¿Cuál es la velocidad del cuerpo más rápido movimiento en nuestro sistema solar?

Question

En la Wikipedia he visto que el promedio de la velocidad orbital de la Tierra alrededor del Sol es de la friolera de $29 783\text{ m/s}$, y me hizo preguntarme ¿hay cuerpos (planetas, meteoritos, asteroides) que se mueven más rápido?

Mi pregunta no es sobre la pequeña fotones o de otro tipo (pequeño-ish) de las partículas y su velocidad (velocidad de la luz), o incluso sobre los vientos solares ($750\text{ km/s}$), pero sobre meteoritos, planetas u otros materiales y su velocidad alrededor del sol o de otro punto fijo.

Answer 1

La velocidad máxima de un objeto que orbita alrededor del Sol a una distancia determinada de $r$ es conocida como la velocidad de escape: $$ v_\text{esc} = \sqrt{\frac{2GM_\odot}{r}}, $$ donde $M_\odot$ es la masa del Sol. Si el objeto de tener una mayor velocidad, finalmente, dejar el sistema solar. Así que yo diría que la máxima velocidad posible de cualquier objeto en el sistema solar sería la velocidad de escape en el radio del Sol $R_\odot$: $$ v_\max = \sqrt{\frac{2GM_\odot}{R_\odot}}, $$ que, como se puede encontrar en el artículo de wiki, es de $617.5\;\text{km/s}$. Un cometa que se golpea en el Sol, que a veces ocurre, tendría una velocidad de cerca de este máximo. Por desgracia, es también la última velocidad que va a tener antes de que cumpla su condena :-)

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Actualización

Si quieres saber la forma más rápida de objetos en el sistema solar que no chocar con el Sol, a continuación, los mejores candidatos son sungrazing los cometas, es decir, los cometas con órbitas excéntricas que pasar muy cerca del Sol. Un grupo en particular son los Kreutz Sungrazers. El cometa C/2011 W3 (Lovejoy) mencionado por hobbs en los comentarios que pertenece a este grupo, pero había otro de estos cometas que pasaron el Sol aún más cerca: el Gran Cometa de 1843.

Este cometa tiene un perihelio de sólo 0.005460 AU (donde 1 Unidad Astronómica es de 149 597 871 km). Esto significa que llegó a menos de 121 000 km de la superficie del Sol, y sorprendentemente sobrevivió (la mayoría de los cometas romper cuando vengan esta cerca). Entonces, ¿cuál es su velocidad en el perihelio?

La fórmula general es (ver este enlace) $$ v_p = \sqrt{\frac{\mu}{a}\frac{1+e}{1-e}}, $$ con $$ a = \frac{r_p + r_a}{2} $$ el semi-eje mayor, $r_p$ y $r_a$ el peri y el afelio, $$ e = \frac{r_a-r_p}{r_a+r_p} $$ la excentricidad, y $\mu = GM_\odot$ el estándar parámetro gravitacional del Sol. Por lo que podemos reescribir esto como $$ v_p = \sqrt{\frac{2GM_\odot}{r_p}\left(\frac{r_a}{r_a+r_p}\right)}. $$ Como se puede ver, esto reduce de hecho a la fórmula para la velocidad de escape si $r_a$ tiende a infinito. Para nuestra cometa, $r_p = 0.005460$ UA y $r_a = 156$ AU, y nos encontramos con $$ v_p = 570\;\text{km/s}. $$

Answer 2

Cuando no hay cometas en el sol, mercurio es difícil de superar. La NASA esta hoja muestra velocidad orbital de mercurio alrededor del sol como varía de $38,86$ a $58.98$ km/seg, no mucho mayor que la tierra (menos de un factor $2$, incluso al máximo).

Answer 3

Un cometa no es necesario que el impacto del sol en el fin de llegar muy cerca del solar de la velocidad de escape en el perihelio. Hay una clase de cometas conocidos como sungrazers que pasar muy cerca del sol. Aunque los pequeños se evapore en su primer pase cerca del sol, los más grandes pueden sobrevivir varias órbitas, y la consideración de los cometas periódicos.

Hay una clase de sungrazing cometas llamado la familia Kreutz que tiene una muy baja perihelio y una razonablemente alta afelio (150-200 AU) hacer de ellos los mejores candidatos, que yo sepa, para "más rápido del objeto en el sistema solar" cuando pasan cerca del sol. El cometa Lovejoy (C/2011 W3) tiene un afelio alrededor de 157 AU y un perihelio de 0.00555 AU (dentro de la corona solar, tenga en cuenta que el mismo sol tiene una fotosfera radio de 0.00465 AU!). Como tal, pasa por el sol en diciembre de 2011 a una velocidad de 536 km/s, dentro de un par por ciento de la velocidad de escape a la altura de 565 km/s. El Gran Cometa de 1843, otro Kreutz-familia cometa, según los informes, pasa incluso inferior sin desintegrarse, 0.00546 AU, dándole una velocidad de 570 km/s.

Pulsar hizo un buen trabajo de trabajo de las matemáticas, así que no voy a duplicar aquí, excepto para enfatizar el punto de que una vez que su afelio es de decenas de miles de veces mayor a la de su perihelio, el afelio deja de hacer mucha diferencia. Si vas a 100 km por encima de la superficie del sol y viaja a cientos de km/s, la diferencia entre la velocidad que usted necesita para ir a conseguir 100 UA, y la velocidad que necesita para ir a conseguir 1000 AU, es minúsculo, y ambos están muy cerca de la velocidad de escape.

Answer 4

El asteroide "1566 Ícaro" tiene una distancia de perihelio de 0.187 au y un semi-eje mayor de $a=1.078$ au, un período orbital de 1.119 años y la excentricidad $e=0.827$.

El uso de $$v_{\rm peri} = \sqrt{\frac{GM}{a}\frac{(1+e)}{(1-e)}},$$ donde $M$ es una masa solar, entonces su velocidad más rápida es el 93,5 km/s.

Así que esto no se acerca al Cometa Lovejoy (mencionado en otros comentarios), pero los latidos de Mercurio, y es quizás la forma más rápida de objetos que podemos continuar el estudio sobre una base regular, ya que el Cometa Lovejoy se desintegró. Sin duda habrá otros pequeños trozos de roca que puede vencer a este.

Answer 5

Kepler Tres Leyes del Movimiento Planetario son especialmente útiles cuando se aborda esta cuestión. Afirman que (en el lenguaje informal)

1. La forma de un planeta en órbita en una elipse, con el Sol en uno de los focos de la elipse.
2. Como los planetas se mueven alrededor de sus órbitas elípticas, la línea imaginaria trazada desde el planeta con el Sol barre la igualdad de regiones de igual área en cantidades iguales de tiempo.
3. El cuadrado del periodo de la órbita de los planetas, $T^2$ es igual al cubo de la órbita del planeta del semi-eje mayor (a^3)

Aunque no es inmediatamente obvio, Leyes 2 y 3 combinados ambos implican que como un satélite (planeta, asteroide, cometa, o de otra manera) se aproxima al sol, se puede esperar a tener una rápida velocidad.

En concreto, si nos fijamos solo en los ocho planetas, y la Ley 3, $$T^2\propto a^3$$ que, cuando se resuelve para el período de los estados que $$T\propto \sqrt{a^3}$$ Para el uso de la ecuación anterior, digamos planeta $$ viaja en algunos órbita alrededor del sol, y el semi-eje mayor tiene una longitud de $a$. Si el planeta $B$ viaja en órbita y, con un semi-eje mayor de $4a$, a continuación, el período se ha incrementado por un factor de 8, aunque el semimajor eje (y aproximadamente la circunferencia, si la órbita tiene una excentricidad cercano a 0) sólo se incrementó por un factor de 4. Así que a medida que se aleja del sol, su período aumenta a más de la distancia, lo que significa que su velocidad orbital es decreciente. Basta con mirar el siguiente gráfico, tomado de enchantedlearning.com.

Usted puede ver una clara relación entre la velocidad y la distancia desde el sol.

Ahora echemos un vistazo a los intrusos a nuestro sistema solar, como los cometas. En comparación con los planetas, la mayoría de los cometas suelen tener excentricidades muy cercano a 1 (lo que significa que sus órbitas muy elípticas). Algunos cometas incluso tienen excentricidades mayor que uno, lo que significa que estamos en un tiempo hiperbólico órbitas alrededor del sol. Como estos cometas enfoque perihelio (el acercamiento al Sol) Kepler de la Segunda Ley nos dice que thevelocity de satélite aumenta. Los ejemplos más extremos son el sol-el pastoreo de los cometas, que tienen muy cerca de los enfoques para el Sol. De hecho, el cometa ISON se movía tan rápidamente el pasado mes de noviembre cuando se acercó el perihelio que había una) has sido capaz de ver el cometa en la luz del día y b) Coment ISON no se cumple una muerte prematura que realmente habría visto cambiar de posición en el cielo (en relación con el fondo empieza a) por hora.