大气通过空中爆发的质量损失

我们给出了空中爆发导致大气质量损失的简单解析描述，并证明当导致空中爆发而非地面爆炸的最大撞击体尺寸 $r_o$ 大于实现大气损失所需的最小撞击体尺寸 $r_{min}$ 时，空中爆发造成的质量损失变得显著。对于给出最严格限制的垂直轨迹，当 $\rho_o/\rho_i \gtrsim 0.4 v_e/v_\infty$ 时该条件近似满足，这意味着对于速度为行星逃逸速度几倍的撞击体，大气密度需与撞击体密度相当。导致空中爆发诱发质量损失的撞击体半径范围 $r_o-r_{min}$ 随大气与撞击体密度之比以及撞击体轨迹角度的增大而增大。在总质量、标高和大气表面密度等效的绝热大气与等温大气中，导致空中爆发诱发质量损失的撞击体半径范围以及损失的大气质量在绝热大气中更大。我们的结果表明，空中爆发预计不会显著贡献地球的大气质量损失历史，但预计对具有显著大气的类似海王星的行星和系外行星起重要作用。对于类海王星大气，空中爆发每次撞击体质量抛射的大气质量与地面爆炸损失者相当，这意味着对于遵循Dohnanyi尺寸分布的撞击体，空中爆发的总体损失预计超过地面爆炸 $(r_{ground}/r_{aerial})^{0.5}$ 倍。