Frage:
Was ist die (Partikel-) Dichte des Asteroidengürtels?
mart
2013-07-17 16:27:49 UTC
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Offensichtlich ist der Asteroidengürtel ziemlich dünn besiedelt. Aber wie spärlich genau?

Wie ist der Kenntnisstand darüber, wie viele Partikel in einer bestimmten Größenklasse und einem bestimmten Volumen vorhanden sind, wie groß wären die typischen Abstände zwischen Asteroiden in einer bestimmten Größenklasse?

Bearbeiten, um hinzuzufügen:
Die bisherigen Antworten beziehen sich auf Asterois mit einer Größe von etwa einem Kilometer. Ich dachte auch an kleinere Asteroiden oder sogar Staub bis auf einen Millimeter. Ich verstehe, dass wir vielleicht wenig über solch kleine Asteroiden wissen.
Wie auch immer, eine Antwort, die mir die mittleren freien Pfade für mehrere verschiedene Größen bis auf eine Größenordnung gibt, wäre großartig.

Vier antworten:
#1
+16
AlanSE
2013-07-22 18:38:27 UTC
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Ich möchte nur hinzufügen, dass viel Arbeit in Vorhersagen des Überflusses fließt, für Objekte, einschließlich solcher, die wir bisher nicht entdeckt haben. Es gibt einige Ähnlichkeiten mit Exoplaneten - wo wir wissen, dass eine Methode eine Erkennungsverzerrung aufweist. Wenn Sie die Erkennungsverzerrung perfekt quantifizieren können, können Sie die Gesamthäufigkeit für verschiedene Größen ermitteln.

Eine Quelle liefert eine ziemlich gute Idee. Viele Referenzen verwenden die D ^ -2.3-Beziehung, sie kann jedoch als D ^ -1.3 als kumulative Metrik auftreten. Es ist interessant, dass kleinere Größen einem anderen Muster folgen. Ich bezweifle stark, dass dieses Muster unter D = 0,1 km weiterhin extrem klein sein wird. Als mathematische Aussage divergiert die Integration in Null.

abundance with size

Ich habe mit einfachen Excel-Berechnungen einige Zahlen für Koeffizienten der obigen Beziehungen erstellt. Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie sich die Anzahl mit der Größe ändert, habe ich zwei Regionen des obigen PDFs genommen. Die Region von 6 km bis 1000 km enthält in der Größenordnung von 90.000 Objekten. Sie interessieren sich aber auch für kleine Körper, deshalb habe ich auch die D ^ -4-Beziehung von 0,1 km bis 6 km integriert. Das ergibt ungefähr 15.000.000.000 Objekte (15 Milliarden).

Wenn Sie die Untergrenze von 0,1 km auf etwas Kleineres verringern würden, wäre die Anzahl sogar noch höher (wahrscheinlich um Größenordnungen). Aber wir haben keine Ahnung, welche Beziehung dort bestehen soll. Beachten Sie, dass die Fehlerbalken größer werden, wenn Sie kleiner werden. Wir haben keine gute Vorstellung davon, wie häufig kleine und mikroskopisch kleine Körper vorkommen sollten. Gehen Sie klein genug und Sie haben molekulare Größen, so dass Sie ein Maß für die Teilchendichte im Sonnensystem erhalten können. Aber zu diesem Zeitpunkt treiben es ganz andere Faktoren an (wie atmosphärische Flucht und Sonnenwind), im Gegensatz zu der Gravitationssammlung und dem Aufbrechen von Körpern, die wir als Asteroiden betrachten. Wir können den Zahlen einige Grenzen setzen - weil Raumsonden anscheinend nicht von Mikrometeoriten zerschlagen wurden. Regolith-Studien könnten ebenfalls Hinweise geben.

Um die Partikeldichte zu erhalten, nehmen Sie die gewünschte Anzahl für die Anzahl der Objekte und dividieren Sie sie durch eine grobe Metrik des Volumens, das den Asteroidengürtel definiert. Die Unsicherheit daraus wird wahrscheinlich geringer sein als die Anzahl selbst, sodass ich mir keine Sorgen um die Genauigkeit machen würde.

Ich denke, das ist was ich wollte, aber ich verstehe den Graphen nicht - D ist die mittlere Entfernung?, Was ist n und n / n_10?
Ah, vielleicht sollte ich bearbeiten. Im Moment ist D der Durchmesser des Objekts. Die Variable n hat eine Verschiebungsdefinition. In der Grafik ist Großbuchstabe N die kumulative Anzahl von Objekten und Kleinbuchstabe n die Differenzanzahl von Objekten. Dies ist CDF versus PDF. n10 ist eine Referenz für ein Objekt mit einem Durchmesser von 10 km. Das Protokoll wird zum Skalieren des Diagramms verwendet.
Wenn Sie erklären können, was die Achse bedeutet, wäre es großartig. Die Anzahl der Objekte ist für den Gürtel oder für ein bestimmtes Volumen insgesamt?
@mart Meinen Sie die Achse des Graphen? Dies ist der Durchmesser des Objekts in der Horizontalen und dann der Exponent der relativen Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion (PDF) in der Vertikalen. Das ist etwas verwirrender als es sein muss, aber das Wesentliche ist PDF = C * D ^ -2,3 oder C * D ^ -4. Die Quelle, die ich verwendet habe, gibt an, dass dies "Hauptgürtel-Asteroiden" sind.
Sehen Sie, ob ich das richtig verstehe: Ich schaue auf D = 10, logisch log (n / n_10) = 0, ich schaue auf D = 1, log (...) ist ~ 3, also tausendmal mehr Steine ​​als auf D. = 10 - richtig?
@mart Nicht ganz, 3 ist 1000-mal mehr Asteroiden * pro 1 km Durchmesserzunahme *. Es liegt in der Natur eines PDF. Die CDF ist eine wörtliche Zählung, daher ist ihre Einheit die Anzahl der Asteroiden. Sie müssen das PDF integrieren, damit Sie sagen können, dass es so viele Asteroiden zwischen 1 km und 10 km Durchmesser gibt.
Könnten Sie vielleicht die Referenz aktualisieren? Die verknüpfte Adresse ist nicht verfügbar.
Was ist der Unterschied zwischen der roten und der blauen Linie?
#2
+8
RhysW
2013-07-17 17:38:42 UTC
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Diese Antwort und Frage zur Physik behandeln ein ähnliches Thema. Ich werde hier darauf verweisen und die relevantesten Teile blockieren.

Der bemerkenswerteste Teil dieser Antwort ist höchstwahrscheinlich:

Asteroiden sind nicht gleichmäßig im Asteroidengürtel verteilt, könnten jedoch in einem Bereich von 2,2 AE (1 AE ist 93 Millionen Meilen oder gleichmässig) annähernd gleichmäßig verteilt sein durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Sonne) bis 3,2 AE von der Sonne und 0,5 AE über und unter der Ekliptik (der Ebene der Erdumlaufbahn, die eine bequeme Referenz für das Sonnensystem darstellt). Das ergibt ein Volumen von ungefähr 16 Kubik-AU oder ungefähr 13 Billionen Billionen Kubikmeilen. (Hinweis: Der Weltraum ist groß!)

Sie können also sehen, dass die Asteroiden eine große Lücke aufweisen, die mindestens doppelt so groß ist wie der Abstand zwischen Erde und Sonne!

Wie aus der Antwort zur Physik hervorgeht, ist derzeit eine NASA-Mission im Gange, um sich zum Asteroidengürtel zu wagen, um ihn genauer zu betrachten. Relevante Informationen für diese Mission finden Sie unter:

http://dawn.jpl.nasa.gov/mission/

#3
+5
mart
2013-11-19 21:43:22 UTC
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So geben Sie die angegebenen Zahlen in eine einfache Berechnung ein: Der Asteroidengürtel hat ein Volumen von 4,35E25 km ^ 3. Wenn wir für einen Moment davon ausgehen, dass die Asteroiden gleichmäßig verteilt sind und es 15 Milliarden Asteroiden gibt (Schätzung oben für Größen ab 0,1 km), erreichen wir eine Entfernung von ungefähr 180 km von Asteroid zu Asteroid. 3 Größenordnungen in der Anzahl der Asteroiden geben uns eine Größenordnung in der Entfernung - wenn es nur 15 Millionen Asteroiden gäbe, hätten wir eine mittlere Entfernung von 1800 km.
Tatsächlich ein paar hundert Kilometer zwischen jedem Objekt > 100 m scheinen nicht so viel zu sein.

#4
+3
Burkhard
2013-07-17 17:12:27 UTC
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Abgesehen von den Punkten, an denen sich ein tatsächlicher Asteroid befindet, ist die Dichte sehr gering.

"Im Gegensatz zu gängigen Bildern ist der Asteroidengürtel größtenteils leer. Die Asteroiden sind über ein so großes Volumen verteilt, dass er Es wäre unwahrscheinlich, einen Asteroiden zu erreichen, ohne genau zu zielen. " ( Quelle)

Außerdem ist die Verteilung der Asteroiden nicht gleichmäßig, so dass die mittlere Dichte möglicherweise nicht sehr charakteristisch ist.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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