Experiment: Kratermodell

Hallo Nico,

probier mal folgendes: Streu auf das Mehl noch eine dünne Schicht Kakao. So kannst du direkt sehen, woher eigentlich die Auswurfmasse des Kartes stammt und wo sie hingeht. Die Ähnlichkeiten mit dem Mondkrater Tycho und seinem Strahlensystem sind frappierend:

Noch besser kann man sowas mit Digitalkameras dokumentieren, die eine Highspeed-Videofunktion haben.

Viele Grüße
Caro

Hallo Nico,

Eine Variante Deines Experiments, die ich als astronomiebegeisterter Jugendlicher gemacht habe:
Suche Dir am Strand eine Stelle mit trockenem, feinen Sand ohne Steine dazwischen. Den Sand schön glätten. Dann werfe Steine mit viel Schwung in den Sand. Kleine und große Steine, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Vergleiche die entstehenden Krater.
Mit etwas Übung bekommst Du realistische Krater die deutlich größer sind als die Steine (Impaktoren). Dazu schöne Kraterränder und umgebende Auswurfmassen.

Viel Spaß:
Marcus

Hallo Nico,

schöner Versuch, hab ich früher auch probiert und mache das immer wieder gern.
Allerdings habe ich die Natur für mich arbeiten lassen. Warte noch ein paar Wochen, bis Schnee fällt. Wenn ein paar Zentimeter liegen geblieben sind, geh auf einen verschneiten Rasen oder Gehweg - egal. Mach Dir einen Schneeball und wirf ihn mit voller Wucht auf den Boden. Du wirst schöne Krater kriegen, sogar mit Zentralberg ;o)
Du kannst dann auch verschiedene Einfallwinkel testen, von genau senkrecht bis ziemlich flach. Macht Spaß, ehrlich!

CS Franjo

Hallo Nico,

ein interessantes Experiment. Ich denke man könnte die Ausprägung der "Krater" noch verstärken, indem man Kugeln aus einem alten Kugellager als "Meteoriten" verwendet. Diese gibt es praktisch kostenlos auf jedem Schrottplatz, auch in Durchmessern über 10 mm.

Viele Grüße,
Roland

Hallo Nico,

die grundsätzliche Schwäche von Radieschen, Steinen und Stahlkugeln, ist, dass sie beim Aufprall unbeschädigt bleiben.
Ein Schneeball wird beim Aufprall zumindest teilweise mit zerstört - wie der Meteorit.
Vielleicht probierst Du es bei Deinen Mehlversuchen mal mit Knödeln - oder Pudding. Kein Scherz!

CS Franjo

Hallo Franjo,

an diesem Punkt offenbart sich die Schwäche eines solchen vereinfachten Einschlagversuchs: Asteroiden, deren Einschlag einen richtigen Krater verursacht, treffen grundsätzlich mit Überschallgeschwindigkeit auf. Die enorme beim Auftreffen freiwerdende Energie läßt den Körper explodieren. Etwas derartiges läßt sich auch mit einem lose zusammenhängenden Impaktor nicht mehr 100%ig korrekt nachstellen.

Bei Meteoritenfällen ist die Lage wieder eine andere: Bis zum letzten Wochenende waren die drei "Neuschwansteine" samt geborgener Fundstelle im Rieskratermuseum in Nördlingen zu bewundern. Der Einschlag, der wegen der Luftreibung des deutlich kleineren Meteoriten auf ca. 250-300 km/h Freifallendgeschwindigkeit begrenzt ist, hinterläßt ein Loch im Boden, das dem gleicht, was auch ein Körper hinterläßt, der aus wenigen 100 Metern Höhe auf die Erde geworfen wird. Meteoriten zerbrechen wenn dann bereits in größerer Höhe und "regnen" herab, aber nicht erst beim Einschlag.

Viele Grüße
Caro

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Caro</i>

....Etwas derartiges läßt sich auch mit einem lose zusammenhängenden Impaktor nicht mehr 100%ig korrekt nachstellen.

... Meteoriten zerbrechen wenn dann bereits in größerer Höhe und "regnen" herab, aber nicht erst beim Einschlag.
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Hallo Caro,

- 100%ig nicht, aber bei den für (Hand)versuche verfügbaren Geschwindigkeiten liegt der lose zusammenhängende Körper schon ein Bissel näher an der Realität als ein kompakter.

- Wenn der getroffene Himmelskörper keine Atmosphäre hat, zerfällt der Neteorit in der Regel nicht vor dem Aufprall. Die Gezeitenkräfte des Mondes dürften dafür zu schwach sein.

CS Franjo

Hallo Franjo,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: FrG</i>
- 100%ig nicht, aber bei den für (Hand)versuche verfügbaren Geschwindigkeiten liegt der lose zusammenhängende Körper schon ein Bissel näher an der Realität als ein kompakter.
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Eben gerade nicht. Das einzige, was dann "stimmt" ist, daß du den Einschlagkörper dann nicht mehr als ganzes in der Kratermulde liegen hast, weil er zerfällt. Dieses Zerbröseln ähnelt ja aber in keinster Weise dem Explosions- und Verdampfungsprozeß, der beim Einschlag eines kraterbildenden Körpers auftritt. Die Bildung des Kraterwalls und des Streufelds dagegen bekommst du umso nachgestellt, je mehr kinetische Energie du einbringst - hier gewinnt ein kompakter Körper aus Metall ganz klar.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
- Wenn der getroffene Himmelskörper keine Atmosphäre hat, zerfällt der Neteorit in der Regel nicht vor dem Aufprall. Die Gezeitenkräfte des Mondes dürften dafür zu schwach sein.
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Genau darum geht es ja. Ein Meteorit, der auf die Erde fällt, verhält sich anders. Die entscheidende Frage ist aber nicht Atmosphäre ja/nein, sondern wieviel Energie beim Einschlag freiwird und wohin sie geht. Gezeitenkräfte haben damit gar nichts zu tun.

Viele Grüße
Caro

Moin,
ab einer bestimmten Geschwindigkeit (oder genauer kin. Energie) spielt der Aufbau des Körpers selbst kaum noch eine Rolle. Durch die Schockwelle (beim Aufschlag) verhält er sich dann eh plastisch. Was dann zählt ist dessen Masse und Aufprallgeschwindigkeit. Die Kompaktheit macht sich eher beim Durchflug der irdischen Atmosphäre bemerkbar und beim Passieren der Rochegrenze, so er dort zerfällt. Für einen Kometen mit einer Dichte von ~0,5 liegt die Rochegrenze gut 2000 km oberhalb der Mondoberfläche (wenn ich mich jetzt nicht verrechnet habe). Er könnte also durchaus vorab noch zerbrechen. Bei ~8 bis 35 km/s Anfluggeschwindigkeit wäre das im Minutenbereich vor dem Einschlag.

Was bei Modellversuchen wie hier völlig zu kurz kommt, ist die Druckwelle und die thermische Energiefreigabe (bis hin zur Vergasung des Materials und damit zusammenhängenden Effekten wie Druckbildung etc.)

Ich schlug Jacksully im Chat vor, dass er seine Versuche mal mit Erbsen und Fastfood-Strohhalm als Blasrohr versucht. Da erreicht eine schon mal eine andere Geschwindigkeitsgrößenordnung und kann ja Vergleiche anstellen, inwieweit Tempo was ausmacht. Er ist dann zwar immer noch Zehnerpotenzen von den astonomischen Geschwindigkeiten weg, aber wird sicher den Einfluss der kin. Energie bemerken.

Eine andere Vergleichsmöglichkeit wäre ein wassergefüllter Luftballon, den er in einem Sandkasten niedergehen lässt. Der verhält sich plastisch.

Gruß

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Caro</i>
<br />Hallo Franjo,

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: FrG</i>
- 100%ig nicht, aber bei den für (Hand)versuche verfügbaren Geschwindigkeiten liegt der lose zusammenhängende Körper schon ein Bissel näher an der Realität als ein kompakter.
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Eben gerade nicht. Das einzige, was dann "stimmt" ist, daß du den Einschlagkörper dann nicht mehr als ganzes in der Kratermulde liegen hast, weil er zerfällt. Dieses Zerbröseln ähnelt ja aber in keinster Weise dem Explosions- und Verdampfungsprozeß, der beim Einschlag eines kraterbildenden Körpers auftritt. Die Bildung des Kraterwalls und des Streufelds dagegen bekommst du umso nachgestellt, je mehr kinetische Energie du einbringst - hier gewinnt ein kompakter Körper aus Metall ganz klar.

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">
- Wenn der getroffene Himmelskörper keine Atmosphäre hat, zerfällt der Neteorit in der Regel nicht vor dem Aufprall. Die Gezeitenkräfte des Mondes dürften dafür zu schwach sein.
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Genau darum geht es ja. Ein Meteorit, der auf die Erde fällt, verhält sich anders. Die entscheidende Frage ist aber nicht Atmosphäre ja/nein, sondern wieviel Energie beim Einschlag freiwird und wohin sie geht. Gezeitenkräfte haben damit gar nichts zu tun.

Viele Grüße
Caro

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Hallo Caro.

alle Experimente, die wir mal eben händisch durchführen, werden nicht zu 100% das wiedergeben was man auf dem Mond, Mars oder sonstwo sieht. der Zerfall eines Einschlagkörpers setzt aber zumindest mehr seitliche Kräfte frei, als das ein kompakter und beim Aufprall intakt bleibender Körper wie ein Radieschen oder ein Stein oder eine Stahlkugel tun.

Der Begriff "Gezeitenkräfte" bezog sich darauf, dass der Mond aufgrund seiner geringen Gezeitenkräfte nicht in der Lage ist, einen Meteoriten während der Eintrittsphase zu zerlegen, wie es die irdische Atmosphäre aufgrund ihres Strömungswiderstands und der daraus resultierenden Hitzeentwicklung oder Jupiter aufgrund seines starken Gravitationsfelds tun.

Ich glaube, wir sollten Nico nicht zu sehr verwirren, was er macht ist nur zu begrüßen.

CS Franjo

Hallo Franjo,

genau das ist der Punkt, und deshalb gehen deine Gedankengänge in die falsche Richtung. Bei einem Einschlagkörper, der beim Auftreffen einfach nur zerbröselt, setzt du nicht "mehr seitliche Kräfte" frei. Mehr Energie kann nur freiwerden und wenn sie auch da ist. Das Kraterauswurfmaterial ist schließlich Bodenmaterial, und auch die Druckwelle kannst du nur sehen, wenn überhaupt Druck aufgebaut werden konnte. Dafür braucht man mehr kinetische Energie, die man entweder durch höhere Geschwindigkeit oder durch mehr Masse gewinnt. Rolands Tip mit den Metallkugeln aus Kugellagern ist daher goldrichtig, ein elastischer oder zerfallender Körper bewirkt dagegen das genaue Gegenteil.

Wunderbar anschauliches Beispiel:
http://www.mpia.de/homes/liefke/SANDGRUBE.mpg
Slow Motion Boule-Kugel vs. Beachvolleyballfeld aus 2 Metern Höhe fallengelassen, gefilmt mit Digitalkamera mit 480 fps, Schnitt E. Hubert

Hallo Caro,

egal ob mit stabilen oder "bröseligen" Körpern, aufgrund der vergleichsweise niedrigen Bewegungsenergie in beiden Fällen sind solche Experimente recht weit von den tatsächlichen Bedingungen bei einem Meteoriteneinschlag entfernt.

Ich glaube Nico geht es darum, wie man Krater erzeugen kann, die denen auf dem Mond möglichst ähnlich sehen.

Probier das mit dem Schneeball einfach mal in ein paar Wochen aus, wenn eine dünne Schneedecke liegt. Möglichst fest werfen! Natürlich sind die Versuchsbedingungen weit von der Wirklichkeit entfernt, aber es entstehen sehr schöne Krater mit Zentralberg.

CS Franjo

Hi Franjo,

der Punkt ist halt aber, dass bei Schneeball und Co. der Zentralberg einfach aus nicht zerbröselten Resten des Balls besteht, die am Boden festkleben. Bei einem echten Impaktkrater dagegen entsteht der Berg während der Kraterbildung. Die Ähnlichkeit ist also eher scheinbar...

Viele Grüsse,
DK

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: DK279</i>
<br /> .......Die Ähnlichkeit ist also eher scheinbar...

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Hallo Dominik,

so isses. Aber die Ähnlichkeit ist eher da als bei einer mehr oder weniger flachen Mulde mit Radieschen oder Stahlkugel mittendrin, und darum ging es mir.

CS Franjo

<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: FrG</i>
<br />

Ich glaube Nico geht es darum, wie man Krater erzeugen kann, die denen auf dem Mond möglichst ähnlich sehen.

<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Wenn es darum geht eine "realistische" Mondoberfläche zu basteln, hab ich gute Erfahrungen mit Gips gemacht.
Es muss halt schnell gehen.
Gibs in eine Holzform reinfüllen und mit einem Löffel ein bisschen Gips in die feuchte Masse "reinf*******n".
So ähnlich, wie man das mit Spinat und den Geschwistern kennt. [;)]

[Edit]Hm... schmutzig könnte es tatsächlich werden, aber das Wort, welches ich schrieb ist sollte

reinfl_it_schen

heissen. Warum das nun geblacklisted wird... [;)][/edit]

Hallo Franjo,

klar, das sind zwei verschiedene Sachen. Entweder du willst ein Modell bauen, das das Aussehen der Krater nachempfindet, oder aber den Prozeß nachvollziehen, der bei der Entstehung der Krater abläuft. Für ersteres ist sweepers Methode die praktischere. Vom didaktischen Standpunkt freut man sich natürlich eher über letzteres, denn einfach nur die Mondoberfläche nachzuempfinden ist kein richtiges Experiment.

Wichtig ist halt aber, egal ob nun Modellbau oder Experiment, daß sich keine falschen Vorstellungen über die Entstehung der Krater einschleichen. Bei der Methode Schneeball auf Schneeoberflächen zu schmeißen ist das gerade für die Entstehung des Zentralbergs sehr leicht der Fall.

Viele Grüße
Caro

Hallo alle,

hatten wir schon mal vor kurzem professionel hier, mit Highspeedkamera
und "Überschallimpactor": http://www.astrotreff.de/topic…Terms=simulation%2CKrater

Gruß und CS!

Volker

Hallo Volker,

das ist dann jetzt aber wirklich nicht mehr mit "Hausmitteln" von Schülern durchführbar [;)]

Viele Grüße
Caro

Hallo Caro,

richtig, kommt aber den realen Vorgängen etwas näher und sollte eher zum Vergleich dienen und die letzten Beiträge untermalen.

Gruß und CS!

Volker

Hi!

Was recht gut geht, ist die Bestimmung der Höhe eines Zentralbergs eines Kraters aus seinem Schatten, wenn ein bisschen Mathe kein Problem ist. Das hatte ich in einem Praktikum mal machen lassen, indem ich ein Bild vom Mond mit dem Messwerkzeug von Photoshop bestimmen ließ: Monddurchmesser und Schattenlänge in Pixeln bestimme, dann aus dem gegebenen Monddurchmesser in km die Schattenlänge bestimmen lassen und daraus die Kraterhöhe errechnen lassen. Da das mehrere Leute gemacht hatten, war auch gleich der Messfehler sichtbar.

Wenn du ein Mikroskop hast (bevorzugt eins von diesen neuen digitalen Handmikroskopen - ich hab mir mittlerweile das HDM-II von Celestron geleistet, wirklich nettes Spielzeug, der Nachfolger hat noch mehr Auflösung): Jag doch mal Mikrometeorite. Einfach einen Sammelbehälter einen Tag lang aufstellen und dann nachschauen, was sich alles drin ansammelt. Was magnetisch ist, könnte ein Mikrometeorit sein. Ich hatte das vor ein paar Jahren mal in einem Praktikum durchgeführt; das im Winter war, ließ ich dafür auch Schnee einschmelzen und in einem Filterpapier alles einsammeln, was im Schnee war - so war wenigstens nur neuer Dreck dabei. Damals hatte ich leider nur eine normale Stereolupe, nichts digitales.
Mehr dazu:
Z.B. http://www.madsci.org/experiments/archive/913517663.As.html

Eindrucksvoll war auch der Bau eines CD-ROM-Spektroskops:
http://www.navina.ch/workshop/mini-spektroskop/index.html
etwas aufwendiger auch hier: http://www.wdr.de/tv/quarks/se…e/2010/0601/007_sonne.jsp

Und ganz generell eine nette Seite: http://www.jpl.nasa.gov/education/

Hier noch ein Bild von unserem Versuch zum Einschlag:

War eine Riesensauerei, deshalb fand das ganze im Schulklo statt - großer gekachelter Raum mit Gulli, perfekt zum Saubermachen, nachdem Mehl und Kakao einigermaßen zusammengekehrt waren...

Streichholzraketen kamen natürlich auch gut an (wobei ich feststellte, dass es unter Schülern weniger Raucher gibt als früher - Feuerzeuge waren in der Gruppe selten...)

Beste Grüße,
Alex