Mengapa Beberapa Kawah Hentaman Mempunyai Sinar
Apabila anda melihat Bulan Purnama melalui teropong atau teleskop kecil, salah satu ciri yang paling menonjol di permukaan adalah kawah Tycho. Ini adalah ciri impak selebar 86 kilometer, terletak di pinggir selatan sisi dekat Bulan. Ia agak muda - mungkin berusia 100 juta tahun - dan kawah segar cenderung lebih terang, menjadikannya mudah dilihat.
Tetapi bukan itu sebabnya begitu menonjol: Ini adalah sinar , koleksi ciri-ciri panjang dan terang yang menunjuk jauh dari kawah. Sinar sukan Tycho beratus-ratus kilometer panjang, lebih dari seribu.
Sinar terbentuk dari gumpalan bahan yang dikeluarkan semasa hentaman, yang kemudian menetap ke permukaan. Sekarang inilah yang lucu: Saya selalu menganggap bahawa pembentukan mereka difahami dengan baik. Maksud saya, ini adalah ciri yang sangat jelas dan didokumentasikan dengan baik, bukan hanya di Bulan tetapi di kebanyakan dunia yang dipenuhi kawah. Merkuri mempunyai sinar kawah sejak sekian lama planet ini kelihatan seperti tembikai !
Bulan Purnama: perhatikan sinar yang datang dari Tycho di kanan bawah. Kredit: Fred Locklear (dan ya ya, klik pautan itu)
Oleh itu, saya agak terkejut apabila mengetahui kami tidak tahu bagaimana mereka terbentuk. Sekurang-kurangnya, tidak sampai baru-baru ini. Makalah penyelidikan baru menggariskan bagaimana kesan menghasilkan sinar , dan sangat sejuk. Lebih baik lagi: Para saintis mendapat idea setelah menonton Video YouTube pelajar sekolah menengah yang membuat klasik membuat kawah dengan menjatuhkan batu ke dalam kotak percubaan tepung!
Ya, serius. Eksperimen ini dilakukan di bilik darjah dan pameran sains di seluruh dunia. Anda mengambil kerangka kayu sejenis selebar satu meter, tuangkan lapisan tepung sedalam beberapa sentimeter, lalu jatuhkan batu di atasnya dari ketinggian. Kesannya membentuk kawah, seperti yang anda harapkan (kadang-kadang anda boleh meletakkan lapisan serbuk koko untuk menunjukkan apa yang berlaku pada barang di bawah permukaan juga).
Saya telah melakukan ini sendiri, berkali-kali. Apa yang para saintis perhatikan adalah ketika guru menetapkan semula eksperimen, mereka melicinkan tepung di atas . Saya selalu melakukannya sendiri. Dan apabila demikian, kesan kawah jarang meninggalkan sinar.
Tetapi ketika pelajar melakukan eksperimen, mereka kadang-kadang membiarkan permukaannya tidak kemas ... dan ketika mereka melakukan, sinar lebih cenderung terbentuk!
Wah.
Oleh itu para saintis membawa ke makmal, mencipta eksperimen ini pada tahap yang lebih canggih . Mereka menggunakan bola berukuran berbeza untuk meniru asteroid, dan mengubah tekstur permukaan tapak benturan. Kadang-kadang ia licin, dan kadang-kadang terdapat lekukan di dalamnya, riak. Dan ketika mereka melakukan itu, kesan membuat sistem sinar.
Tiga saat dari eksperimen sinar kawah: Tepat sebelum hentakan (kiri), tepat setelah hentakan (tengah), dan beberapa saat kemudian (kanan) ketika bulu yang dikeluarkan dari kawah akan membentuk sinar. Kredit: Sabuwala et al.
Bukan hanya itu, mereka menjumpai hubungan antara jumlah sinar menonjol yang dihasilkan dan ukuran bola berbanding jarak antara riak - jumlah sinar yang dibuat dalam skala hentaman dengan ukuran bola dibahagi dengan jarak antara riak (apa yang mereka sebut panjang gelombang). Jadi impak besar yang memukul medan dengan banyak riak sempit membuat lebih banyak sinar daripada bola yang lebih kecil, atau jika yang besar memukul sesuatu dengan undulasi yang lebih luas. Tonton:
Jadi. Sejuk.
Jadi ini berfungsi dengan hentaman berkelajuan rendah, jenis yang boleh anda lakukan di atas meja di mana anda benar-benar menjatuhkan batu ke permukaan. Tetapi bagaimana dengan kesan hypervelocity, lebih seperti kehidupan nyata, ketika objek bergerak dengan kecepatan sedozen kilometer sesaat atau lebih cepat?
Mereka meniru kesan seperti itu, dan mendapati ia masih berkesan! Semakin besar nisbah antara impak dan undulasi, semakin banyak sinar dibuat. Mereka mendapati bahawa fiziknya agak rumit, tetapi pada dasarnya gelombang bergelombang memfokuskan gelombang kejutan yang dihasilkan oleh kesan - dan gelombang itulah yang mempercepat dan mengeluarkan serpihan (disebut ejecta). Jumlah sinar sepertinya tidak peduli dengan kecepatan yang ada pada impak itu, cuma ukurannya.
Mereka juga mendapati bahawa bahan yang membentuk sinar tidak berasal dari kawah itu sendiri, tetapi dari bahan di permukaan di sekitar benteng, khususnya dari cincin sempit di sekelilingnya.
Medan yang berbeza menghasilkan hasil yang berbeza dalam kesan pembentukan kawah. Baris atas, kiri ke kanan: Eksperimen sebenar dengan medan halus dan tanpa sinar, medan bergelombang secara rawak, medan heksagon jarak jauh, sama dengan jarak yang lebih ketat. Baris bawah: Sama, tetapi menggunakan simulasi komputer mengenai kesan hypervelocity. Kredit: Sabuwala et al.
Satu lagi ciri menarik dari idea ini ialah jika mereka menghitung sinar di sekitar kawah yang ada, dan mengukur topografi kawasan di sekitarnya dengan teliti, mereka dapat mengira ukuran impak. Bagi Tycho, mereka menganggarkan asteroid yang mengukir kawah cantik itu sejauh 7.3 kilometer - tidak jauh lebih kecil daripada yang melanda Bumi 66 juta tahun yang lalu dan mengakhiri tempoh Cretaceous, bersama dengan 75% dari semua spesies kehidupan di Bumi.
Sebuah mosaik Mercury yang diambil oleh kapal angkasa MESSENGER pada tahun 2008, menunjukkan kawah hentaman dengan sistem sinar yang sangat panjang. Kredit: Makmal Fizik Gunaan Universiti NASA / Johns Hopkins / Carnegie Institution of Washington
Saya harus katakan, saya suka semua perkara tentang ini! Dari cara mereka mendapat idea - menonton video pelajar! - Menciptakan semula acara, mencari corak, dan kemudian menggunakannya untuk mendapatkan fizik dan mengubahnya menjadi alat pengukuran impak ... semuanya indah. Dan kisah hebat.
Bulan purnama umumnya dianggap menjengkelkan para astronom pemerhatian: Sangat terang sehingga dapat mencuci objek samar. Dan jika anda ingin memerhatikan Bulan itu sendiri, ketika penuh, tidak ada bayang-bayang, jadi ciri seperti gunung dan kawah lebih sukar dilihat.
Tetapi sebenarnya beberapa kawah benar-benar bersinar ketika Bulan penuh, anak-anak muda segar dengan bahan yang lebih terang di dalam dan di sekitarnya, ejecta tidak cukup tua untuk menggelapkan kerana kesan mikrometer dan sinaran matahari. Tycho, Aristarchus, Kepler, Copernicus… begitu banyak daripada ini secara harfiah mendapatkan waktu mereka di Matahari untuk kita mengagumi mereka di sini di Bumi, memaparkan sistem sinar mereka yang menjangkau sejauh permukaan.
Dan sekarang kita akhirnya tahu mengapa.
