如果月亮受到大小合适的流星的撞击,撞击地球需要多长时间?


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关于月球将如何保护地球免受流星影响的问题的答案提到月球可能被撞入地球的可能性。

受到大型流星撞击而导致月球最终撞击地球(即“绕流失”)的最小变化是什么?那会是什么样的时间表(分钟,小时,天,年等)?


即使某些不太可能发生的事件足以改变月球的轨道使其撞击地球,但一旦它进入罗氏极限,它就会被潮汐力撕裂。其中有多少会形成一个环,以及有多少最终会影响地球,就像许多各种大小的陨石一样,这是另一回事,但是月球本身永远不会影响地球。
BillDOe

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@BillDOe我对此不太确定;地球月球系统的罗氏极限值非常接近。即使您仅假设芯子的刚度足以承受潮汐力,那仍然是直径320公里的铁和镍球。
a安

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@BillDOe即使它被撕裂了,很多也最终会落在地球上。
桅杆

最长的时间就是从月球当前轨道距离到地球的自由落体时间。根据影响的性质,可能会短一些。
zephyr

Answers:


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正如几个人所说,这是不可能的。原因的部分原因是,您描述的“环绕排水沟”效果对于密度比黑洞小得多的固体对象并没有真正发生。那样的轨道并不是“不稳定的”。

因此,假设某个东西足够大且足够快,可以明显改变其速度,但又不足够大或不够快而使其破碎,则确实撞上了月球。效果是将月球从目前围绕地球的几乎圆形轨道转变为椭圆形轨道。根据撞击的方向,它可能会比现在更靠近地球,每个轨道一次,或者更远一点(它也可能向南和向北摆动一点)。但是重要的是,该椭圆轨道至少要稳定一会儿。假设它撞击到距离地球最近的220000英里,距离地球最远的240000英里的轨道。它不会“螺旋”。

在足够长的时间内,太阳的引力也会发挥作用,并且情况可能会发生一些变化,但这是一个相对较小的影响。

现在,假设影响确实很大,或者可能有一系列的影响(开始看起来像是敌人的行动。),这样椭圆的最内点最终被压低到距地球数千英里的范围内,以某种方式奇迹般地没有将月球粉碎成碎片。在这个距离上,月球的近侧要比远侧更靠近地球,因此地球的引力会更强烈地拉动它。如果它绕地球轨道运行了近3000公里(罗氏极限),这些力最终会将其拉成碎片,那么在短距离内,地球可能会在其内部产生碰撞之前,形成一组漂亮的环他们降落在地球上,杀死所有人。

最后,假设撞击是如此之大,以至于他们实际上将月球置于一个椭圆形的轨道上,该轨道的最内点离地球如此之近,以至于地球和月球都触及过。这显然是不可能不破坏月球的,但在那种情况下,月球确实会撞击地球。撞击的时间大约是月球当前轨道周期的1/4,也就是说大约一周。


1
另一种情况是将月球完全踢出轨道,这是另一种极不可能的情况,几乎肯定会需要足够的能量来破碎月球。
jwenting

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小行星撞击不可能使月球撞出轨道。与月球相比,即使是大型的Chicxulub型小行星也只有很小的质量,而且月球已经被其中的几个撞击,但是如您所见,它并没有被撞出轨道。小行星带中最大的小行星是谷神星,直径500英里。与月球相比,它的质量很小,但是如果奇迹使它跳出小行星带的轨道,到达木星的一半,并向月球作蜂线,则可能以每秒25公里的速度撞击足以在月球的轨道上产生很小的摆动,但距离卫星还不远,无法将其发送到地球。月亮实际上以每年几厘米的速度远离我们。


1
因此,从本质上讲,如果有一个足够大的小行星能够将月球推出轨道(流氓星球?),那么它有可能毁灭月球而不是移动月球?
gilliduck

请检查逗号的位置。我认为您的意思是每秒米或每秒公里。千倍的速度虽然并不十分相对,但对于太阳系中正在移动的物体却感觉不合比例。252500025
Jyrki Lahtonen

你是对的。我的意思是每秒25公里。为什么我增加了三个我不知道的选项。某些事情一定分散了我的注意力。
Michael Walsby,

@gilliduck是的。它甚至可能破坏月球,使其完全融化,仅当月球冷却并碰撞成单个球形块时会重新组装(尽管部分块可能会丢失或降落在地球上)。实际上,类似的碰撞首先形成了月球,对地球绕太阳的轨道影响不大。尽管太阳和地球的质量,结合能为地月系统比对地球-太阳幅度更高。
a安

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如果谷神星没有先将月球炸开,以25 km / s的速度撞击月球,就会将月球撞出轨道。那是3e29 J的能量。它是围绕地球的轨道能量的10倍,是月球的引力结合能量的 3倍。
Schwern

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这里有两个问题,其中只有一个是真实的。

假设两个实心球(经典的牛顿台球)互相撞击(直接撞击或掠射撞击),就有可能计算出小行星撞击必须转移到月球的能量和动量。当然,在某些情况下,结果将是月球进入撞击地球的轨道。

然而,在影响力足够大到无法严重移动固体月球的很久之前,两个物体就不再像固体物质那样起作用,而更像液滴一样起作用。它们飞溅,以各种速度向各个方向将熔融的岩石和固体的岩石扔向太空。

从本质上讲,这将是事件的一个较小版本,从理论上说,它是由火星大小的原行星(命名为Theia-h / o / w / t / h / e / y / d / i / s / c / o / v / e / r / e / d / i / t / s / n / a / m / e / i / d / o / n /'/ t / k / n / o / w)袭击了非常年轻的地球。请参阅Wikipedia文章,以获得简短的描述和更多详细信息。

这个假说存在一些问题,可以解释月球的形成,但是广泛的轮廓已被详细建模,并且在这一点上已经得到很好的理解。足以严重移动台球月亮的撞击会释放出非常大量的能量,并向各个方向向太空中抛出大量的岩石。

大多数松散的岩石在被月球的残留物捕获之前会在地球周围形成一个行星环。足以对地球造成严重麻烦。我还没有看到一个现代农历罢工任何估计-这真是方式方式下的事情操心就行了-但背的最信封估计使我强烈怀疑,这将是一个加入埃隆·马斯克(Elon Musk)的火星殖民地的好时机...


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他们知道它的名字叫Theia,因为在月球侦察轨道飞行器上,他们发现了写在月球背面的大型“ Theia在这里”。
Makyen

2
月亮质量(和/或轨道)的重大变化对潮汐力的破坏可能要比撞击造成的流星雨更糟。地震,火山爆发,哥斯拉的整个家庭都从海洋中冒出来,远古的外星人从沉睡的海底醒来并要求进贡,这将是丑陋的。
jwenting

@jwenting好点。
Mark Olson

3

这是最快情况下的数学公式,在这种情况下,月亮突然停止绕轨道飞行并直接落入地球:

月球的质量:m1=7.342×1022kg

地球质量:m2=5.9723×1024kg

月球与地球之间的最小距离:r=356400000m

引力常数:G=6.6743×1011m3/(kg×s2)

施加于月球和地球的力:F=G×m1×m2/r2=230.402.044.289.682.584.669N

月球向地球的初始加速度:a1=F/m1=0.00313813735m/s2

地球向月球的加速度: 综合加速度:a2=F/m2=0.00003857844m/s2a=a1+a2=0.00317671579m/s2

假设持续加速,直到撞击的时间:r/a=334949s=3.88days

那不是1.5小时(NoAnswer的答案),也不是一个星期(Steve Linton的答案)。另外,这是一个上限(在下限,是啊),因为当月球靠近地球时,加速度会增加。

该问题的答案与NoAnswer的答案相同,但数字不同:下限(少于4天)和无穷大之间的任何值(假设不稳定的轨道可以通过一次射击不完全使月球绕轨道旋转来实现)。


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彼得说

感谢您提高可读性
Mathius

顺便说一句。该答案假定没有质量损失或增加。当然,任何改变月球轨道的影响都会使月球和撞击器都变成碎片。但是,有些碎片可能会抛向地球,并在3天之内到达地球(用于启动速度和增加加速度)。巧合的是,我记得3天是阿波罗任务的转移时间。
Mathius

随着月球接近地球,其加速度也会增加。它可以被整合出来。
彼得说恢复莫妮卡

0

TL; DR:1.5小时到无穷大之间的任何时间。

假设月亮将被质量和速度相同但相对于地球运动方向相反的物体撞击其近地点。

我们还假设这种巨大撞击留下的相当大的碎片将保留在月球的最后一个已知位置,但轨道速度为零。(也许撞击的小行星是由奶酪制成的?)就此答案而言,这块碎片将是“月球”。

事发后,“月球”将以大约1G的力加速向地球坠落。这是因为重力在给定距离内不会减少太多,而1G是地球施加的力。实际上,“月亮”也会施加力,但为简单起见,我们假设它仅抵消了距离的影响。

因此,月球的加速度约为9.81 m /s²,与月球近地点的起始距离(如果我没记错的话,约为270.000 km,太懒了,无法在维基百科上查找它)。如果我没记错的话,“月亮”将需要大约1.5小时(sqrt(距离/加速度)= 5246,23秒)到达地球。也许地球的半径会少一些。它也将以超过50马赫的速度到达,从而实际上“影响”地球的大气,即遇到等效于声屏障的阻力以及极高的压缩加热,有可能将其撕裂。

这是使月球撞击然后撞向地球的最快方法。不过,问题的答案是最慢的:好吧,通过降低小行星撞击月球的质量和/或速度,我们可以“微调”该效应,使其持续1.5小时(地球/轨道,请参见上文)和无穷大(仍具有稳定的轨道)。对于在初次撞击后1.5小时之后的月球崩溃,需要将月球放置在不稳定的轨道上,例如不时地绕过地球大气的低密度区域运行。

还有其他答案也提到了月球在绕轨道旋转过程中被破坏或撕裂的方法,这肯定是适用的。我只想关注时间轴方面。


阅读现有答案时,我感到特别缺乏解决时间轴方面的问题。
NoAnswer

9
如果您取消了月球的轨道速度,则要花一周的时间才能到达地球。提示:g远不是9.8m / s。
约书亚

您的时间轴含糊不清,是错误的,因为它是在假设您确实不应该这样做。如果没有错误的假设,则框架的两个边界都无法成立。这个答案很好地回答了时间表的问题:大约一周。
桅杆

-1

我认为冲击延迟的下限约为1.3秒。

使月球相对于地球静止的任何撞击(请参阅先前的答案)也将在结构上破坏月球。如图,将其变成不断膨胀的蒸气和碎片云,其中一些会更快地撞击地球,其中一些会形成环,其中一些会逸入(或逸出)太阳系的其余部分。(我不确定在发生重大碰撞后,甚至埃隆的火星殖民地也会有多好。)

因此,如果我们允许破坏,那就用一大堆超相对论冲击器击中月球。他们实质上将月球变成了巨大的炸药。拨入您想要选择产生的射流速度的能量,最高为光速-一个小范围。为了直观地看到由此产生的影响,请查找其中一颗子弹撞击苹果的定格照片之一...

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