¿Cuánto tiempo hasta que caemos en el Sol?

Question

Cuando un planeta se mueve a través del sistema solar, un arco de choque se forma a medida que el viento solar se desaceleró por el campo magnético del planeta. Es de suponer que la creación de esta onda de choque causaría arrastre en el planeta, sin duda en la dirección de la órbita, pero posiblemente la rotación así.

Hay una estimación de la cantidad de arrastre sobre la Tierra que orbita alrededor del Sol? Basado en el arrastre, ¿cuánto tiempo se tarda antes de que la velocidad orbital disminuye hasta el punto de que nos espiral lentamente hacia el Sol? Cualquier planetas caen en el Sol antes de que el Sol en expansión en una Gigante Roja, engullendo?

Answer 1

Este es un muy difíciles de cálculo que no toma en cuenta el realista dirección de arco de choque, o para el cálculo de la fuerza de arrastre. Acabo de tomar el impulso de la red de flujo en el viento solar y directa con el fin de producir el máximo de decceleration y ver qué pasa.

Al parecer, la presión del viento solar es del orden de un nanoPascal. Mientras escribo esto se trata de $0.5\ \mathrm{nPa}$. Usted puede obtener en tiempo real los datos de la NASA ACE satélite o spaceweather.com (haga clic a través de "Más datos" en "viento Solar"). Durante los períodos de actividad solar intensa puede llegar hasta un orden de magnitud o más que este. Vamos a tomar esta peor de los casos y asumir, poco realista, de que toda la presión se dirige retrógrado a lo largo de la órbita de la Tierra. Esto le dará la máxima deccelerating efecto. Puedo obtener una fuerza neta de $\sim 10^6\ \mathrm{N}$. Dividiendo por la masa terrestre da una aceleración total $2\times 10^{-19}\ \mathrm{m/s^2}$. Vamos a fudge de nuevo y llamarlo $10^{-18}\ \mathrm{m/s^2}$. El tiempo que tomaría para que esta va a hacer una importante fuerza la velocidad orbital de la Tierra ($30\ \mathrm{km/s}$) es del orden de $10^{15}\ \mathrm{yr}$. Creo que estamos a salvo.

Para los otros planetas hay un $1/r^2$ escala del viento solar con la distancia desde el sol (suponiendo que el viento solar se distribuye uniformemente) y un $R^2$ escala con el tamaño del planeta. Así que para el Mercurio, el ex efecto le da un orden de magnitud aumento en el arrastre y el efecto de este último se lleva la mayor parte de ese aumento se alejaba de nuevo. Hay un adicional de $R^{-3}$ de aumento en efecto, debido a la disminución de la masa de un cuerpo más pequeño (suponiendo que la densidad es similar a la de la Tierra). Luego está la $r^{-1/2}$ de aumento en la órbita de la velocidad debido a que están más cerca del sol. Así que el total de factor de escala del tiempo es $ R r^{3/2} $, que para el caso del Mercurio es de alrededor de 0.1. Por lo que el resultado final no es muy diferente para el Mercurio.

Este sitio siempre me hace aprender nuevas Mathematica características. Se hizo muy rápido el trabajo de este, ya que tiene todo tipo de datos astronómicos construido en:

Tenga en cuenta que el número de dígitos que se muestran en la columna final es absurdo. :)

Answer 2

Esta pregunta es diferente, pero relacionada con otra pregunta ¿Cómo es que la atmósfera de la Tierra no es "flipado"?.

En respuesta a esta cuestión con respecto al viento solar, me comentó que la velocidad orbital de la Tierra es de 30 km/s, mientras que la velocidad de la energía solar el viento varía entre 300 km/s y 800 km/s en un casi ortogonales instrucciones (totalmente ortogonal si la órbita es considerado circular). Por lo tanto el viento aparente es principalmente un lado de viento, un poco en la frente (un ligeramente cerca de alcanzar en términos de vela). Como un pequeño ángulo aproximación, el efecto de arrastre del viento solar en el planeta la velocidad orbital no viene de la velocidad del viento solar, pero sólo a partir de el planeta propia velocidad, que es el mejor de una décima parte del viento solar velocidad.

Por lo tanto el efecto del viento solar en el frenado abajo de la Tierra orbital la velocidad es, en el mejor de una décima parte del efecto calculado por Michael Brown, lo que hace aún menos significativa.

Otro punto es que la presión debida a la velocidad del viento solar sí es empujar el planeta hacia el exterior, lejos del Sol. Yo no soy está seguro de cómo esto debe ser analizado, me refiero a dar una visión mejor. Uno la forma de hacerlo es considerar que reduce la fuerza centrípeta hacia el Sol, debido a la gravedad. Además, su efecto debe también decrase como la densidad del viento solar en proporción a el cuadrado de la distancia desde el Sol, como lo hace la gravedad. Sin embargo, el efecto es proporcional a la sección transversal de la superficie de la Tierra, en lugar de su masa.

La energía de salida del Sol se cree que han aumentado cerca de un 30% desde su formación (unos 4,6 mil millones de años atrás). De modo que la presión de el viento solar se debe aumentar en proporción, siendo equivalente a un minuto de la reducción de la fuerza centrípeta que mantiene a la Tierra en órbita. Pero también aumenta el orbital de arrastre en la misma proporción. Esta energía de salida debe continuar a aumentar lentamente.

Tenga en cuenta que he asumido en estos últimos destaca que el aumento de la producción se debe a una mayor cantidad de partículas de salida a la misma velocidad. Parte de la energía podría ser debido a una mayor velocidad del viento solar que podría aumentar el empuje hacia afuera, pero no de la órbita de arrastre. No sé que en realidad ocurre.

Cálculos más detallados, que no he hecho, debería decir que de los dos efectos domina, a pesar de que son probablemente muy insignificante.