Pregunta:
¿Con qué suavidad podría un cometa / asteroide / meteorito "golpear" la Tierra?
Joe
2015-01-30 05:47:57 UTC
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¿Podría un objeto del espacio exterior con la velocidad y la órbita adecuadas entrar en contacto con la superficie de nuestro planeta de una manera "lenta"?

Tres respuestas:
Keith Thompson
2015-01-31 02:59:28 UTC
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Sí, las naves espaciales lo hacen todo el tiempo usando la resistencia del aire (y a veces cohetes) para reducir la velocidad.

Los meteoritos ingresan a la atmósfera a alta velocidad, generalmente de 10 a 70 km / s, pero a menor velocidad unos se ralentizan por la resistencia del aire, por lo que normalmente golpean la superficie a unos pocos cientos de kilómetros por hora. Referencia: http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/meteors/impacts.html (ese enlace ahora está muerto).

Como señala Gerrit en comenta, un micrometeroide suficientemente pequeño, como una partícula de polvo, probablemente podría golpear la superficie suavemente.

Los cuerpos más grandes no se ven afectados tanto por la atmósfera. Para cualquiera de esos cuerpos, la velocidad en el impacto será de al menos varios kilómetros por segundo. Un cuerpo que se mueva oblicuamente en la misma dirección que la rotación de la Tierra tendría una velocidad ligeramente menor en el momento del impacto, pero el impacto aún no podría describirse como "suave"; La velocidad de rotación de la Tierra sigue siendo una pequeña fracción de la velocidad orbital o de escape.

Aquí hay una forma de pensar en ello. Las trayectorias de caída libre son reversibles. Si ve una película de un cuerpo entrante al revés, todavía tiene sentido físico (ignorando la resistencia del aire). Cualquier meteorito que golpee la superficie debe haber estado en el espacio profundo en algún momento antes del impacto. Si hubiera una trayectoria que permitiera que ese cuerpo tuviera una velocidad de impacto "suave", entonces sería posible comenzar con el mismo cuerpo cerca de la superficie a la misma velocidad "suave", pero en la dirección opuesta, y hacer que alcance el espacio profundo. A menos que el meteorito tenga su propio sistema de propulsión, eso simplemente no sucederá.

Puedes puedes llegar al espacio con una velocidad inicial más baja moviéndote junto con la rotación de la Tierra, que es por qué la mayoría de los cohetes se lanzan hacia el este, para aprovechar eso. Invertir tal trayectoria puede resultar en un impacto ligeramente más lento, pero solo ligeramente.

Depende también del origen del asteroide, ¿asteroides interestelares? No. ¿Asteroides troyanos perturbados justo para golpear la Tierra en la trayectoria hiperbólica perfecta de bajo grado que se sumerge por debajo del borde de la atmósfera (sin llegar a un nivel bajo)? Tal vez.
@MagicOctopusUrn: No, todavía no es posible. Para un cuerpo lo suficientemente grande como para que la resistencia del aire no tenga mucho efecto, no puede golpear la superficie de la Tierra a baja velocidad. Recuerde, todavía tiene que caer desde la parte superior del pozo de gravedad de la Tierra hasta su fondo. Intente dejar caer o lanzar una piedra desde lo alto del edificio Empire State y hacer que golpee el suelo suavemente.
Oh, tomé "suavemente" como "sobrevivir al impacto con rasgos discernibles".
Su argumento de trayectoria inversa es correcto, por lo tanto, la velocidad de impacto más baja (más suave) es la velocidad de escape de la tierra, es decir, 11,2 km / s.
No puedes ignorar la resistencia del aire. Los micrometeroides pueden golpear la Tierra y lo hacen suavemente.
Rob Jeffries
2015-01-30 18:52:55 UTC
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Es difícil ver cómo. La mayoría de los cometas y asteroides se encontrarían con la Tierra en una órbita cruzada y la velocidad de encuentro sería aproximadamente la suma vectorial de la velocidad de la Tierra alrededor del Sol (del orden de 30 km / s) y la velocidad individual del objeto rebelde.

Incluso si lo dispusiera de modo que el asteroide / cometa fuera desviado por otra cosa para que "alcanzara" a la Tierra desde atrás viajando a una velocidad relativa inicialmente baja, existe la influencia adicional del propio potencial gravitacional de la Tierra. Esto aceleraría el objeto que se aproxima a algo así como el orden de la velocidad de escape desde la superficie de la Tierra, aproximadamente 11 km / s.

Este sitio bastante autorizado para calcular el efecto de los impactos de asteroides / cometas sugiere una velocidad de impacto mínima de 11 km / s, que de hecho es la velocidad de escape de la Tierra.

Editar: (Y el mérito de Keith Thompson por señalarlo). Estas son las velocidades en la parte superior de la atmósfera. Si los objetos son más pequeños que 20-30 m, entonces la atmósfera básicamente eliminará la mayor parte de esa energía cinética, por lo que para objetos pequeños , un impacto relativamente lento es más riguroso. Pero para cualquier cosa mayor que $ \ sim $ 50 m, son básicamente los 11 km / so más completos. http://www.lsst.org/lsst/science/scientist_near_earth_objects_neoquant

La intersección de la órbita tangencial, como después de la primera combustión de una transferencia de Hohmann, puede hacer que la velocidad en la intersección sea bastante baja: http://en.wikipedia.org/wiki/Hohmann_transfer_orbit#Example Idealmente, tendría algo que derribara su asteroide de una órbita agradable aproximadamente 0.999AU del sol a uno en 1.000AU. Es posible que obtenga menos de 1 km / seg en la intercepción de esa manera. Sin embargo, no estoy seguro de cómo lograr esa configuración, y estoy seguro de que la atmósfera de la tierra se alteraría seriamente con el aterrizaje de incluso un cuerpo extraterrestre de movimiento relativamente lento.
@WayfaringStranger No soy un experto, pero ¿una órbita de transferencia no requiere una quemadura en cada extremo? Un asteroide no tiene motores. ¿Qué le impide acelerar el potencial de la Tierra? Incluso algo capturado en la órbita terrestre baja viaja a 7,5 km / s.
Sí lo hace Rob. Puede minimizar el tamaño requerido de esa segunda grabación si tiene la órbita inicial bastante cercana en tamaño a la órbita final. Sin un segundo impulso, la tierra alcanzará al asteroide cuando esté en su apogeo.
Debo admitir que no sigo la energía de esto. Si la Tierra y el asteroide están en órbitas similares con una "velocidad de cierre" baja, ¿qué elimina el KE que gana el asteroide cuando cae en el potencial gravitacional de la Tierra?
Sí, de acuerdo, todavía va a caer desde los 60 km de altura, o donde sea que la atmósfera se apodere. Incluso si resuelve las cosas para tener en cuenta la velocidad de rotación de la atmósfera en el punto de entrada, la velocidad terminal desde esa altura podría ser fácilmente de algunos cientos de km / h: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/ hbase / airfri2.html
@WayfaringStranger la velocidad de cierre también se conoce como Vinfinity. Al entrar en la esfera de influencia de la tierra, se mueve a lo largo de un camino hiperbólico y la velocidad de una hipérbola es ordenada (Vinf ^ 2 + Vesc ^ 2). Entonces, incluso si la velocidad de cierre es cero, el objeto aún se movería a una velocidad de escape, que es de aproximadamente 11 km / s cuando ingresa a la atmósfera terrestre.
@HopDavid Pensé que esto era lo que había dicho; ciertamente es lo que quise decir.
@RobJeffries Después de una excavación considerable, 11 km / s parece representar un límite inferior para la velocidad de cierre.
Nick v
2020-01-13 19:20:43 UTC
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"Las trayectorias son reversibles" da una buena pista sobre las condiciones para un impacto a baja velocidad. Considere dos planetas en una órbita cercana y rápida de manera que los objetos en la superficie lejana de un planeta, directamente opuesto al otro planeta, sean virtualmente ingrávidos. En esta ubicación, la aceleración debida a la gravedad del sistema es apenas un poco mayor que la tendencia a ser "arrojado" (aceleración centrípeta). En estas condiciones, una roca podría ser impulsada hacia arriba con relativa lentitud y alejarse de los planetas. Simplemente invierta todo y una piedra podría aterrizar lentamente. Admito que esto es artificial, es probable que la atmósfera se pierda, ¡y espero que la Tierra no se encuentre en esta situación pronto!

el argumento reversible también se indica en [esta respuesta] (https://astronomy.stackexchange.com/a/8720/7982)
El argumento reversible solo es cierto en ausencia de resistencia del aire. Un micrometeroide lo suficientemente pequeño puede golpear la Tierra suavemente.


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