Până acum, nu se cunoaște niciun singur caz confirmat de ucidere de către un meteorit de către oameni. Și în același timp, chiar și un mic corp ceresc, care, din păcate, a invadat atmosfera Pământului, are un potențial colosal distructiv comparabil cu armele nucleare. Uneori, așa cum au arătat evenimentele recente, oaspeții din cer ne pot prinde prin surprindere.
Bolida care a zburat peste Chelyabinsk și a făcut atât de mult zgomot literal și figurat a uimit pe toată lumea cu strălucirea sa incredibilă și unda de șoc care s-a sfâșiat, a dus poarta și a rupt panourile de pe pereți. S-a scris mult despre consecințe, cu atât mai puțin s-a spus despre esența acestui fenomen. Pentru a înțelege mai detaliat procesele care au loc cu mici corpuri cerești care au întâlnit planeta Pământ pe drumul lor, „PM” s-a îndreptat către Institutul de Dinamică a Geosferelor din Academia Rusă de Științe, unde studiază și modelează matematica mișcarea meteoroizilor, adică a corpurilor cerești care intră în atmosfera Pământului. Și iată ce am reușit să aflăm.
Eliminat din centură
Corpuri precum Chelyabinsk provin din centura principală a asteroizilor, care se află între orbitele Marte și Jupiter. Nu este atât de aproape de Pământ, dar uneori centura de asteroizi este zguduită de cataclisme: ca urmare a coliziunilor, obiectele mai mari se dezintegrează în altele mai mici, iar unele dintre resturi trec în categoria corpurilor cosmice din apropierea Pământului - acum orbitele lor traversează orbita planetei noastre. Uneori, pietrele cerești sunt scoase din centură de tulburările cauzate de planetele mari. După cum arată datele despre traiectoria meteoritului Chelyabinsk, aceasta a reprezentat așa-numitul grup Apollo - un grup de mici corpuri cerești care se deplasează în jurul Soarelui în orbite eliptice care intersectează orbita Pământului, iar periheionul lor (adică distanța cea mai apropiată de Soare) este mai mică decât perihelia orbitei Pământului.
Deoarece vorbim cel mai adesea despre resturi, aceste obiecte au o formă neregulată. Cele mai multe dintre ele sunt compuse dintr-o rocă numită „condrita”. Acest nume i-a fost dat din cauza condrilelor - incluziuni sferice sau eliptice de aproximativ 1 mm în diametru (mai rar - mai mult), înconjurate de resturi sau matrice fin-cristaline. Condritele sunt de diferite tipuri, dar și specii de fier se găsesc printre meteoroizi. Este interesant faptul că există mai puține corpuri metalice, nu mai mult de 5% din total, dar fierul predomină cu siguranță printre meteoritii găsiți și resturile lor. Motivele sunt simple: în primul rând, condriții sunt greu de diferențiat vizual de pietrele de pământ obișnuite și sunt dificil de detectat, iar în al doilea rând, fierul este mai puternic, iar un meteorit de fier are mai multe șanse să se desprindă de straturile dense ale atmosferei și să nu se împrăștie în fragmente mici.
Video promotional:
Viteze incredibile
Soarta unui meteoroid depinde nu numai de mărimea sa și de proprietățile fizico-chimice ale substanței sale, ci și de viteza de intrare în atmosferă, care poate varia pe un interval destul de larg. Dar, în orice caz, vorbim despre viteze ultra-mari, care depășesc semnificativ viteza de mișcare nu chiar a aeronavelor supersonice, ci și a navelor spațiale orbitale. Viteza medie de intrare în atmosferă este de 19 km / s, însă, dacă un meteoroid intră în contact cu Pământul pe cursurile apropiate de cea viitoare, viteza poate atinge 50 km / s, adică 180.000 km / h. Cea mai mică rată de intrare în atmosferă va fi atunci când Pământul și un mic corp ceresc se mișcă, așa cum s-a întâmplat, pe orbitele vecine, unul lângă altul, până când planeta noastră va atrage un meteoroid.
Cu cât este mai mare rata de intrare a unui corp ceresc în atmosferă, cu atât este mai puternică sarcina pe el, cu atât mai departe de Pământ începe să se prăbușească și cu atât este mai mare probabilitatea ca acesta să se prăbușească fără a ajunge la suprafața planetei noastre. În Namibia, înconjurat de o incintă construită cu grijă, sub forma unui mic amfiteatru, se află un bloc imens de metal, 84% fier, precum și nichel și cobalt. Lotul cântărește 60 de tone, în timp ce este cea mai mare bucată solidă de materie cosmică găsită vreodată pe Pământ. Meteoritul a căzut pe Pământ cu aproximativ 80.000 de ani în urmă, fără a părăsi măcar un crater după ce a căzut. Probabil, din cauza unor coincidențe de circumstanțe, rata căderii sale a fost minimă, deoarece meteoritul metal Sikhote-Alin (1947,Primorsky Krai) s-a destrămat în multe bucăți și, la cădere, a creat un întreg câmp de cratere, precum și o zonă uriașă de dispersie a resturilor mici, care sunt încă colectate în taiga Ussuri.
Ce explodează acolo?
Chiar înainte ca meteoritul să cadă la pământ, poate, după cum a arătat clar cazul Chelyabinsk, să fie foarte, foarte periculos. Un corp ceresc care izbucnește în atmosferă cu o viteză imensă generează un val de șoc în care aerul se încălzește până la temperaturi peste 10.000 de grade. Radiația aerului încălzit prin șoc provoacă evaporarea meteoroidului. Datorită acestor procese, acesta este învăluit într-un halou de gaz ionizat strălucitor - plasma. În spatele undei de șoc se formează o zonă de înaltă presiune, care testează rezistența părții frontale a meteoritului. Pe părți, presiunea este semnificativ mai mică. Ca urmare a gradientului de presiune rezultat, meteoritul va începe cel mai probabil să se prăbușească. Cât de exact se întâmplă acest lucru depinde de mărimea, forma și caracteristicile structurale specifice ale meteoroidului dat: fisuri, adâncituri, cavități. Un alt lucru este important - atunci când bola de foc este distrusă, suprafața sa transversală crește, ceea ce duce instantaneu la o creștere a eliberării de energie. Zona de gaz pe care o captează corpul crește, din ce în ce mai multă energie cinetică este transformată în căldură. Creșterea rapidă a eliberării de energie într-o zonă limitată de spațiu într-un timp scurt nu este altceva decât o explozie. În momentul distrugerii, strălucirea mașinii crește brusc (apare un flash luminos). Și suprafața undei de șoc și, în consecință, masa aerului încălzit prin șoc crește brusc.ca o explozie. În momentul distrugerii, strălucirea mașinii crește brusc (apare un flash luminos). Și suprafața undei de șoc și, în consecință, masa aerului încălzit prin șoc crește brusc.ca o explozie. În momentul distrugerii, strălucirea mașinii crește brusc (apare un flash luminos). Și suprafața undei de șoc și, în consecință, masa aerului încălzit prin șoc crește brusc.
Când o armă convențională sau nucleară explodează, unda de șoc are o formă sferică, dar în cazul unui meteorit, desigur, nu este cazul. Atunci când un mic corp ceresc intră în atmosferă, el formează o undă de șoc convențională conică (în timp ce meteoroidul este pe vârful conului) - aproximativ același cu cel creat în fața nasului unei aeronave supersonice.
Unda de șoc generată de distrugerea unui meteorit poate aduce mult mai multe probleme decât căderea unei resturi mari. În fotografie - o gaură în gheața lacului Chebarkul, străpunsă probabil de o bucată de meteorit Chelyabinsk.
Dar diferența este deja observată aici: până la urmă, aeronava are o formă simplificată, iar o mașină care se prăbușește în straturi dense nu trebuie deloc eficientă. Iregularitățile în forma sa creează turbulențe suplimentare. Odată cu scăderea altitudinii de zbor și creșterea densității aerului, încărcările aerodinamice cresc. La altitudini de aproximativ 50 km, acestea sunt comparabile cu puterea majorității meteoroizilor din piatră, iar meteoroizii vor începe să se prăbușească. Fiecare etapă separată de distrugere poartă cu ea o eliberare suplimentară de energie, unda de șoc ia forma unui con puternic distorsionat, zdrobitoare, datorită căreia, în timpul trecerii unui meteorit, pot apărea mai multe surplusuri succesive de exces de presiune, care sunt resimțite pe sol ca o serie de lovituri puternice. În cazul Chelyabinsk, au existat cel puțin trei astfel de clapete.
Impactul unei valuri de șoc pe suprafața Pământului depinde de calea de zbor, masa și viteza corpului. Meteoritul Chelyabinsk a zburat de-a lungul unei traiectorii foarte plate, iar valul său de șoc a atins doar zonele urbane de la margine. Majoritatea meteoriților (75%) intră în atmosferă de-a lungul unor traiectorii înclinate pe suprafața Pământului la un unghi mai mare de 30 de grade, iar aici totul depinde de altitudinea la care are loc faza principală a decelerării sale, de obicei asociată cu distrugerea și o creștere accentuată a eliberării de energie. Dacă această înălțime este mare, valul de șoc va ajunge pe Pământ într-o formă slăbită. Dacă distrugerea are loc la altitudini mai mici, valul de șoc poate „curăța” o zonă imensă, la fel cum se întâmplă într-o explozie nucleară atmosferică. Sau ca în impactul meteoritului Tunguska.
Cum s-a evaporat piatra
În anii '50, pentru a simula procesele care au loc în timpul zborului unui meteoroid prin atmosferă, a fost creat un model original, care consta dintr-un cordon de detonare (care simulează faza de zbor înainte de distrugere) și o încărcare atașată la capătul său (simulând expansiunea). Firurile de cupru reprezentând pădurea au fost fixate vertical sub modelul suprafeței de aramă. Experimentele au arătat că, ca urmare a detonării sarcinii principale, firele, îndoite, au oferit o imagine foarte realistă a tăierii pădurii, similară cu cea observată în zona Podkamennaya Tunguska. Urmele meteoritului Tunguska nu au fost încă găsite, iar ipoteza populară potrivit căreia corpul care s-a ciocnit cu Pământul în 1908 a fost nucleul de gheață al unei comete mici nu este deloc considerat singurul de încredere. Calculele moderne arată că un corp cu o masă mai mare, care intră în atmosferă,se plonjează mai adânc în ea înainte de etapa de decelerare, iar fragmentele sale sunt expuse la radiații puternice pentru o perioadă mai lungă de timp, ceea ce crește probabilitatea evaporării lor.
Meteoritul Tunguska ar fi putut fi piatră, însă, fiind spulberat la o altitudine relativ mică, ar fi putut genera un nor de resturi foarte mici, care s-a evaporat din contactul cu gazele fierbinți. Doar o undă de șoc a ajuns la sol, care a produs distrugerea pe o suprafață de peste 2000 km², comparabilă cu acțiunea unei încărcări termonucleare cu o putere de 10-20 Mt. Aceasta se referă atât la impactul dinamic cât și la focurile de taiga generate de un flash light. Singurul factor care nu a funcționat în acest caz, spre deosebire de o explozie nucleară, este radiația. Acțiunea părții frontale a valului de șoc a lăsat în sine o amintire sub forma unei „păduri telegrafice” - trunchiurile au rezistat, dar fiecare ramură a fost tăiată.
În ciuda faptului că meteorii cad destul de des pe Pământ, statisticile observațiilor instrumentale ale intrării corpurilor cerești mici în atmosferă sunt încă insuficiente.
Conform estimărilor preliminare, eliberarea de energie în timpul distrugerii meteoritului Chelyabinsk este considerată echivalentă cu 300 kt de TNT, care este de aproximativ 20 de ori mai mare decât puterea uraniului „Bebeluș” scăzut pe Hiroshima. Dacă traiectoria zborului mașinii ar fi aproape de verticală și locul căderii s-ar încadra pe dezvoltarea urbană, victime colosale și distrugere ar fi inevitabile. Deci, cât de mare este riscul reapariției și ar trebui să fie luat în serios amenințarea de meteorit?
O precauție utilă
Da, niciun singur meteorit, din fericire, nu a omorât pe nimeni încă, dar amenințarea din cer nu este atât de neînsemnată încât să fie ignorată. Corpurile cerești de tip Tunguska cad pe Pământ aproximativ o dată la 1000 de ani, ceea ce înseamnă că, în medie, în fiecare an „curăță complet” 2,5 km² de teritoriu. Căderea unui corp de tip Chelyabinsk a fost remarcată pentru ultima dată în 1963 în regiunea insulelor din Africa de Sud - atunci eliberarea de energie în timpul distrugerii a fost de asemenea de aproximativ 300 kt.
În prezent, comunitatea astronomică a primit sarcina de a identifica și urmări toate corpurile cerești cu o depărtare de peste 100 m pe orbitele apropiate de Pământ. Dar meteoroizii mai mici pot face probleme și a căror monitorizare totală nu este încă posibilă: acest lucru necesită instrumente speciale și numeroase de observare. Până în prezent, intrarea a doar 20 de corpuri meteoroide în atmosferă a fost observată folosind instrumente astronomice. Există un singur caz cunoscut când a fost prevăzută căderea unui meteorit relativ mare (aproximativ 4 m în diametru) în aproximativ o zi (a căzut în Sudan în octombrie 2008). Și între timp, un avertisment despre un cataclism cosmic chiar și într-o zi nu este deloc rău. Dacă un corp ceresc amenință să cadă asupra unei așezări, așezarea poate fi evacuată în 24 de ore. Și, desigur, o zi este suficientă pentru cevapentru a reaminti oamenilor încă o dată: dacă vedeți o strălucire strălucitoare pe cer, trebuie să vă ascundeți și să nu vă lipiți fața de geamul ferestrei.
Oleg Makarov
