Asteroid Apophis - Kontakt im Jahr 2036?
10.01.2013 um 22:58
Deshalb zunächst einige Angaben zum kosmischen Objekt Apophis.
Seine Größe soll 320 bis 400 m betragen. Für die Grobrechnung möge genügen, es als Kugel mit dem Radius r = 200 m anzunehmen.
Als Dichte verwende ich einen mittleren Wert für die meisten die Sonne umkreisenden Gesteinsobjekte von d = 1,8 t/m³.
Seine Annäherungsgeschwindigkeit wird von den Astronomen mit etwa v = 15 km/s angegeben.
Unter der ersten Annahme errechnet sich das Volumen des Objektes mit
V = 4/3 * pi * r³ = 4/3 * 3,14 * 200³ = 33.510.322 m³
Daraus ergibt sich eine Masse des Objektes von
m = V * d = 33.510.322 m³ * 1,8 t/m³ = 60.318.579 t
Die bei einem Aufschlag freiwerdende kinetische Energie berechnet sich aus
E = m * v²/2
unter Annahme der Auftreffgeschwindigkeit von 15 km/s zu
E = 60.318.579 * 10³ kg * 15.000²/2 m²/s² = 6,8 * 1018 kgm²/s²
Das ist eine Zahl, die dem menschlichen Vorstellungsvermögen nicht zugänglich ist. Deshalb sollen mit der untenstehenden Tabelle der Zusammenhänge zwischen verschiedenen Energiemaßeinheiten einige Umrechnungen vorgenommen werden, die eine ungefähre Vorstellung dieser Größe ermöglicht. Dabei ist von besonderem Interesse das Energieäquivalent zwischen Joule (J) und der Sprengstoffmasse des Sprengstoffes Trinitrotoluol (TNT), die man für die Berechnung von Sprengkräften verwendet.
1 kgm²/s² = 0,00981 kJ
1 kg TNT = 4,6 * 106 J
1 t TNT = 4,6 * 106 kJ
1 kt TNT = 4,6 * 109 kJ
1 Mt TNT = 4,6 * 109 MJ
Unter Zuhilfenahme der Tabelle erhalten wir
E = 6,8 * 1018 kgm²/s² = 6,65 * 1016 kJ = 1,45 * 1013 kg TNT
und endlich
E = 14.466,6 Mt TNT
Die rechnerisch erhaltene Dezimalstelle habe ich stehengelassen, damit man nicht bei grobem Hinsehen den Tausendertrennpunkt als Dezimalzeichen liest. Eine Genauigkeit auf Zehntel ist natürlich nicht gegeben. Das geben die Primärdaten gar nicht her.
Ein Vergleich mit Kernwaffen:
Bereits die ersten Kernwaffen, die nur wenige Prozente der verfügbaren Energie freizusetzen vermochten, erreichten Explosionsenergien, die mehr als zehntausend Tonnen konventionellen Sprengstoffs entsprachen. Schon das war genug Energie, um im August 1945 die japanischen Städte Hiroshima und Nagasaki fast vollständig zu zerstören und Hunderttausende Menschen zu töten. Während des Kalten Krieges entwickelten vor allem die USA und die Sowjetunion Kernwaffen mit teilweise mehr als 10 Megatonnen TNT-Äquivalent. Die stärkste jemals gezündete Kernwaffe war die sowjetische Zar-Bombe. Mit ihr wurde am 30. Oktober 1961 ein atmosphärischer Kernwaffentest durchgeführt. Sie setzte eine Energie von etwa 57 Megatonnen TNT-Äquivalent frei. (Zum Vergleich: die Hiroshima-Bombe hatte eine Sprengkraft von 13 Kilotonnen TNT = 0,013 Megatonnen TNT.) Eine Bombe mit derartiger Kraft hätte im Kriegseinsatz ganze Erdregionen verwüstet. Die Temperatur bei einer solchen nuklearen Explosion beträgt zwischen 200 und 300 Millionen °C (Zum Vergleich: An der Sonnenoberfläche herrschen ca. 6000 °C, im Sonneninneren ca. 15 Millionen °C). Die Sprengkraft der größten derzeit in den Arsenalen verfügbaren Kernwaffen liegt bei 200 Megatonnen TNT-Äquivalent. Solche Bomben wurden bisher nicht real getestet, weil die Folgen nicht mehr exakt abschätzbar sind.
Die kosmischen Energien sind jedoch noch unvergleichlich größer:
Die beim Einschlag eines kosmischen Objektes mit einem Durchmesser von 400 m freigesetzte Energie beträgt entsprechend obiger Berechnung bei der eher als gemäßigt angenommenen Geschwindigkeit von 15 km/s mehr als das 70fache der größten verfügbaren Kernwaffen. Bedenkt man dabei, daß die Erde sich auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne mit ca. 27 km/s bewegt und sich ein nicht zum Sonnensystem gehörendes kosmisches Objekt auch auf Gegenkurs zur Erde bewegen kann, erkennt man, daß die Geschwindigkeit auch ein Vielfaches davon sein könnte. Wäre zum Beispiel die relative Kollisionsgeschwindigkeit 60 km/s, würde sich die freiwerdende Energie der wegen der quadratischen Abhängikeit verglichen mit dem berechneten Beispiel versechzehnfachen. Die in den Beiträgen einiger Autoren dargestellen Schäden, die bei einem solchen Einschlag auftreten können, werden meist als Erdoberflächenschäden, enorm große Tsunami-Wellen und regionale Verwüstungen riesigen Ausmaßes erklärt. Das scheint mir eher als zu gering eingeschätzt. Bedenken wir, daß die Erdkruste unter den Landmassen 25 bis 50 km dick ist, unter den Ozeanen 6 bis 10 km, das sind 0,04 bis 0,4% des Erddurchmessers von 12.750 km, so erkennt man, daß wir uns auf einer sehr dünnen "Haut" befinden, die auf dem darunterliegenden flüssigen Teil des Erdinneren "schwimmt". (Einige veranschaulichende Angaben zu Größenordnungen als Tabelle und als Bild befinden sich hier.) Diese "Haut" ist nicht geschlossen, sie ist durch Bruchstellen über den ganzen Globus in Einzelteile zergliedert, die Kontinentalplatten heißen. Es dürfte bei solchen Energiegrößen zu erwarten sein, daß Kontinentalplatten zerbrochen werden, deren Teile wegen der entstehenden Schrägstellung in die darunterliegenden flüssigen Schalen des Erdinneren eintauchen, das dann in der Größe des verdrängten Volumens die Erdoberfläche überspült. So würde in einer Art Kettenreaktion durch Vermischung der Erdkruste mit dem Erdinneren die gesamte Erdoberfläche (Land und Wasser) verschwinden - ähnlich einem rohen Ei, auf das man mit einem Löffel schlägt. Die Erde wäre dann für mehrere Millionen Jahre wieder ein glühendes Gestirn. Bei noch größeren kollidierenden Objekten müßte das als sicher angesehen werden. Nicht auszuschließen wäre dann ferner, daß wegen der durch den Massenzuwachs veränderten Gravitation und auch wegen des Kollisionsimpulses nach Tausenden oder Millionen Jahren in Abhängigkeit von der Größe der Massenänderung und dieses Impulses der Mond in die Erde stürzt und sich die Erdumlaufbahn ändert. Die Neuentstehung des Lebens auf der Erde könnte dann für viele Millionen Jahre oder auch dauerhaft ausgeschlossen sein."
Eine der besten beschreibungen des lustigen 400m steinchen