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일부 충돌 분화구에는 왜 광선이 있습니까?

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쌍안경이나 작은 망원경으로 보름달을 볼 때 표면에서 가장 두드러진 특징 중 하나는 분화구 Tycho입니다. 임팩트 기능입니다 너비가 약 86km로 달의 가까운 쪽의 남쪽 가장자리 근처에 위치합니다. 아마도 1억 년 정도 된 비교적 젊고 신선한 분화구는 더 밝아서 쉽게 발견할 수 있습니다.



그러나 그것이 그렇게 두드러진 이유는 아닙니다. 광선 , 분화구에서 방사상으로 멀리 가리키는 길고 밝은 특징의 집합입니다. Tycho 스포츠 광선은 수백 킬로미터, 일부는 수천 킬로미터입니다.

광선은 충돌 중에 방출된 물질 기둥에서 형성되어 표면에 가라앉습니다. 이제 재미있는 것이 있습니다. 저는 항상 그들의 구성이 잘 이해되고 있다고 생각했습니다. 내 말은, 이것들은 달뿐만 아니라 대부분의 분화구 세계에서 믿을 수 없을 정도로 분명하고 잘 문서화된 기능입니다. 수성은 분화구 광선이 너무 길다 행성은 수박처럼 보인다 !







보름달확대

보름달: 오른쪽 하단의 Tycho에서 오는 광선을 확인하세요. 신용 거래: 프레드 로클리어 (그리고 오, 예, 그 링크를 클릭하십시오)

그래서 나는 우리가 우리를 알고 매우 놀랐습니다. 하지 않았다 그들이 어떻게 형성되는지 알고 있습니다. 적어도 최근까지는 아닙니다. 충격이 광선을 생성하는 방법을 설명하는 새로운 연구 보고서 , 그리고 아주 멋집니다. 더 좋은 점: 과학자들은 보고 나서 아이디어를 얻었습니다. 유튜브 동영상 밀가루 실험 상자에 돌을 떨어뜨려 분화구를 만드는 고전을 하는 고등학생의 비율!

예, 심각합니다. 이러한 실험은 전 세계의 교실과 과학 박람회에서 이루어집니다. 너비가 1미터 정도 되는 나무 틀에 몇 센티미터 깊이의 밀가루를 부은 다음 높은 곳에서 그 위에 돌을 떨어뜨립니다. 충격은 예상대로 크레이터를 형성합니다(때로는 코코아 가루 층을 넣어 표면 아래에 있는 물건에 어떤 일이 일어나는지 보여줄 수도 있습니다).

나는 이것을 여러 번 직접했습니다. 과학자들이 알아차린 것은 교사가 실험을 재설정했을 때, 그들은 위에 밀가루를 부드럽게 . 나는 항상 그렇게 해왔습니다. 그리고 그런 경우 분화구 충돌은 거의 광선을 남기지 않습니다.





그러나 학생들이 실험을 할 때 때때로 표면을 지저분하게 남겨두는데… 광선이 형성될 가능성이 더 높습니다!

와.

그래서 과학자들은 연구실로 데려갔습니다. 보다 정교한 수준에서 이 실험을 재현 . 그들은 다른 크기의 공을 사용하여 소행성을 모방하고 충돌 부위 표면의 질감을 다양화했습니다. 때로는 부드러웠고, 때로는 그 안에 물결 모양의 물결이 일었습니다. 그리고 그들이 그렇게 했을 때 그 영향은 광선 시스템을 만들었습니다.

분화구 광선 실험의 세 순간: 충돌 직전(왼쪽), 충돌 직후(가운데), 분화구에서 분출된 연기가 광선을 형성하는 잠시 후(오른쪽). 크레딧: Sabuwala et al.확대

분화구 광선 실험의 세 순간: 충돌 직전(왼쪽), 충돌 직후(가운데), 분화구에서 분출된 연기가 광선을 형성하는 잠시 후(오른쪽). 신용 거래: Sabuwalaet al.

모험가 마이다스 상자의 저주

뿐만 아니라, 그들은 잔물결 사이의 거리와 비교하여 생성된 두드러진 광선의 수와 공의 크기 사이의 관계를 발견했습니다. 충격에서 생성된 광선의 수는 공의 크기를 공 사이의 거리로 나눈 값입니다. 잔물결(파장이라고 부르는 것). 따라서 좁은 잔물결이 많은 지형을 치는 큰 임팩터는 작은 공보다 더 많은 광선을 일으키거나 큰 공이 더 넓은 파동으로 무언가를 때리는 경우입니다. 보다:

그래서. 멋있는.

따라서 이것은 저속 충격에서 작동합니다. 탁상 위에서 실제로 표면에 돌을 떨어뜨리는 것과 같이 할 수 있습니다. 그러나 물체가 초당 12km 또는 그보다 빠른 속도로 움직일 때 실제 생활과 같은 초고속 충격은 어떻습니까?

그들은 그런 영향을 시뮬레이션했고 여전히 효과가 있음을 발견했습니다! 임팩터와 파동의 비율이 클수록 더 많은 광선이 만들어집니다. 그들은 물리학이 약간 복잡하지만 기본적으로 기복이 충격에 의해 생성된 충격파에 초점을 맞추고 있다는 것을 발견했습니다. 광선의 수는 임팩터의 속도는 상관하지 않고 크기만 고려합니다.

그들은 또한 광선을 형성하는 물질이 분화구 자체에서 나온 것이 아니라 임팩터 주변 표면의 물질, 특히 주변의 좁은 고리에서 나온 것임을 발견했습니다.

다른 지형은 분화구 형성 충돌에서 다른 결과를 생성합니다.확대

다른 지형은 분화구 형성 충돌에서 다른 결과를 생성합니다. 맨 위 행, 왼쪽에서 오른쪽: 매끄러운 지형과 광선 없음, 무작위로 울퉁불퉁한 지형, 규칙적인 간격의 육각형 지형, 더 좁은 간격과 동일한 실제 실험. 맨 아래 줄: 동일하지만 초고속 충격에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용합니다. 신용 거래: Sabuwalaet al.

이 아이디어의 또 다른 흥미로운 특징은 기존 분화구 주변의 광선을 세고 주변 지역의 지형을 주의 깊게 측정하면 충돌기의 크기를 추정할 수 있다는 것입니다. Tycho의 경우, 그들은 그 멋진 분화구를 조각한 소행성의 지름이 약 7.3km로 훨씬 작지 않은 것으로 추정합니다. 6600만년 전 지구를 강타한 것보다 지구상의 모든 생물종의 75%와 함께 백악기를 끝냈습니다.

2008년 MESSENGER 우주선이 찍은 수성의 모자이크로, 엄청나게 긴 광선 시스템을 가진 충돌 분화구를 보여줍니다. 출처: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington확대

2008년 MESSENGER 우주선이 찍은 수성의 모자이크로, 엄청나게 긴 광선 시스템을 가진 충돌 분화구를 보여줍니다. 신용 거래: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

나는 이것에 관한 모든 것을 사랑한다고 말해야합니다! 아이디어를 얻은 방법에서 – 학생 비디오 보기! — 이벤트를 재현하고, 패턴을 찾은 다음, 이를 사용하여 물리학을 얻고 이를 충격 측정 도구로 바꾸는 것… 모두 훌륭합니다. 그리고 훌륭한 이야기.

보름달은 일반적으로 관측 천문학자들에게 자극적인 것으로 간주됩니다. 보름달은 너무 밝아서 희미한 물체를 씻어낼 수 있습니다. 그리고 달 자체를 관찰하고 싶다면 보름달에 그림자가 없기 때문에 산이나 분화구 같은 특징을 찾기가 더 어렵습니다.

그러나 실제로 일부 분화구는 달이 만월일 때 실제로 빛을 발하고, 내부와 주변에 더 밝은 물질이 있는 신선한 젊은 분화구, 마이크로미터 충돌 및 태양 복사로 인해 어두워질 만큼 오래되지 않은 분출구가 있습니다. 티코, 아리스타르코스, 케플러, 코페르니쿠스… 이 많은 문자 그대로 태양에서 시간을 보내 우리가 여기 지구에서 그들을 경이롭게 여기고 표면을 가로 질러 멀리 도달하는 광선 시스템을 표시합니다.

그리고 이제 우리는 마침내 그 이유를 알게 되었습니다.