Asteroiden des inneren Sonnensystems

[McWire]

Hat irgend jemand eine Ahnung, wie sich Atomwaffen im All verhalten?

Schließlich beruht ein großer Teil der Zerstörung, die Kernwaffen auf der Erde anrichten, auf einer enormen Druckwelle. Dafür braucht man aber eine Atmosphäre, die es im All nicht gibt. Also: Wie groß ist die Zerstörungskraft einer Nuklearwaffe im All? Meine Meinung: Praktisch Null. Das Einzige, was wir hier auf der Erde zu spüren bekämen (wenn die Detonation in Erdnähe erfolgen würde), wäre der sog. EMP (Electro Magnetic Pulse), der alle elektrischen und elektronischen Geräte zerstört, die nicht speziell davor geschützt sind (und das sind praktisch keine). Man würde dabei wahrscheinlich nur einen sehr hellen Blitz sehen, der Asteroid würde sich dabei wahrscheinlich nicht einmal gekratzt fühlen.

Also keine Atomwaffen, andere Techniken versprechen da mehr Erfolg (z. B. die sog. Impaktoren, die den Asteroiden allein durch die Newton-Gesetze aus der Bahn werfen).

Naja im Vakuum wäre der EMP auch nicht besonders ausgeprägt, da er aufgrund von Photonen-Elektronen-Wechselwirkungen in Gasen verstärkt wird.

Quasi verdrängt die Strahlung der nuklearen Explosion die vormals gebundenen Elektronen aufgrund ihrer geringen Masse schneller als die Atomkerne, wodurch ein enorm starkes elektrisches Feld aufgrund der schnellen Ladungstrennung entsteht.

Atomwaffen würden im All vor allem durch ihre Strahlung wirken, d.h. der Asteroid würde durch die Explosion mit extrem starker punktueller Strahlung beschossen werden.

Im besten Fall würde diese Strahlung den Asteroiden mehr oder weniger vollständig verdampfen, im optimalen Fall würde diese Strahlung soviel Asteroidenmaterial von der Oberfläche verdampfen, dass die dazugehörige Impulsänderung des Asteroiden aus seiner Bahn wirft.

[Cordess]

Im besten Fall würde diese Strahlung den Asteroiden mehr oder weniger vollständig verdampfen,

Was heißt denn hier verdampfen in diesem Kontext?

Ist es nicht so, das Material heizt sich gasförmig zu einem Plasma auf, aber
wenn der Strahlungsdruck zu niedrig ist, was ich auch denke, dann
wird das Material im Plasmazustand halt eben die nahezu gleiche ursprüngliche Flugrichtung beibehalten und langsam abkühlen und irgendwann trotzdem auf die Erde treffen.

Oder wie verhalten sich sonst Gase im Weltraum?

im optimalen Fall würde diese Strahlung soviel Asteroidenmaterial von der Oberfläche verdampfen, dass die dazugehörige Impulsänderung des Asteroiden aus seiner Bahn wirft.

Ok, das wäre eine Möglichkeit.

[McWire]

Was heißt denn hier verdampfen in diesem Kontext?

Ist es nicht so, das Material heizt sich gasförmig zu einem Plasma auf, aber
wenn der Strahlungsdruck zu niedrig ist, was ich auch denke, dann
wird das Material im Plasmazustand halt eben die nahezu gleiche ursprüngliche Flugrichtung beibehalten und langsam abkühlen und irgendwann trotzdem auf die Erde treffen.

Oder wie verhalten sich sonst Gase im Weltraum?

Wenn der Strahlungsdruck stark genug ist, würde die verdampfte Materie des Asteroid die gravitative Bindung überwinden und sich ausbreiten.

Ein gewöhnlicher Asteroid hat ja eine relativ kleine Masse und damit eine relativ kleine Oberflächenbeschleunigung. Schon ein Steinwurf eines Menschen wäre schneller als die Fluchtgeschwindigkeit für so einen Himmelskörper.

Bei einer extrem starken Explosion, sollte sich das Material im Vakuum des Alls total zerstreuen.

[Hades]

Jetzt mal ne Zwischenfrage wo du grade über die Oberflächenbeschleunigung sprichst: wie ist eigentlich die Formel, die Beschleunigung zu einem Körper allgemein zu berechnen? Also sowohl auf der Oberfläche als auch von einem beliebigen Abstand vom Massezentrum?

[ayin]

Am Besten du schaust dir die Formeln hier an: Formeln - Mechanik (Bewegung, Kraft, Gravitation, Doppler-Effekt) Formel

Oder meinst du jetzt was noch spezifischeres?

Aber grundsätzlich gilt: Beschleunigung = ( Endgeschwindigkeit² - Anfangsgeschwindigkeit² ) / ( 2 * Weg )
a = ( ve² - v0² ) / ( 2 * s )

[Cordess]

Wenn der Strahlungsdruck stark genug ist, würde die verdampfte Materie des Asteroid die gravitative Bindung überwinden und sich ausbreiten.

Ein gewöhnlicher Asteroid hat ja eine relativ kleine Masse und damit eine relativ kleine Oberflächenbeschleunigung. Schon ein Steinwurf eines Menschen wäre schneller als die Fluchtgeschwindigkeit für so einen Himmelskörper.

Bei einer extrem starken Explosion, sollte sich das Material im Vakuum des Alls total zerstreuen.

Die Sache ist doch die.

Wenn wir einen Asteroiden mit 10 km Durchmesser nehmen und uns dessen Flugbahn auf einer planaren Ebene in einem xy Koordinatensystem* so vorstellen, daß er mit sehr hoher Geschwindigkeit nur in x Richtung fliegt und ohne Abweichungen in y direkt nach Zeit t die Erde trifft, dann wäre ein Steinwurf vom Asteroiden so eine minimale Änderung in y, daß der Stein dennoch die Erde treffen würde.

Denn die Geschwindigkeit des Asteroiden ist um mehrere Größenordnungen größer als das V mit dem der Mensch den Stein in Y Richtung geworfen hat.
Und die Distanz zur Erde ist klein, so daß kleinere Änderungen in y nichts bringen.





* die z Achse vernachlässigen wir hier, aber sie würde zusammen mit der x Achse hier die Ebene bilden in dem sich Orbit der Erde befindet.

[McWire]

Die Sache ist doch die.

Wenn wir einen Asteroiden mit 10 km Durchmesser nehmen und uns dessen Flugbahn auf einer planaren Ebene in einem xy Koordinatensystem* so vorstellen, daß er mit sehr hoher Geschwindigkeit nur in x Richtung fliegt und ohne Abweichungen in y direkt nach Zeit t die Erde trifft, dann wäre ein Steinwurf vom Asteroiden so eine minimale Änderung in y, daß der Stein dennoch die Erde treffen würde.

Denn die Geschwindigkeit des Asteroiden ist um mehrere Größenordnungen größer als das V mit dem der Mensch den Stein in Y Richtung geworfen hat.
Und die Distanz zur Erde ist klein, so daß kleinere Änderungen in y nichts bringen.





* die z Achse vernachlässigen wir hier, aber sie würde zusammen mit der x Achse hier die Ebene bilden in dem sich Orbit der Erde befindet.

Das würde ich so nicht einmal sagen.
Nehmen wir der Einfachheit halber einen hypothetisch absolut kugelförmigen Impaktor von 10 km Größe und etwa der halben Dichte der Erde (2700 kg/m³ = 2,7*10^12 kg/km³).

Bei einem Volumen von V=4/3*pi*r³ (4188,8 km³) hätte er eine Masse von 1,13*10^16 kg.

@ Hades
Die Formel für die Fallbeschleunigung auf einer beliebigen Masse ist: a(Fall) = M*G/r². Wobei M die Masse des Körpers, r der Abstand vom Mittelpunkt und G die Gravitationskonstante (6,67428*10^-11 m³/s²/kg) ist.


In unserem Fall wäre die Oberflächenbeschleunigung:
a(Fall) = 1,13*10^16 kg * 6,67428*10^-11 m³/s²/kg / 2,5*10^7 m² = 0,03 m/s²
Diese Beschleunigung kann jeder Mensch schon per Hochsprung oder Steinwurf locker erreichen.

Die zweite kosmische Geschwindigkeit (Fluchtgeschwindigkeit) für diesen Körper wäre v=Wurzel(2*G*M/r) = Wurzel(2 * 1,13*10^16 kg * 6,67428*10^-11 m³/s²/kg / 5000 m) = 17,37 m/s = 62,53 km/h
Diese Geschwindigkeit kann man durchaus mit einem Fußball oder Tennisball oder Golfball oder ähnlichem erreichen. Ich denke ein durch trainierter Mensch kann auch einen Stein so schnell werfen.


So jetzt nehmen wir als zweite Vereinfachung an, dass dieser Körper geradlinig entlang der x-Achse auf die Erde zufliegt und zwar mit etwa 40 km/s = 40.000 m/s. Außerdem sei der Abstand zur Erde zu diesem Zeitpunkt noch 16 Millionen km.

Mit 40 km/s und 16*10^6 km braucht der Asteroid noch eine Flugzeit von 4,63 Tage (111,11 Stunden = 400.000 Sekunden).

Würde der abgeworfene Stein die Geschwindigkeit von 17,37 m/s konstant beibehalten (in der Realität wird sie natürlich durch die Anziehungskraft mit der Zeit etwas geringer), würde sich der Stein in dieser Zeit auf der y-Achse um 6948 km weit bewegen. Das ist mehr als der Radius der Erde und selbst wenn der Asteroid mittig die Erde treffen würde, würde der Stein demzufolge (wenn man von der Ablenkung durch die Erdanziehung absieht) an der Erde knapp vorbei fliegen.

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Atombombe/Nuklearwaffe vs gravitative Bindungsenergie

Die gravitative Bindungsenergie eines kugelförmigen Himmelskörper berechnet sich mit E(grav)=3/5*G*M²/r.

Setzt man die obigen Werte ein, kommt man auf E(Bind) = 3/5 * 6,67428*10^-11 m³/s²/kg * (1,13*10^16 kg)² / 5000 m = 1,02*10^18 Joule (kg*m²/s²) gravitativer Bindungsenergie.

Das entspricht (4,184*10^18 Joule = 1 GT TNT; 4,184*10^15 Joule = 1 MT TNT) 0,24443 GT TNT oder 244,43 MT TNT.

Die besten nach aktuellem Wissenstand konstruier- und herstellbaren Nuklearwaffen haben zwischen 30 und 100 MT TNT (die Zar-Bombe hatte 57 MT TNT) d.h. man könnte mit der vollständigen Sprengkraft von etwa 4-5 Zar-Bomben den Asteroiden vollständig pulverisieren.

Eine Zar-Bombe dürfte locker ausreichen um den Asteroiden auf eine sichere Bahn zu lenken.

So unrealistisch ist das mit den Nuklearwaffen gar nicht.

[Cordess]

Ich weiß nicht ob dieser Asteroid schon erwähnt wurde, aber der Asteroid Apophis kommt der Erde im Jahr 2029 sehr Nahe, und von 2035-2046 hat er 4 mal die Gelegenheit für einen möglichen Einschlag.
Aber lest einfach hier weiter:
Kometen, Asteroiden und Meteoriten: Asteroid Apophis im Anflug | Weltraum | Wissen | BR



Aber mal ne ganz andere Frage.
Nehmen wir mal an, ein ca. 1-10 km dicker Asteroid schlägt auf der Erde ein und es gelingt der Menschheit nicht den Einschlag zu verhindern.

Welche Überlebenschancen hätte man dann?
Oder anders gesagt, wo könnte man sich vor den Folgen eines indirekten Einschlags schützen?
Würde ein Atomschutzbunker 4-6 m unter der Erde in welcher Mindestentfernung vom Einschlagsort einen ausreichenden Schutz bieten?



BTW:

Hier gibt's übrigens ne Liste aller bedrohlicher Asteroiden:

http://neo.jpl.nasa.gov/risk/

[Peter H]

Der Einschlag dürfte direkt kein Problem darstellen, sofern man sich in diesem Moment z.B. genau auf der gegenüberliegenden Seite des Globus befindet, was ja die größtmöglich Entfernung wäre. Allerdings ist ja letzlich nicht der Einschlag an sich das Hauptproblem, sondern eher die Folgen, die das ganze zu einem globalen Problem machen; das in die Atmosphäre geschleuderte Material sorgt für eine Art atomaren Winter > eingeschränktes Wachstum > Nahrungsmittelmangel. Mal von der sozialen und wirtschaftlichen Katastrophe, die sicherlich folgen dürfte... D.h. wenn Du aus Deinem wie auch gearteten Bunker krabbelst, gehen die Probleme erst los...

[Cordess]

Ich habe mal eine Frage die mir seit ein paar Wochen auf der Zunge brennt und zwar:

Kann es bei einem Asteroideneinschlag, sagen wir mal einem Asteroiden mit 10 km Durchmesser zu nuklearen Reaktionen in dem Moment des Aufpralls kommen?
Immerhin übt die kinetische Energie des Asteroiden im Moment des Einschlags auf einen Einschlagspunkt einen enormen Druck aus, inkl. einer Freisetzung enormer Energien, insbesondere in den ersten Nanosekunden, wo die ganze Energie auf eine ganz kleine Fläche konzentriert wird. Würde das genügen um für einen Buchteil einer Sekunde nukleare Reaktionen, bspw. Kernfusion, Kernspaltung etc., stattfinden zu lassen? Im LHC macht man prizipiell ja auch nichts anderes, man beschleunigt zwei Objekte und bringt sie auf Kollisionskurs.

[HiroP]

Ich habe mal eine Frage die mir seit ein paar Wochen auf der Zunge brennt und zwar:

Kann es bei einem Asteroideneinschlag, sagen wir mal einem Asteroiden mit 10 km Durchmesser zu nuklearen Reaktionen in dem Moment des Aufpralls kommen?

Ein klares Nein. Dafür reichen die Temperaturen, die im Moment des Impakts herrschen, bei weitem nicht aus. Nicht einmal Theias Einschlag auf der Protoerde hat derart hohe Temperaturen erzeugt.
Die aufeinandertreffenden Massen sind zwar (logischerweise ) viel höher als in Teilchenbeschleunigern, allerdings spielt in der Formel der kinetischen Energie (und von deren Freisetzung sprechen wir hier)

E_kin=1/2 m v²

die Geschwindigkeit die entscheidende Rolle. Und die auftretenden Geschwindigkeiten von einigen zehner km pro Sekunde sind dafür viel zu gering.

Nebenbei gesagt, ist für eine Kernspaltung außerdem eine kritische Masse an
spaltbarem Material notwendig, was ebenfalls nicht der Fall war.

[Thomas W. Riker]

Spart die Ressourcen, nach dem Maya-Kalender ist eh schon 2012 Schluß!

[Zenturio]

Spart die Ressourcen, nach dem Maya-Kalender ist eh schon 2012 Schluß!

Und die müssen es ja wissen. Sonst hätten sie sich ja nicht schon frühzeitig aus der Erdgeschichte zurückgezogen, um dem ganzen Schlamassel zu entgehen.

[Atahualpa]

Die Mayas haben ja ihren eigenen Untergang vorausgesagt.

Aber mal ne ganz andere Frage.
Nehmen wir mal an, ein ca. 1-10 km dicker Asteroid schlägt auf der Erde ein und es gelingt der Menschheit nicht den Einschlag zu verhindern.

Welche Überlebenschancen hätte man dann?
Oder anders gesagt, wo könnte man sich vor den Folgen eines indirekten Einschlags schützen?
Würde ein Atomschutzbunker 4-6 m unter der Erde in welcher Mindestentfernung vom Einschlagsort einen ausreichenden Schutz bieten?

Schon der Einschlag eines Objekts mit 500 Metern wäre ein gewaltiges Problem wie es die Menschheit bisher noch nicht erlebt hat.
Bei einem 10km Brocken wär sowieso Schicht im Schacht.
Selbst wenn man tausende Kilometer weit weg ist, oder sogar auf einem anderen Kontinent hätte es dennoch globale Folgen.
Zum einem mal wenn das Teil in den Ozean knallt, das wär ne Welle da bekommt jeder Surfer nen Dauerorgasmus
Würde Kilometerweit ins Landesinnere alles wegspülen was net grad unter der Erde ist.
Dann die unglaublichen Gesteinsmengen die beim Einschlag hochgeschleudert wurden kommen wieder runter. Beim Eintritt verglühen die kleinen Brocken zwar aber die größeren knallen wiederum auf die Erde. Und schon allein durch die Menge an Gestein das durch die Atmosphäre kommt und verglüht heitzt sich alles auf. Die Teile die dann auf die Erde knallen, vorausgesetzt sie fallen nicht ins Meer verursachen wiederum Brände.
Außerdem kommt nun viel weniger Sonnenlicht durch, was wiederum zu einer Abkühlung führt.
Die Abkühlung vernichtet wiederum Ernten, es kommt zu Nahrungsmittelknappheit (vorausgesetzt es gibt noch jemanden der was zu futtern braucht)
Da kommt also ne Menge zusammen.
Ich denke da passt wirklich der Ausspruch, Die Lebenden werden die Toten beneiden.

Keine Ahnung ob das Tatsache ist, aber anscheinend soll so ein Aufschlag auch eine Art EMP Welle erzeugen die alle Geräte lahmlegen können. Damit wäre die Kommunikation und Stromversorgung schonmal weg.

[Cordess]

Die Mayas haben ja ihren eigenen Untergang vorausgesagt.

Und dieses Datum war vor dem 2x.Dez.2012?