Метеорит

1.Метеоритное речовина і метеориты.

Кам’яні і залізні тіла, розбиті на Землю з міжпланетного простору, називаються метеоритами, а наука, їх изучающая-метеоритикой. У навколоземному космічному просторі рухаються найрізноманітніші метеороиды (космічні осколки великих астероїдів і комет). Їх швидкості лежать у діапазоні від 11 до 72 км/с. Часто буває, шляхи їх руху перетинаються з орбітою Землі та вони залітають у її атмосферу.

Явища вторгнення космічних тіл у повітря мають три основні стадии:

1. Політ в розрідженій атмосфері (до висот близько 80 км), де взаємодія молекул повітря носить карпускулярный характер. Частинки повітря соударяются з тілом, прилипають щодо нього чи позначаються передають йому частину свого енергії. Тіло нагрівається від безупинної бомбардування молекулами повітря, але з відчуває помітного опору, та її швидкість залишається майже незмінною. І на цій стадії, проте, зовнішня частина космічного тіла нагрівається близько тисячі градусів і від. Тут характерним параметром завдання є ставлення довжини вільного пробігу до розміру тіла L, що називається числом Кнудсена Kn. У аеродинаміці прийнято враховувати молекулярний підхід до опору повітря при Kn>0.1.

2. Політ у атмосфері як безперервного обтікання тіла потоком повітря, тобто повітря вважається суцільний середовищем і атомномолекулярний характер її складу року враховується. І на цій стадії перед тілом виникає головна ударна хвиля, яку різко підвищується тиск і температура. Саме тіло нагрівається з допомогою конвективного теплопередачі, а як і з допомогою радіаційного нагріву. Температура може досягати кілька десятків тисяч градусів, а тиск до сотень атмосфер. При різкому гальмуванні з’являються значні перевантаження. Виникають деформації тіл, оплавлення і випаровування їх поверхонь, віднесення маси набегающим повітряним потоком (абляция).

3. Аби наблизитися до поверхні Землі щільність повітря росте, опір тіла збільшується, і це або практично стає в будь-якої висоті, або продовжує шлях до прямого сутички з Землею. У цьому часто великі тіла поділяються сталася на кілька частин, кожна гілка яких падає окремо на Землю. При сильному гальмуванні космічної маси над Землею супровідні ударні хвилі продовжують свій рух до Землі, відбиваються від неї й виробляють обурення нижніх шарів атмосфери, а як і земної поверхности.

Процес падіння кожного метеороида індивідуальний. Немає змоги в стислому оповіданні описати всіх можливих особливості цього процесу. Ми зупинимося тут не дві моделі входу:. твердих метеоритних тіл типу залізних або міцних кам’яних легко деформируемых типу пухких метеоритних мас і фрагментів голів комет з прикладу Тунгуського космічного тела.

2. Рух твердого метеороида в атмосфере.

Як мовилося раніше вище, всю область польоту метеороида можна розбити на дві зони. Перша зона відповідатиме великим числам Кнудсена Kn (0.1, а друга зона — малим числам Кнудсена Kn < 0.1. Ефектами обертання тіла принебрегаем, форму його вважатимемо сферичної з радіусом r. Будемо припускати тіло однородным.

спочатку побудуємо модель перша зони. У цьому зоні зміною маси метеороида можна приберегти, оскільки абляции і руйнувань тіла у тому. Рівняння руху взято з законів ньютоновской механники:

(4.1).

[pic].

(4.2).

[pic].

(4.3).

(4.4).

[pic].

Здесь m — маса метеороида, v — скорость,.

(- кут нахилу вектора швидкості до поверхні Землі, g — прискорення сили тяжести,.

(- щільність атмосфери в точке,.

A=(re2 -площа поперечного перерізу метеороида (площа миделя), z — висота, отсчитываемая від рівня моря, t — час ,.

CD — коефіцієнт опору повітря ,.

R3 — радіус Земли.

Зміна щільності повітря з висотою знаходитимемо по барометрической формуле:

[pic] де (-щільність лише на рівні моря. Коефіцієнт CD вважатимуться залежать від числа Кнудсена, причому він убуває з висотою і змінюється у межах 2>CD>0.92 за зміни Kn від 10 до 0.1.

Систему (4.1)-(4.3) потрібно вирішувати в припущенні, що початковий час при t=0 задано ze=z, (e=(, ve=v, me=m, тобто параметри входу метероида. За координату z, можна взяти ту висоту, де за (4.1) сила тяжіння Землі вирівнюється з опором, тобто рівняння (4.5) при заданих m=me, v=ve, вважатимуться за визначення. Пренебрежём також зміною кута, тобто приймемо (e=((це внесёт похибок, бо [pic] є мала величина для діапазону швидкостей від 11 до < 70 км/с.

([pic]< 0.001 c-1).

Після інтегрування рівняння (4.1) за умови зневаги силою mg sin (й у z 10) тіла, що складається з сферичного затупления радіуса і примикає щодо нього циліндра завтовшки 2rm. Уздовж траєкторії вказані безрозмірні тиску (p=p/v2(1 за фронтом балістичної хвилі для випадку rm=70 м, (e=35(, коли передня частина хвилі перебувати в розквіті 7 км над Землею. Нестационарность процесу обтікання наближено можна враховувати лише змінюючи p1, (1 і швидкість руху тіла, визначених з тракторних розрахунків (наприклад типу представлених на рис. 2).

На рис 6, а схематично дано хвилі для чотирьох послідовних моментів часу. У час часу t відзначений прихід хвиль до земної поверхні і є їх відбиток як і околиці кінцевої точки траєкторії, так й у її балистической частини. Виявляється, що у площинах, перпендикулярних до руху тіла (див. перетин P. S на рис. 16,б), протягом газу аналогічно такого вибухом шнурового заряду з удільної енергією E0. Це обставина використовувалося задля наближення розрахунку балістичних хвиль. Задавалося значення E0 відповідно до (4.21) і далі з теорії циллиндрического вибуху визначалися параметри балістичних хвиль за її проходженні у атмосфері. Тиску в лобо-вой точці тіла за головний ударної хвилею може бути враховано в умовах на ударну хвилю й за законами збереження для течії на околиці критичної позначки. Виявляється, що тиск у лобовій частини тіла. Параметри балістичних хвиль вздовж траєкторії можна расчитать з допомогою ЕОМ для широкого набору значень E0(s) вздовж шляху p. s небалістичною траєкторією. Процеси в кінцевій частині траєкторії (момент t4 на рис. 6, б) моделювалися розширенням газового кулі (пекучих залишки тіла плюс повітря) із тиском pm*. Повна енергія цього кулі приймалася рівної E (об'ємний сферичний взрыв).

Кут нахилу кінцевій частині траєкторії (z0, її висота z0, і навіть енергії E (p.s). E підбиралася те щоб система ударних хвиль у кінцевий частини польоту метеорита виробляла Землі вывал лісу, аналогічний наблюдаемому. Прорахунок на ЕОМ поширення ударних хвиль у атмосфері від Тунгуського тіла було проведено багатьом значень E0(s), E0*, z0. Виявилося, що й E0=const=1.4(1017эрг/см, E =1023эрг, z =6.5 км, vz0=40, то картина вивалу лісу аналогічна що спостерігається у районі падіння. На див. мал.7 дано порівняння расчитанной форми вивалу лісу й до що спостерігається на місцевості. Наведені тут і далі дані спостережень одержані роботах томських дослідників метеорита (Н.В.Ва-сильев, В. Г. Фаст та інших.). На рис. 7, а суцільні криві - «векторні лінії» повалених дерев (обробка спостережень); на рис. 7,б стрілки — напрями течії повітря (розрахунок). Очевидно як якісне, і кількісне згоду. З результатів розрахунків можна зробити додаткові висновки. Оскільки E0=const, то (vrm)(1/(1, чи vrm ((0−½er/2H. Звідси дається оцінка: r =350 м при швидкістю кінці траєкторії v=2 км/с. Ця величина збігаються з оцінкою розміру за показниками очевидцев.

З тракторних розрахунків слід було, що ve.