Hittills är inte ett enda bekräftat fall av mänskligt dödande av en meteorit känt. Och samtidigt har till och med en liten himmelkropp, som tyvärr invaderat jordens atmosfär, en kolossal förstörande potential som kan jämföras med kärnvapen. Ibland, som de senaste händelserna har visat, kan gäster från himlen fånga oss överraskande.
Boliden som flög över Chelyabinsk och gjorde så mycket ljud bokstavligen och bildligt förvånade alla med sin otroliga glöd och chockvåg som smulat glas, genomförde grinden och slet av de motstående panelerna från väggarna. Mycket har skrivits om konsekvenserna, mycket mindre har sagts om essensen av detta fenomen. För att förstå mer detaljerat processerna som inträffade med små himmelkroppar som mötte planeten Jorden på väg, vände sig "PM" till Institute of Dynamics of Geospheres of the Russian Academy of Sciences, där de länge har studerat och matematisk modellering av rörelsen av meteoroider, det vill säga himmelkroppar som kommer in i jordens atmosfär. Och här är vad vi lyckades ta reda på.
Slog ut ur bältet
Kroppar som Chelyabinsk kommer från det huvudsakliga asteroidbältet, som ligger mellan banorna mellan Mars och Jupiter. Det är inte så nära jorden, men ibland skakas asteroidbältet av katastrofer: till följd av kollisioner, sönderdelas större föremål i mindre, och några av skräp passerar in i kategorin av kosmiska kroppar nära jorden - nu går deras banor över vår planet. Ibland kastas himmelstenar ut ur bältet av störningar orsakade av stora planeter. Som uppgifterna om banan för Chelyabinsk meteorit visar, representerade den den så kallade Apollo-gruppen - en grupp små himmelkroppar som rör sig runt solen i elliptiska banor som korsar jordens omloppsbana, och deras perihelion (det vill säga det närmaste avståndet från solen) är mindre än perihelien mellan jordens omloppsbana.
Eftersom vi oftast pratar om skräp har dessa föremål en oregelbunden form. De flesta av dem består av en sten som kallas "chondrit". Detta namn gavs henne på grund av kondruller - sfäriska eller elliptiska inneslutningar med en diameter på cirka 1 mm (mindre ofta - mer), omgiven av ett skräp eller finkristallin matris. Chondrites är av olika typer, men också järnprover finns bland meteoroider. Det är intressant att det finns färre metallkroppar, inte mer än 5% av det totala, men järn dominerar säkert bland de hittade meteoriterna och deras skräp. Skälen är enkla: för det första är chondriter visuellt svåra att skilja från vanliga jordstenar och är svåra att upptäcka, och för det andra är järn starkare, och chansen att bryta igenom de täta lagren i atmosfären och inte spridas i små fragment i en järnmeteorit är större.
Kampanjvideo:
Otroliga hastigheter
En meteoroids öde beror inte bara på dess substans och dess ämnes fysikalisk-kemiska egenskaper, utan också av hastigheten på inträde i atmosfären, som kan variera över ett ganska brett intervall. Men i alla fall talar vi om ultrahöga hastigheter, vilket väsentligt överskrider rörelseshastigheten, inte ens för supersoniska flygplan, utan också för orbital rymdfarkoster. Medelhastigheten för inträde i atmosfären är 19 km / s, men om meteoroid kommer i kontakt med jorden på banor nära den kommande, kan hastigheten nå 50 km / s, det vill säga 180 000 km / h. Den minsta hastigheten för inträde i atmosfären är när jorden och en liten himmelkropp rör sig, som det var, i angränsande banor, bredvid varandra, tills vår planet lockar en meteoroid.
Ju högre hastigheten för en himmelkropps inträde i atmosfären, desto starkare belastning på den, desto längre från jorden börjar den kollapsa och desto högre är sannolikheten för att den kommer att kollapsa innan den når ytan på vår planet. I Namibia, omgiven av en noggrant konstruerad kapsling i form av en liten amfiteater, ligger ett enormt metallblock, 84% järn, samt nickel och kobolt. Klumpen väger 60 ton, medan den är den största fasta biten av kosmisk materia som någonsin hittats på jorden. Meteoriten föll till jorden för cirka 80 000 år sedan, utan att ens lämna en krater efter att den föll. På grund av viss sammanfall av omständigheter var antagligen fallet av det minimalt, eftersom metallen Sikhote-Alin (1947,Primorsky Krai) föll ihop i många bitar och skapade, när det föll, ett helt kraterfält, samt ett enormt spridningsområde av små skräp, som fortfarande samlas i Ussuri taiga.
Vad exploderar där?
Redan innan meteoriten faller till marken kan den, som Chelyabinsk-fallet tydligt visade, vara mycket, mycket farlig. En himmelkropp som brister i atmosfären med en enorm hastighet genererar en chockvåg där luften värms upp till temperaturer över 10.000 grader. Strålning av chockuppvärmd luft orsakar förångningen av meteoroid. Tack vare dessa processer är den innesluten i en glorie av glödande joniserad gasplasma. En högtryckszon bildas bakom chockvågen, som testar styrkan hos den främre delen av meteoriten. På sidorna är trycket betydligt lägre. Som ett resultat av den resulterande tryckgradienten kommer meteoriten sannolikt att börja kollapsa. Hur exakt detta händer beror på den angivna meteoroidens specifika storlek, form och strukturella egenskaper: sprickor, urtag, håligheter. En annan sak är viktig - när eldbollet förstörs ökar dess tvärsnittsarea, vilket direkt leder till en ökning av energiutsläpp. Gasområdet som kroppen fångar upp ökar, allt mer kinetisk energi omvandlas till värme. Den snabba tillväxten av energiutsläpp i ett begränsat utrymme på kort tid är inget annat än en explosion. Det är vid förstörelsens ögonblick som bilens glöd ökar kraftigt (en ljus blixt uppstår). Och ytarean på chockvågen och följaktligen växer massan av den chockvärmda luften plötsligt.som en explosion. Det är vid förstörelsens ögonblick att bilens glöd ökar kraftigt (en ljus blixt uppstår). Och ytarean på chockvågen och följaktligen växer massan av den chockvärmda luften plötsligt.som en explosion. Det är vid förstörelsens ögonblick att bilens glöd ökar kraftigt (en ljus blixt uppstår). Och ytarean på chockvågen och följaktligen växer massan av den chockvärmda luften plötsligt.
När ett konventionellt eller kärnvapen exploderar har chockvågen en sfärisk form, men för en meteorit är detta naturligtvis inte fallet. När en liten himmelkropp kommer in i atmosfären, bildar den en konventionell konisk chockvåg (meteoroiden är samtidigt på spetsen av konen) - ungefär samma som den som skapades framför näsan på ett supersoniskt flygplan.
Chockvågen som genereras av förstörelsen av en meteorit kan ge mycket mer problem än fallet av ett stort skräp. På fotot - ett hål i isen i sjön Chebarkul, förmodligen genomborrad av en bit av Chelyabinsk-meteoriten.
Men skillnaden observeras redan här: flygplanen har ju en strömlinjeformad form, och en bil som kraschar i täta lager behöver inte alls rationaliseras. Oegentligheter i sin form skapar ytterligare turbulens. Med en minskning av flyghöjden och en ökning av lufttätheten ökar aerodynamiska belastningar. I höjder på cirka 50 km är de jämförbara med styrkan hos de flesta stenmeteorider, och meteoroiderna kommer troligen att börja kollapsa. Varje separat förstörelsesteg medför en extra frigöring av energi, chockvågen har formen av en starkt förvrängd kon, krossningar, på grund av att det under passagen av en meteorit kan finnas flera på varandra följande våg av övertryck, som kännas på marken som en serie kraftfulla klappar. I Chelyabinsk-fallet fanns minst tre sådana klappar.
Effekten av en chockvåg på jordens yta beror på kroppens flygväg, massa och hastighet. Chelyabinsk-meteoriten flög längs en mycket platt bana, och dess chockvåg rörde bara stadsområdena i utkanten. De flesta av meteoriterna (75%) kommer in i atmosfären längs banor som lutar till jordytan i en vinkel på mer än 30 grader, och här beror allt på den höjd där huvudfasen för dess retardation inträffar, vanligtvis förknippad med förstörelse och en kraftig ökning av energiutsläpp. Om denna höjd är stor kommer chockvågen att nå jorden i en försvagad form. Om förstörelsen inträffar i lägre höjder kan chockvågen "rensa ut" ett enormt område, precis som det händer i en atmosfärisk kärnkraftsexplosion. Eller som påverkan av Tunguska-meteoriten.
Hur stenen förångades
Tillbaka på 1950-talet, för att simulera de processer som inträffade under flyget av en meteoroid genom atmosfären, skapades en originalmodell, som bestod av en detonationssnör (simulerar flygsfasen före förstörelse) och en laddning fäst vid dess slut (simulering av expansion). Koppartrådar som representerar skogen fixerades vertikalt under modellen av mässingsytan. Experiment har visat att, som en följd av detonationen av huvudladdningen, ledningarna, böjning, gav en mycket realistisk bild av skogsavverkning, liknande den som observerades i Podkamennaya Tunguska-området. Spår av Tunguska-meteoriten har ännu inte hittats, och den populära hypotesen om att kroppen som kolliderade med jorden 1908 var iskärnan i en liten komet anses inte alls vara den enda pålitliga. Moderna beräkningar visar att en kropp med större massa kommer in i atmosfären,den kastar sig djupare in innan retardationsstadiet, och dess fragment utsätts för stark strålning under en längre tid, vilket ökar sannolikheten för deras förångning.
Tunguska-meteoriten kunde mycket väl ha varit sten, men den blev förstörd i relativt låg höjd och kunde ha genererat ett moln av mycket litet skräp, som förångades från kontakt med heta gaser. Endast en chockvåg nådde marken, vilket gav förstörelse på ett område på mer än 2000 km², jämförbart med verkan av en termonukleär laddning med en effekt på 10-20 Mt. Detta hänvisar till både dynamisk påverkan och taiga bränder som genereras av en lätt blixt. Den enda faktorn som inte fungerade i detta fall, till skillnad från en kärnkraftsexplosion, är strålning. Handlingen av den främre delen av chockvågen lämnade i sig ett minne i form av en "telegrafskog" - stammarna motgick, men varje gren huggades av.
Trots att meteoriter faller på jorden ganska ofta, är statistiken över instrumentella observationer av små himmelkroppar till atmosfären fortfarande otillräcklig.
Enligt preliminära uppskattningar anses energiförsörjningen under förstörelsen av Chelyabinsk-meteoriten vara motsvarande 300 kt TNT, vilket är ungefär 20 gånger mer än kraften i uranet "Baby" tappade på Hiroshima. Om banan i bilens flygning var nära vertikal och platsen för fallet skulle falla på stadsutveckling, skulle kolossala skadade och förstörelse vara oundvikliga. Så hur stor är risken för återfall och bör meteorithotet tas på allvar?
En användbar försiktighetsåtgärd
Ja, inte en enda meteorit har lyckligtvis dödat någon ännu, men hotet från himlen är inte så obetydligt att ignoreras. Himmelskroppar av typen Tunguska faller till jorden ungefär en gång per 1000 år, vilket innebär att de i genomsnitt varje år "rensar upp" 2,5 km² territorium. Fallet av en kropp av typen Chelyabinsk noterades för sista gången 1963 i regionen på öarna i Sydafrika - då var energiutsläppet under förstörelsen också cirka 300 kt.
För närvarande har det astronomiska samhället fått i uppdrag att identifiera och spåra alla himmelkroppar större än 100 m tvärs över banor nära jordens. Men mindre meteoroider kan också göra problem, vars totala övervakning ännu inte är möjlig: detta kräver speciella och många observationsinstrument. Hittills har endast 20 meteoroidkroppar inträffat i atmosfären observerats med hjälp av astronomiska instrument. Det finns bara ett känt fall när fallet av en relativt stor meteorit (cirka 4 m i diameter) förutsades på ungefär en dag (det föll i Sudan i oktober 2008). Och under tiden är en varning om en kosmisk katastrof även på en dag inte alls dålig. Om en himmelkropp hotar att falla på en bosättning kan bosättningen evakueras inom 24 timmar. Och naturligtvis räcker en dag för någotför att påminna människor ännu en gång: om du ser en ljus blixt på himlen måste du gömma dig och inte fästa ansiktet mot fönsterglaset.
Oleg Makarov