Jika Bulan dipengaruhi oleh meteor berukuran sesuai, berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mempengaruhi Bumi?

Sebuah jawaban untuk pertanyaan seberapa baik Bulan melindungi Bumi dari Meteor? menyebutkan sebagai kemungkinan bahwa Bulan bisa terlempar ke Bumi.

Apa perubahan terkecil pada orbit Bulan dari yang ditimbulkan oleh meteor besar yang akan menyebabkannya pada akhirnya berdampak pada Bumi (yaitu "mengitari saluran air")? Seperti apa garis waktu itu (menit, jam, hari, tahun, dll)?

Seperti yang dikatakan beberapa orang, ini sangat tidak mungkin. Salah satu alasan mengapa efek "melingkari saluran pembuangan" yang Anda gambarkan tidak benar-benar terjadi pada benda padat yang jauh lebih padat daripada lubang hitam. Orbits tidak "genting" dengan cara itu.

Jadi, anggaplah sesuatu yang cukup besar dan cukup cepat untuk mengubah kecepatannya secara nyata, tetapi tidak cukup besar atau cukup cepat untuk menghancurkannya, memang menabrak Bulan. Efeknya akan menggeser Bulan dari orbitnya yang hampir melingkar di sekitar Bumi, menjadi yang elips. Bergantung pada arah tumbukan, itu akan menjadi sedikit lebih dekat ke Bumi daripada sekarang, sekali per orbit, atau sedikit lebih jauh (itu juga mungkin mengayunkan Utara dan Selatan sedikit). Yang penting, adalah bahwa trek elips ini stabil setidaknya untuk sementara waktu. Misalkan ia terlempar ke orbit yang berjarak 220000 mil dari Bumi pada titik terdekatnya dan 240000 mil pada titik terjauhnya, di situlah ia akan tinggal. Itu tidak akan "berputar".

Selama periode yang cukup lama, gravitasi Matahari juga ikut berperan dan banyak hal dapat berubah sedikit, tetapi itu adalah efek yang relatif kecil.

Sekarang, anggaplah dampaknya sangat besar, atau mungkin ada serangkaian dampak yang panjang (mulai terlihat seperti aksi musuh ..) sehingga titik terdalam elips akhirnya didorong ke beberapa ribu mil dari Bumi , entah bagaimana secara ajaib tidak menghancurkan Bulan menjadi fragmen dalam proses. Pada jarak ini mulai penting bahwa sisi dekat Bulan lebih dekat ke Bumi daripada sisi jauh, sehingga gravitasi bumi menariknya lebih kuat. Jika ia mengorbit lebih dekat dari sekitar 3.000 km ke permukaan Bumi untuk waktu yang lama (batas Roche) kekuatan-kekuatan ini pada akhirnya akan menariknya berkeping-keping, dan Bumi mungkin akan memiliki seperangkat cincin yang cukup untuk waktu yang singkat sebelum tabrakan internal antara bit yang disebabkan mereka untuk turun hujan di Bumi dan membunuh semua orang.

Akhirnya anggaplah dampaknya begitu besar sehingga mereka benar-benar menempatkan Bulan ke dalam orbit elips yang titik terdalamnya sangat dekat dengan Bumi sehingga Bumi dan Bulan bersentuhan. Ini jelas mustahil tanpa menghancurkan Bulan, tetapi dalam kasus itu, Bulan memang akan menghantam Bumi. Waktu untuk dampaknya adalah sekitar 1/4 dari periode orbit Moons saat ini, yaitu sekitar satu minggu.

Tidak ada kemungkinan apapun dari bulan yang terlempar keluar dari orbitnya oleh dampak asteroid. Dibandingkan dengan bulan, bahkan asteroid tipe Chicxulub yang besar memiliki massa yang sangat kecil, dan bulan telah dihantam oleh beberapa dari mereka, tetapi seperti yang Anda lihat, itu tidak terlempar keluar dari orbitnya. Asteroid terbesar di sabuk asteroid adalah Ceres, berdiameter 500 mil. Massanya sangat kecil dibandingkan dengan bulan, tetapi jika sebuah keajaiban menyebabkannya melompat keluar dari orbitnya di sabuk asteroid, setengah jalan ke Jupiter, dan membuat garis lebah untuk bulan, dampak pada 25 km per detik mungkin hanya cukup untuk menghasilkan goyangan yang sangat sedikit di orbit bulan, tetapi tidak cukup dekat untuk mengirimnya ke Bumi. Bulan sebenarnya bergerak menjauh dari kita dengan kecepatan beberapa sentimeter per tahun.

Ada dua masalah yang dimainkan di sini, hanya satu yang nyata.

Adalah mungkin untuk menghitung energi dan momentum yang harus ditransfer oleh dampak asteroid ke Bulan, dengan asumsi bahwa dua bola padat (bola biliar Newtonian klasik) saling mengenai satu sama lain (baik dampak langsung atau dampak pandangan). Tentu saja ada kasus di mana hasilnya adalah Bulan pergi ke orbit yang mengenai Bumi.

Namun jauh sebelum dampaknya cukup besar untuk secara serius menggerakkan Bulan padat, kedua tubuh berhenti bertindak seperti massa padat dan bertindak lebih seperti tetesan cairan. Mereka memercik , melempar batu cair dan padat ke ruang angkasa ke segala arah dengan berbagai kecepatan.

Pada dasarnya, ini akan menjadi versi yang lebih kecil dari peristiwa yang diteorikan telah membentuk Bulan di tempat pertama, dengan protoplanet seukuran Mars (bernama 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) menyerang Bumi yang sangat muda. Lihat artikel Wikipedia untuk deskripsi singkat yang layak dan petunjuk untuk lebih detail.

Ada masalah dengan hipotesis ini sebagai penjelasan tentang pembentukan Bulan, tetapi garis besar telah dimodelkan secara rinci dan dipahami dengan baik pada saat ini. Sebuah cukup dampak besar untuk serius memindahkan bola bilyar Bulan akan merilis sangat sejumlah besar energi dan membuang jumlah yang sangat besar batu ke ruang angkasa ke segala arah.

Sebagian besar batuan lepas akan membentuk cincin planet di sekitar Bumi sebelum ditangkap oleh sisa-sisa Bulan. Cukup akan menghantam Bumi menjadi sangat merepotkan. Saya belum melihat adanya perkiraan untuk modern pemogokan Lunar - itu benar-benar cara , cara di atas daftar hal-hal untuk khawatir tentang - tapi back-of-the-amplop perkiraan membuat saya sangat curiga bahwa ini akan menjadi waktu yang sangat baik untuk bergabung dengan koloni Mars Elon Musk ...

Ini adalah matematika untuk skenario tercepat, di mana Bulan tiba-tiba akan berhenti mengorbit dan jatuh langsung ke Bumi:

$m_1 = 7.342 \times 10^{22} kg$

$m_2 = 5.9723 \times 10^{24} kg$

$r = 356400000 m$

$G = 6.6743 \times 10^{-11} m^3/(kg \times s^2)$

$F = G \times m_1 \times m_2 / r^2 = 230.402.044.289.682.584.669 N$

$a_1 = F / m_1 = 0.00313813735 m/s^2$

$a_2 = F / m_2 = 0.00003857844 m/s^2$$a = a_1 + a_2 = 0.00317671579 m/s^2$

$\sqrt{r/a} = 334949 s = 3.88 days$

Itu tidak cukup 1,5 jam (jawaban NoAnswer) tetapi juga bukan seminggu (jawaban Steve Linton). Plus, ini adalah batas atas (pada batas bawah, duh), karena akselerasi akan meningkat ketika Bulan mendekati Bumi.

Jawaban untuk pertanyaan ini sama dengan NoAnswer's tetapi untuk angka yang berbeda: Apa pun antara batas bawah (kurang dari 4 hari) dan tak terbatas (dengan asumsi orbit yang tidak stabil dapat dicapai dengan tidak sepenuhnya menyerap Bulan dalam satu tembakan).

TL; DR: Apa pun antara 1,5 jam hingga tak terbatas.

Mari kita asumsikan bahwa bulan akan ditabrak oleh objek dengan massa dan kecepatan yang sama tetapi arah pergerakannya berlawanan dengan Bumi.

Mari kita juga mengasumsikan sepotong puing yang cukup besar yang ditinggalkan oleh dampak kolosal ini akan tetap pada posisi terakhir yang diketahui dari bulan tetapi dengan kecepatan orbital nol. (Mungkin asteroid berdampak terbuat dari keju?) Potongan puing ini akan menjadi "bulan" untuk tujuan jawaban ini.

Selanjutnya setelah insiden "bulan" akan jatuh ke bumi, dipercepat oleh kekuatan sekitar 1G. Ini karena gravitasi tidak berkurang banyak untuk jarak tertentu dan 1G adalah gaya yang diberikan oleh Bumi. Sebenarnya "bulan" juga memberikan kekuatan tetapi untuk kesederhanaan, mari kita asumsikan itu hanya membatalkan efek jarak.

Akselerasi bulan dengan demikian sekitar 9,81 m / s² dengan jarak awal bulan perigee (~ 270.000km jika saya ingat dengan benar, terlalu malas untuk melihatnya di wikipedia). Jika saya tidak salah "bulan" akan memakan waktu (sqrt (jarak / akselerasi) = 5246,23 detik) sekitar 1,5 jam untuk mencapai Bumi. Mungkin akan sedikit lebih sedikit untuk jari-jari Bumi. Itu juga akan tiba dengan kecepatan di luar Mach 50 dan dengan demikian benar-benar "berdampak" atmosfer Bumi, yaitu mengalami hambatan yang setara dengan penghalang suara ditambah pemanasan tekan yang ekstrem, kemungkinan akan mencabik-cabiknya.

Ini adalah cara tercepat bagi bulan untuk terkena dampak dan kemudian menabrak Bumi. Namun pertanyaannya menanyakan cara paling lambat: Ya, dengan mengurangi massa dan / atau kecepatan asteroid yang memengaruhi bulan, kita dapat "menyempurnakan" efeknya untuk mengambil waktu antara 1,5 jam (full stop wrt Earth / orbit, lihat di atas) dan infinity (masih memiliki orbit yang stabil). Untuk tabrakan bulan selambat-lambatnya 1,5 jam setelah tabrakan awal, bulan perlu diletakkan di orbit yang tidak stabil, misalnya mengorbit melalui daerah kepadatan rendah atmosfer Bumi sesekali.

Juga jawaban-jawaban lain telah menyebutkan cara-cara agar bulan hancur atau terkoyak-koyak dalam proses menyerapnya, yang pasti berlaku. Saya hanya ingin fokus pada aspek timeline.

Saya berpendapat bahwa batas bawah pada keterlambatan dampak adalah sekitar 1,3 detik.

Setiap dampak yang akan membuat Bulan beristirahat relatif terhadap Bumi (lihat jawaban sebelumnya) juga, ahem, secara struktural akan mengganggu Bulan. Seperti di dalamnya, ubahlah itu menjadi awan uap dan puing yang mengembang, beberapa di antaranya akan menghantam Bumi lebih cepat, beberapa di antaranya akan membentuk cincin, beberapa di antaranya akan melarikan diri ke (atau keluar dari) sisa Tata Surya. (Saya tidak yakin seberapa baik bahkan koloni Mars Elon akan ongkos setelah tabrakan besar .)

Jadi, jika kita membiarkan gangguan, tekan saja Bulan dengan kerumunan penabrak ultrarelativistik. Mereka pada dasarnya mengubah Bulan menjadi muatan berbentuk raksasa. Panggil energi yang ingin Anda pilih kecepatan jet yang dihasilkan, hingga lightspeed-minus-a-margin kecil. Untuk visualisasi dampak yang dihasilkan, lihat salah satu foto stop-motion dari peluru yang mengenai apel ...