Досега не е известен нито един потвърден случай на убийство на човек от метеорит. И в същото време дори малко небесно тяло, което за съжаление е нахлуло в земната атмосфера, има колосален разрушителен потенциал, съпоставим с ядрените оръжия. Понякога, както показаха последните събития, гостите от небето могат да ни хванат изненада.
Огнената топка, която прелетя над Челябинск и вдигна толкова много шум буквално и образно, изуми всички с невероятния си блясък и ударна вълна, която разруши стъклото, изнесе портата и откъсна облицовъчните панели от стените. Много е писано за последствията, много по-малко е казано за същността на това явление. За да разбере по-подробно процесите, протичащи с малки небесни тела, срещнали планетата Земя по пътя си, „ПМ“се обърна към Института по динамика на геосферите на Руската академия на науките, където отдавна изучават и математическо моделиране на движението на метеороидите, тоест небесните тела, влизащи в земната атмосфера. И ето какво успяхме да разберем.
Избита от колана
Тела като Челябинск произхождат от основния астероиден пояс, който се намира между орбитите на Марс и Юпитер. Не е толкова близо до Земята, но понякога астероидният пояс се разклаща от катаклизми: в резултат на сблъсъци по-големите предмети се разпадат на по-малки, а част от отломките преминават в категорията на околоземните космически тела - сега орбитите им преминават около орбитата на нашата планета. Понякога небесните камъни се изхвърлят от колана от смущения, причинени от големи планети. Както показват данните за траекторията на Челябинския метеорит, тя представлява така наречената група Аполон - група от малки небесни тела, движещи се около Слънцето по елиптични орбити, които пресичат земната орбита, а перихелионът им (тоест най-близкото разстояние от Слънцето) е по-малък от перихелията на земната орбита.
Тъй като най-често говорим за отломки, тези предмети имат неправилна форма. Повечето от тях са съставени от скала, наречена „хондрит“. Това име й е дадено заради хондрули - сферични или елиптични включвания с диаметър около 1 мм (по-рядко - повече), заобиколени от отломки или финокристална матрица. Хондритите са от различен тип, но сред метеороидите се срещат и железни образци. Интересно е, че има по-малко метални тела, не повече от 5% от общото количество, но желязото със сигурност преобладава сред намерените метеорити и техните отломки. Причините са прости: първо, хондритите са визуално трудни за разграничаване от обикновените земни камъни и трудно се откриват, и второ, желязото е по-силно, а железният метеорит има повече шансове да пробие плътните слоеве на атмосферата и да не се разпръсне на малки фрагменти.
Промоционално видео:
Невероятни скорости
Съдбата на метеороида зависи не само от неговия размер и физикохимичните свойства на неговото вещество, но и от скоростта на навлизане в атмосферата, която може да варира в доста широк диапазон. Но във всеки случай говорим за свръхвисока скорост, значително надвишаваща скоростта на движение дори не на свръхзвуков самолет, но и на орбитални космически кораби. Средната скорост на влизане в атмосферата е 19 km / s, обаче, ако метеороидът влезе в контакт със Земята по курсове, близки до следващия, скоростта може да достигне 50 km / s, тоест 180 000 km / h. Най-малката скорост на влизане в атмосферата ще бъде, когато Земята и малко небесно тяло се движат, както би било, в съседни орбити, една до друга, докато нашата планета не привлече метеороид.
Колкото по-висока е скоростта на навлизане на небесно тяло в атмосферата, толкова по-силно е натоварването върху него, толкова по-далеч от Земята тя започва да се разпада и по-голяма е вероятността тя да се срути, преди да достигне повърхността на нашата планета. В Намибия, заобиколен от внимателно изграден корпус във формата на малък амфитеатър, се намира огромен блок от метал, 84% желязо, както и никел и кобалт. Бучката тежи 60 тона, докато това е най-голямото твърдо парче от космическа материя, открито някога на Земята. Метеоритът падна на Земята преди около 80 000 години, без дори да остави кратер, след като падна. Вероятно поради някакво съвпадение на обстоятелствата скоростта на падането му е минимална, тъй като металевият метеорит Сихоте-Алин (1947г. Приморски край) се разпада на много парчета и при падане създава цяло кратерно поле, както и огромна площ от разпръскване на малки отломки, които все още се събират в тайгата на Усури.
Какво избухва там?
Дори преди метеоритът да падне на земята, той може, както ясно показа случаят в Челябинск, да бъде много, много опасен. Небесно тяло, избухнало в атмосферата с огромна скорост, поражда ударна вълна, при която въздухът се загрява до температури над 10 000 градуса. Излъчването на нагрятия от шок въздух причинява изпарението на метеороида. Благодарение на тези процеси той е обвит в ореол от светещ йонизиран газ - плазма. Зад ударната вълна се образува зона с високо налягане, която тества силата на фронталната част на метеорита. Отстрани налягането е значително по-ниско. В резултат на получения градиент на налягането метеоритът най-вероятно ще започне да се руши. Как точно се случва това зависи от конкретния размер, форма и структурни особености на дадения метеороид: пукнатини, вдлъбнатини, кухини. Важно е и друго - когато огънената топка е унищожена, нейната площ на напречното сечение се увеличава, което моментално води до увеличаване на отделянето на енергия. Площта на газ, която тялото улавя, се увеличава, все повече кинетична енергия се превръща в топлина. Бързият растеж на отделянето на енергия в ограничена пространство на пространството за кратко време не е нищо друго освен експлозия. Именно в момента на разрушаването сиянието на колата рязко се увеличава (възниква ярка светкавица). А повърхността на ударната вълна и съответно масата на нагрятия от удар удар въздух рязко нараства.като експлозия. Именно в момента на разрушаването сиянието на колата рязко се увеличава (възниква ярка светкавица). А повърхността на ударната вълна и съответно масата на нагрятия от удар удар въздух рязко нараства.като експлозия. Именно в момента на разрушаването сиянието на колата рязко се увеличава (възниква ярка светкавица). А повърхността на ударната вълна и съответно масата на нагрятия от удар удар въздух рязко нараства.
Когато конвенционално или ядрено оръжие избухне, ударната вълна има сферична форма, но в случай на метеорит, разбира се, това не е така. Когато малко небесно тяло навлезе в атмосферата, то образува конвенционална конична ударна вълна (метеороидът е едновременно на върха на конуса) - приблизително същият като този, създаден пред носа на свръхзвуков самолет.
Ударната вълна, генерирана от унищожаването на метеорит, може да донесе много повече проблеми, отколкото падането на голям отломък. На снимката - дупка в леда на езерото Чебаркул, предполагаемо пробита от парче от Челябинския метеорит.
Но разликата вече се наблюдава тук: в края на краищата самолетите са с облекчена форма и кола, разбиваща се в плътни слоеве, изобщо не е необходимо да бъде оптимизирана. Нередностите във формата му създават допълнителни турбуленции. С намаляване на височината на полета и увеличаване на плътността на въздуха се увеличават аеродинамичните товари. На височина от около 50 км те са сравними със силата на повечето каменни метеороиди и вероятно метеороидите ще започнат да се сриват. Всеки отделен етап на унищожаване носи със себе си допълнително освобождаване на енергия, ударната вълна придобива формата на силно изкривен конус, смачкване, поради което по време на преминаването на метеорит може да има няколко последователни скока на свръхналягане, които се усещат на земята като поредица от мощни хлопания. В случая с Челябинск имаше поне три такива плесни.
Въздействието на ударна вълна върху земната повърхност зависи от пътя на полета, масата и скоростта на тялото. Челябинският метеорит прелетя по много равна траектория, а ударната му вълна докосна само градските райони на ръба. Повечето от метеоритите (75%) влизат в атмосферата по траектории, наклонени към земната повърхност под ъгъл над 30 градуса, и тук всичко зависи от надморската височина, на която настъпва основната фаза на нейното забавяне, обикновено свързана с разрушаване и рязко увеличаване на освобождаването на енергия. Ако тази височина е голяма, ударната вълна ще достигне до Земята в отслабена форма. Ако разрушаването се случи на по-ниска надморска височина, ударната вълна може да "изчисти" огромна площ, подобно на това при атмосферна ядрена експлозия. Или както при въздействието на метеорита Тунгуска.
Как се изпарява камъкът
Още през 50-те години, за да се симулират процесите, протичащи по време на полет на метеороид през атмосферата, е създаден оригинален модел, който се състои от детонационен шнур (симулиращ фазата на полета преди унищожаване) и заряд, прикрепен към края му (симулиращ разширяване). Медните проводници, представящи гората, бяха фиксирани вертикално под модела на месинговата повърхност. Експериментите показаха, че в резултат на детонацията на основния заряд, проводниците, огъвайки се, дават много реалистична картина на сечта на гората, подобна на тази, наблюдавана в района на Подкаменна Тунгуска. Следи от метеорита Тунгуска все още не са открити, а популярната хипотеза, че тялото, което се е сблъскало със Земята през 1908 г., е леденото ядро на малка комета, изобщо не се счита за единственото надеждно. Съвременните изчисления показват, че тяло с по-голяма маса, влизащо в атмосферата,той се забива по-дълбоко в него преди етапа на забавяне и фрагментите му са изложени на силна радиация за по-дълго време, което увеличава вероятността от тяхното изпаряване.
Метеоритът Тунгуска може да бъде камък, но ако се разруши на сравнително малка надморска височина, може да генерира облак от много малки отломки, които се изпаряват от контакт с горещи газове. Само ударна вълна достигна земята, което доведе до унищожаване на площ над 2000 km², сравнимо с действието на термоядрен заряд с мощност 10-20 Mt. Това се отнася както за динамично въздействие, така и за тайгови пожари, генерирани от светкавица. Единственият фактор, който не работи в този случай, за разлика от ядрената експлозия, е радиацията. Действието на челната част на ударната вълна остави в себе си спомен под формата на „телеграфна гора“- стволовете се съпротивляваха, но всеки клон беше отсечен.
Въпреки факта, че метеоритите падат на Земята доста често, статистиката на инструменталните наблюдения на навлизането на малки небесни тела в атмосферата все още е недостатъчна.
Според предварителни оценки, отделянето на енергия по време на унищожаването на метеорита в Челябинск се счита за еквивалентно на 300 kt TNT, което е около 20 пъти повече от мощността на урана "Малиш", паднал върху Хирошима. Ако траекторията на полета на колата беше близка до вертикална и мястото на падането щеше да падне върху градското развитие, колосалните жертви и разрушенията бяха неизбежни. И така, колко голям е рискът от рецидив и трябва ли заплахата от метеорит да се приема сериозно?
Полезна предпазна мярка
Да, нито един метеорит, за щастие, още не е убил никого, но заплахата от небето не е толкова незначителна, че да бъде игнорирана. Небесните тела от типа Тунгуска падат на Земята около веднъж на 1000 години, което означава, че средно всяка година те напълно „почистват“2,5 км² територия. Падането на тяло от типа на Челябинск бе отбелязано за последно през 1963 г. в района на островите в Южна Африка - тогава отделянето на енергия по време на унищожаване също беше около 300 kt.
Понастоящем астрономическата общност има задачата да идентифицира и проследява всички небесни тела над 100 м в орбити близо до Земята. Но и по-малките метеороиди могат да създадат проблеми, пълният мониторинг на които все още не е възможен: това изисква специални и многобройни инструменти за наблюдение. Към днешна дата навлизането на само 20 метеороидни тела в атмосферата е наблюдавано с помощта на астрономически инструменти. Има само един известен случай, когато падането на сравнително голям метеорит (около 4 м в диаметър) се прогнозира за около ден (той падна в Судан през октомври 2008 г.). И междувременно, предупреждение за космически катаклизъм дори за един ден изобщо не е лошо. Ако небесно тяло заплаши да падне върху населено място, селището може да бъде евакуирано в рамките на 24 часа. И разбира се, един ден е достатъчен за нещоза да напомня още веднъж на хората: ако видите ярка светкавица в небето, трябва да се скриете и да не залепите лицето си върху стъклото на прозореца.
Олег Макаров
