为什么火星海啸的速度只有200公里/小时，比地球慢四倍?

Question

新闻文章与火星海啸有关的陨石坑描述了数值计算的结果，该结果解决了由撞击引发的巨大火星海啸在火星景观上留下可识别特征的可能性。这项研究发表在《地球物理研究-行星》杂志上，但目前DOI链接似乎不起作用。然而，它似乎是:

Costard et al. 2017;模拟海啸传播和早期火星海洋中指纹地形的就位， doi: 10.1002/2016je005230;

文摘:

在阿拉伯地(Arabia Terra)发现的片状碎屑沉积物，沿着被提议的前北部海洋的古海岸线，重新引发了人们对火星早期地质历史中海洋大小水体的存在和稳定性的质疑。通过比较火星沉积物的地貌特征与经过验证的陆地模型(按火星比例缩放)对三个潜在海平面的海啸波高、传播方向、上升高度和距离的预测，研究了北部海洋可能发生的撞击引发的海啸。我们的模型表明，几个直径在30-50公里之间的潜在撞击坑可能是海啸事件的源头。在沿二分法边界的平坦山谷和高原的复杂地形中，模拟中观察到的多重反射波和折射波的干涉可能解释了指印地形特征的弓形图案的起源。

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我还不能访问这篇文章，但BBC对科斯塔德的采访让我对海啸的速度感到困惑:

科斯塔德说，地震期间形成了两个连续的海浪。“这是一场大规模、高速的海啸。一开始，撞击形成了一个直径70公里的陨石坑。这就排出了大量的水，波的传播速度为60米/秒他解释道。(重点)

“最初的海浪大约有300米高。仅仅几个小时后，海啸就到达了距离陨石坑几百公里的古海岸线。”

这股巨浪冲过山丘、高原，冲过山谷，留下了叶状流沉积物。

“终于…由于火星上的海洋填满了陨石坑，产生了一种反弹，这就产生了第二次波传播，”科斯塔德博士补充道。

60米/秒是216公里/小时，这与前面提到的几小时几百公里是一致的。

问题:如果我用地球上海啸的速度来计算，我看到的是每小时800公里。火星表面的重力约为3.71 m/s^2，比地球的重力低2.6倍。这是否从数量上解释了海啸波速度变慢的因素?

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下图:“指纹地形可能是在两组海啸波相互作用时形成的。在这里．

Answer 1

链接的论文对一场假想的海啸进行了数值模拟，并预测海啸的速度在60米/秒(发生地点)和30米/秒(靠近海岸)之间。我们可以尝试一个粗略的近似，看看我们是否接近，并理解为什么速度会比地球上的速度低得多。

海啸表现为波长很长的引力波。在浅水中(几乎地球上任何地方的海洋都算浅水，因为这样的长波)，它移动的速度近似为

$$V = \sqrt{gD}$$

其中V是波速，D是深度，g是重力加速度。

地球上，$g = 9.81$ m/s²而且，在深海中，我们可以假设深度为4公里，速度为198米/秒，即713公里/小时。

让我们在火星上试试这个。正如你们所知，火星上的重力加速度大约是3.8米/秒²，链接的论文假设火星上的海洋深度在100到1200米之间(请原谅我，如果这不是很正确-我只是浏览了一下论文，这些数字来自表1)。我们假设深度为1000米，因为在深水中会发现最高的速度:

大概3.8 {$ $ V = \ \乘以1000}= 61.6 \ \ textrm {m / s} $ $

这已经足够接近它们的舒适值了。所以这里描述的火星上的海啸会比地球上的慢得多，因为火星上的重力更弱，海洋的深度也更浅。