Tumbukan Asteroid
Pilih ukuran, material, kecepatan, dan sudut — lalu rasakan energinya dalam joule dan megaton TNT.
Pilih ukuran, material, kecepatan, dan sudut. Atmosfer menentukan lebih dulu — benda kecil yang rapuh meledak di langit, yang besar atau kuat menembusnya — lalu energinya berubah menjadi bola api, gelombang ledakan, dan kawah. Setiap angka berasal dari persamaan Earth Impact Effects Program yang telah dipublikasikan.
Angka kecil: massa jenis dalam kg/m³.
11 km/s adalah yang paling lambat (kecepatan lepas Bumi); 72 km/s adalah komet retrograd yang datang dari arah berlawanan.
Diukur dari cakrawala: 90° berarti tegak lurus ke bawah. 45° adalah sudut yang paling mungkin.
Cincin kerusakan dalam skala sebenarnya
Ketuk atau seret di peta — atau gunakan penggeser — untuk membaca dampaknya di jarak berapa pun.
- Kawah 2,4 km
- Bola api 3,5 km
- Pakaian terbakar 28 km
- Luka bakar derajat tiga 42 km
- Luka bakar derajat dua 54 km
- 20 psi · gedung beton hancur 24 km
- 5 psi · sebagian besar rumah runtuh 48 km
- 1 psi · kaca jendela pecah 130 km
Pada jarak 53 km dari titik nol
- Panasnya menyebabkan luka bakar derajat dua
- Ledakan memecahkan kaca jendela
- Tekanan lebih puncak
- 28 kPa
- Kecepatan angin puncak
- 60 m/s
- Panas (radiasi termal)
- 860 kJ/m²
- Lapisan ejekta
- 1,6 cm
Penampang kawah (skala sebenarnya 1:1)
Dasar kawah kompleks memantul naik: dasar datar, dinding berteras, puncak tengah (bentuk skematis; diameter dan kedalaman dari model). Dalam skala sebenarnya, kawah besar ternyata sangat dangkal.
Ukuran dalam skala sebenarnya
Dampak menurut jarak
| Jarak | Tekanan lebih puncak | Kecepatan angin puncak | Panas (radiasi termal) | Lapisan ejekta | Yang terjadi |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 km | 4,1 MPa | 1.600 m/s | 110 MJ/m² | 19 m | Panasnya membakar pakaian Ledakan menghancurkan gedung beton bertulang |
| 10 km | 870 kPa | 700 m/s | 26 MJ/m² | 2,4 m | Panasnya membakar pakaian Ledakan menghancurkan gedung beton bertulang |
| 20 km | 190 kPa | 280 m/s | 6,5 MJ/m² | 30 cm | Panasnya membakar pakaian Ledakan menghancurkan gedung beton bertulang |
| 50 km | 32 kPa | 66 m/s | 980 kJ/m² | 1,9 cm | Panasnya menyebabkan luka bakar derajat dua Ledakan memecahkan kaca jendela |
| 100 km | 10 kPa | 22 m/s | 190 kJ/m² | 2,4 mm | Ledakan memecahkan kaca jendela |
Ledakan: persamaan empiris Collins et al. (2005) dari data uji 1 kt (Glasstone & Dolan 1977), diskalakan dengan akar pangkat tiga energi. Panas: 0,3% energi menjadi radiasi; ambang luka bakar dan penyalaan naik sebanding E^(1/6). Ejekta: tebal lapisan yang jatuh pada jarak tersebut.
Cara kerja model
Energi kinetik asteroid adalah E = (π/12) ρ L³ v², dengan ρ massa jenis, L diameter, dan v kecepatan. Satu megaton TNT setara dengan 4,184 × 10¹⁵ joule.
Saat meluncur turun, udara menekan bagian depan benda dengan tekanan sekitar ρ_air v². Begitu tekanan itu melampaui kekuatan benda, benda itu pecah; awan pecahannya memipih seperti panekuk, dan jika melebar hingga tujuh kali lebar awalnya sebelum mencapai tanah, seluruh energinya dilepaskan sekaligus sebagai ledakan udara. Begitulah Chelyabinsk dan Tunguska meledak tanpa meninggalkan kawah.
Jika mencapai tanah, penskalaan π memberikan kawah transien yang tergali pada detik-detik pertama. Dindingnya merosot membentuk mangkuk akhir yang 25% lebih lebar (kawah sederhana) atau — di atas sekitar 3,2 km — runtuh menjadi kawah kompleks yang lebar dan dangkal dengan puncak tengah.
Di atas sekitar 15 km/s, tumbukan menguapkan batuan menjadi bola api yang panasnya membakar dari kejauhan. Gelombang ledakan menyusul, dan tanah berguncang dengan magnitudo M = 0.67 log₁₀E − 5.87 (E dalam joule).
Persamaan yang dipakai
-
E = (π/12) ρᵢ L³ v²Collins et al. 2005, eq. 1 -
Yᵢ = 10^(2.107 + 0.0624 √ρᵢ)Collins et al. 2005, § entry -
z_b = z* − 2H ln[1 + (l/2H) √(f_p² − 1)], f_p = 7Collins et al. 2005, eq. 18 -
D_tc = 1.161 (ρᵢ/ρ_t)^⅓ L^0.78 vᵢ^0.44 g^−0.22 sin^⅓θCollins et al. 2005, eq. 21 -
D_fr = 1.25 D_tc | D_fr = 1.17 D_tc^1.13 / D_c^0.13Collins et al. 2005, eq. 22, 27 -
R_f = 0.002 E^⅓, φ = f η E / (2π r²), η = 3×10⁻³Collins et al. 2005, § thermal -
p = (p_x r_x / 4r₁)(1 + 3 (r_x/r₁)^1.3), r₁ = r / E_kt^⅓Collins et al. 2005, § air blast -
M = 0.67 log₁₀E − 5.87Collins et al. 2005, § seismic -
t_e = D_tc⁴ / (112 r³)Collins et al. 2005, § ejecta
Tumbukan nyata: model vs pengamatan
Setiap preset memasukkan perkiraan terbaik ukuran, material, kecepatan, dan sudut peristiwa itu ke dalam model. Kolom pengamatan berisi apa yang benar-benar teramati atau direkonstruksi — bandingkan keduanya untuk melihat seberapa dekat model sederhana bisa mendekati kenyataan.
| Peristiwa | Masukan | Model | Pengamatan | Sumber |
|---|---|---|---|---|
| Chelyabinsk (2013) | 19 m · Batuan padat · 19 km/s · 18° | 465 kt TNT ledakan udara di ketinggian 33 km | 440–500 kt TNT ledakan udara di ketinggian ≈ 30 km | Brown et al. 2013, Nature 503, 238; Popova et al. 2013, Science 342, 1069 |
| Tunguska (1908) | 60 m · Batuan padat · 16 km/s · 35° | 10,4 Mt TNT ledakan udara di ketinggian 7,8 km | 3–15 Mt TNT ledakan udara di ketinggian 5–10 km | Boslough & Crawford 2008, Int. J. Impact Eng. 35, 1441 |
| Meteor Crater ≈ 50 ka | 40 m · Besi · 18 km/s · 45° | 10,4 Mt TNT kawah 1,2 km | kawah ≈ 1,2 km | Melosh & Collins 2005, Nature 434, 157 |
| Chicxulub 66 Ma | 12 km · Batuan padat · 20 km/s · 60° | 1,3×10⁸ Mt TNT kawah 150 km | kawah ≈ 180 km | Hildebrand et al. 1991, Geology 19, 867; Collins et al. 2020, Nat. Commun. 11, 1480 |
Seberapa pasti angka-angka ini?
- Ukuran, massa jenis, kecepatan, dan sudut penumbuk yang nyata jarang diketahui lebih teliti dari puluhan persen — padahal energinya naik sebanding pangkat tiga ukuran dan kuadrat kecepatan.
- Rumus kawah, ledakan, dan panas adalah persamaan empiris yang dicocokkan dengan eksperimen, data uji nuklir, dan simulasi: akurat dalam rentang beberapa kali lipat, bukan sampai digit terakhir. Preset Chicxulub kami, misalnya, menghasilkan kawah sekitar 150 km, sedangkan yang teramati sekitar 180 km.
- Model panekuk untuk proses pecah sengaja dibuat sederhana; model fragmentasi yang lebih baru memberikan ketinggian ledakan yang agak berbeda. Panas ledakan udara dan tsunami tidak dimodelkan. Ambang kerusakan seperti “5 psi meruntuhkan sebagian besar rumah” berasal dari uji senjata nuklir dan bergantung pada cara bangunan didirikan.
- Benda yang sangat kecil atau lambat diperlambat hingga beberapa km/s atau kurang dan hanya membuat lubang kecil; persamaan kawah (rezim gravitasi) menaksirnya terlalu besar.
Tanya jawab
Berapa energi yang dilepaskan asteroid pemusnah dinosaurus?
Kira-kira 10²³–10²⁴ joule — dalam orde 100 juta megaton TNT, setara miliaran bom Hiroshima. Benda berdiameter sekitar 10–15 km menghantam Chicxulub, Meksiko, 66 juta tahun lalu dengan kecepatan sekitar 20 km/s dan meninggalkan kawah selebar sekitar 180 km.
Mengapa Chelyabinsk dan Tunguska tidak meninggalkan kawah?
Keduanya benda berbatu berdiameter puluhan meter. Tekanan udara menghancurkannya tinggi di atmosfer — sekitar 30 km untuk Chelyabinsk, sekitar 5–10 km untuk Tunguska — sehingga energinya dilepaskan sebagai ledakan udara. Ledakan Tunguska merobohkan sekitar 2.000 km² hutan Siberia.
Seberapa sering tumbukan seperti ini terjadi?
Collins et al. (2005) memberikan selang rata-rata sekitar 109 × E^0.78 tahun, dengan E dalam megaton: sekitar setiap 60 tahun untuk ledakan udara seukuran Chelyabinsk (0,5 Mt), setiap 600–700 tahun untuk 10 Mt, dan dalam orde setiap 100 juta tahun untuk tumbukan seukuran Chicxulub.
Apa arti “5 psi”?
Tekanan lebih adalah seberapa besar gelombang ledakan menaikkan tekanan udara di atas normal (101 kPa ≈ 14,7 psi). 1 psi (6,9 kPa) memecahkan kaca jendela, 5 psi (34 kPa) meruntuhkan sebagian besar rumah, dan 20 psi (138 kPa) menghancurkan gedung beton bertulang. Ambang-ambang ini berasal dari survei kerusakan uji nuklir (Glasstone & Dolan 1977).
Sumber
- Collins, G. S., Melosh, H. J. & Marcus, R. A. (2005). Earth Impact Effects Program. Meteoritics & Planetary Science 40, 817–840.
- Earth Impact Effects Program (Imperial College London / Purdue University)
- Glasstone, S. & Dolan, P. J. (1977). The Effects of Nuclear Weapons, 3rd ed. U.S. DoD/DoE.
- Rumpf, C. M., Lewis, H. G. & Atkinson, P. M. (2017). Population vulnerability models for asteroid impact risk assessment. Meteoritics & Planetary Science 52, 1082–1102.
- Brown, P. G. et al. (2013). A 500-kiloton airburst over Chelyabinsk… Nature 503, 238–241.
- Popova, O. P. et al. (2013). Chelyabinsk airburst, damage assessment, meteorite recovery, and characterization. Science 342, 1069–1073.
- Boslough, M. B. E. & Crawford, D. A. (2008). Low-altitude airbursts and the impact threat. Int. J. Impact Engineering 35, 1441–1448.
- Melosh, H. J. & Collins, G. S. (2005). Meteor Crater formed by low-velocity impact. Nature 434, 157.
- Hildebrand, A. R. et al. (1991). Chicxulub Crater… Geology 19, 867–871.
- Collins, G. S. et al. (2020). A steeply-inclined trajectory for the Chicxulub impact. Nature Communications 11, 1480.
Sematkan alat ini
Sematkan alat ini di situs Anda sendiri secara gratis. Tautan atribusi disertakan.