TheiaSim

[Bynaus]

Ohne die 16er Gruppe läuft das Programm wieder mit der "normalen" Geschwindigkeit, d.h. so wie bei den Startbedingungen, die gerade von Laudian bearbeitet werden.

Sehr schön. Wie sieht es denn mittlerweile aus? Ich bin gespannt zu erfahren, was am Ende des ersten "langen" Runs herausschaut...

 

[Bernhard]

Hallo Bynaus,

ich habe von Laudian aktuell die Ergebnisse von zwei Berechnungen bekommen. Jede Einzelrechnung geht von 0 bis 20 Mio. Jahre. Die Rechnungen selbst unterscheiden sich durch den Startwinkel der massiven Trümmer. Die Startwinkel der Trümmer liegen dabei im Mittel um 10° auseinander. Die Trümmer starten bei Rechnung 1 also in eine leicht unterschiedliche Richtung als bei Rechnung 3.

Das Protokoll für Rechnung 1 ohne die exakten Zeiten lautet:

Merging particles 18 and 22
Merging particles 10 and 16
Merging particles 2 and 10
Merging particles 4 and 6
Merging particles 3 and 26
Merging particles 4 and 21
Merging particles 3 and 5
Merging particles 4 and 25
Merging particles 3 and 33
Particle 17 too close to Sun
Particle 30 too far from Sun
Particle 34 too far from Sun
Merging particles 4 and 8
Merging particles 3 and 27
Particle 7 too far from Sun
Merging particles 3 and 13
Merging particles 3 and 29
Particle 15 too far from Sun
Merging particles 12 and 24
Merging particles 3 and 9
Particle 20 too far from Sun

Das Protokoll für Rechnung 2 hat aktuell noch keine konkreten Ergebnisse, weil dort die Rechenzeit zu hoch war. Laudian hat aber mittlerweile die reduzierten Startbedingungen von mir bekommen.

Das Protokoll für Rechnung 3 ohne die exakten Zeiten lautet:

Merging particles 5 and 28
Merging particles 18 and 21
Merging particles 4 and 5
Merging particles 35 and 30
Merging particles 4 and 18
Merging particles 4 and 8
Merging particles 3 and 6
Merging particles 10 and 20
Merging particles 27 and 23
Merging particles 3 and 26
Merging particles 3 and 24
Particle 33 too far from Sun
Merging particles 3 and 11
Merging particles 3 and 7
Merging particles 4 and 32
Particle 29 too far from Sun
Merging particles 2 and 10
Merging particles 3 and 17
Particle 15 too far from Sun
Particle 14 too close to Sun
Particle 34 too far from Sun
Merging particles 3 and 22

Die Planeten sind dabei wie folgt durchnummeriert:

2: Merkur,
3: Venus,
4: Erde,
5: Trümmergruppe 1 (schwerstes Stück mit 0.02 Erdmassen) ,
6-7: Trümmergruppe 2 (2 Stück)
8-11: Trümmergruppe 3 (4 Stück)
12-19: Trümmergruppe 4 (8 Stück)
20-35: Trümmergruppe 5 (16 Stück)
36: Mars
37: Jupiter
38: Saturn
39: Uranus
40: Neptun

Bei beiden Rechnungen erhält die Erde also 4 Treffer und die Venus 7 Treffer.

Am Wochenende bleibt das "Rechenzentrum" voraussichtlich geschlossen. Weitere Ergebnisse gibt es also frühestens nächste Woche .

 

[Bernhard]

Hier die Fortsetzung der Protokolle:

Rechnung 1 wird bis 32 Mio. Jahre wie folgt fortgesetzt:

Merging particles 3 and 35
Merging particles 2 and 19


Rechnung 3 wird bis 32 Mio. Jahre wie folgt fortgesetzt:

Merging particles 4 and 35
Merging particles 4 and 13
Merging particles 2 and 12
Particle 27 too far from Sun

Zusätzlich gibt es jetzt Ergebnisse bei Rechnung 5. Diese wurde bisher bis 6 Mio. Jahre gerechnet:

Merging particles 5 and 34
Merging particles 5 and 28
Merging particles 7 and 10
Merging particles 3 and 27
Merging particles 4 and 5 (Hier treffen also insgesamt gleich drei Trümmerteile inklusive dem schwersten Teil auf der Erde ein)
Merging particles 3 and 22
Merging particles 4 and 17

 

[Bynaus]

Sehr schön! So wie es aus Rechnung 1 und 3 scheint, gewinnen Venus / Erde etwa 2-4% ihrer Masse aus diesen Theia-Trümmern (in den ersten 32 Mio Jahren), Merkur eher mehr (10-20% - interessantes Ergebnis...). Ich kann mal schauen, welche Auswirkungen das auf die Geochemie hat.

Welche Parameter hast du eigentlich für "zu nahe an der Sonne" und "zu weit weg" festgelegt? Bei ersterem könnte man den Roche-Radius nehmen. Für letzteres müsste man evtl. eher schauen, ob die Trümmer Fluchtgeschwindigkeit gegenüber der Sonne erreicht haben (dh, ob ihre Bahnenergie > 0 ist).

Auch eine Frage, die ich mir gestellt habe: Gut, jetzt sind wir bei 32 Mio. Aber natürlich fliegen da noch etliche der Trümmer herum. Wäre interessant zu sehen, wie lange diese im inneren Sonnensystem wirklich überleben. Wenn einige davon für 100 Mio Jahre oder gar für Milliarden Jahre verbleiben und erst dann mit Erde oder Venus zusammenkrachen, wäre das eine interessante Voraussage. Schliesslich sind auch die kleinsten Trümmer von 0.00125 Erdmassen (= ca. 10 x Ceres), die wir hier simulieren, bei Dichte 3, immer noch gigantische Objekte mit mehr als 800 km Radius!!! Ich denke nicht, dass die Erde sehr spät in ihrer Geschichte eine solche Kollision erlebt hat. Würden wir finden, dass praktisch alle Simulationen noch über das Archaikum hinaus solche tödlichen Bomben enthalten, wäre das ein Hinweis dafür, dass unser "Hit-and-run" Szenario des Giant Impacts der Wirklichkeit nicht sehr nahe kommen kann.

EDIT: PS: Ist die 16er Gruppe jetzt wieder drin? Anhand der Nummern sieht das für mich ganz so aus? Dann ist es doch kein Problem mehr - oder habt ihr jetzt einfach so lange gerechnet?

 

[Bernhard]

Welche Parameter hast du eigentlich für "zu nahe an der Sonne" und "zu weit weg" festgelegt?

Das sind aktuell ziemlich triviale Werte, um die entsprechenden Features überhaupt zu nutzen. Mindestabstand = Sonnenradius und Maximalabstand = 500 AU

Bei ersterem könnte man den Roche-Radius nehmen.

OK. Das wäre dann der Roche-Radius für starre Körper (?) und da wären wir bei einer Sache, die bisher noch nicht besprochen wurde. Wie groß ist eigentlich die Dichte der Trümmer. Ich habe nämlich einfach die Dichte der heutigen Erde bisher dafür verwendet . Für Dichte 3 müsste man dann eventuell wieder von vorne anfangen?

Für letzteres müsste man evtl. eher schauen, ob die Trümmer Fluchtgeschwindigkeit gegenüber der Sonne erreicht haben (dh, ob ihre Bahnenergie > 0 ist).

Dieses Feature müsste erst einprogrammiert werden. Keine Ahnung, ob ich dafür nächste Woche die nötige Zeit finde.

EDIT: PS: Ist die 16er Gruppe jetzt wieder drin? Anhand der Nummern sieht das für mich ganz so aus? Dann ist es doch kein Problem mehr - oder habt ihr jetzt einfach so lange gerechnet?

Es gibt insgesamt 72 Startbedinungen und dementsprechend 72 Rechnungen bin 100 Mio. Jahre. Bei Rechnung 1 und 3 sind die Startbedinungen (vermutlich) per Zufall(sgenerator) so günstig, dass man das inklusive 16er Gruppe rechnen. Bei Rechnung 2 und 4 muss man mit den reduzierten Startbedingungen (ohne die 16er Gruppe) starten, um nicht unnötig lange rechnen zu müssen. Laudian rechnet aktuell Rechnung 1, 3 und 5 also alle mit der 16er Gruppe. Ich habe bisher die Geschwindigkeiten der ersten 30 Startbedingungen getestet, um die entsprechenden Rechnungen vorzubereiten.

Auch eine Frage, die ich mir gestellt habe: Gut, jetzt sind wir bei 32 Mio. Aber natürlich fliegen da noch etliche der Trümmer herum. Wäre interessant zu sehen, wie lange diese im inneren Sonnensystem wirklich überleben. Wenn einige davon für 100 Mio Jahre oder gar für Milliarden Jahre verbleiben und erst dann mit Erde oder Venus zusammenkrachen, wäre das eine interessante Voraussage. Schliesslich sind auch die kleinsten Trümmer von 0.00125 Erdmassen (= ca. 10 x Ceres), die wir hier simulieren, bei Dichte 3, immer noch gigantische Objekte mit mehr als 800 km Radius!!! Ich denke nicht, dass die Erde sehr spät in ihrer Geschichte eine solche Kollision erlebt hat. Würden wir finden, dass praktisch alle Simulationen noch über das Archaikum hinaus solche tödlichen Bomben enthalten, wäre das ein Hinweis dafür, dass unser "Hit-and-run" Szenario des Giant Impacts der Wirklichkeit nicht sehr nahe kommen kann.

Diese Fragen erfordern eine tiefer gehende Analyse. Eventuell muss auch hier der swifter-Code erweitert werden und das muss erst mal ein wenig warten von meiner Seite aus.

 

[Bynaus]

Das sind aktuell ziemlich triviale Werte, um die entsprechenden Features überhaupt zu nutzen. Mindestabstand = Sonnenradius und Maximalabstand = 500 AU

Das klingt sehr vernünftig. Gemessen daran, dass bisher nur ein Bruchteil der Trümmer wirklich das Sonnensystem verlassen, kann man das vielleicht auch so belassen. Sollte sich aber langfristig herausstellen, dass dies die meisten (oder zumindest ein bedeutender Bruchteil der) Trümmer tun, müsste man das evtl. modifizieren, also entweder an jedem Punkt berechnen, ob sie mit Fluchtgeschwindigkeit fliegen (und wenn ja, dann entfernt man sie jenseits von ca. 5 AU aus der Simulation), oder aber man setzt den Maximalabstand hinauf, so dass dieser nur erreicht werden kann, wenn die Trümmer im Rahmen der Unsicherheit praktisch Fluchtgeschwindigkeit haben müssen, um diese Höhe über der Sonne zu erreichen. Aber wie gesagt, im Rahmen dessen, was wir bisher gesehen haben, kann das noch warten.

Wie groß ist eigentlich die Dichte der Trümmer. Ich habe nämlich einfach die Dichte der heutigen Erde bisher dafür verwendet

Uh oh. Das ist auch mein Fehler - daran hatte ich bisher noch gar nie gedacht... Diese Trümmer sind wohl vorwiegend Mantelgestein, und das hätte wohl eher eine Dichte von ca. 3, ähnlich wie Mond und Mars. Die Dichte der Erde ist nicht nur wegen des Kerns so hoch, sondern auch wegen der gravitativen Selbstkompression, die bei so kleinen Objekten praktisch wegfällt. Es kann durchaus sein, dass das einen Einfluss auf den Ausgang der Simulation hat, denn weniger dichte Körper sind gemessen an ihrem Hill-Radius grösser, werden also mehr Kollisionen erleben.

Ich würde sagen, wir sollten hier sofort umstellen (und, tut mir wirklich leid, nochmals von vorn beginnen). Auf der positiven Seite, wenn die Erde schon für Dichte 5.5 einige Prozent ihrer Masse aus diesen Trümmern gewinnt, dann sollte der Effekt für Dichte 3 etwas grösser sein. Anderseits nehmen wir ja bisher an, dass alle Kollisionen perfekte "Vereinigungen" der involvierten Materie darstellen, oder? (die Masse der vereinigten Trümmer wird gegenseitig addiert, nehme ich an?) Das könnte etwas überoptimistisch sein, denn bei jeder Kollision wird ein Teil der Materie wegfliegen.

Ich habe bisher die Geschwindigkeiten der ersten 30 Startbedingungen getestet, um die entsprechenden Rechnungen vorzubereiten.

Und was ist dabei rausgekommen? Es wäre seltsam, wenn das Phänomen der "langsamen Startbedingung" nur die ungraden Rechnungen betreffen würde...

Diese Fragen erfordern eine tiefer gehende Analyse. Eventuell muss auch hier der swifter-Code erweitert werden und das muss erst mal ein wenig warten von meiner Seite aus.

Inwiefern muss der Swifter-Code erweitert werden? Es geht ja im Prinzip nur um eine längerdauernde Integration.

 

[Bernhard]

und, tut mir wirklich leid, nochmals von vorn beginnen

Genau das wollte ich auch vorschlagen. Dieser Parameter ist für das untersuchte Modell viel zu wichtig, als das man da großzügig sein könnte. Auch von meiner Seite deswegen eine Entschuldigung an Laudian.

Und was ist dabei rausgekommen? Es wäre seltsam, wenn das Phänomen der "langsamen Startbedingung" nur die ungraden Rechnungen betreffen würde...

Die Abhängigkeit gerade/ungerade gibt es nur bei den ersten paar Werten. Es gibt auch einige Startbedingungen die mit mittlerer Geschwindigkeit laufen. Eine genaue Auswertung dieser Information möchte ich aber erst mal verschieben, weil auch hier der Dichteparameter eine Rolle spielt.

Ich werde als nächstes erst mal einen neuen Satz an Startbedingungen erstellen (2 mal 72 Dateien).

 

[Bynaus]

Auch von meiner Seite deswegen eine Entschuldigung an Laudian.

Solche Dinge sind (wissenschaftlicher) Alltag. Man kann nicht immer schon von vornherein an alles denken... Vielleicht gibt es noch andere Effekte, die wir übersehen haben, wo wir in ein paar Wochen, nach ein paar dutzend Runs, wieder einsehen, dass wir nochmals von vorn beginnen müssen. Damit muss man leben: zum Lernen gibts keine Abkürzung.

Wenn irgendwo Unsicherheiten oder Fragen auftauchen, dann können und sollten wir diese jederzeit hier im Forum diskutieren.

In diesem Sinne will ich die Gelegenheit nutzen, um noch ein paar Unklarheiten meinerseits zu beseitigen, bevor wir die neuen Runs starten:

1) Hab ich das mit dem "Trichter", in dem sich die Trümmer anfänglich befinden, richtig verstanden, dass dessen Achse in der Bahnebene der Erde liegt, und dass sein Öffnungswinkel (der Winkel zwischen zwei Geraden, die auf exakt entgegengesetzten Seiten seines Mantels liegen) 10° beträgt?
2) Ist es auch korrekt, dass der erste Run davon ausging, dass die Trümmer in Bewegungsrichtung der Erde (dh, die Achse des Trichters liegt tangential zur Erdbahn, mit dem offenen Ende in Bewegunsrichtung der Erde) weggeschleudert wurden, während in den späteren Runs jeweils um jeweils zusätzliche 5° von dieser tangentialen Richtung abgewichen wurde? Das also der 36. Run eine Kollision simulieren wird, bei der die Trümmer entgegen der Bewegungsrichtung der Erde weggeschleudert werden?
3) Wie genau werden die Trümmer innerhalb des Trichters verteilt? Einfach zufällig innerhalb der verfügbaren Raumkoordinaten? Wir sollten dann vielleicht auch mal verschiedene Runs mit gleichen Trichterrichtungen testen, aber verschiedenen Verteilungen der Trümmer innerhalb des Trichters. Wir wissen sonst nicht, ob Unterschiede zwischen den Trichterrichtungen wirklich auf diese Richtung zurückzuführen sind, oder bloss auf die zufällige Position der Trümmer innerhalb des Trichters.
4) Warum sind es 2 mal 72 Dateien, die du vorbereiten musst? Sind es 2 Dateien pro Run?
5) Wenn zwei Trümmer kollidieren, was geschieht dann mit ihren Massen? Wenn also z.B. Trümmer 5 und 28 "mergen", wird dann das neue Trümmerteil 5 (?) eine Masse (und Grösse) haben, die der Summe der beiden Trümmer entspricht, oder wird Trümmer 28 einfach nur entfernt? Das dürfte, gerade bei vielen Kollisionen, eine wichtige Frage werden...
6) Wäre es allenfalls möglich, nach 1000 Jahren den Mond (der Erde) in die Simulation aufzunehmen? Man müsste seine Bahn im Verlauf der darauf folgenden Jahrmillionen langsam von der Erde entfernen (auf eine Art und Weise, die ich in der Literatur recherchieren müsste). Der Punkt ist eben, dass wenn die Theia-Trümmer so lange überleben, dass sie auch den Mond treffen können (das wussten wir ja eigentlich nicht von Anfang an), dann können sie die geochemischen Unterschiede zwischen Mond und Erde eben auch vergrössern (gerade weil der Mond so viel kleiner als die Erde ist, gemessen an der Grösse der Trümmer). Ich weiss dass das einen zusätzlichen Programmieraufwand erfordert, und ich will hier keinesfalls einen fortlaufenden Feature-Creep fördern, aber ich denke, Kollisionen mit dem Mond dürften ein Punkt sein, den ein Reviewer sicher hervorheben würde.

 

[Bernhard]

1) Hab ich das mit dem "Trichter", in dem sich die Trümmer anfänglich befinden, richtig verstanden, dass dessen Achse in der Bahnebene der Erde liegt, und dass sein Öffnungswinkel (der Winkel zwischen zwei Geraden, die auf exakt entgegengesetzten Seiten seines Mantels liegen) 10° beträgt?

Soweit korrekt. Der Öffnungswinkel beträgt allerdings nur 5°.

2) Ist es auch korrekt, dass der erste Run davon ausging, dass die Trümmer in Bewegungsrichtung der Erde (dh, die Achse des Trichters liegt tangential zur Erdbahn, mit dem offenen Ende in Bewegunsrichtung der Erde) weggeschleudert wurden, während in den späteren Runs jeweils um jeweils zusätzliche 5° von dieser tangentialen Richtung abgewichen wurde? Das also der 36. Run eine Kollision simulieren wird, bei der die Trümmer entgegen der Bewegungsrichtung der Erde weggeschleudert werden?

Nein. Ich hatte da einen rein zufälligen Wert gewählt und weiß auch gar nicht, welchen Winkel das mit der Bewegungsrichtung der Erde impliziert.

Ich werde das dann so anpassen, dass die Trümmer bei dem ersten Run tangential zur Bewegungsrichtung der Erde (+/- 2.5°) starten.

3) Wie genau werden die Trümmer innerhalb des Trichters verteilt? Einfach zufällig innerhalb der verfügbaren Raumkoordinaten?

Genau.

Wir sollten dann vielleicht auch mal verschiedene Runs mit gleichen Trichterrichtungen testen, aber verschiedenen Verteilungen der Trümmer innerhalb des Trichters. Wir wissen sonst nicht, ob Unterschiede zwischen den Trichterrichtungen wirklich auf diese Richtung zurückzuführen sind, oder bloss auf die zufällige Position der Trümmer innerhalb des Trichters.

Ich brauche dazu die Startbedingungen nur zweimal ausgeben, da der Zufallsgenerator momentan so eingestellt ist, dass bei jeder Berechnung immer neue Zufallszahlen erzeugt werden.

4) Warum sind es 2 mal 72 Dateien, die du vorbereiten musst? Sind es 2 Dateien pro Run?

Es sind 2 Dateien pro Run, also einmal mit der 16er Gruppe und einmal ohne.

5) Wenn zwei Trümmer kollidieren, was geschieht dann mit ihren Massen? Wenn also z.B. Trümmer 5 und 28 "mergen", wird dann das neue Trümmerteil 5 (?) eine Masse (und Grösse) haben, die der Summe der beiden Trümmer entspricht, oder wird Trümmer 28 einfach nur entfernt? Das dürfte, gerade bei vielen Kollisionen, eine wichtige Frage werden...

Ich habe aktuell nur gesehen, dass nach dem mergen die Masse und auch der Radius verändert wird. Im Deinem Beispiel wird also die Masse und der Radius von Teil 5 erhöht und Teil 28 gelöscht. Ich vermute, dass die Massen addiert werden und der Radius über die Dichte erhöht wird. Den zugehörigen Code habe ich zwar noch nicht explizit gesehen, aber ich kann mir eigentlich nicht vorstellen, dass die swifter-Autoren das anders gemacht haben.

6) Wäre es allenfalls möglich, nach 1000 Jahren den Mond (der Erde) in die Simulation aufzunehmen? Man müsste seine Bahn im Verlauf der darauf folgenden Jahrmillionen langsam von der Erde entfernen (auf eine Art und Weise, die ich in der Literatur recherchieren müsste). Der Punkt ist eben, dass wenn die Theia-Trümmer so lange überleben, dass sie auch den Mond treffen können (das wussten wir ja eigentlich nicht von Anfang an), dann können sie die geochemischen Unterschiede zwischen Mond und Erde eben auch vergrössern (gerade weil der Mond so viel kleiner als die Erde ist, gemessen an der Grösse der Trümmer). Ich weiss dass das einen zusätzlichen Programmieraufwand erfordert, und ich will hier keinesfalls einen fortlaufenden Feature-Creep fördern, aber ich denke, Kollisionen mit dem Mond dürften ein Punkt sein, den ein Reviewer sicher hervorheben würde.

Wenn das Programm schon mergen kann, sollte so etwas zumindest prinzipiell machbar sein. Das wird aber sicher etwas oder auch etwas länger dauern. Voraussichtlich eher eine Aufgabe, die über den Januar hinausgehen wird.

 

[Bynaus]

Der Öffnungswinkel beträgt allerdings nur 5°.

Umso besser.

Ich werde das dann so anpassen, dass die Trümmer bei dem ersten Run tangential zur Bewegungsrichtung der Erde (+/- 2.5°) starten.

Gut. Es spielt natürlich keine grosse Rolle, wenn wir die Richtungen eh systematisch durchackern. Aber ich bin gespannt, welche Auswirkungen das hat.

Ich brauche dazu die Startbedingungen nur zweimal ausgeben, da der Zufallsgenerator momentan so eingestellt ist, dass bei jeder Berechnung immer neue Zufallszahlen erzeugt werden.

Sehr schön. Dann sollten wir das zumindest einige Male (10, 20?) mit konstanter Trichterrichtung testen, um sicher zu gehen, dass wir die Auswirkungen dieser Verteilung verstehen (oder um - allenfalls - zu zeigen, dass sie keine sehr grosse Rolle spielt).

Ich habe aktuell nur gesehen, dass nach dem mergen die Masse und auch der Radius verändert wird. Im Deinem Beispiel wird also die Masse und der Radius von Teil 5 erhöht und Teil 28 gelöscht. Ich vermute, dass die Massen addiert werden und der Radius über die Dichte erhöht wird. Den zugehörigen Code habe ich zwar noch nicht explizit gesehen, aber ich kann mir eigentlich nicht vorstellen, dass die swifter-Autoren das anders gemacht haben.

Ja, das ist anzunehmen. Das scheint also vernünftig gelöst zu sein.

Wenn das Programm schon mergen kann, sollte so etwas zumindest prinzipiell machbar sein. Das wird aber sicher etwas oder auch etwas länger dauern. Voraussichtlich eher eine Aufgabe, die über den Januar hinausgehen wird.

Okay. Nun, wenn wir wissen, dass wir das ohnehin einbauen wollen / müssen, dann lohnt es sich, mit den vielen Runs, bei denen die Ausichtung des Trichters variiert, zu warten, bis dieses Feature drin ist. In der Zwischenzeit könnte man die wiederholten Runs mit der stets variierenden zufälligen Verteilung der Trümmer innerhalb des stets gleich ausgerichteten Trichters rechnen - dort spielt der fehlende Mond keine so grosse Rolle, da wir ja nur das Ausmass der Variation des Simulationsverlaufes in Abhängigkeit der zufälligen, anfänglichen Verteilung der Trümmer simulieren wollen, ohne deshalb gleich Aussagen über die Trefferhäufigkeit auf Mond vs. Erde treffen zu wollen.

 

[Bernhard]

da wir ja nur das Ausmass der Variation des Simulationsverlaufes in Abhängigkeit der zufälligen, anfänglichen Verteilung der Trümmer simulieren wollen, ohne deshalb gleich Aussagen über die Trefferhäufigkeit auf Mond vs. Erde treffen zu wollen.

Man kann sich da jetzt schon überlegen, wie genau man das analysieren will. Dass die Anzahl der Treffer in der Reihenfolge Venus-Erde-Merkur-Mars geordnet ist sieht man eigentlich jetzt schon. Diese Reihenfolge sollte deswegen von der Verteilung innerhalb des Trichters unabhängig sein.

EDIT: Eine Frage zu dem Trichter: Soll dessen Symmetrieachse eigentlich genau in der Ekliptik liegen oder soll der besser an der aktuellen Tangente der Erdbahn ausgerichtet werden? Aktuell liegt diese Achse genau in der Ekliptik (z_Achse = 0).

EDIT_EDIT: Mir fällt gerade noch ein, dass der "Trichter" eigentlich eher eine Pyramide ist. Die projizierte Grundfläche ist rechteckig, weil beide Winkel (phi und theta) in einem bestimmten Winkelintervall liegen .

 

[Bynaus]

Dass die Anzahl der Treffer in der Reihenfolge Venus-Erde-Merkur-Mars geordnet ist sieht man eigentlich jetzt schon.

Ja, wobei n=2 statistisch eben nicht sehr robust ist. An der Reihenfolge wird sich vielleicht nichts ändern, aber vielleicht an den absoluten Häufigkeiten? Ich denke auch nicht, dass das eine grosse Rolle spielt - aber wir wollen ja nicht annehmen, sondern zeigen. Und da kommen wir wohl nicht darum herum, diesen Aspekt zumindest zu beleuchten. Stell dir vor, wir finden dass z.B. in bestimmten Winkelrichtungen (des Trichters) sehr viel mehr Material auf die Erde zurückfällt als in anderen - wie zeigen wir, dass dies wirklich ein Effekt des Winkels ist und nicht der zufälligen Anfangsverteilung der Trümmer innerhalb des Trichters? Indem wir zeigen, dass dieser Effekt stärker ist als die Variation, die aufgrund der zufälligen Verteilung zu erwarten ist - und dafür müssen wir diese zufällige Verteilung zuerst einmal kennen.

EDIT: Eine Frage zu dem Trichter: Soll dessen Symmetrieachse eigentlich genau in der Ekliptik liegen oder soll der besser an der aktuellen Tangente der Erdbahn ausgerichtet werden? Aktuell liegt diese Achse genau in der Ekliptik (z_Achse = 0).

Ja, das hab ich mich auch gefragt. Evtl. könnte man ihn +-10° gegenüber der Ekliptik anstellen. Anderseits, je mehr Parameter wir reinnehmen, desto komplizierter wirds bzw. desto mehr Runs müssen wir durchführen, um allfällige systematische Effekte zu sehen. Vielleicht können wir fürs erste mal in der Ekliptik bleiben, und später noch zusätzliche "Kränze" mit angestellten Trichtern durchführen.

 

[Bernhard]

Stell dir vor, wir finden dass z.B. in bestimmten Winkelrichtungen (des Trichters) sehr viel mehr Material auf die Erde zurückfällt als in anderen - wie zeigen wir, dass dies wirklich ein Effekt des Winkels ist und nicht der zufälligen Anfangsverteilung der Trümmer innerhalb des Trichters? Indem wir zeigen, dass dieser Effekt stärker ist als die Variation, die aufgrund der zufälligen Verteilung zu erwarten ist - und dafür müssen wir diese zufällige Verteilung zuerst einmal kennen.

OK. Ich werde dann mal 20 Startdateien mit dem gleichen Trichter tangential zur Erdbahn und der Dichte 3 g/cm³ für die Trümmerteile vorbereiten und hoffen, dass Laudian weiterhin seinen Rechner für uns laufen läßt.

 

[Bynaus]

Ja, das klingt gut. Sobald ich wieder in Lund bin, kann ich mal beim Rechenzentrum (sofern es überhaupt ein solches gibt, oder sonst eine andere, allenfalls zugängliche Infrastruktur) vorbei, ich glaube, einfach so per E-Mail wäre das schwierig zu organisieren. Bis dahin finden sich vielleicht ein paar weitere freiwillige Helfer hier im Forum?

 

[Bernhard]

Hallo Bynaus,

die zwanzig neuen Startdateien sind mittlerweile erstellt und ich habe mir bei allen Dateien den Ablauf der ersten tausend Jahre angesehen. Dabei gab es kleinere Unterschiede beim Zusammenfügen der Trümmerteile (im Durchschnitt zwei Merges leichterer Teile) und bei einer Datei auch einen Treffer auf der Erde. Bei sieben Startdateien ist der Ablauf der Rechnung wieder so langsam, dass man hier die 16er Gruppe weglassen sollte.

Die alten Startbedingungen waren zufälligerweise gerade so gewählt, dass die Trümmer ziemlich genau (Abweichung 12,3°) entgegengesetzt zur Bewegung der Erde starten.
MfG

 

[Bynaus]

Bei sieben Startdateien ist der Ablauf der Rechnung wieder so langsam, dass man hier die 16er Gruppe weglassen sollte.

Wenn, dann müssten wir hier bei allen Runs die 16-er Gruppe weglassen, damit das irgendwie vergleichbar bleibt. Anderseits wollen wir ja die Ergebnisse für die anderen Runs (mit dem variablen Trichter) verwenden, und dort wollen wir die 16-er Gruppe ja nicht generell weglassen. Hm... Vielleicht könnten wir das so lösen: wir rechnen die 20 Runs, inklusive denjenigen, bei denen die Rechnung sehr langsam geht. Dann vergleichen wir die Ergebnisse: gewinnt die Erde im Schnitt deutlich mehr als 20% mehr (zusätzliche) Masse, wenn die 16-er Gruppe mitgerechnet wird? Wenn nicht, dann können wir die 16-er Gruppe viellleicht generell weglassen.

Oder aber, wir entscheiden uns gleich von Anfang an, die 16-er Gruppe wegzulassen. Vielleicht ist das für den Moment die beste Lösung. Wir haben ohnehin noch keine richtige Ahnung, wie die Ausgänge von den Parametern abhängen, also von der Richtung des Trichters, der zufälligen Verteilung der Trümmer innerhalb des Trichters, der Anfangstellung der Planeten (?) etc. Vielleicht wäre es, für diese "Pilotstudie", gar keine so schlechte Idee, die Dinge so einfach und schnell wie möglich zu halten.

 

[Bernhard]

Vielleicht wäre es, für diese "Pilotstudie", gar keine so schlechte Idee, die Dinge so einfach und schnell wie möglich zu halten.

Ich habe gestern noch die reduzierten Startbedingungen generiert und getestet wie schnell die laufen. Dabei habe ich festgestellt, dass es gar nicht reicht die 16er Gruppe wegzulassen. D.h. bei den reduzierten Startbedingungen waren ebenfalls Dateien dabei, deren Berechnung immer noch sehr langsam ablief. Um alle 20 Variationen der ersten Startbedingung zu rechnen, könnten/müssten wir also auch noch die 8er Gruppe weglassen.

Ich könnte also erst mal testen, wie lange ein Run ohne die 8er Gruppe dauert. Vielleicht kommt man bei diesen stark reduzierten Startbedingungen dann auch mit einem PC weiter.

EDIT: Ich kann natürlich auch so viele Startdateien berechnen, bis wir 20 Stück mit 16er Gruppe haben, die schnell genug berechenbar sind. Die Frage ist nur, ob man damit das Ergebnis nicht manipuliert.

 

[Bynaus]

Alternativ könnte man sich vielleicht auch mal ansehen, wie denn die Verteilung der Objekte in den "langsamen" Runs wirklich aussieht. Wenn diese rein zufällig ist (z.B. einfach davon abhängt, dass sich an bestimmten Stellen "Klumpen" bilden), könnten wir sonst auch einfach viele zufällige Startbedingungen setzen, die ersten paar 1000 (?) Jahre rechnen und nur dann zu längeren Zeiten weiterrechnen, wenn die Rechenzeit sich im "normalen" Bereich bewegt. Wir müssen evtl. zuerst einfach mal verstehen, warum diese Runs überhaupt so langsam werden, um einen (vertretbaren) Weg darum herum zu finden.

 

[Bernhard]

Wir müssen evtl. zuerst einfach mal verstehen, warum diese Runs überhaupt so langsam werden, um einen (vertretbaren) Weg darum herum zu finden.

Wie bereits schon festgestellt: Bei den langsamen Runs werden extrem viele close encounters gerechnet. Ich kann mir das momentan nur so erklären, dass in diesen Fällen Trümmer umeinander kreisen und dabei immer wieder einen close encounter auslösen. Swifter_symba generiert bei jedem Run eine Datei enc.dat, wo die encounters mitgeloggt werden. Bei den langsamen Runs kann man zusehen, wie die Megabytes in diese Datei fließen .

EDIT: Für die Datei enc.dat gibt es auch ein mitgeliefertes Analyse-Werkzeug, mit dem man die Daten dieser Datei filtern und anzeigen lassen kann. Dabei sieht man dann auch, dass es eben paarweise die Trümmerteile sind, welche die vielen Einträge erzeugen.

 

[Bynaus]

Dann schlage ich folgendes vor: wir verteilen ca. 50 Koordinatenpunkte möglichst gleichmässig über das Volumen des Trichters, so dass sie möglichst weit voneinander entfernt sind. Dann weisen wir jedes Trümmerteil zufällig einem solchen Koordinatenpunkt zu (einige bleiben leer). Auf diese Weise verhindern wir, dass die Trümmer von Anfang an sehr nahe beieinander stehen.

Wie lang ist der Trichter eigentlich?