Теория создания Луны, когда планета размером с Марс столкнулась с Землей

Как мы знаем, преобладающая теория происхождения Луны заключается в том, что планета размером с Марс ударилась о Землю и оторвала от нее кусок, который в конечном итоге материализовался в Луну.

Мой вопрос заключается в том, что если объект размером с Марс упадет на Землю, разве он не столкнет его с орбиты целиком? Какое столкновение требуется, чтобы сбить планету с ее орбиты. Под «сбить» я подразумеваю, что это изменит орбиту Земли и, возможно, скорость, так что у нее больше не будет стабильной орбиты, поэтому она либо (постепенно) покинет Солнечную систему, либо (постепенно) рухнет на Солнце.

Ответы (3)

Гипотетическое столкновение было смоделировано математически, и результаты этих моделей согласуются с тем, что вы видите.

Ударяющееся тело (называемое «Тейя») должно было ударить с низкой скоростью и относительно небольшим углом. Это, безусловно, повлияло бы на орбиту Земли, но не настолько, чтобы выбить ее из Солнечной системы или на Солнце.

Чтобы выбить Землю из Солнечной системы, потребуется ускорить ее примерно на 40% (скорость выхода равна sqrt(2), умноженной на круговую орбитальную скорость), что означает удвоение ее кинетической энергии. Для этого потребовалось бы столкновение с высокой скоростью тела, масса которого сравнима с массой Земли, и этого, вероятно, было бы достаточно, чтобы полностью разрушить планету, создав новый плотный пояс астероидов. Считается, что Тейя была размером с Марс, масса которого составляет всего около 10% массы Земли.

Игнорируя гравитационные влияния других тел, любая солнечная орбита стабильна, пока скорость больше нуля (поэтому она не падает на Солнце) и меньше скорости убегания Солнца.

+1 за «любая солнечная орбита стабильна ...». Непрофессионалы, как показывает ОП, иногда, кажется, думают, что есть особые орбиты, и если вы выбьете что-то из колеи, произойдет что-то радикальное.
@ThePopMachine: В оригинальном «Звездном пути» орбита корабля вокруг планеты часто изображалась нестабильной, требующей энергии для ее поддержания. На самом деле это может быть одной из причин неправильного представления.
Если бы орбита «Энтерпрайза» была достаточно низкой, он действительно был бы нестабилен из-за атмосферного сопротивления. Орбита Международной космической станции нестабильна именно по этой причине, и ее нужно время от времени подталкивать, чтобы она оставалась на постоянном расстоянии.
@JohnRennie: Конечно, но в видах, которые мы видели на « Энтерпрайзе» на орбите, он явно достаточно высок, чтобы сопротивление не было проблемой. МКС находится на низкой орбите, поэтому до нее легко добраться с поверхности; «Энтерпрайз» выходит на орбиту из глубокого космоса, поэтому нет причин находиться на такой низкой орбите.
Что касается стабильных орбит, когда мы выводим искусственные спутники на орбиты, разве они не рушатся на землю через какое-то время, как Скайлэб и т. д.? Вот что я имею в виду неустойчивые орбиты.
@zadane: Только если они достаточно низкие, чтобы испытывать значительное атмосферное сопротивление. Пилотируемые спутники (Шаттлы, МКС, Скайлэб, Мир и т. д.), как правило, запускаются на настолько низкую орбиту, насколько это практически возможно, потому что это дешевле , и потому что вам нужно минимальное количество топлива, чтобы вернуться и вернуться домой; это стоит затрат на периодическое повторное повышение. Спутники GPS находятся на орбите около 20 000 километров, а спутники геосинхронной связи — около 36 000 километров; они не испытывают значительного сопротивления, и их орбиты намного более стабильны.
@KeithThompson Итак, когда устанавливается орбита спутника, они не могут учитывать коэффициент сопротивления? Если сопротивление замедлит спутник на х, скорость спутника должна быть просто стабильная_скорость + х.
@zadane: Нет, это не так. Перетаскивание не просто замедляет движение спутника на x; он замедляет его непрерывно с течением времени. Гравитационная сила притягивает спутник к телу, вокруг которого он вращается, и для стабильной эллиптической или круговой орбиты она просто изгибает траекторию спутника. Перетаскивание всегда действует против направления движения, замедляя спутник и изменяя его орбиту.

Нет простых орбит, которые постепенно закручиваются или закручиваются. В системе двух тел орбиты представляют собой либо замкнутые эллипсы, либо открытые (гиперболические) с (едва открытыми) параболическими орбитами в качестве разделяющего случая.

Затухание орбит искусственных спутников происходит из-за взаимодействия с атмосферой Земли.

Здесь возникает интересный вопрос: как мы пришли к почти круговой орбите в эту эпоху, учитывая, что такое событие, вероятно, оставило бы систему Земля/Луна со значительным эксцентриситетом сразу после этого?

Возможно, кто-то из наших астрономов сможет дать некоторое представление.

Влияет ли гравитационное взаимодействие с другими планетами на округление орбит с течением времени?
@KeithThompson Вообще не знаю. Они могут удерживать вместе определенные типы резонансов.
Возможно, но маловероятно, что орбита Земли была эксцентричной до столкновения и почти круговой после.
@KeithThompson Я полагаю, что циркуляризация возможна, но с этим механизмом нелегко, учитывая, насколько далеко друг от друга находятся наши СС. dmckee: Я и мои коллеги только что повеселились, работая над этим, и обнаружили, что даже наихудший сценарий (объект размером с Марс, столкнувшийся с Землей с энергией, достаточной для высвобождения лунной массы, под правильным углом, чтобы максимизировать изменение эксцентриситет, предполагающий минимальную передачу L во вращение Земли) не вызывает очень большого эксцентриситета.

Какое столкновение требуется, чтобы сбить планету с ее орбиты.

На самом деле это не потребовало бы столкновения. Если бы достаточно массивный объект прошел очень близко к Земле, гравитационное взаимодействие (без столкновения) могло бы выбросить Землю из Солнечной системы.

Вот статья о гипотезе о том, что пятый газовый гигант был выброшен из нашей Солнечной системы.

Теория создания Луны, когда планета размером с Марс столкнулась с Землей
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v