Какое воздействие требуется для видимого (с Земли) шлейфа выброса на земной Луне, и выживет ли Луна?

Возьмем систему Земля-Луна, какой мы ее знаем. Теперь что-то заставляет большой камень лететь в направлении нашей Луны. Как именно это происходит, намеренно не уточняется; это может быть что угодно, от войны между Землей и Марсом до планеты-изгоя, проходящей через Солнечную систему, до чего-то совершенно другого.

Удар должен быть достаточно мощным, чтобы образовавшийся шлейф выброса был хорошо виден с Земли любому существу с человеческим зрением, которое в это время смотрит на Луну. Давайте установим нижний предел для этого при высоте шлейфа около 10% угла, образуемого самой Луной, если смотреть с Земли на максимальной высоте, где все еще существует приемлемая плотность частиц. Бонус указывает на ответы с учетом альбедо и плотности частиц, но это не обязательно.

Вы можете выбрать время, точку и угол падения произвольно, если соблюдается условие видимости с Земли. (Поэтому попадание в обратную сторону Луны, вероятно, не сработает, но вы можете поразить Апеннины сбоку , если хотите.) Я думаю, что прямое попадание рядом с терминатором около полной луны, но если что-то еще работает, то не стесняйтесь. Я надеюсь на зрелищный эффект, поэтому не зацикливаюсь на каком-то конкретном месте.

Вы можете предположить, что люди ничего не делают, чтобы противостоять угрозе приближающегося большого космического камня; что касается причин, то есть все причины, от технической или физической неспособности до международной политики или того, что люди давно ушли с планеты.

С предварительными выводами два очень связанных вопроса:

Какие параметры ударника могли дать такой кратковременный эффект? Масса ударника, скорость (относительно Луны), угол удара, местоположение, если необходимо, любые другие важные параметры, о которых я не думаю?

Переживет ли Луна удар в среднесрочной перспективе? Другими словами, энергия удара значительно ниже гравитационной энергии связи Луны (которая примерно равна 1,24 × 10 29 Дж)? Вам не нужно беспокоиться о влиянии удара на орбиту Луны.

Правильно ли предположить, что под «10% угла, образуемого Луной», вы подразумеваете 10% видимого размера луны, например, около 300 км реального размера/диаметра? Это было бы довольно грандиозно.
@ Дюрандаль Да, это правильно. Конкретное число 10% в основном предназначалось для того, чтобы вообще обозначить его; цель состоит в том, чтобы событие было ясно видно и очевидно как ненормальное для любого, кто случайно посмотрит на Луну в момент удара. Если вы можете утверждать, что для этого эффекта требуется менее 10%, тогда используйте меньшее число.

Ответы (3)

Какую мелочь мы можем увидеть на Луне?

В Википедии есть список объектов на Луне, которые можно увидеть невооруженным глазом. Покопавшись в астрономических блогах в поисках реального опыта, а не расчетов, можно сказать, что ответом режима является кратер Тихо , диаметр которого составляет 86 км.

Что должно попасть на Луну, чтобы образовался шлейф выброса длиной 86 км?

Во-первых, давайте воспользуемся кинематикой, чтобы определить, как быстро выброс должен подняться на эту высоту. Мы можем использовать

в ф 2 знак равно в я 2 + 2 а г
куда г 86000 метров, а сила тяжести на поверхности Луны, -1,6 м/с 2 , а также в ф = 0. Я решаю это для в я = 524 м/с.

Далее мы можем обратиться к статье для расчета ожидаемой скорости выброса, такой как Richardson, et al., 2007 . Если вы посмотрите на рис. 7 этой статьи, то увидите, что скорость выброса является логарифмической функцией расстояния от края ударника. Теперь я не смог извлечь никакой полезной информации о том, какая плотность массы выброса потребуется, чтобы быть видимой, и в любом случае это становится немного математически сложным, поэтому давайте сделаем упрощающее предположение, что нам нужно, чтобы удар вызвал выброс в пределах 1 км от удара. край будет идти 500 м/с.

Из уравнения (12) мы можем рассчитать объем кратковременного ударного кратера как

В грамм знак равно К 1 ( м я р т ) ( грамм а в я 2 ) − 3 мю 2 + мю .
Член отношения плотностей из уравнения (12) опущен; мы предположим, что плотность ударника такая же, как у Луны. Для свойств материала мы будем использовать «мягкую породу» из Таблицы 1; так мю знак равно 0,55 , р т знак равно 2250 , а также К 1 знак равно 0,2 . м я - масса ударника, а а это его радиус. Мы можем выразить массу через радиус как м я знак равно 4 / 3 π р т а 3 . гравитационная сила Луны грамм и равна 1,6 м/с 2 . Я разрешаю это выражение как
В грамм знак равно 1,7 а 2,353 в я 1,29 .

Теперь, чтобы следить за уравнениями, мы хотим р грамм , радиус кратковременной ударной воронки, связанный уравнением (11). Я решаю это в обратном порядке для

р грамм знак равно ( 3 π В грамм ) 1 / 3 знак равно 1,18 а 0,784 в я .431 .
В качестве тестового прогона нашей модели, если вы подключите 100-метровый объект и удар со скоростью 10 км/с, вы получите временный кратер диаметром 2,3 км. Большой!

Теперь мы переходим к уравнению (28), которое дает нам скорость выброса как функцию расстояния от края ударника.

в е ( р ) знак равно 2 С Т грамм ( мю мю + 1 ) грамм р грамм ( р р грамм ) − 1 / мю .

С Т грамм – константа пропорциональности, равная 1,6, см. обсуждение уравнений (15) и (20). Я упрощаю эти термины до

в е ( р ) знак равно 0,397 р − 1,82 р грамм 2,32 .
Мы хотим в е быть 500 м/с на расстоянии r = 1000 м, поэтому подключив их и р грамм в мы можем решить для радиуса и скорости
2,47 × 10 8 знак равно а 1,82 в я .
Очевидно, что решений бесконечно много, но для некоторых разумных снарядов, если мы зададим радиус равным 250 м, то скорость удара должна быть 10,7 км/с. При максимальной скорости кометы около 70 км/с мы получаем радиус около 90 м.

Вывод

Чтобы шлейф выброса был виден на поверхности Луны невооруженным глазом, нужно ударить по нему предметом не менее 100 м, если он движется со скоростью долгоживущей кометы, или не менее 250 м при скользящем ударе.

Второй вопрос очевиден: да, эти удары довольно малы по шкале «вещей, поразивших Луну», и не оставят видимого (невооруженным глазом) ударного кратера, когда все будет сказано и сделано.

По-видимому, есть удары, которые можно увидеть невооруженным глазом с ударными элементами весом до 40 кг: astronomy.stackexchange.com/questions/348 Также я смутно припоминаю, что есть отчеты из исторических времен, в которых описываются события, напоминающие удары о Луну.
@Durandal Ну, читая эту ссылку, само воздействие было видно. В течение примерно 1 секунды она была такой же яркой, как звезда 4-й величины. Этот вопрос касается шлейфа выброса.
Да, в то время я не совсем понимал, чего на самом деле хочет ТС. Очевидно, существует большой разрыв между тем, что можно считать «видимым», и «захватывающим» событием, которое он ищет. Честно говоря, я до сих пор не понимаю, чего он хочет, и я подозреваю, что будет очень трудно количественно определить «эффектность». Извините за путаницу.

Крошечный космический корабль Lunar Prospector (который также является предметом этого параноидального ответа ) разбился с ожиданием образования видимого шлейфа.

Люди видят «временные явления», вероятно, вызванные небольшими столкновениями, и они не оставляют следов, которые можно увидеть в самые мощные телескопы. Итак, опять же, маленькие ничтожные тела.

Для живучести учтите «лучи» на лунной поверхности, исходящие из каких-то кратеров. Ясно, что это был огромный шлейф, способный выпасть на сотни или тысячи миль; а просто кратер. Ничего страшного.

Вы рассчитали энергию связи… вы знаете, что это значит ? Учтите, что ударник будет падать с (приблизительно) покоящейся бесконечности, такой же, как используется в энергии связи. Итак, просто из определения терминов следует, что падающий объект должен быть размером с Луну, чтобы удариться с той же энергией, что и энергия связи Луны.

Я не думаю, что воздействие Lunar Prospector должно было быть видно невооруженным глазом, о чем и просит ОП.

У нас есть наблюдения за ударным шлейфом, датируемым средневековьем. Луна все еще там. Однако мы не знаем высоту шлейфа.

Какое воздействие требуется для видимого (с Земли) шлейфа выброса на земной Луне, и выживет ли Луна?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v