作者neutrino (NULL)
看板EVA
标题Re: [发问]第二次冲击的地科问题?
时间Thu Sep 20 19:53:31 2001
Decay大的第一个问题:
以物理或者说地球科学的观点来看,
Wolflord大所说地轴偏角由23.5度, 被撞了15度变成8度,
应该是最对的.
首先, 公转周期大致上没有可观的改变.
因为公转周期有变的话,
地球轨道会变化,
不论是离太阳变近.变远或是变椭圆,
都会因为日地距离改变
造成太冷and/or太热, 地球上的海洋就蒸发或结冰了, 但是卡通里面并没有如此
在公转周期没变的前提下,
"地轴撞成横躺"
则需要一整年的时间才会有一次昼夜交替
那麽海洋将会被蒸发
而那个"日本在撞击之後位在赤道附近就行了 地轴大概在现在的南北纬四十度
地轴和公转面的倾角不要太大"
的和上面那个"地轴横躺"的问题一样
自转和公转速率相同:
同样的, 会过热/过冷(被太阳照射的一面和另一面)
好, 那我们来计算一下把地轴转成只剩8度(也就是, 和黄道面交角82度)最保守来说
需要什麽样的撞击
让我们选一个座标系
z指出画面朝向我们
x朝右
y朝上
黄道面摆在x-z平面上, 地轴则是右上-左下顷斜, 也就是说平行地轴的单位向量是
(cos66.5, sin66.5, 0)
他的角动量的方向也是相同
所以撞击造成的角动量改变应该是大约平行(-cos23.5, sin23.5, 0)最经济
事实上是(-cos16, sin16, 0),
所以最佳的撞击点是在南极附近, 座标是(-Rsin16, -Rcos16, 0)
其中R是地球半径
撞击方向是朝向Z轴正向
地球的角动量是p=(2/5)M(R^2)w 其中M是地球质量, w=地球的角速度
撞击造成的角动量需要2*sin7.5*p-----(1)
以上述最经济的这种方法撞击的话
角动量(相对於地球质心)=mvR, m=小行星质量, v=冲击速度----(2)
(1), (2)=>mv=2*(2/5)MRw*sin7.5
=0.10442MRw
M=5.976e+24 Kg
R=6.378e+6 M
w=1/86400
=1.1574e-5 Hz
=>小行星的动量=mv=4.606e+25 ( Kg*M/sec )
小行星的密度, 从冰.甲烷冰.乾冰为主的约等於1, 到铁质的好像最多到8-9左右吧
假定密度6 (g/cm^3)好了
一颗直径一公里的小行星其质量大约是
m=1.6667e+14 (体积in cm^3) * 6 = 1.000e+15 (g) =1.000e+12 (Kg)
所以
v=4.606e+13 (M/sec) 哇! 比光速大了10的五次方倍, 这可不行....
好吧, 把狭义相对论纳入考虑
m*v/sqr[ 1 - (v^2/c^2) ] = 4.606e+25
v/c~0.9999999981....
几乎就是光速了.....光速的百分之99.99999981
好吧, 着名的
白垩纪-第三纪界线事件,
就是那个恐龙大灭绝啦,
那颗陨石据说是直径10公里左右吧?
用这麽大一颗陨石的话, 那v/c也有0.99806
好吧好吧, 换一个算法好了, 如果他以合理的速度飞过来的话,
要多大的一颗陨石呢?
如果只考虑地球引力的话, 从无限远处掉到地球表面的位能换成动能, 会有多少速度呢?
v = GM/R = 1.118e+4
m = 4.112e+21
m/M = 0.0006881
也就是说陨石质量大约是地球质量的千分之一
千分之一, 你觉得这样的陨石很小吗?
别忘了体积正比於半径三次方,
这颗陨石的直径是地球的十分之一!!
一颗直径超过1000公里的陨石!!
不过比起之前所说那个接近光速来说, 合理多了.
考虑太阳也会让陨石加速, 以及如果地球的公转的切线方向正好对上陨石
则可以再加上地球的公转速度,
速度最多大概可以在快一个数量级吧
那就允许比较小号的陨石, 直径约400-800公里吧.
想像一下一个台湾大的陨石砸在南极....好像还好, 可以接受了.
不过气候大变的程度应该比恐龙灭绝时还惨吧
来算一下撞击造成的能量释放
半径1000公里那颗: 2.58e+29 单位是焦耳
谁帮我查一下炸药的威力换算一下什麽TNT吨数或是原子弹吧, 不过超过恐龙灭绝的
陨石威力, 应该比那大很多吧^^;;;
半径500公里的话要比1000公里那颗威力大8倍.
再来看第二个问题: 靠爆炸造成顷斜?
我想到的是, 一个简单的方案, 如果爆炸之後南极附近地球裂了一小块飞出去
那只要那块和之前所算的那个小行星大小差不多的话(台湾大:P)
那效果应该是一样的, 需要的能量也是差不多相同数量级吧!!!