Повлияет ли столкновение с астероидом на орбиту Луны и какие последствия это будет иметь для Земли?

Масса Луны 7,34 × 10$^{22}$кг. Чтобы астероид имел заметный эффект, его масса должна быть примерно такой.

• необходимая масса астероида также зависит от его скорости (кинетической энергии).
• какие сроки вы хотите рассмотреть? На шкале времени в миллиард лет крошечный астероид будет иметь измеримые последствия: изменение орбиты будет крошечным, но за миллионы оборотов это изменение будет суммироваться.

Потребовался бы очень большой астероид, чтобы произвести эффект, который был бы заметен в краткосрочной перспективе. Астероид, достаточно большой, чтобы повлиять на орбиту Луны, оторвал бы большие куски Луны, что привело бы к метеоритной бомбардировке Земли (см. пример этого в романе Нила Стивенсона «Семь евнов»), поэтому у нас были бы более насущные проблемы, чем его влияние. на приливах.

Бомба может вытеснить около 100 тонн грунта на тонну тротила . Таким образом, взрыв ядерной бомбы мощностью 1 Мт сместит (оптимистично, скалу будет труднее сдвинуть, чем почву) 100 Мт или 10$^{11}$кг породы, или дробь 10$^{-11}$массы Луны. Кроме того, большая часть этой массы останется на Луне, поэтому полное гравитационное притяжение Луны останется прежним. Взрыв окажет некоторую тягу на Луну, поэтому ее орбита может измениться. Но опять же, этот эффект был бы крошечным, если бы речь шла только о порядках величины, которые мы здесь рассматриваем.

То, что произойдет с Луной, на самом деле зависит от деталей: ретроградное столкновение замедляет движение Луны и расширяет ее орбиту, прямое столкновение ускоряет ее и сужает ее орбиту. Чтобы заставить Луну столкнуться с Землей, я ожидаю, что потребуется астероид размером с Луну или много терпения.

В действительности Луна отступает медленно: приливы отнимают у Луны орбитальную энергию. Небольшие эффекты, такие как взрыв бомбы, будут заглушены этим эффектом.

Более широкая орбита означает меньшие приливы.

Как ни странно, астероид, прошедший мимо Луны на небольшом расстоянии, может на самом деле отклонить Луну не только в результате столкновения!

Когда маленькое тело движется мимо большего тела, его направление изменяется на 100%, а это означает, что его импульс изменился почти вдвое по сравнению с первоначальным импульсом падения. Этот импульс должен сохраняться, поэтому Луна должна набрать в два раза больше импульса, чем падающий астероид.

Вы можете думать об этом как о том же эффекте, как если бы астероид был сделан из резины и отскочил от Луны, по сравнению с тем, если бы он был сделан из замазки (или камня) и прилипал к ней. Замазочный (или каменный) астероид при столкновении передает свой импульс, но теряет кинетическую энергию в виде деформации, тепла, удара. Астероид, который отскакивает, не затрачивая энергии при столкновении, вносит больше энергии в движение Луны.

Исследование , проведенное в 2016 году, показало, что диаметр ударника, создавшего Mare Imbrium на Луне, составляет около 250 км или 150 миль. Таких больших астероидов всего несколько. Диаметр Луны составляет почти 3500 км, что более чем в 14 раз больше. Это более чем в 2500 раз больше объема (потому что объем пропорционален кубу диаметра). Более крупные каменистые объекты, как правило, более плотные, поэтому разумно предположить, что Луна будет иметь массу в 2500 раз или больше. Итак, это сценарий столкновения чрезвычайно массивного астероида (протопланетного масштаба) с Луной. Что произойдет с орбитой Луны? Немного, но не так сильно. Если ударник имеет массу 1/2500, изменение скорости Луны будет равно 1/2500 скорости прихода. (Я игнорирую массу ударника при оценке совокупного импульса, поскольку она очень мала.) Правдоподобной верхней конечной оценкой скорости ударника будет 50 км/с, поэтому изменение скорости Луны будет порядка 50/2500 = 0,02 км/с. С одной стороны, это впечатляет, но орбитальная скорость Луны вокруг Земли в 50 раз больше. Если этот приблизительный расчет верен, древние легко заметили бы изменение длины месяца, но я думаю, что изменение орбитального радиуса было бы слишком маленьким, чтобы его увидеть.

Конечно, если бы это столкновение произошло во время существования людей, а не миллиарды лет назад, люди того времени заметили бы гораздо больше информации о Луне, чем изменение продолжительности месяца.