Тепловi вибухи метеородiв у земнiй атмосферi
Информация - Авиация, Астрономия, Космонавтика
Другие материалы по предмету Авиация, Астрономия, Космонавтика
имо метеорити, бо земна атмосфера СФ сприятливим чинником для окремих космiчних тiл, великих за розмiром i зi швидкiстю входження, як правило, до 25 км/с.
Тунгуський болiд не залишив метеоритiв тому, що це було кометне тiло. Такi структури являють собою роi дрiбних пилових частинок, слабо звязаних мiж собою замороженими водою та вуглекислотою, i мають середню густину, що не перевищуСФ густину звичайноi води. Тому вони iнтенсивно руйнуються i подрiбнюються пiд час польоту через атмосферу. Тунгуське тiло (початкова маса приблизно 2106 т, швидкiсть пiд час входження в атмосферу, за оцiнками, 31 км/с) на своСФму шляху до вибуху пройшло бiля 200 км i втратило сотнi тисяч тонн своСФi маси, яка перетворилася на дрiбний пил. Рознесений вiтрами, вiн призвiв до того, що перша нiч пiсля Тунгуського явища по всiй РДвропi була надзвичайно свiтла. Навiть серед ночi на пiвднi, наприклад на Кавказi, можна було читати без штучного освiтлення. У цю нiч В. Г. Фесенков не змiг провести астрономiчнi спостереження в Ташкентськiй обсерваторii, бо темнота так i не настала.
Вiдомо, що високий аеродинамiчний тиск, який дiСФ на поверхню космiчних тiл пiд час руху в атмосферi, бiльший за мiцнiсть усiх можливих матерiалiв. Як показано в роботi [1], подрiбнена внаслiдок цього речовина розтiкаСФться, подiбно рiдинi, та швидко гальмуСФться, так що за дуже короткий час ii кiнетична енергiя передаСФться невеликому обСФму повiтря перед тiлом, стискуючи та нагрiваючи його до кiлькох десяткiв тисяч градусiв. Наслiдок такого процесу тепловий вибух, потужнiсть якого визначаСФться переданою кiнетичною енергiСФю.
У якiй же точцi траСФкторii болiда вiдбуваСФться тепловий вибух i спалах блиску?
На пiдставi аналiзу таких феноменiв, як Тунгуський, Сiхоте-Алiнський, Стерлiтамацький [4, 5] й iн., ми вперше висловили припущення [11], що тепловi вибухи великих метеороiдiв в атмосферi планети i, як наслiдок, спалахи блиску вiдбуваються на висотах максимального гальмування тiл. Цю iдею ми пiдтвердили пiд час вивчення руйнування фрагментiв ядра комети ШумейкерЛевi 9 в атмосферi Юпiтера [11, 12]. При цьому основним аргументом було добре узгодження обчисленого за теоретичною моделлю часу виходу плюму на поверхню Юпiтера з даними прямих реСФстрацiй космiчними апаратами. (Пiд поняттям поверхня Юпiтера ми розумiли глибину в його атмосферi, де вже утворювалася ударна хвиля пiд час входження космiчного тiла.)
Незалежним пiдтвердженням розрахованоi нами глибини вибуху, визначеноi за умови максимального гальмування кометного фрагмента дiаметром 1 км в атмосферi Юпiтера, стала робота [9]. У нiй глибина вибуху, яка збiглася з нашою, була визначена на зовсiм iншiй пiдставi з аналiзу результатiв вимiрювань випромiнювання молекул, якi виникли внаслiдок вибуху та були винесенi у верхню атмосферу Юпiтера.
Пiсля теплового вибуху метеороiда в атмосферi Землi, як правило, на поверхню планети випадають його залишки-фрагменти, якi утворюють ударнi кратери. Тепловi вибухи в атмосферi Землi створюють i монолiтнi (камянi чи залiзнi), i кометнi тiла. Наведене твердження про залишки-фраТСменти стосуСФться монолiтних тiл з масою, яка не перевищуСФ 400 т, бо бiльшi космiчнi тiла проходять атмосферу практично без утрати маси та швидкостi й вибухають на поверхнi Землi. Вони утворюють вибуховi кратери, не залишаючи метеоритiв, бо вся iхня речовина (частково i навколишня) випаровуСФться в процесi вибуху. До таких належить i космiчне тiло, що утворило Аризонський кратер (США) дiаметром 1200 м, завглибшки 175 м, а маса цього тiла приблизно така ж, як i маса Тунгуського тiла 1 млн. т. Частота падiнь на Землю таких тiл, як кометне Тунгуське чи монолiтне (залiзне) Аризонське, згiдно з нашою iнтегральною функцiСФю припливу космiчних тiл на Землю [6], становить приблизно один раз за 1300 рокiв. Доплив космiчноi речовини на Землю за рiк 140 тис. т, щороку на Землю падаСФ близько 800 метеоритiв. Найбiльше тiло, що входить в атмосферу нашоi планети протягом року, маСФ масу 100 т.
Спецiальна оптична апаратура на американських геостацiонарних супутниках зареСФструвала з лютого 1994 р. до вересня 2002 р. понад 300 вибухiв-спалахiв метеороiдiв у земнiй атмосферi. На основi аналiзу опублiкованих результатiв [10] ми виявили, що вибух метеороiда над Середземним морем (6 червня 2002 р.) з великою iмовiрнiстю був утворений кометним тiлом, бо його початкова маса дорiвнюСФ приблизно 700 т, а енергiя спалаху становить 26 кт тринiтротолуолу. Авторiв статтi [10], судячи з усього, не цiкавило питання, на яких висотах вiдбуваються тепловi вибухи, ними опрацьованi, бо енергiю вибуху, а значить, i масу за вибраноi швидкостi входження тiла в атмосферу вони прирiвнювали до початковоi. Треба було врахувати втрату маси за час руху тiла до вибуху. Опрацювавши бiльш коректно результати вже згаданоi роботи [10], ми й дiйшли висновку, що таке тiло, якщо воно було б монолiтним (камяним або залiзним), пройшло б нашу атмосферу без спалаху: висота його максимального гальмування мiститься нижче (формально) поверхнi Середземного моря. На мiй лист з цього приводу до одного з авторiв роботи Д.О. Ревелле (D.O. ReVelle) вiдповiдi не надiйшло.
Спалах блиску вiдбуваСФться на невеликому iнтервалi висот, значно меншому за висоту однорiдноi атмосфери. Утрата тiлом енергii на гальмування за цей час перевищуСФ енергiю, яка потрiбна для повного випаровування всього тiла. Тому можна вважати вибух точковим i застосовувати вiдому теорiю вибуху в середовищi з експоненцiально-змiнною густиною [2, 3]. Вiдповiдно до цiСФi