sich in einer niedrigen Umlaufbahn, sodass sie von der Oberfläche aus leicht zu erreichen ist. Die Enterprise kommt aus dem Weltraum in die Umlaufbahn, also gibt es keinen Grund für eine so niedrige Umlaufbahn.
Was stabile Umlaufbahnen betrifft, wenn wir künstliche Satelliten in Umlaufbahnen bringen, kollabieren sie nicht nach einiger Zeit wie Skylab usw. auf der Erde? Das meine ich instabile Umlaufbahnen.
@zadane: Nur wenn sie niedrig genug sind, um einen erheblichen Luftwiderstand zu erfahren. Bemannte Satelliten (Shuttle, ISS, Skylab, Mir usw.) werden in der Regel in eine möglichst niedrige Umlaufbahn gebracht, weil dies billiger ist und weil Sie nur minimalen Treibstoff benötigen, um wieder einzutreten und nach Hause zu fliegen. Das ist die Kosten für einen gelegentlichen Neustart wert. GPS-Satelliten umkreisen etwa 20.000 Kilometer und geosynchrone Kommunikationssatelliten etwa 36.000 Kilometer; Sie erfahren keinen nennenswerten Widerstand und ihre Umlaufbahnen sind viel stabiler.
@KeithThompson Wenn sie also die Umlaufbahn des Satelliten festlegen, können sie den Luftwiderstandsfaktor nicht berücksichtigen? Wenn der Luftwiderstand den Satelliten um x verlangsamen wird, sollte die Satellitengeschwindigkeit einfach stable_speed + x sein.
@zadane: Nein, so geht das nicht. Drag verlangsamt die Bewegung des Satelliten nicht nur um x; es verlangsamt es kontinuierlich im Laufe der Zeit. Die Gravitationskraft zieht einen Satelliten in Richtung des Körpers, den er umkreist, und für eine stabile elliptische oder kreisförmige Umlaufbahn krümmt sie nur die Bahn des Satelliten. Der Widerstand wirkt immer entgegen der Bewegungsrichtung, verlangsamt den Satelliten und verändert seine Umlaufbahn.

Es gibt keine einfachen Umlaufbahnen, die sich allmählich hinein- oder hinausdrehen. In den beiden Körpersystemen sind die Umlaufbahnen entweder geschlossene Ellipsen oder offen (hyperbolisch) mit der (kaum offenen) parabolischen Umlaufbahn als Teilungsfall.

Der Zerfall der Umlaufbahnen künstlicher Satelliten ist auf die Wechselwirkung mit der Erdatmosphäre zurückzuführen.

Hier stellt sich eine interessante Frage: Wie kommt es, dass wir in dieser Epoche eine nahezu kreisförmige Umlaufbahn haben, wenn man bedenkt, dass ein solches Ereignis das Erde/Mond-System wahrscheinlich unmittelbar danach mit einer erheblichen Exzentrizität hinterlassen hätte?

Vielleicht kann einer unserer Astronomen einen Einblick geben.

Neigen Gravitationswechselwirkungen mit anderen Planeten dazu, Umlaufbahnen im Laufe der Zeit zu kreisförmigisieren?
@KeithThompson Weiß ich im Allgemeinen nicht. Sie können bestimmte Arten von Resonanzen zusammenhalten.
Es ist möglich, aber unwahrscheinlich, dass die Umlaufbahn der Erde vor der Kollision exzentrisch und danach fast kreisförmig war.
@KeithThompson Ich stelle mir vor, dass eine Zirkularisierung möglich ist, aber mit diesem Mechanismus nicht einfach, wenn man bedenkt, wie weit die Dinge in unserer SS auseinander liegen. dmckee: Ein paar Kollegen und ich hatten einfach Spaß daran, dies auszuarbeiten, und wir fanden heraus, dass selbst das Worst-Case-Szenario (ein marsgroßes Objekt, das die Erde mit genug Energie trifft, um eine Mondmasse freizusetzen, genau im richtigen Winkel, um die Veränderung zu maximieren Exzentrizität, unter der Annahme einer minimalen Übertragung von L in den Spin der Erde) führt nicht zu viel Exzentrizität.

Welche Art von Kollision ist erforderlich, um einen Planeten aus seiner Umlaufbahn zu stoßen.

Es würde eigentlich keine Kollision erfordern. Wenn ein ausreichend massives Objekt sehr nahe an der Erde vorbeifliegt, könnte die Gravitationswechselwirkung (keine Kollision) die Erde aus dem Sonnensystem herausschleudern.

Hier ist ein Artikel über eine Vermutung, dass ein fünfter Gasriese aus unserem Sonnensystem ausgestoßen wurde.

Die Theorie der Mondentstehung, wenn ein marsgroßer Planet die Erde traf
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