Взаимодействие падающих небесных тел с земной атмосферой.
Процесс входа небесного тела в атмосферу довольно хорошо изучен. Сначала эти тела вступают во взаимодействие с очень разреженной верхней атмосферой, где средняя длина свободного пробега молекул газа превышает диаметр тела. Молекулы газа независимо друг от друга упруго или неупруго сталкиваются с вошедшим в атмосферу небесным телом, вызывая небольшое замедление его скорости, а также выбивают молекулы вещества с его поверхности и нагревают его. Этот режим обтекания не имеет большого значения для крупных небесных тел, но мельчайшие микрометеороиды (менее 10 мкм или 100 мкм диаметром в зависимости от угла и скорости входа в атмосферу) могут полностью замедлиться, отдать приобретенное тепло и придти в состояние покоя в верхних слоях атмосферы, почти не изменившись.Более крупные тела не так легко затормозить, и они вскоре достигают плотных слоев атмосферы. Перед летящим небесным телом образуется ударная волна, поверхность тела плавится и испаряется. Поток воздуха уносит жидкий или твердый материал, происходит абляция (разбрызгивание).
Еще более крупные тела, войдя в атмосферу, успевают затормозиться не успев сгореть. При этом траектория их полета становится все более крутой, пока они не потеряют свою космическую скорость. После этого будет происходить их вертикальное падение на поверхность Земли. Как правило, эта скорость составляет 50 - 150 м/с. Именно с такой скоростью упало на Землю большинство известных метеоритов.
Если масса небесного тела очень велика, то оно не успеет ни сгореть, ни сильно затормозиться при полете в атмосфере. В этом случае оно пронижет атмосферу и врежется в поверхность с космической скоростью. Для Земли таковыми являются метеороиды диаметром 1.5 м (ледяные), 0.6 м (каменные) и 0.2 м (железные).
При прохождении небесного тела сквозь атмосферу со сверхзвуковой скоростью
создается сильная ударная волна. Ударные волны от крупных тел, падающих на поверхность
Земли с большой скоростью, могут вызвать серьезные разрушения. Так, ударная волна,
возникшая при падении Тунгусского метеорита, повалила лес на площади около 2 тысяч
квадратных километров. Раскаленный газ за фронтом ударной волны, равно как капельки и
частицы уносимого с поверхности тела его вещества, дают световое излучение, видимое
наземными наблюдателями как метеоры или болиды.
Помимо нагрева, излучения и генерации ударных волн, при пролете небесного тела в атмосфере с космической скоростью начинают происходить определенные химические процессы. Так, при падении Тунгусского метеорита образовалось около 30 миллионов тонн окисла азота. Наблюдавшийся после падения метеорита беспрецедентный рост леса в этом районе, был вызван выпадением на землю этих окислов азота, сыгравших роль удобрений. К сожалению, исследования в районе падения Тунгусского метеорита начались лишь 20 лет спустя. |
 |
Небольшие метеориты, падающие на Землю, редко представляют собой единое целое;
обычно они состоят из группы осколков, образующих поле кратеров. Это и неудивительно,
так как аэродинамические напряжения в летящем теле возрастают приблизительно от 10
МПа при скорости 20 км/с на высоте 30 км до почти 100 МПа на высоте 15 км. Такое
давление способно разрушить подавляющее количество летящих небесных тел. Только самые
прочные железные или каменные метеориты могут достигнуть поверхности Земли, имея
высокую скорость и не будучи разрушенными аэродинамическими силами.
Тело входит в атмосферу, и по мере того, как оно встречает все более плотные слои газа, в нем растут аэродинамические напряжения. Основная часть разрушения происходит в нижних слоях атмосферы. При разрушении основного тела происходит его расширение в боковом направлении, в связи с чем увеличивается общая площадь поперечного сечения и, следовательно, сопротивления, что вызывает дальнейший рост напряжений. Масса разрушенных обломков расширяется в боковом направлении до тех пор, пока окружающая ударная волна не разделится на отдельные ударные волны, окружающие каждый обломок. Эти фрагменты в дальнейшем могут снова дробиться или двигаться к поверхности Земли без разрушений. |
 |
| Содержание | Метеороиды | Наблюдения | Назад |