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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Erdnahe Asteroiden: Näher als mancher Satellit



astronews.com Redaktion
07.03.2012, 18:11
Ein unlängst von Südspanien aus entdeckter Asteroid wird am 15. Februar 2013 der Erde näher kommen als so mancher Satellit auf seiner Umlaufbahn. Eine Gefahr ist der rund 45 Meter durchmessende Brocken für die Erde allerdings nicht. Da wird ein anderer Asteroid gegenwärtig noch als gefährlicher eingestuft. Die NASA warnt allerdings vor Panikmache. (7. März 2012)

Weiterlesen... (http://www.astronews.com/news/artikel/2012/03/1203-009.shtml)

Bynaus
07.03.2012, 18:53
Schade trifft der erste Asteroid (der mit 45 m Durchmesser) die Erde nicht. Bei 45 m besteht keine grosse Gefahr für den Boden, der würde wohl mit hoher Wahrschienlichkeit in der Atmosphäre zerbrechen. Das hätte dann ein schönes Meteoritenstreufeld gegeben, und man hätte dazu die Information über den Ursprungsasteroiden (also Bahn und Zusammensetzung über Spektroskopie) gehabt. Aber mit 70% Wahrscheinlichkeit wären die Meteoriten ja ohnehin im Ozean gelandet...

rudolfuebbingdo
08.03.2012, 18:37
Eine Fragestellung zur Torino-Skala:

Nach der Palermo-Skala für Asteroidengefahren
hat der Asteroid 2012 DA4
einen kumulierten Skalenwert von -3.29,
während die Torino-Skala hier "0" ausweist.


Die Torino-Skala zur Einstufung
der Asteroidengefahren scheint mir nicht vollständig
plausibel zu sein - nämlich z.B. dann,
wenn ich an die Praxis der Versicherungen denke,
durchschnittlich erwartbare Schäden zu bewerten
und die Prämienfestsetzung danach zu bestimmen.

Eine 100 000 000 000 000 Tonnen TNT starke Explosion
mit der Eintrittswahrscheinlichkeit in Größe von 1/100 000 000
wird auf der Torino-Skal als unbedenkliche, als hinnehmbare Naturgefahr
("no consequence") dargestellt, d.h. sie wird
der Gefahrenstufe Null konkret zugeordnet.

Man stelle sich vor, auf der Erde würde
pro Mensch das historisch angesammelte Kulturgut
1 Million Euro betragen, so kann, wenn
die Hälfte des Kulturgutes infolge des o.g.
Megatonnen-Ereignisses verloren ginge,
ein durchschnittlich erwarteter Schaden
sich noch auf zig-Millionen Euro belaufen;
die betroffenen Menschenleben erfordern
vorweg eine zusätzliche Bewertung.

Als die Torino-Skala 1995 auf einer UN-Konferenz
vorgestellt wurde, so frage ich, inwieweit hat ihr Schöpfer,
Prof. Dr. Binzel (MIT) Ethiker, Menschenrechtler, Philosophen
- multidisziplinär mithin - andere Wissenschaftler beteiligt ?
Leider konnte ich heute nachmittag dazu im
Web keine Informationen vorfinden.

FrankSpecht
08.03.2012, 19:26
Moin, Bynaus,

Bei 45 m besteht keine grosse Gefahr für den Boden, der würde wohl mit hoher Wahrschienlichkeit in der Atmosphäre zerbrechen.
meines Wissens hatte der Meteor, der 1908 nahe der Tunguska (http://en.wikipedia.org/wiki/Tunguska_event) in der Atmosphäre explodierte, auch nur wenige Dutzend Meter Durchmesser:

Different studies have yielded varying estimates of the object's size, with general agreement that it was a few tens of metres across.
Und im deutschen Wiki zum Tunguska-Ereignis (http://de.wikipedia.org/wiki/Tunguska-Ereignis#Einschlagtheorien):

Als am wahrscheinlichsten gilt der Eintritt eines Steinasteroiden oder Kometen von geringer Dichte und einem Durchmesser von 30 bis 80 Metern, der etwa fünf bis vierzehn Kilometer über dem Boden explodierte
Und die Explosionskraft dieses Ereignisses lag wohl bei rund dem 1000fachen der Hiroshima-Bombe.

Bynaus
08.03.2012, 22:56
Tunguska war aber wohl ein Komet (oder ein Fragment eines Kometen) - mit hoher Anfangsgeschwindigkeit und entsprechend tiefem Eindringen in die Erdatmosphäre.

Zum Vergleich: die meisten Sternschnuppen sind auf 80 km Höhe, 2008 TC3 (der einzige Asteroid, dessen Kollision mit der Erde vorausgesagt wurde) ist in 37 km Höhe zerbrochen.

Bei einem solchen Asteroiden wäre es wohl ähnlich: ein relativ langsames Eintauchen in die Erdatmosphäre und ein Aufbrechen in grosser Höhe. Die totale freigesetzte Energie beträgt gemäss neo.jpl.nasa.gov/risk bei ca. 2 MT, also dem rund 150-fachen der Hiroshima-Bombe. Aber natürlich muss man auch bedenken, dass diese Energie über eine grosse Strecke verteilt wird und nicht einfach an einem Punkt an der Oberfläche freigesetzt wird wie bei einer Atombombe.

Es wäre sicherlich nicht völlig auszuschliessen, dass bei einer widrigen Kombination der Umstände auch Schäden am Boden entstehen könnten. Aber man hat ja genügend Vorwarnzeit und könnte das betroffene Gebiet allenfalls auch rechtzeitig evakuieren.

FrankSpecht
09.03.2012, 00:25
Moin, Bynaus,

Aber man hat ja genügend Vorwarnzeit und könnte das betroffene Gebiet allenfalls auch rechtzeitig evakuieren.
Der Asteroid 2012 DA14 wurde 2012 entdeckt. Nur mal angenommen, man wüsste, dass er in einem Jahr auf der Erde einschlagen würde. Würde man jetzt schon die Koordinaten seines Einschlags auf der Erde so genau kennen, um ein bestimmtes Gebiet um diese Koordinaten herum evakuieren zu können?

Ich kenne die Vorwarnzeiten leider nicht. Bei dem paar-m-Objekt, dass im Oktober 2008 über dem Nordsudan (http://www.universetoday.com/27819/meteorites-found-in-africa-from-first-predicted-asteroid-hit/) verglühte, war die Vorwarnzeit ein paar Stunden. Klar, größere Objekte haben eine größere Vorwarnzeit. Aber ob die immer reicht, ein beliebiges ca. 1000 km2 Gebiet zu evakuieren?

Ich bleibe da skeptisch.

Bynaus
09.03.2012, 08:27
Wie gesagt, die Chance ist ohnehin gross, dass er in den Ozean fällt, dann gibts weder Probleme noch Meteoriten... In dieser (übrigens sehr coolen) Animation (http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=S7YTmS6U8WM) sieht es z.B. so aus, dass wenn der Asteroid etwas näher wäre, er in den südlichen indischen Ozean stürzen würde.

Dann gibt es natürlich das Impact Effects Programm, wo man sich die Auswirkungen aufgrund emprischer Werte ausgeben lassen kann:

Mit einem steilen 75°-Winkel des Eintreffens kommt man auf folgendes Ergebnis: http://impact.ese.ic.ac.uk/cgi-bin/crater.cgi?dist=1&distanceUnits=1&diam=45&diameterUnits=1&pdens=&pdens_select=3000&vel=17&velocityUnits=1&theta=75&wdepth=&wdepthUnits=1&tdens=2500

Wenn man sich die Folgen in diesem Fall anschaut, muss ich meinen "Wunsch", der Asteroid möge doch bitte im Namen der Wissenschaft die Erde treffen, zurücknehmen:


The air blast will arrive approximately 13.5 seconds after impact.
Peak Overpressure: 143000 Pa = 1.43 bars = 20.3 psi
Max wind velocity: 226 m/s = 505 mph
Sound Intensity: 103 dB (May cause ear pain)
Damage Description:

Multistory wall-bearing buildings will collapse.

Wood frame buildings will almost completely collapse.

Highway truss bridges will collapse.

Glass windows will shatter.

Up to 90 percent of trees blown down; remainder stripped of branches and leaves.

Bei einem flacheren Eintrittswinkel von 35° (http://impact.ese.ic.ac.uk/cgi-bin/crater.cgi?dist=1&distanceUnits=1&diam=45&diameterUnits=1&pdens=&pdens_select=3000&vel=17&velocityUnits=1&theta=35&wdepth=&wdepthUnits=1&tdens=2500) sieht die Sache anders aus:


The air blast will arrive approximately 37 seconds after impact.
Peak Overpressure: 9590 Pa = 0.0959 bars = 1.36 psi
Max wind velocity: 21.7 m/s = 48.6 mph
Sound Intensity: 80 dB (Loud as heavy traffic)
Damage Description:


Glass windows will shatter.

Einen Krater gibts in beiden Fällen nicht, die Explosion erfolgt in 4 bzw. 12 km Höhe, und in beiden Fällen könnten Fragmente die Oberfläche erreichen.

Gerade wenn der Einschlagswinkel gross ist (dh, der Asteroid ist vergleichsweise gefährlich) ist die Unsicherheit des Aufschlagsorts an der Oberfläche klein (denn die Unsicherheit ist ja einfach eine seitliche Entfernung zu seiner "erwarteten" Bahn). Insofern dürfte es nicht allzu schwierig sein, das betreffende Gebiet zu evakuieren, bzw. die Chance, dass ein dicht besiedeltes Gebiet darunter liegt, ist klein.

Ein solcher Einschlag ereignet sich übrigens etwa einmal alle 650 Jahre.

mac
09.03.2012, 10:33
Hallo Herr Übbing,


wenn ich an die Praxis der Versicherungen denke,
durchschnittlich erwartbare Schäden zu bewerten
und die Prämienfestsetzung danach zu bestimmen.

Eine 100 000 000 000 000 Tonnen TNT starke Explosion
mit der Eintrittswahrscheinlichkeit in Größe von 1/100 000 000
wird auf der Torino-Skal als unbedenkliche, als hinnehmbare Naturgefahr
("no consequence") dargestellt, d.h. sie wird
der Gefahrenstufe Null konkret zugeordnet.
Ich greife Ihre Frage einfach mal ohne jede Prüfung des tatsächlichen Sachverhaltes und ohne Prüfung Ihrer Verknüfungen dazu auf und nehme es so wie Sie schreiben, als gegeben hin.

Wir ‚kennen‘ uns nun schon seit einigen Jahren und ich traue Ihnen auch bedenkenlos zu, sich diese Frage selber zu beantworten. Es muß Ihnen dazu eigentlich nur gelingen, sich aus der Betrachterposition eines ‚Buchhalters‘ zu befreien und sich die Konsequenzen eines solchen Ereignisses für das wirkliche Leben vorzustellen. Dann sollte auch die Frage, warum das für eine Versicherung ‚no consequence‘ bedeutet, (sogar völlig unabhängig davon, wie die das selber zu sehen pflegen) keine mehr sein.

Nur so als Tip dazu: http://de.wikipedia.org/wiki/Dinosaurier#Aussterben
Die Theorie wurde 1990 durch den Fund des 170 km breiten Chicxulub-Kraters am Rande der Yukatan-Halbinsel im Golf von Mexiko untermauert, der durch einen etwa 10 km großen Meteoriten entstanden ist.Rechnen Sie sich doch mal spaßeshalber aus, wie groß der Brocken sein müßte, der Ihre 1E14 Tonnen TNT äquivalent, ‚auf die Beine stellt‘ – sagen wir mal, bei einer Impact-Geschwindigkeit von 20 km/s.

Herzliche Grüße

MAC

FrankSpecht
09.03.2012, 12:51
Moin, mac,

oder aber, wenn das Rechnen zu schwer fällt, man nimmt die Daten, die bereits in diesem Thread vorhanden sind, z.B. aus dem Link von Bynaus: http://impact.ese.ic.ac.uk/cgi-bin/crater.cgi?dist=1&distanceUnits=1&diam=45&diameterUnits=1&pdens=&pdens_select=3000&vel=17&velocityUnits=1&theta=75&wdepth=&wdepthUnits=1&tdens=2500

Projectile diameter: 45.00 meters ( = 148.00 feet )
Energy before atmospheric entry: 2.07 x 1016 Joules = 4.94 MegaTons TNT
The average interval between impacts of this size somewhere on Earth is 650.5 years

und vergleicht das mit den 100 * 1012 Tonnen TNT von Herrn Übbing ;)

rudolfuebbingdo
09.03.2012, 16:38
An MAC: Wirklich vielen Dank für herzlich gemeinte Grüsse,
die ich bitte gleichermaßen meine.

Auch zum Beitrag von 10:33 Uhr / 9.3.2012:

Sh. bitte
http://neo.jpl.nasa.gov/risk/2012da14.html

Für das Jahr 2020 wird hier die Aufschlagswahrscheinlichkeit
mit 1,2E-5 angegeben, also mit ca. 1:80000 - für die
folgenden Jahre werden zusätzlich weitere (kleinere) Angaben
zu den "Impact probabilities" gemacht,
wobei die Einstufungen auf der Torino-Skala
gut mit der Palermo-Skala verglichen werden können.

Die von mir genannten Werte (Eintrittswahrscheinlichkeit: 10E-8,
10E8 Megatonnen TNT Äquivalent)
sind intrinsische Bestandteile der Torino-Skala,
die man der zugehörigen Farbgrafik (Torino-Skala) entnehmen kann;
u.a. gibt es einen Ampelfarbengebrauch in der Torino-Skala).

Bei gleicher Geschwindigkeit und gleicher Dichte
wächst der kinetische Energiegehalt eines
Körpers (Asteroiden) bekanntermaßen mit der
3. Potenz des Radius. - Unterstellt man einmal die
Freisetzung von 1 Megatonne TNT bei einem
Radius von 10 Metern (bei idealisierte Kugelform),
so haben wir bei 1E14 Tonnen TNT einen Radius
von ca. 2,2*E4*10 Meter, was einen Durchmesser
von über 400 km ergibt - im Rahmen der Torino-Skala
werden also grundsätzlich derartige extreme Fälle behandelt
- in Frage kämen praktisch nur abgelenkte größere Körper
aus einer der beiden Gürteln von Zwergplaneten
(extrem unwahrscheinlich, aber nicht völlig ausschließbar).
Prof. Dr. R. Binzel (MIT) hat also offenbar durchaus gezielt
mit seiner Torino-Skala einen derartigen Fall mit abgedeckt.

Die meistens aus dem Kreis der Forenteilnehmer, denke ich,
sind als aufmerksame Interessenten astronomischer Ereignisse
bewusste Zeugen der Berichterstattung des
Absturzes eines großen Objektes auf Jupiter
vor einigen Jahren geworden
(ein weiteres Ereignis ähnlicher, kleinerer Art wurde
zwischenzeitlich zusätzlich beobachtet,
wenn ich mich recht erinnere).

Nun, wenn dem Riesenplaneten Jupiter
derartiges widerfährt, warum dann mit entsprechend
geringer Wahrscheinlichkeit nicht auch dem
kleineren Planeten Erde - hoffentlich nicht
als beteiligter Augenzeuge.

Mir persönlich sind die Wertmaßstäbe wichtig,
(deren Beschreibung ich bislang nicht gefunden habe),
die bei den Festlegungen der Torino-Skala zugrunde
gelegt wurden - durchaus kann sein, dass für
andere Bereiche, z.B. dem Bau von potenziell
Gefahren bewehrten Anlagen (z.B. Dynamitfabrik)
in einem lokalen Rahmen für die Genehmigung der
zugehörigen Anlagen und Bauwerke seitens der Behörden,
z.B. in der Schweiz, viel engere Vorschriften bestehen,
deren zugrundeliegenden Wertmaßstäbe
(z.B. Grad der Wertschätzung menschlichen Lebens) höheren Ansprüchen
folgen, als die Entscheider zu der Torino-Skala für sich selbst verlangten -
was einmal zu prüfen wäre, wie ich bitte meine.

Betroffen sind somit hier für mich die zugrundeliegenden Wertevorstellungen,
die zu einer Gefahrenbewertung,
wie z.B. Anwendung der Stufe 0 in der Torino-Skala, führen - sh.
http://neo.jpl.nasa.gov/risk/2012da14.html

Bynaus
09.03.2012, 18:01
was einen Durchmesser von über 400 km ergibt

Da hast du dich wohl verrechnet.

Schaut man sich die Torino-Skala (http://impact.arc.nasa.gov/torino.cfm#pro) an, dann wird 10^8 MT ein Impaktor von 10 km Durchmesser zugeordnet. Was auch in etwa stimmt, wenn man eine Dichte von 3 g/cm^3 und eine Geschwindigkeit von 20 km/s ansetzt.

Zu deiner Frage:


Eine 100 000 000 000 000 Tonnen TNT starke Explosion mit der Eintrittswahrscheinlichkeit in Größe von 1/100 000 000 wird auf der Torino-Skal als unbedenkliche, als hinnehmbare Naturgefahr ("no consequence") dargestellt, d.h. sie wird der Gefahrenstufe Null konkret zugeordnet.

Ja, weil wir alle potentiellen Impaktoren dieser Grösse in Erdnähe kennen, und keiner davon wird das in den nächsten 100 Jahren (für die die Torino-Skala gilt) mit der geforderten Wahrscheinlichkeit tun. Selbst für Kometen ist die Gefahr gering genug.

Ich hab mal, vor längerer Zeit, eine Arbeit gesehen, in der geschätzt wurde, dass die grösste Gefahr für die Zivilisation von Objekten der 500 m bis 2 km Klasse ausgeht. Für solche Objekte ist das Produkt aus Häufigkeit und potentieller Zerstörungskraft am grössten. Ich glaube mich sogar zu erinnern, dass gemäss dieser Arbeit rein statistisch gesehen mehr Menschen an diesen Impakten sterben als vom Blitz erschlagen werden.

rudolfuebbingdo
09.03.2012, 23:26
Zu Beitrag v. 18:01, 9.3.2012, an Bynaus:

Sie haben recht. Den Zuordnungs- und Rechenfehler berichtige
ich bitte unten.

Den speziellen Gültigkeitszeitraum von 100 Jahren für die
Torino-Skala will ich erst noch richtig verstehen
(worauf sich mithin die Gültigkeit der Torino-Skala denn genau erstreckt)
- offenbar sind bereits bekannte Asteroiden diesem
Gültigkeitzeitraum zuzuordnen. Gibt es einen Gültigkeitszeitraum,
so sollten auch nachlesbare Torino-Einstufungen der Asteroiden existieren,
d.h. eine Liste, eine Publikation,
in dem die Einstufungen entsprechend der Torino-Skala niedergelegt
sind - dann auch mit Sachstandsdatum, damit man weiß, wann
der hundertjährige Gültigkeitszeitraum endet.

- Sicherlich gilt auch,
je größer ein Asteroid ist, desto mehr wächst die
Wahrscheinlichkeit einer bereits stattgefundenen Entdeckung.
Vermutlich haben professionelle Astronomen bereits eine
Funktion mit Erwartungswerten bestimmt, welche angibt, wieviele
noch unentdeckte Asteroiden in Abhängigkeit von ihrer Größe zu
prognostizieren sind und mit welcher Aussagenverlässlichkeit.

Hier die Berichtigung meiner Berechnung -
Richtigstellung zum Beitrag 16:38/9.3.2012, 3. Textblock:

Bei gleicher Geschwindigkeit und gleicher Dichte
wächst der kinetische Energiegehalt eines
Körpers (Asteroiden) bekanntermaßen mit der
3. Potenz des Radius. - Unterstellt man einmal die
Freisetzung von 1 Megatonne TNT bei einem
Radius von 10 Metern (bei idealisierte Kugelform),
so haben wir bei 1E14 Tonnen TNT
(=1E8 * 1E6 Tonnen, nicht: etwa 1E14 Megatonnen)
einen Radius von ca. 464*10 Meter, was dann rechnerisch
einen Durchmesser von über 9 km ergibt (Ca. 464 ist dritte
Wurzel aus 1E8.). - Da das Schaubild der Torino-Skala
bei 1E8 Megatonnen TNT (Äquivalent) an dieser Stelle nach oben endet,
ist dieser Fall in der Torino-Skala gerade noch abgedeckt.
Ich bitte wg. des Zuordnungs-/Rechenfehlers
um Entschuldigung. -

Das Diagramm ließe sich nach oben extrapolieren, um auch
größere Zwergplaneten oder sehr große Kometen
zu erfassen - freilich ist die Möglichkeit einer Bahnablenkung
dieser größeren Körper extrem unwahrscheinlich.

Der Einschlag eines 10-km messenden Asteroiden würde vermutlich
erhebliche klimatische Veränderungen für einen befristeten
Zeitraum auslösen und damit die Nahrungsmittelproduktion
auf der Erde stören, dies jedoch mit schlimmen Folgen für die Versorgung,
will ich meinen. - Wie gesagt, mich interessieren die Ethik-Maßstäbe,
die bei der Entstehung der Torino-Skala und bei ihren beiden
Fortschreibungen (1999 und ab 2004) zugrundegelegt worden sind.

Bynaus
10.03.2012, 07:34
Gibt es einen Gültigkeitszeitraum, so sollten auch nachlesbare Torino-Einstufungen der Asteroiden existieren, d.h. eine Liste, eine Publikation, in dem die Einstufungen entsprechend der Torino-Skala niedergelegt sind

Gibt es. http://neo.jpl.nasa.gov/risk/
Die Asteroiden sind in den Farben der Torino-Skala eingefärbt (zusätzlich sind alle, die kleiner als 50 m Durchmesser haben, hellblau eingefärbt).

In der Regel ist es schwierig, Asteroidenorbits über einen Zeitraum von 100 Jahren hinaus vorherzusagen. Es gibt eine Ausnahme: 1950 DA. Dieser ca. 1 km grosse Asteroid hat - wenn seine Rotation prograd ist - eine Chance von etwa 1:600, im Jahr 2880 mit der Erde zu kollidieren. Seine Bahn ist sehr gut bekannt, weil er 1950 entdeckt wurde, verloren ging und irgendwann in den 90ern (wenn ich mich recht erinnere) wieder aufgetaucht ist. Das heisst, man hat einen sehr grossen Beobachtungszeitraum. Um diesen Asteroiden müssen wir uns aber zur Zeit keine Sorgen machen.

DELTA3
10.03.2012, 12:07
Hallo!



In der Regel ist es schwierig, Asteroidenorbits über einen Zeitraum von 100 Jahren hinaus vorherzusagen.

Ich habe mich immer gewundert, wie es möglich ist, aus einem einzigen Vorbeiflug, bei dem man einen kleineren Asteroiden meist nur für kurze Zeit beobachten kann, die Bahndaten auf mehrere Kommastellen genau für -zig Jahre im Voraus berechnen kann.

Kann man da wirklich alle möglichen Einflüsse auf die Umlaufbahn über so viele Jahre einkalkulieren? Es könnte ja auch unvorhersehbare Einflüsse geben. Wie wirken sich z.B. Sonnenstürme oder Sternschnuppenschauer (Leoniden etc.) auf die Bahn aus?

Gruss, Delta3.

Bynaus
10.03.2012, 18:21
Aus einem einzigen Vorbeiflug ist das sicher nicht so genau möglich (deshalb auch die häufig höheren Kollisionswahrscheinlichkeiten kurz nach der Entdeckung). Aber danach ist es ziemlich "einfach", weil ja wirklich einfach nur die Gravitation der Sonne und die allfälligen nahen Vorbeiflüge an Planeten die Bahn stören. Es gibt auch nicht-gravitative-Kräfte, die auf eine Asteroidenbahn einwirken, v.a. der sogenannte "YORP"-Effekt, wo die Rotation des Asteroiden eine entscheidende Rolle dabei spielt, in welche Richtung sich die Bahn "entwickelt". Kennt man die Rotationsrichtung und -periode, ist auch das relativ einfach zu berücksichtigen. Sonnenstürme spielen keinerlei Rolle, ebensowenig Sternschnuppenschauer (die entstehen wenn die Erde durch den Überrest eines Schweifs eines Kometen fliegt - ein Asteroid ist so klein, dass er wohl ohne grössere Treffer durch einen solchen "Schauer" (viel mehr ein Trümmerfeld) durchfliegen könnte).

Natürlich kann es zu Kollisionen zwischen zwei Asteroiden kommen - aber die Chance dafür ist sehr klein. Die Dinger sind ja kaum ein paar zehn Meter gross und bewegen sich in einem "Ozean", der hunderte von Millionen Kilometer durchmisst...

DELTA3
11.03.2012, 13:09
...ist es ziemlich "einfach", weil ja wirklich einfach nur die Gravitation der Sonne und die allfälligen nahen Vorbeiflüge an Planeten die Bahn stören.

Bei der Erde kann man die Entfernung beim Vorbeiflug sicher ziemlich genau ermitteln, aber bei Merkur und Venus? Da haben
doch sicher kleinste Abweichungen schon grosse Auswirkungen!


Sonnenstürme spielen keinerlei Rolle, ebensowenig Sternschnuppenschauer

Da bin ich mir nicht so sicher! Wenn Sonnenstürme auf der Erde die Stromversorgung lahmlegen können und Satelliten beschädigen können, müssen sie doch ziemlich energiereich sein! Ich weiss zwar nicht, mit welcher Teilchendichte oder Energiedichte man da maximal rechnen muss, aber die Gesamtmasse, die bei einer Sonneneruption in den Raum geschleudert wird, ist doch ganz erheblich.

Ansonsten hat man, soweit ich mich erinnern kann, auf Testflächen bei Satelliten auch schon Einschläge von Mikrometeoriten festgestellt.

Gruss, Delta3.

Bynaus
11.03.2012, 17:40
Bei der Erde kann man die Entfernung beim Vorbeiflug sicher ziemlich genau ermitteln, aber bei Merkur und Venus? Da haben
doch sicher kleinste Abweichungen schon grosse Auswirkungen!

Es kommt kaum vor, dass ein Asteroid, der der Erde gefährlich werden kann, auch noch gleichsam nahe Vorbeiflüge bei Merkur und Venus hat. Denk z.B. daran wie genau das Timing bei Fly-By-Missionen stimmen muss (Raketenzündungen auf die Sekunde genau...), damit eine solche Sonde ihr Ziel durch multiple Swing-bys erreicht. Bei erdnahen bzw. "potentiell gefährlichen" Asteroiden ist die Erde (oder allenfalls noch der Mond) in aller Regel der einzige Körper, der wirklich eine wichtige Rolle spielt.


Wenn Sonnenstürme auf der Erde die Stromversorgung lahmlegen können und Satelliten beschädigen können

Sonnenstürme können das, weil die haudünnen aber weit ausgedehenten Plasmawolken Magnetfelder enthalten, die Ströme in elektrischen Leitern induzieren können.

Einem Steinbrocken von ein paar 10 m Durchmesser sind solche Phänomene absolut egal.


aber die Gesamtmasse, die bei einer Sonneneruption in den Raum geschleudert wird, ist doch ganz erheblich.

Ja, aber der Bruchteil davon, der überhaupt mit dem Asteroiden interagiert, ist winzig. Da dürfte der (kontinuierliche) Sonnenwind einen grösseren (aber genauso vernachlässigbaren) Einfluss haben.


Ansonsten hat man, soweit ich mich erinnern kann, auf Testflächen bei Satelliten auch schon Einschläge von Mikrometeoriten festgestellt.

Ja sicher. Ich hab nicht gesagt, dass Asteroiden nicht mit Mikrometeoriten zusammenstossen. Aber es hat keinen Einfluss auf ihre Bahn. Kannst ja mal ausrechnen, wieviele Staubkörner einen 100 m grossen Felsbrocken treffen müssen, damit er messbar beschleunigt wird...

DELTA3
12.03.2012, 00:42
Es kommt kaum vor, dass ein Asteroid, der der Erde gefährlich werden kann, auch noch gleichsam nahe Vorbeiflüge bei Merkur und Venus hat.

Apophis hat z.B. bis 2029 drei nahe Vorbeiflüge an der Venus in Entfernungen von 1 - 2 Mill. Km mit Unsicherheiten von ca. ± 50 Km.http://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=Apophis;orb=0;cov=0;log=0;cad=1#cad Die sind sicher bei der Bahnberechnung bis 2029 schon berücksichtigt.

Bei Sonnenstürmen weiss ich, wie gesagt nicht, mit welchen Materiedichten man rechnen müsste, wenn ein solarer Flare den Asteroiden direkt trifft.


Ja, aber der Bruchteil davon, der überhaupt mit dem Asteroiden interagiert, ist winzig. Da dürfte der (kontinuierliche) Sonnenwind einen grösseren (aber genauso vernachlässigbaren) Einfluss haben.

Wenn Meteoriten bereits in 80 Km Höhe in der Erdatmosphäre verglühen, wo die Dichte auch nicht sehr gross ist, könnte ich mir vorstellen, dass bei entsprechender Dichte in einem solaren Flare der Einfluss auf einen Asteroiden auch nicht ganz zu vernachlässigen ist.

Gruss, Delta3.

Bynaus
12.03.2012, 08:44
von 1 - 2 Mill. Km mit Unsicherheiten von ca. ± 50 Km

Auf eine Entfernung von 1-2 Mio km (kein wirklich "naher" Vorbeiflug, letztlich) machen 50 km Unsicherheit eben fast nichts aus...


Bei Sonnenstürmen weiss ich, wie gesagt nicht, mit welchen Materiedichten man rechnen müsste, wenn ein solarer Flare den Asteroiden direkt trifft.

Die Dichte ist nicht dramatisch anders als im Sonnenwind. Die Sonne verliert ca. 5 Mrd Tonnen pro Stunde (http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_wind#Emission) durch den Sonnenwind. Wenn man mal annimmt, dass der Sonnenwind in einer Stunde 1.44 Mio km weit kommt (400 km/s), dann hätten wir auf Höhe der Erde (Kugelschale, die je 0.72 Mio km inner- und ausserhalb der Erdbahn umfasst, mit einem Volumen von ~4e32 m^3) eine mittlere Dichte von 1.25e-20 kg/m^3 (oder, wenn man annimmt, es sei alles Wasserstoff, etwa 400000 Atome pro Kubikmeter bzw. 40 Atome pro Kubikzentimeter).

Eine Coronal Mass Ejection, die auf einen Flare folgen kann, hat eine typische Masse von etwa 2 Mrd Tonnen (http://en.wikipedia.org/wiki/Coronal_mass_ejection#Physical_properties), also weniger als das, was der Sonnenwind pro Stunde ohnehin auswirft, aber natürlich auch etwas gerichteter, wobei einem das Animated Gif auf der verlinkten Seite zeigt, dass auch hier die Konzentration nicht sehr viel grösser sein kann (die CME ist vielleicht auf einen Anteil von ~0.1 bis 0.25 im Raum konzentriert?).


Wenn Meteoriten bereits in 80 Km Höhe in der Erdatmosphäre verglühen, wo die Dichte auch nicht sehr gross ist, könnte ich mir vorstellen, dass bei entsprechender Dichte in einem solaren Flare der Einfluss auf einen Asteroiden auch nicht ganz zu vernachlässigen ist.

Die Dichte in 100 km Höhe (der "Karaman-Linie (http://en.wikipedia.org/wiki/K%C3%A1rm%C3%A1n_line)") ist etwa 6e-7 kg, also rund 2 Billionen mal höher als im Sonnenwind.

mac
12.03.2012, 09:39
Hallo Bynaus,

der/die Fehler ändern nichts an Deiner eigentlichen Aussage. :)

Der Unterschied zwischen unseren Rechnungen jenseits der Zehnerpotenz liegt daran, daß ich bei meiner Rechnung die Angaben zum Massenverlust durch Sonnenwind aus dem deutschen Wiki-Artikel zur Sonne verwendet habe.
...
... eine mittlere Dichte von 1.25e-20 kg/m^3bis dahin hab‘ ich das Gleiche raus, aber ab hier


(oder, wenn man annimmt, es sei alles Wasserstoff, etwa 400000 Atome pro Kubikmeter bzw. 40 Atome pro Kubikzentimeter). nicht mehr.

Ich komme hier auf 7,4E6 Protonen pro m^3 und 1 m^3 hat 1E6 cm^3, also 7 Protonen pro cm^3

Damit ist dann auch dieses Verhältnis
also rund 2 Billionen mal höher als im Sonnenwind.nicht 2, sondern rund 45 Billionen mal größer.

Herzliche Grüße

MAC

DELTA3
12.03.2012, 12:43
Hallo Bynaus & Mac,
danke für die Links und die Abschätzungen, ich staune immer, was man in Wiki alles finden kann...


...dass auch hier die Konzentration nicht sehr viel grösser sein kann (die CME ist vielleicht auf einen Anteil von ~0.1 bis 0.25 im Raum konzentriert?).

Wenn man von der Dichte des normalen Sonnenwindes ausgeht und die Masse einer CME einfach auf ein Zehntel des Raumes verteilt, macht das sicher keinen grossen Unterschied. Es scheint aber nicht so einfach zu sein, die Dichte in einem Flare bzw. einer CME abzuschätzen. Ich denke aber, dass die Dichte um einige Grössenordnungen höher liegen muss, denn sonst hätten solche 'Sonnenstürme' ja nicht solche extremen Auswirkungen auf unsere Stromnetze und die Satelliten und das Nordlicht, verglichen mit dem normalen Sonnenwind.


Die Dichte in 100 km Höhe (der "Karaman-Linie (http://en.wikipedia.org/wiki/K%C3%A1rm%C3%A1n_line)") ist etwa 6e-7 kg, also rund 2 Billionen mal höher als im Sonnenwind.

Dafür ist der Weg der Meteoriten durch die obere Erdatmosphäre vielleicht auch wesentlich kürzer.

Ob nun 2 Billionenfach oder 45 Billionenfach, der normale Sonnenwind ist kein Massstab. Wenn man nicht weiss, auf welchen Raum sich die Masse einer CME verteilt, kann man auch deren Dichte nicht abschätzen. Bei den Auswirkungen auf einen Asteroiden kommt noch hinzu, dass dessen Bahn teilweise innerhalb der Venusbahn verläuft, wo die Dichte nochmal entsprechend höher liegen kann.

Gruss, Delta3.

Bynaus
12.03.2012, 13:30
@mac: Du hast natürlich recht, danke für die Korrektur.

@DELTA3: Da du ja jetzt die notwendigen Zahlen hast (und evtl. durch etwas Recherche auf andere Zahlen wie Teilchendichte in CMS auf der Höhe der Erde finden könntest), überlasse ich es dir, rechnerisch zu belegen, dass der Sonnenwind für die Bahn eines Asteroiden eine wichtige Rolle spielen soll. Ich bin ohne weiteres bereit, zu akzeptieren, dass die Masse von CMEs auf 10% oder auch nur 1% des zur Verfügung stehenden Raumes beschränkt sind (darunter wirds etwas kritisch, weil die Annahme dann so gar nicht mehr zu Bildern von CME-Ausbrüchen passen will, dh, man würde einen "dünnen Strahl" annehmen, den man so nie beobachtet).

Zu den nicht-gravitativen Kräften, die auf einen Asteroiden wirken (allerdings wird der Sonnenwind dort nicht erwähnt, wohl weil er eben keine Rolle spielt), gibt es hier ein klassisches Paper: http://www.kiss.caltech.edu/workshops/space-challenge2011/references/yarkovsky-effect/The%20Yorkovsky%20and%20YORP%20Effects_Implication s%20to%20Asteroid%20Dynamics.pdf

DELTA3
13.03.2012, 19:03
überlasse ich es dir, rechnerisch zu belegen, dass der Sonnenwind für die Bahn eines Asteroiden eine wichtige Rolle spielen soll.

Ich habe nie behauptet, dass der Sonnenwind eine Rolle spielen könnte, und schon garnicht eine wichtige! Es war immer nur die Rede von Sonnenstürmen oder -Eruptionen bzw. CME, wobei sich nicht ermitteln lässt, mit welcher max. Dichte hierbei zu rechnen ist, weil es darüber keine Daten gibt und sich schwer abschätzen lässt, über welchen Raum sich die ausgestossene Gesamtmasse von ~2 Mrd Tonnen verteilt.

Der Titel des Threads ist ja "näher als mancher Satellit" und bezieht sich auf den Asteroiden 2012 DA14, der dei Erde in einem Jahr in einer Entfernung von 3,5 Erdradien (<25.000 Km) passieren soll. Meine Bedenken sind dabei noch immer, ob man bei der Berechnung der Bahndaten aus nur einem einzigen Vorbeiflug, alle möglichen Einwirkungen auf den Asteroiden berücksichtigen kann, insbesondere da sich die Sonne derzeit in einer aktiven Phase befindet, und ständig mit starken Ausbrüchen (CME) zu rechnen ist.

Bei einem so nahen Vorbeiflug, den man schon als 'Streifschuss' bezeichnen könnte, könnte ja schon die kleinste Veränderung der Bahn für die Frage, ob Vorbeiflug oder Einschlag, entscheidend sein.

Gruss, Delta3.

Bynaus
13.03.2012, 21:52
Ich habe nie behauptet, dass der Sonnenwind eine Rolle spielen könnte, und schon garnicht eine wichtige!

Ja natürlich, bitte entschuldige. Ich meinte natürlich die Sonneneruptionen / CMEs etc.


wobei sich nicht ermitteln lässt, mit welcher max. Dichte hierbei zu rechnen ist, weil es darüber keine Daten gibt und sich schwer abschätzen lässt, über welchen Raum sich die ausgestossene Gesamtmasse von ~2 Mrd Tonnen verteilt.

Dazu gibt es sicher Daten, man müsste sie halt suchen, aber da drausen gibt es unzählige Satelliten, die die Sonne beobachten. Die Verteilung im Raum ist auch nicht so schwierig zu ermitteln, das lässt sich Grössenordnungsmässig mit Sicherheit vernünftig abschätzen.


Meine Bedenken sind dabei noch immer, ob man bei der Berechnung der Bahndaten aus nur einem einzigen Vorbeiflug, alle möglichen Einwirkungen auf den Asteroiden berücksichtigen kann, insbesondere da sich die Sonne derzeit in einer aktiven Phase befindet, und ständig mit starken Ausbrüchen (CME) zu rechnen ist.


So viel ich weiss fliessen solche Ereignisse nicht in die Berechnung mit ein, und das hat einen guten Grund: es spielt keine Rolle. Selbst wenn die Dichte des Gases in einer CME hundert oder tausend Mal höher ist als im Sonnenwind, so ist das immer noch viele Grössenordnunger weniger als jede andere Kraft, die auf die Bahn des Asteroiden wirkt.

Du kannst ja mal ausrechnen, was passiert, wenn ein Gas, das 1000 Mal so dicht ist wie der Sonnenwind, einen 100 m grossen Asteroiden trifft - welche Kraft wirkt dann auf den Asteroiden, und um welchen Betrag wird seine Bahn abgelenkt (nehmen wir der Einfachheit halber mal eine Gerade an)?

Daraus sollte sich abschätzen lassen, ob eine CME relevant ist oder nicht.

FrankSpecht
13.03.2012, 23:51
Moin, Bynaus,

So viel ich weiss fliessen solche Ereignisse nicht in die Berechnung mit ein, und das hat einen guten Grund: es spielt keine Rolle.
Sehe ich auch so!

Die letzten X-class Flares mit anschließenden CMEs von AR 1429 (http://skyweek.wordpress.com/2012/03/07/starker-x-flare-auf-der-sonne-mit-folgen/), von denen selbst die populären Medien berichteten (http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,820482,00.html), richteten keinerlei Schäden an. Und selbst die Raumsonde "Venus Express", die ja nun weit dichtere Sonnenstürme über sich ergehen lassen musste, wurde nicht in ihrer Bahn gestört. Lediglich einige empfindliche Messgeräte "erblindeten" vorübergehend (http://www.esa.int/SPECIALS/SSA/SEMR5Z7YBZG_0.html).

Selbst SOHO, das ja ständig irgendwelchen Sonnenstürmen ausgesetzt ist, befindet sich seit Jahren im Lagrangepunkt L1, und das trotz seiner im Vergleich zu einem etliche 10-Meter Brocken geringen Masse von 610kg.

DELTA3
14.03.2012, 13:06
Selbst wenn die Dichte des Gases in einer CME hundert oder tausend Mal höher ist als im Sonnenwind, so ist das immer noch viele Grössenordnunger weniger als jede andere Kraft, die auf die Bahn des Asteroiden wirkt.

Das war ja auch nur eine Möglichkeit, die ich in Erwägung gezogen habe, denn bei einem so nahen Vorbeiflug genügt ja eine minimale Veränderung der Bahn, dass der 'Streifschuss' zu einem Einschlag wird. Natürlich könnte sich eine solche Veränderung auch genauso gut in die entgegengesetzte Richtung auswirken.

Wenn du mit "jede andere Kraft" gravitative Kräfte meinst, wäre vielleicht auch zu überlegen, ob eine oder mehrere CME-'Wolken' mit Massen von über 2 Mrd Tonnen eine gravitative Wirkung haben können. Es geht eigentlich nur um die Frage, ob es Einflüsse geben könnte, die bei der Berechnung der Impact-Wahrscheinlichkeit nicht einkalkuliert werden können.


Und selbst die Raumsonde "Venus Express", die ja nun weit dichtere Sonnenstürme über sich ergehen lassen musste, wurde nicht in ihrer Bahn gestört.

Woher weisst du das? Könnte man das überhaupt feststellen? Die Einflüsse der Venus sind ja da viel grösser!


Selbst SOHO, das ja ständig irgendwelchen Sonnenstürmen ausgesetzt ist, befindet sich seit Jahren im Lagrangepunkt L1

Das scheint auch kein gutes Argument zu sein, denn SOHO liegt ja nicht stabil in L1, sondern bewegt sich ständig grossräumig um Zig-Tausend Km um L1 herum, so dass man kaum feststellen könnte, ob seine Lage durch Sonnenstürme beeinflusst wird.

Trotzdem danke für euren Input! Gruss von Delta3.

Bynaus
14.03.2012, 13:36
denn bei einem so nahen Vorbeiflug genügt ja eine minimale Veränderung der Bahn

Ohne zu rechnen wirst du diesem "minimal" keinen nutzbaren Zahlenwert zuordnen können. Das Keyhole ist typischerweise ein paar km gross: ist eine "minimale" Veränderung denn nun im Bereich von Kilometern oder Millimetern? Deshalb erneut meine Aufforderung: rechne doch mal vor!


Wenn du mit "jede andere Kraft" gravitative Kräfte meinst, wäre vielleicht auch zu überlegen, ob eine oder mehrere CME-'Wolken' mit Massen von über 2 Mrd Tonnen eine gravitative Wirkung haben können.

Wieder: bitte. Ich schaue interessiert zu.


Das scheint auch kein gutes Argument zu sein, denn SOHO liegt ja nicht stabil in L1, sondern bewegt sich ständig grossräumig um Zig-Tausend Km um L1 herum, so dass man kaum feststellen könnte, ob seine Lage durch Sonnenstürme beeinflusst wird.

Es ist sogar ein sehr gutes Argument. Natürlich ist die Position von SOHO sehr gut bekannt, weil man ja den Kontakt halten muss. Wenn die Sonde in einem Ausmass von ihrer Bahn abweicht, die der mittleren Distanz zu einem Keyhole bei einem Asteroidenvorbeiflug entspricht, wäre das mit Sicherheit feststellbar.

mac
14.03.2012, 14:50
Hallo Delta3,

ohne nachzurechnen, bleibst Du bei diesen Fragen auf Dein ‚Bauchgefühl‘ angewiesen. Und dieses ‚Bauchgefühl‘ führt, besonders wenn man keine Vorstellung zu den Gesetzmäßigkeiten und zu den wirkenden Kräften hat, ganz schnell völlig in die Irre.

Für den Fall, daß Du nicht die Spur einer Ahnung hast, wie Du bei dieser Rechnung vorgehen könntest:

Asteroid umrundet die Sonne im Erdbahnabstand. (Nur die Erdbahnkreuzer haben eine Trefferchance)

Rechne die Impulsänderung des Asteroiden durch die Gravitation der Sonne.
Rechne die Impulsänderung durch die Menge an Protonen, die Du Dir für eine solche Eruption auf der Sonne, im Erdbahnabstand vorstellst.

Diese beiden Impulsänderungen wirken genau gegeneinander. (bei z.B. 400 km/s Protonengeschwindigkeit, kannst Du die Asteroidengeschwindigkeit von 29 km/s unter den Tisch fallen lassen, so daß Du den Beitrag des Sonnenwindes (und des Massenauswurfes) wie Gravitation mit umgekehrtem Vorzeichen behandeln kannst.

Da hier Gravitationsbeschleunigung = Gravitationskonstante * Sonnenmasse / Erdbahnradius^2 gilt, kannst Du die Radiusänderung durch Gravitationsänderung ausrechnen, indem Du nach Erdbahnradius umstellst.

Wenn Dich diese Erklärung nicht in die Lage versetzt es selber zu rechnen, dann melde Dich!

Herzliche Grüße

MAC

DELTA3
17.03.2012, 14:32
Hallo Mac,

danke für deinen Rat, die Sache mal nachzurechnen und deine Hinweise dazu. Ich habe mal versucht, eine einfache Überschlagsrechnung zu machen, da meine physikalischen Kenntnisse noch aus der Schulzeit resultieren.

Angenommen, die Bahnänderung nach einer Umlaufperiode von 1 J wäre 30.000 km und die Masse des Asteroiden mit ~45m
Durchmesser wäre ~200.000 T . Da es nur um die relative Änderung geht, brauche ich nur mit dem Verhältnis rechnen. Die Änderung des Bahnradius ist dann 3* 10^4 km/1,5 *10^8 km= 2 *10^-4. Da die Gravitation mit 1/r² wirkt, wäre das Verhältnis der Gravitationskräfte 4 *10^-8.
Diese wirkt auf den Asteroiden mit der Masse 2 *10^5 T .
Um die gewünschte Änderung zu erreichen muss also eine Kraft von 4 *10^-8 * 2 *10^5 = 8 *10^-3 T = 8 kg über 1 Jahr auf den Asteroiden wirken.
Da ein Sonnensturm nur wenige h andauert, muss der Impuls auf diese Zeit verteilt werden und es ergibt sich z.B. für die Dauer von 1 h eine Kraft von P = 8*365*24 Kg = ~70.000 Kg.

Wenn die CME Teilchenwolke bei 400 km/s eine h auf den Asteroiden einwirken soll, muss sie eine Ausdehnung von 400*3600 km = 1,44 *10^6 km haben (~Sonnengrösse, wäre das vorstellbar?).
Ihre Querschnittsfläche wäre dann pi*r² = 1,6 *10^18 m²
Der Wirkungsquerschnitt des Asteroiden ist ~ 1500 m²
Das Querschnittsverhältnis ist somit 1,5 *10^3 / 1,6 *10^18 = 10^-15
Von der Gesamtmasse der CME Wolke von 2 *10^12 kg kann damit nur das 10^-15 -fache auf den Asteroiden einwirken, also 2 *10^-3 kg mit v= 400 km/s , das ergibt eine kinetische Energie von 0,5*m*v² = 1,6 *10^8 Nm .
Für die Bahnänderung des Asteroiden von 200.000 T um 30.000 km in 1h wird aber benötigt: 2 *10^13 Nm , also das 10^5 -fache.

Damit könnte der Bahnradius nur um 0,3 m geändert werden. Selbst wenn man annimmt, dass während eines Umlaufes 10 solcher CMEs den Asteroiden treffen, wären es nur 3 m.

Ich weiss nicht, ob diese Abschätzung im Rahmen der zugrunde gelegten Annahmen stimmt, oder ob ich irgendwelche Denkfehler gemacht habe. Jedenfalls bestätigt es eure Aussagen, dass die Sonnenstürme die Bahn eines Asteroiden nicht wesentlich verändern können.

Gruss, Delta3.