алмаз

Наши партнеры ArtmMisto

Що станеться, якщо алмазний метеорит діаметром в 30 метрів, що летить зі швидкістю світла, вдариться об Землю?

- Ейдан Сміт, 8 років, через свого батька Джеффа

Жодна сутність, що складається з матерії, не може рухатися зі швидкістю світла. Але не біда - ми здатні дуже близько підійти до цієї межі!

Неважливо, як сильно ви штовхне що-небудь, - швидкості світла йому не досягти. Це здається неправильним, але це так: є в нашому Всесвіті дивні правила. Але чим ближче до швидкості світла, тим більше енергія і імпульс - і без жодних обмежень.

Почнемо з малих швидкостей і будемо поступово розганятися.

1 кілометр в секунду:

Якщо ми скинемо метеорит з кордону з космосом (в 100 кілометрах над землею), він прошиє атмосферу наскрізь без значного уповільнення і впаде на землю зі швидкістю приблизно в 3 Маха - більше кілометра в секунду.

Падаючи, метеорит стискає повітря перед собою. Коли повітря стискається, то нагрівається. (Тим же ефектом обумовлений нагрів космічних кораблів і метеоритів - тертя об повітря саме по собі має мало спільного з цим.) До моменту удару об землю нижня поверхню метеорита нагріється більше ніж до 500 ° C, чого цілком достатньо для світіння у видимому діапазоні.

Метеорит вріжеться в землю після двох хвилин польоту і створить 300-метровий - розміром зі школи - кратер, розбившись на шматки в процесі.

Колись тут була школа.

11 кілометрів в секунду:

Якщо ми помістимо алмаз в космосі подалі від Землі і дозволимо йому падати в нашому напрямку, то він вріжеться в планету зі швидкістю близько 11 кілометрів на секунду. Це друга космічна швидкість для Землі, і будь-яке тіло, приходячи з космосу, буде (завдяки гравітації) рухатися по крайнього заходу так само швидко.

При швидкості 11 кілометрів на секунду в коротку мить падіння метеорит здасться нам вогненною кулею. Енергія удару зрівняється з енергією вибуху невеликої атомної бомби, а створений кратер буде діаметром в кілометр - трохи менше, ніж Арізонський.

Заради ... ація.

72 кілометри в секунду:

Це, схоже, максимальна швидкість зіткнення з Землею для тіла, що обертається навколо Сонця. Метеорний дощ Леоніди «падає» з такою швидкістю.

Дивно, але швидкість сама по собі не сильно впливає на те, як глибоко алмаз увійде в землю. Ісаак Ньютон висловив дуже здорову ідею для оцінки того, наскільки далеко снаряд встигає проникнути в ціль до моменту зупинки. Виходить, що снаряд, потрапляючи в щось приблизно тієї ж щільності, пройде усередину лише на свою довжину - незалежно від швидкості руху.

Куля падає на землю, потім провалюється далі, але не надто далеко.

Однак від такого падіння будуть ті ще бризки. Алмазний куля, що летить зі швидкістю 72 кілометри на секунду, виб'є своїм вибухом кратер діаметром більше двох кілометрів, а вивільнена енергія зрівняється з такою у найпотужніших термоядерних бомб.

Далі підуть неприємності.

3 000 км в секунду = 0,01c:

Тепер все дійсно погано. Непередбачуваності процесу додає той факт, що при швидкостях порядку сотень кілометрів в секунду повітря починає брати участь в ядерному синтезі (Загугли заголовок статті, щоб знайти повний текст). Разом зі старим добрим нагріванням плазми цей процес зможе зруйнувати наш алмазний куля цілком ще до зіткнення з нашою планетою.

Але Землі від цього краще не стане. Куля все одно не розлетиться досить широко, щоб щось змінилося, і вріжеться в землю, грубо кажучи, в одній точці. Вибух вивільнить в тисячу разів більше енергії, ніж найпотужніше ядерну зброю, спустошивши область падіння нашого метеорита. Він видовбав величезний кратер - хоч і не найбільший з тих, що бачила Земля.

Там діра в Південній Америці.

0,99c:

Тут вступають в силу релятивістські ефекти.

При таких швидкостях зв'язку, що тримають кулю як ціле, абсолютно перестають працювати. Алмазний метеорит стане просто купою атомів вуглецю, що рухаються настільки швидко, що лоренцова скорочення сплющило куля в млинець (хоча ми не змогли б спостерігати це візуально [#]). ↲ Автор, можливо, плутає лоренцеве скорочення з обертанням Террелла - Пенроуза. Ми не змогли б побачити своїми очима зворотний бік кулі, але сплющивание матиме місце при будь-якому способі спостереження. На Вікіпедії є хороша стаття в тему. - Прим. пер. ↳ За допомогою інструменту для моделювання процесів фізики елементарних частинок SRIM якнайкраще прояснити деякі питання про те, що трапиться, коли станеться удар.

Кожен з атомів вуглецю в кулі несе в собі близько 70 ГеВ енергії. Атоми рухаються занадто швидко, щоб взаємодіяти з повітрям безпосередньо, і просто проходять крізь нього. Молекули повітря прошибають три метри кулі, перш ніж залишитися всередині. Куля буде швидко розширюватися і дійде до землі з більшим вмістом матерії, ніж на початку падіння.

Коли він вріжеться в поверхню, то повністю дезінтегрує, прориваючи яму вглиб і вшир, і виріже конусоподібну виїмку в кореневій породі. Рівняння глибини проникнення тут вже не застосовується, так як атоми буквально проходять один крізь одного.

Енергія зіткнення виламає дірку в земній корі і виб'є вибухом настільки великий кратер, що через нього можна буде бачити розплавлену мантію. Зіткнення вихлюпне енергію 50 Чиксулубського астероїдів, що вбили динозаврів, - досить, щоб викликати масове вимирання, якщо не кінець усього життя на Землі.

Ти зробив це, Ейдан.

Є в мене думка, що одна з найбільших речей у фізиці - це можливість додати більше цифр до будь-якого числа і подивитися, що станеться. І ніхто не зможе тебе не зупинити.

0,999 999 9c:

На цій швидкості кожен атом вуглецю несе 25 ТеВ енергії, що можна порівняти з частинками в промені Великого адронного коллайдера. Ще трохи швидше, і ми могли б знайти в уламках від удару бозон Хіггса.

У даних умовах все це вдарить по планеті з кінетичної енергією рухається по орбіті Місяця. Цього достатньо, щоб пробити зяючу діру в мантії і збити всю земну поверхню, зробивши планету рідкої. Це, ймовірно, покладе кінець усього життя на Землі і навколо неї.

Ой, кіт знову пройшовся по клавіатурі, і додалася ще купа дев'яток.

0,999 999 999 999 999 999 999 995 1c

Найшвидший об'єкт (з масою) в письмовій історії, мабуть, частка О-Боже-Мій (не має ніякого відношення до частинки Бога) - протон з космосу, рассекшую атмосферу над Ютою в 1991-му. Він рухався зі швидкістю в 99,999 999 999 999 999 999 999 51% від швидкості світла, а значить, мав кінетичну енергію бейсбольного м'яча - і це в одному протоні. Каскад вибитих їм часток затьмарив би все, що ми можемо отримати на ВАКу.

Ніхто не знає, чому він рухався так швидко. Частинки, рухомі настільки швидко, стикаються з Землею кілька разів на рік. Мабуть, вони приходять з боку вибухають галактик, але що там таке трапилося, щоб змусити їх піти в такому поспіху, і чому вони не сповільнилися до того, як дісталися сюди, - в цьому є якась таємниця.

Давайте дамо метеориту Ейдана швидкість частинки О-Боже-Мій.

Ці швидкості настільки високі, що моя копія SRIM відмовляється моделювати їх. Однак ми можемо отримати певне уявлення про цей процес, розглядаючи, як космічні промені проходять через гірську породу.

Алмаз без видимих ​​зусиль змете стовп повітря і зникне в земній корі. Хмара розширюється плазми і випромінювання стануть розходитися від точки входу в міру випліскування енергії крізь тіло планети. Сорок мілісекунд по тому вся далека сторона випнути у вигляді розпеченого хмари.

Алмазний метеорит і каскад частинок, який він створив при зіткненні із земною корою, розлетяться крізь тіло планети в усі сторони. Перегріта Земля засяє яскравіше Сонця.

Такого імпульсу вистачить, щоб вибити Землю на іншу орбіту, але Землі більше немає. Передана енергія в десять тисяч разів більше, ніж енергія гравітаційної зв'язку планети, і Земля вибухом перетвориться в розширюється хмара плазми, а самі потоки з найбільшою енергією полетять в космос у напрямку удару.

Сонце ікнеться і спалахне, поглинаючи хвилі пилу. Хвилі неймовірно високоенергетичної плазми до блиску вичистять поверхні Марса і Венери.

Коментар інопланетянина створює кавалькаду теологічних і лінгвістичних загадок.

І в далекому майбутньому інопланетянин-астроном на відстані безлічі сотень світлових років від Землі хмуриться, дивлячись на сигналять детектор, в подиві від того, що за неймовірна катастрофа могла змусити частку рухатися так швидко.