Domanda:
Hai bisogno di una velocità di 0 km / s per schiantarti contro il sole?
ker2x
2020-05-06 01:54:19 UTC
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Stavo leggendo un thread popolare sul delta-v richiesto per sfuggire al sistema solare rispetto al delta-v richiesto per schiantarsi contro il sole. Ho capito: la Terra stessa ha già un'alta velocità (29,7 km / s) quindi devi solo continuare a spingere in avanti per scappare. Ma devi perdere tutta la "velocità terrestre" (da 29,7 a 0 km / s) per schiantarti contro il sole. Se si confrontano entrambi, è "più economico" sfuggire al sistema solare.

La parte che non capisco è: perché è necessaria una velocità di 0 km / s per schiantarsi contro sole? Non vorresti inevitabilmente scendere a spirale sulla superficie del Sole anche se andassi a una velocità superiore a 0 km / s?

Non hai davvero bisogno di "cadere in linea retta" (il che richiederebbe, in effetti, 0 km / s), o tu?

La tua velocità terrestre è perpendicolare al sole. Se non ti sbarazzi di tutto, perdi sempre il sole e finisci in un'orbita ellittica.
È anche possibile essere collocati in un'orbita iperbolica in cui il periapsis incontra il Sole. Ciò sarebbe possibile utilizzando la gravità di altri pianeti.
Forse alcune informazioni importanti. La Terra e tutti gli altri pianeti si stanno effettivamente allontanando * dal Sole *. Quindi non avresti spirale verso il sole. Almeno non per miliardi di anni.
@user3528438 ma sarebbe vero solo se il "sole" fosse un punto infinitamente piccolo, non è vero? il sole è grande e non capisco perché hai bisogno di 0m / s per raggiungere la sua superficie.
@user3528438 Il sole non è un oggetto punto. Se metti il ​​tuo periapsis nella fotosfera in cui brucerai (non puoi davvero schiantarti contro il sole, anche senza contare l'energia radiante, il riscaldamento in ingresso ti distruggerà prima che tu arrivi a qualcosa di abbastanza solido da fermarti.), No torna su.
@LorenPechtel sì, nella mia domanda il raggiungimento della fotosfera conta come "crash" :)
Si prega di notare che non esiste ** nessuna cosa ** come "spiraleggiare in qualcosa". Né le stelle, né i pianeti, né i buchi neri sono aspirapolvere cosmici che aspirano attivamente le cose. A meno che una forza esterna non agisca su un corpo (o non incontri una resistenza significativa), le orbite rimangono come erano.
Tecnicamente, come ci si può "schiantare" contro il Sole? Non esiste una superficie dura per una discesa "crash". Non c'è nemmeno un gas abbastanza denso da rallentarti prima che il calore ti evapori.
Penso che ciò che dovrebbe davvero essere menzionato crash (o precipitazione se preferisci) non deve essere così costoso se non hai fretta. Si chiama trasferimento biellittico. Acceleri in avanti, quasi in una traiettoria di fuga (~ 12,7 km / s, 8 dei quali sono necessari per uscire dalla Terra, in orbita bassa), e all'apasso sarai molto lento - scendendo a quello "zero" sarà davvero economico. Poi ti tufferai nel Sole da qualche parte nella nuvola di Oort, ma ci vorranno almeno un paio di decenni.
La Parker Solar Probe è un esempio del lavoro necessario per rallentare qualcosa per avvicinarlo al sole.
Nota che le orbite sono completamente reversibili: qualsiasi traiettoria orbitale si svolgerà esattamente allo stesso modo al contrario se fai scorrere l'orologio all'indietro (l'atterraggio di un razzo è solo il decollo al contrario). Se potessi davvero "entrare a spirale nel sole" senza fare nulla, ciò significherebbe che potresti * uscire * dal sole "gratuitamente", il che è intuitivamente impossibile. Ma richiede lo stesso identico trasferimento di energia della spirale * dentro *, appena all'indietro.
C'è una ragione per cui la classica traiettoria schiantata contro il sole è un'assistenza gravitazionale di Giove.
@Nuclear Wang: Quella "nessuna spirale" sarebbe vera in un universo ideale. In questo, il Sole, come la maggior parte dei pianeti, ha un'atmosfera. Avvicinati abbastanza e provi attrito, il che significa che perderai gradualmente energia e alla fine andrai a sbattere contro il corpo. Ecco perché i satelliti in LEO alla fine si deorbitano da soli, se non vengono rilanciati come la ISS.
@jamesqf Sì, la reversibilità delle orbite funziona solo in situazioni senza forze non conservative come l'attrito atmosferico. È una buona approssimazione della realtà per la maggior parte dello spazio, ma si rompe quando sei abbastanza vicino a un'atmosfera da provare la resistenza. Lo spessore atmosferico del sole è <0,1% del suo raggio, quindi se stai sperimentando la resistenza, sei praticamente già al sole, dalla scala del sistema solare.
@Nuclear Wang: Questo ovviamente dipende da ciò che consideri come atmosfera. Per una definizione, si potrebbe dire che si estende ben oltre l'orbita di Plutone. Ammetto che dovrai aspettare un po 'prima che l'attrito abbia un effetto a quella distanza :-)
@ker2x: Il sole è grande, ma rispetto alla tua distanza dal sole (cioè l'altezza orbitale della Terra), il sole è un minuscolo punto. Non hai bisogno di _esattamente_ 0 km / s, ma non ci vuole molta velocità per perdere il sole. In sostanza, se ti muovi lateralmente> il raggio del sole nel tempo che ti ci vuole per "cadere" nel sole, allora lo perdi. È un lungo viaggio, quindi anche una bassa velocità può farti mancare. Quindi devi essere vicino a 0 km / s per evitare di muoverti troppo lateralmente.
@ker2x si prega di notare che la maggior parte delle risposte seguenti non sono effettivamente corrette. La velocità a cui vai non ha nulla a che fare con il fatto che ti schianti o meno al sole, purché la tua velocità non sia vera. I commenti si riferiscono alla riduzione della tua "velocità", ma anche questo non ha senso. La velocità è un vettore, ha una grandezza (la tua velocità) e una direzione (una tangente all'orbita). È necessario applicare energia per ruotare quella direzione dei vettori, quindi non è una tangente, ma una linea che interseca il sole. Questo può essere fatto indipendentemente dalle dimensioni dei vettori. Una velocità di 0 km / s significa che sei fermo e non entrerai affatto in collisione.
@Innovine - È il tuo commento che non è corretto. Le risposte sono corrette, supponendo che una singola bruciatura sull'orbita terrestre e nessuna gravità aiuti da altri pianeti. Ri "Una velocità di 0 km / s significa che sei fermo e non entrerai affatto in collisione." Questo non è corretto. Sembra che tu stia dimenticando la gravità. Una velocità istantanea pari a zero significa che l'oggetto entrerà in collisione con il Sole mentre l'oggetto si trova su una traiettoria radiale.
Sette risposte:
Erin Anne
2020-05-06 02:47:24 UTC
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Non andrei inevitabilmente a spirale verso la superficie del sole anche se fossi più veloce di 0 km / s?

No. Su scale temporali ragionevoli, un'orbita avrà una distanza fissa di avvicinamento più vicino, chiamata "periapsis". (Queste scale temporali si accorciano se sei abbastanza vicino a ciò che stai orbitando in modo che un'atmosfera possa trascinarti verso il basso).

Non hai davvero bisogno di "cadere in linea retta" (che richiederebbe, infatti, 0km / s), o lo fai?

Vero. Sarebbero necessari 0 km / s per raggiungere il centro del sole. Possiamo trovare la velocità necessaria per abbassare il tuo periasse al di sotto del raggio del sole. Secondo Wikipedia, la prima masterizzazione per un trasferimento Hohmann richiede un delta-V di $$ \ Delta v = \ sqrt {\ frac {\ mu} {r_1 }} \ left (\ sqrt {\ frac {2r_2} {r_1 + r_2}} -1 \ right) $$

Per il trasferimento stiamo considerando

Inserendo tutto questo in Python, trovo che abbiamo bisogno di un delta-V di -26,9 km / s per sfiorare la superficie del sole. Supponendo che la tua cifra di 29,7 km / s fosse corretta, abbiamo perso il 90% della nostra velocità centrata sul sole per farlo.

Grazie, ora capisco. Come è stato sottolineato da @user123,, non fa molta differenza nel grande schema delle cose. Una domanda veloce: dai un "delta-v negativo". Dovrei capire che significa che, per schiantare la superficie del sole, è necessario * decelerare * di 26,9 km / se quindi è necessaria una velocità di 1 km / s (o meno). corretta ?
@ker2x hai ragione sul fatto che il negativo indica che il delta-V è una decelerazione (allo stesso modo che, per r_2> r_1, è necessaria un'accelerazione), ma 29,7 - 26,9 è 2,8. Quindi non 1 km / so meno.
ho davvero bisogno di dormire ... grazie ancora! (buona notte!)
Ehi, non è male, in realtà! Con l'equazione del razzo che è quello che è, 3 km / s non è niente da starnutire.
@ErinAnne, l'altra opzione è quella di accelerare verso il Sole in modo da andare abbastanza veloce da non avere importanza la velocità laterale. Ignorando la gravità, un delta-V di 6387 km / s verso l'interno verso il Sole dovrebbe farlo, per un tempo di volo di poco più di 6,5 ore.
@Mark Tendo a pensare alle opzioni ascend-first come "l'altra opzione", ma un delta-V del 2% c direttamente verso il sole è certamente da qualche parte nella lista, lol. Anche se già che ci sei, potresti anche annullare quella velocità laterale, solo per essere sicuro di essere puntato correttamente.
Questo è del tutto errato. Puoi schiantarti contro il sole a qualsiasi velocità diversa da 0, tanto quanto la tua velocità è nella direzione appropriata. Se hai una velocità pari a zero, sei immobile, quindi non stai per sbattere contro nulla
@Innovine stiamo parlando di partire in un'orbita solare sulla Terra. Devi ridurre drasticamente la tua velocità iniziale per essere in grado di dirigere la tua velocità nella "direzione appropriata". Ridurre quella velocità a zero significa cadere direttamente nel sole sotto la sua influenza gravitazionale. Avere una velocità tangenziale maggiore di quella indicata sopra (2,8 km / s) a 1 UA dal sole significa che la gravità solare da sola non è sufficiente per farti sfiorare il sole (qui, arrivando a 695 700 km dal suo centro).
@ErinAnne "Devi ridurre drasticamente la tua velocità iniziale per essere in grado di dirigere la tua velocità" è totalmente sbagliato. Stai confondendo la velocità con la velocità tangenziale. La velocità è un vettore. 2.8 km è una velocità (uno scalare). Puoi prendere quella velocità iniziale e, applicando un'accelerazione lungo la direzione del nadir, mantenere la stessa identica grandezza di velocità, cambiando la direzione in rotta di collisione con il sole. In ogni momento, è possibile mantenere i 2,8 km / s iniziali. La quantità di Kerbal che pubblicano risposte errate è sbalorditiva.
Perché questa è ancora una risposta votata e accettata? "0 km / s sarebbero necessari per raggiungere il centro del sole" è fisicamente impossibile. Una velocità di 0 significa che non ti stai muovendo e non puoi entrare in collisione con nulla.
@Innovine non esitare a espandere i tuoi argomenti in una risposta adeguata. Non pretendo che la mia risposta sia l'unica corretta (anche se penso che affronti la domanda), ma quello che hai esposto finora non è molto convincente per me. Puoi assolutamente aggiungere velocità radiale invece di lavorare con la tua velocità tangenziale, ma penso che scoprirai che quei delta-V sono molto più alti di quelli indicati nelle altre risposte. Tieni presente che stiamo descrivendo le condizioni iniziali che poi si evolvono sotto l'influenza della gravità del sole e per favore smettila di chiamare le persone Kerbals.
Penso che stiamo tutti rispondendo alla domanda assumendo che "velocità" significhi "velocità tangenziale", relativa al sole. potremmo discuterne tutto il giorno, perché nemmeno il sole ha una velocità nulla quindi ... ho accettato questa risposta perché la prima e ho capito cosa c'era scritto :)
Star Man
2020-05-06 03:01:32 UTC
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Hai bisogno di una velocità orbitale inferiore a 2866 m / s a ​​1 UA per schiantarti contro il Sole.

Tecnicamente non devi rallentare esattamente per 0 m / s rispetto al Sole per schiantarci contro. Calcoliamo la velocità approssimativa richiesta per sfiorare la "superficie" del Sole. Questa è un'eccellente risposta su come calcolare apoasse e periapsi di un'orbita.

Quindi, in primo luogo, la Terra si trova a circa 150.000.000 di km dal centro del Sole. Vogliamo ottenere un perielio di 700.000 km dal centro del Sole (il raggio del Sole è di circa 697.000 km, quindi circa 3.000 km sopra la "superficie").

Quindi lavoriamo all'indietro. calcola l'eccentricità, usa: $$ e = \ frac {r_a-r_p} {r_a + r_p} $$ che è $ $ e = \ frac {1.5 \ times 10 ^ {11} -7 \ times10 ^ 8} {1.5 \ times 10 ^ {11} +7 \ times10 ^ 8} $$ quindi $ e = 0,99071 $ . Ora troviamo la velocità di cui abbiamo bisogno in apoasse (punto di partenza) per avere un periasse di 700.000 km. Lavoriamo all'indietro. $$ a = \ frac {r_p} {1- | e |} $$ che è $$ a = \ frac {7 \ times 10 ^ 8} {1-0.99701} $$ e quindi $$ a = 7.535 \ times 10 ^ {10} \ space m $$ Calcola l'energia specifica orbitale (dobbiamo usare il GM del Sole che è $ 1.327 \ times 10 ^ {20} $ ): $$ E = \ frac {-GM} {2a} $$ quindi, $$ E = \ frac {-1.327 \ times 10 ^ {20}} {2 \ times (7.535 \ times 10 ^ {10})} $$ e quindi $ E = -880557398.8 $ . Ora calcoliamo solo la velocità a 150 milioni di km. $$ V = \ sqrt {2 (E + \ frac {GM} {r})} $$ sostituisce i valori (ricorda , $ r $ è 150 milioni di km). $$ V = \ sqrt {2 \ bigg (-880557398.8+ \ frac {1.327 \ times 10 ^ {20}} {1,5 \ times 10 ^ {11}} \ bigg)} $$ e $ V = 2866.8 $ $ m / s $ .

Possiamo concludere che abbiamo bisogno di circa 2867 m / s di velocità alla distanza di 150 milioni di km per ottenere un periasse di 700.000 km che è appena sopra la superficie del Sole. Significa che hai bisogno di un $ \ Delta V $ di $ - 26,914 $ $ km / s $ perché la velocità della Terra è di circa 29 km / s. Poiché 26 km / s di delta v è MOLTO, ciò che la maggior parte dei veicoli spaziali fa è andare su uno dei pianeti esterni (come Giove) e utilizzare un assistente gravitazionale per decelerare. La velocità orbitale diminuisce con la distanza.

E la Terra perderebbe la sua energia orbitale e la sua spirale e si schianterebbe contro il Sole, ma ciò richiederebbe miliardi di anni. I satelliti impiegano molti anni per uscire dall'orbita terrestre a causa dell'atmosfera e dell'attività del Sole. Ma prima ancora che la Terra perda la sua energia orbitale, il Sole si espanderebbe in un gigante rosso e probabilmente inghiottirebbe la Terra.

Notate nei commenti alla domanda che la Terra sta esplodendo, quindi perché contraddirlo nell'ultimo paragrafo di questa risposta?
Ci sono pochi effetti che fanno entrare e uscire la spirale dalla Terra. Il dominante ora è probabilmente l'effetto marea che spinge fuori la Terra. Ad un certo punto (tra molti miliardi di anni da oggi) l'emissione di energia gravitazionale predominerà e la Terra scenderà a spirale.
Penso di aver frainteso "ci vorrebbero miliardi di anni" nell'ultimo paragrafo qui. È la stessa affermazione e la sto solo analizzando in modo sbagliato (analizzando questa come "attualmente sta andando a spirale, ma per raggiungere il sole ci vorranno miliardi di anni"). Errore mio. (Anche se pensavo che il sole si sarebbe dovuto espandere in gigante rossa prima che si verificasse una spirale verso il basso)
@fraxinus L'emissione di onde gravitazionali è completamente trascurabile e non diventerà mai dominante. Giove emette nell'ordine di 200 W, la Terra probabilmente solo una manciata di W e diminuisce con l'aumento dell'orbita. Scontrarsi con polvere e rocce nello spazio a una velocità di 30 km / s probabilmente supererà per sempre gli effetti di GW (fino a quando la Terra non sarà vaporizzata dal Sole).
Per favore, potresti cambiare questo "2.866 m / s" in qualcosa di meno ambiguo (per un lettore non madrelingua inglese)? Ho scoperto che è $ 2.866 \, \ mathrm {km / s} $ e non $ 2.866 \, \ mathrm {m / s} $ dopo aver letto fino alla fine della tua risposta, e fino a quel momento sono rimasto molto sorpreso che fosse necessario una velocità così piccola (non sapendo esattamente quale ordine di grandezza dovrebbe essere effettivamente)!
@Ruslan Va bene. Ho rimosso la virgola. Nel Regno Unito, negli Stati Uniti e in Canada, utilizziamo le virgole per separare le cifre e un punto per indicare un decimale. So che altri paesi fanno il contrario.
A proposito, il tuo uso del perigeo e dell'apogeo è sbagliato: sono gli abissi di un'orbita attorno alla Terra. Per un'orbita attorno al Sole i termini appropriati sono perielio e afelio. Vedi la tabella nella descrizione della prima figura in [questa pagina] (https://en.wikipedia.org/wiki/Apsis).
Questa risposta non è corretta. Puoi cambiare l'orbita dall'orbita circolare iniziale in una rotta di collisione con il sole _senza ridurre la tua velocità_ (l'ampiezza del vettore velocità). Hai solo bisogno di cambiare la direzione del vettore (applica una forza nella direzione del nadir).
Loren Pechtel
2020-05-06 08:58:19 UTC
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E tieni presente che se vuoi prendere il sole il modo più economico (ma lento !) per farlo è andare fuori . 12,32 km / sec ti porteranno all'infinito, all'infinito una bruciatura di 0 m / sec ucciderà la tua velocità orbitale e tu entrerai direttamente. Ovviamente ci vorrà tempo infinito, ma anche andare solo fino all'orbita di Giove significa che usa meno energia per far cadere il periasse che se lo avessi fatto direttamente.

Il modo più economico è dirigersi verso Giove e usarlo per rallentarti.

Marte non è abbastanza buono?
@fraxinus che potrebbe essere una nuova domanda interessante
Per un esempio di vita reale (non in crash, ma dannatamente vicino) usiamo Venus https://en.wikipedia.org/wiki/Parker_Solar_Probe#Trajectory
Ci vorrà un tempo infinito ... a meno che tu non porti con te una bomboletta spray di scorta e ti dia una piccola spinta verso il sole per iniziare.
@J ... Sì, nota la mia combustione a 0 m / s (che ovviamente non è possibile) all'infinito, rispetto a meno del percorso diretto se uccidi la tua velocità su Giove. Più lontano vai, minore è la bruciatura necessaria.
@ViktorMellgren, nota che la sonda solare Parker utilizza sette passaggi ravvicinati di Venere, mentre il piano di missione originale prevedeva un singolo sorvolo di Giove per ottenere la stessa caduta del periasse, * più * un cambiamento di inclinazione in un'orbita polare.
Questo è noto come trasferimento biellittico. (https://en.wikipedia.org/wiki/Bi-elliptic_transfer). Questa non è la stessa della traiettoria di Parker (che è volata * dentro * su una traiettoria diretta e utilizza gli assist di gravità per ridurre ulteriormente il perigeo).
Ralf Kleberhoff
2020-05-07 14:21:39 UTC
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Già molte risposte molto buone, ma potrebbe valere la pena aggiungere una semplice spiegazione:

Se vuoi prendere il sole, devi essere diretto verso il sole, altrimenti perderlo.

E nello spazio perdere il sole al primo tentativo significa che non lo colpirai mai. O hai abbastanza velocità per lasciare il sistema solare su un percorso parapolico, o finirai in un'orbita ellittica che tocca il sole o lo manca, ad ogni svolta. Senza spinta attiva, nello spazio non esiste una traiettoria a spirale.

Detto questo, l'orbita terrestre ti dà una velocità laterale di 29 km / s, quindi se vuoi dirigersi direttamente verso il sole , devi compensare quella velocità.

User123
2020-05-06 02:24:22 UTC
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Non è necessario rallentare fino in fondo, ma la differenza tra l'abbassamento del periasse al centro del sole rispetto alla sua superficie non è molto nel grande schema delle cose

ho ... ok allora ... grazie :)
Inoltre, anche avvicinarsi al sole avrà abbastanza radiazioni da causare problemi. La "superficie" non è realmente un cambiamento definito, è molto più graduale.
uhoh
2020-05-06 06:53:42 UTC
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1. Matematica

Un'altra versione della risposta di @ StarMan che utilizza solo la prolifica equazione vis-viva per trovare la velocità minima a 1 UA che sfiorerà il sole:

$$ v_ {1 AU} ^ 2 = GM_ {Sun} \ left (\ frac {2} {1 AU } - \ frac {2} {r_ {peri} + r_ {apo}} \ right) $$

dove $ GM_ {Sun} $ è $ 1,327 \ times 10 ^ {20} \ \ text {m} ^ 3 / \ text {s} ^ 2 $ , $ a = (r_ {peri} + r_ {apo}) / 2 $ e $ r_ {peri} $ è il raggio del sole.

Non è un caso che anche questo assomigli esattamente alla risposta di @ ErinAnne; ci sono così tanti modi per far rispettare le leggi di conservazione.

Il minimo di $ v ^ 2 $ sarà dove $ r_ {apo} $ è anche 1 AU ( $ 1.496 \ times 10 ^ {11} \ \ text {m} $ ).

Con $ r_ {Sun} = 6.957 \ times 10 ^ 8 \ text {m} $ che dà 2865 m / s confermando le altre risposte .

https://space.stackexchange.com/search?q=%22vis-viva%22


2. Fisica

Non sarebbe inevitabilmente sceso a spirale verso la superficie del sole anche se fosse più veloce di 0 km / s?

Ciò potrebbe accadere passivamente se l'oggetto aveva alcune caratteristiche peculiari o per progetto o per coincidenza.

Vela solare

Poynting – Robertson drag

Un oggetto in orbita vicino al Sole potrebbe, in alcune circostanze speciali, entrare lentamente a spirale nel Sole, ma impiegherebbe molto tempo anche per un granello di polvere, molto più a lungo che per una vela solare.

si, mi sono reso conto dopo il fatto che ha bisogno di rallentare nel tempo (es: trascinamento) per poter scendere a spirale verso il sole. ero molto stanco quando ho postato questo -_- ... grazie per tutto il link, sono alcune informazioni interessanti :)
Someone
2020-05-06 17:59:03 UTC
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Il sole è PICCOLO rispetto a 1 UA, la distanza dalla Terra al Sole. Se vuoi davvero raggiungere il nucleo, 0 km / s è la strada da percorrere. Se vuoi solo colpire il sole (ad esempio, se vuoi scaricare lì i rifiuti nucleari per qualsiasi motivo), devi solo rallentare ... molto. Ma non precisamente a 0 km / s. Ovviamente, questo presuppone che tu stia usando razzi puri. Potresti rallentare, anche se molto lentamente, con una qualche forma di vela solare. Potrebbe anche esserci qualche altra forma che può essere conosciuta o meno che è più efficiente per gli sforzi a sbalzo di sole.

Ho provato a mettere la risposta di un principiante poiché non sono molto bravo con la fisica di questa situazione.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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