Formación eventual del disco basura espacial

Escuché que eventualmente toda la basura espacial en órbita alrededor de la Tierra formará un disco muy parecido a los anillos de Saturno. Si esto es cierto, ¿por qué? Esperaría que esa basura espacial simplemente formara una capa esférica en órbita sobre la Tierra debido a la atracción mutua de la gravedad entre las piezas individuales de basura espacial que causa su dispersión.

Cualquier ayuda es muy apreciada.

Esto es esencialmente un duplicado de ¿Por qué nuestros planetas en el sistema solar están todos en el mismo disco/plano/capa? . Como dice la respuesta de Warrick a esa pregunta, las colisiones entre objetos en órbita dan como resultado que todo colapse gradualmente en un solo plano. El material sin colisiones, por ejemplo, la materia oscura, no hace esto, por lo que permanece como una esfera difusa.
La Tierra y otros planetas no gigantes no tienen anillos, por lo que debe haber alguna razón por la que no se forman o duran poco.
@KeithMcClary: la distancia óptima para que se forme un disco en un planeta rocoso es probablemente demasiado baja y dentro de los rastros de la atmósfera. Entonces, en unos pocos miles/millones de años, los escombros formarían un disco, su órbita decaería y caería en el planeta.
Physics of Planetary Rings , p.95 analiza la formación y el tamaño de los anillos.

Respuestas (1)

Dos cosas.

En primer lugar, creo que la basura espacial tiene un momento angular neto alrededor del eje de rotación de la Tierra. Esto se debe a que se lanza con momento angular desde la superficie de la Tierra y, por lo general, en la dirección de giro.

En segundo lugar, los fragmentos individuales de basura espacial son capaces de colisiones inelásticas que dan como resultado la pérdida de energía cinética, pero no del momento angular.

Si estas cosas son ciertas, eventualmente el sistema se asentará en alguna configuración con energía cinética mínima para un momento angular dado, que será una estructura similar a un disco. Sin embargo, la mayor parte de la basura espacial ya se encuentra en órbita terrestre baja. Si pierde energía cinética, volverá a entrar en la atmósfera terrestre y se quemará.

No sabría en qué escalas de tiempo podría suceder esto: las colisiones entre pedazos de chatarra son razonablemente raras, pero un peligro es que algunas colisiones grandes podrían desencadenar una cascada de colisiones; Se cree que el mismo proceso (entre los planetesimales) produce discos de escombros de polvo alrededor de algunas estrellas. Como señala @rob, si las escalas de tiempo para las colisiones inelásticas son demasiado largas, entonces la interacción con la atmósfera extendida de la Tierra arrastrará la basura espacial antes de que pueda formar un disco.

Al considerar las escalas de tiempo, recuerde que la mayoría de las órbitas terrestres bajas tienen una interacción no despreciable con la atmósfera durante años o décadas. Si habría suficientes interacciones inelásticas para formar un disco antes de que las cosas de baja altitud vuelvan a entrar en la atmósfera es una cuestión numérica.
@rob De hecho. La afirmación de que "toda la basura espacial... formará un disco" ciertamente no es cierta.
Si se aplica a una protoestrella, ¿se formará el disco protoplanetario alrededor del ecuador de la estrella porque tiene mayor velocidad angular y momento angular (debido a la rotación diferencial) alrededor del ecuador?
@KFerreira El disco se forma ecuatorialmente porque ese es el plano perpendicular al vector de momento angular neto. No tiene nada que ver con la rotación diferencial.
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