Физические эффекты пролета Челябинского метеорита

Оценены основные эффекты, сопровождавшие падение Челябинского болида (Чебаркульского метеорита) 15 февраля 2013 г. Показано, что основное энерговыделение (около 0,2 Мт) имело место вблизи высоты 25 км, где скорость потерь массы достигала 20 кт/с, энергия оптического свечения — 375 ТДж. Вблизи эпиц...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2013
1. Verfasser:	Черногор, Л.Ф.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2013
Schriftenreihe:	Доповіді НАН України
Schlagworte:	Фізика
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/86192
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Физические эффекты пролета Челябинского метеорита / Л.Ф. Черногор // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 10. — С. 97–104. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-86192
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-861922015-09-10T03:02:18Z Физические эффекты пролета Челябинского метеорита Черногор, Л.Ф. Фізика Оценены основные эффекты, сопровождавшие падение Челябинского болида (Чебаркульского метеорита) 15 февраля 2013 г. Показано, что основное энерговыделение (около 0,2 Мт) имело место вблизи высоты 25 км, где скорость потерь массы достигала 20 кт/с, энергия оптического свечения — 375 ТДж. Вблизи эпицентра взрыва болида давление во фронте ударной волны составляло единицы килопаскалей. Площадь зоны частичных разрушений построек была близка к 6 тыс. км². Взрыв болида привел к заметному возмущению не только нижней, но и верхней атмосферы на удалениях не менее 1–2 тыс. км. Величина геомагнитного эффекта составила 0,5–1,0 нТл. Магнитуда землетрясения, вызванного взрывом болида, не превышала 3. Оцiнено основнi ефекти, що супроводжували падiння Челябiнського болiда (Чебаркульського метеорита) 15 лютого 2013 р. Показано, що основне енерговидiлення (близько 0,2 Мт) мало мiсце близько висоти 25 км, де швидкiсть втрати маси досягала 20 кт/с, енергiя оптичного свiчення — 375 ТДж. Близько епiцентру вибуху болiда тиск у фронтi ударної хвилi становив одиницi кiлопаскалей. Площа зони часткових руйнувань будiвель була близька до 6 тис. км². Вибух болiда призвiв до помiтного збурення не лише нижньої, а й верхньої атмосфери на вiддаленнях не менше 1–2 тис. км. Розмiр геомагнiтного ефекту становив 0,5–1,0 нТл. Магнiтуда землетрусу, викликаного вибухом болiда, не перевищувала 3. The main effects associated with the (February 15, 2013) Chelyabinsk bolide (Chebarkul meteorite) have been estimated. The major energy release (approximately 0.2 Megaton) occurred near the 25-km altitude, where the rate of mass loss attained 20 kiloton s⁻¹, and the optical emission energy was 375 TJ. The pressure at the shock wave front near the bolide explosion epicenter attained a few kPa. The surface area of partial destructions was equal to approximately 6,000 km². The bolide explosion gave rise to appreciable disturbances not only in the lower atmosphere, but also in the upper one at a distances up to 1,000–2,000 km. The effects in the geomagnetic field reached 0.5–1.0 nT. The earthquake caused by the bolide explosion had a Richter magnitude of at most 3. 2013 Article Физические эффекты пролета Челябинского метеорита / Л.Ф. Черногор // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 10. — С. 97–104. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/86192 533.6.011.6.+523.682 ru Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Фізика Фізика
spellingShingle	Фізика Фізика Черногор, Л.Ф. Физические эффекты пролета Челябинского метеорита Доповіді НАН України
description	Оценены основные эффекты, сопровождавшие падение Челябинского болида (Чебаркульского метеорита) 15 февраля 2013 г. Показано, что основное энерговыделение (около 0,2 Мт) имело место вблизи высоты 25 км, где скорость потерь массы достигала 20 кт/с, энергия оптического свечения — 375 ТДж. Вблизи эпицентра взрыва болида давление во фронте ударной волны составляло единицы килопаскалей. Площадь зоны частичных разрушений построек была близка к 6 тыс. км². Взрыв болида привел к заметному возмущению не только нижней, но и верхней атмосферы на удалениях не менее 1–2 тыс. км. Величина геомагнитного эффекта составила 0,5–1,0 нТл. Магнитуда землетрясения, вызванного взрывом болида, не превышала 3.
format	Article
author	Черногор, Л.Ф.
author_facet	Черногор, Л.Ф.
author_sort	Черногор, Л.Ф.
title	Физические эффекты пролета Челябинского метеорита
title_short	Физические эффекты пролета Челябинского метеорита
title_full	Физические эффекты пролета Челябинского метеорита
title_fullStr	Физические эффекты пролета Челябинского метеорита
title_full_unstemmed	Физические эффекты пролета Челябинского метеорита
title_sort	физические эффекты пролета челябинского метеорита
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Фізика
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/86192
citation_txt	Физические эффекты пролета Челябинского метеорита / Л.Ф. Черногор // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 10. — С. 97–104. — Бібліогр.: 15 назв. — рос.
series	Доповіді НАН України
work_keys_str_mv	AT černogorlf fizičeskieéffektyproletačelâbinskogometeorita
first_indexed	2025-07-06T13:39:23Z
last_indexed	2025-07-06T13:39:23Z
_version_	1836905047420567552
fulltext	УДК 533.6.011.6.+523.682 Л.Ф. Черногор Физические эффекты пролета Челябинского метеорита (Представлено академиком НАН Украины А.А. Коноваленко) Оценены основные эффекты, сопровождавшие падение Челябинского болида (Чебаркульс- кого метеорита) 15 февраля 2013 г. Показано, что основное энерговыделение (около 0,2 Мт) имело место вблизи высоты 25 км, где скорость потерь массы достигала 20 кт/с, энергия оптического свечения — 375 ТДж. Вблизи эпицентра взрыва боли- да давление во фронте ударной волны составляло единицы килопаскалей. Площадь зоны частичных разрушений построек была близка к 6 тыс. км2. Взрыв болида привел к заме- тному возмущению не только нижней, но и верхней атмосферы на удалениях не менее 1–2 тыс. км. Величина геомагнитного эффекта составила 0,5–1,0 нТл. Магнитуда зем- летрясения, вызванного взрывом болида, не превышала 3. Пролет Челябинского метеорита над населенными пунктами, сопровождавшийся яркой вспышкой и грохотом, представлял собой самый опасный удар космического тела за по- следнее столетие. Он нашел резонансный отклик у большого количества людей. Частично пострадали постройки. В Челябинске взрывом было выбито около 20 тыс. м2 оконных сте- кол. В Челябинской области пострадало от мелких ранений более 1,6 тыс. человек. Жертв, к счастью, не было. Нанесенный ущерб превысил 30 млн долларов США. Ввиду уникаль- ности события актуальной задачей является детальное и всестороннее изучение эффектов падения на Землю каждого достаточно крупного космического тела, а также последствий такого падения [1–3]. Болид вторгся в атмосферу Земли 15 февраля 2013 г. в 03 : 20 : 26 UT. Космическое тело двигалось с востока на запад (азимут составлял ≈270◦) под углом к горизонту ≈20◦. Начальная масса тела m0 ≈ 11 кт, начальная скорость v0 ≈ 18,5 км/с, а начальный диаметр тела — d0 ≈ 18 м [4]. Найденные осколки болида свидетельствуют о том, что космическое тело представляло собой хондрит типа LL5, в составе которого были металлическое железо, оливин и сульфиты. Взаимодействию болидов с атмосферой посвящен ряд работ (см., например, [6, 7]), где изучены особенности движения и разрушения болидов в атмосфере, детально разработана теория дробления метеоритов. Цель настоящей работы — оценка основных физических эффектов, сопутствовавших падению Челябинского болида. Физические процессы, сопровождавшие падение метеорита. Падение достаточ- но крупных метеоритов сопровождается целым комплексом первичных и вторичных физи- ческих процессов (см., например, [5]). Кинетическая энергия метеороида в процессе его полета расходуется на образование головной отсоединенной ударной волны. За фронтом ударной волны происходит нагрев воздуха в ударно-сжатом слое, возбуждение колебаний молекул, их диссоциация и иониза- ция, т. е. образование плазмы. Определенная часть кинетической энергии частиц воздуха за фронтом ударной волны передается телу за счет конвективного переноса. Электроны © Л.Ф. Черногор, 2013 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №10 97 плазмы передают метеороиду часть энергии за счет теплопроводности. Нагретый воздух излучает электромагнитные волны. Энергия излучения обеспечивает нагрев и испарение вещества болида, прогрев, расширение и разлет паров вещества тела, нагрев и ионизацию воздуха перед фронтом ударной волны. Разлет паров представляет собой абляционную ударную волну. Не поглощенная часть излучения высвечивается преимущественно в опти- ческом диапазоне. Образовавшаяся при движении метеороида баллистическая волна расширяется в сторо- ны от траектории тела, постепенно затухая. Баллистическая и абляционная волны, сложив- шись, образуют ударную волну. Достигая поверхности Земли, ударная волна от метеороида производит механические повреждения и разрушения. Световая вспышка вызывает нагрев, ожоги и даже — при достаточной энергии — пожары. Первичные процессы приводят к возникновению вторичных процессов во всех геообо- лочках, часть которых кратко описана ниже. Остатки метеороида, двигаясь с дозвуковой скоростью, выпадают на поверхность Земли. Движение достаточно крупных (d > 10÷20 м) космических тел приводит к образованию нагретого следа. После выделения энергии на заключительной стадии торможения продук- ты взрыва всплывают вдоль следа. Образуется так называемый плюм (см., например, [2]). Тепловые и ударно-волновые процессы при движении метеороида, а также плюма со- провождаются магнитными и электрическими возмущениями. Результаты расчетов. Движение метеороида в атмосфере Земли описывается извест- ными уравнениями торможения, потери массы, изменения угла падения, высоты и свечения тела (см., например, [5, 7]): m dv dt = − Cd 2 ρv2S +mg sinα, (1) dm dt = − Ch 2Q ρv3S, (2) mv dα dt = mg cosα− mv2 RE cosα− CL 2 ρv2S, (3) dz dt = −v sinα, (4) I = − τ 2 d dt mv2, (5) где mи v — масса и скорость тела; S — площадь сечения (мидель) болида; g — ускорение свободного падения; α — угол между касательной к траектории и горизонтом; Cd и CL — коэффициенты динамического сопротивления и подъемной силы; Ch — коэффициент тепло- обмена, Q — удельная теплота сублимации; RE — радиус Земли; ρ — плотность атмосферы на высоте z; τ — коэффициент светимости. Данные уравнения решались численно с учетом дробления космического тела. Счита- лось, что начальная форма тела близка к шарообразной. Полагалось, что коэффициенты динамического сопротивления Cd, теплообмена Ch и светимости τ в процессе движения тела оставались неизменными (Cd = 1, Ch = 0,02 и τ = 0,2). Удельная теплота сублима- ции полагалась равной 1,5 МДж/кг. Принималась экспоненциальная модель атмосферы с масштабом H = 7,5 км. 98 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №10 Начальная кинетическая энергия космического тела оказалась близка к 1,88 · 1015 Дж. Такая энергия выделяется при взрыве 0,44 Мт тринитротолуола. Энергия взрыва Челябин- ского болида эквивалентна взрыву 35 бомб, сброшенных в 1945 г. на Хиросиму. Основное выделение энергии падающего болида происходило в слое атмосферы толщи- ной около 22 км. Характерное время энерговыделения составило 1,2 с. При этом характер- ная мощность процесса равнялась 1,6 ПВт. Рассмотрим кратко основные эффекты, сопровождавшие падение Челябинского болида. В верхней части траектории каменный болид испытывал шелушение, на высотах 20– 35 км — дробление. Первоначально шароподобное тело болида постепенно превращалось в блинообразное тело с монотонно увеличивающимся сечением (миделем). Космическое тело разрушается при условии, что динамическое давление на него сравнивается с прочностью вещества тела. Разные части болида имеют разную про- чность, поэтому прочность каменного метеорита (хондрита) изменяется в широких пре- делах: σ = 106 ÷ 107 Н/м2 [2]. Условие разрушения выполняется на высотах, где ρ ≈ ≈ 5,8 · 10−3 ÷ 5,8 · 10−2 кг/м3. Им соответствуют диапазон высот 37–22 км. Принималось, что дробление болида началось на высоте z0 ≈ 37 км, а закончилось на высоте ≈20 км. После начала дробления осколки двигались как квазижидкость, приобретая поперечную скоростью порядка 1–10 м/с. Результаты расчета миделя S, скорости болида v и скорости потери его массы dm/dt приведены в табл. 1, из которой видно, что основная потеря массы болида имела место на высотах 23–27 км. Рассмотрим оптическое излучение болида. Интегральная энергия излучения Er, опре- деленная при помощи сенсоров, установленных на геостационарных ИСЗ США, оказалась близкой к 3,75 · 1014 Дж [4]. При эффективной длительности импульса излучения, равного 1,2 с, имеем пиковую мощность излучения 313 ТВт. Оценим далее плотность потока энергии оптического излучения. Считая, что излучение истекает от огненного шара, площадь поверхности которого близка к 8·104 м2, получим, что плотность потока равна 3,9·109 Вт/м2. Плотность потока мощности вблизи эпицентра с уче- том поглощения в атмосфере близка к 9 · 103 Вт/м2. Она более чем на порядок превышала плотность потока света от Солнца (около 500 Вт/м2). Если бы область взрыва имела свой- ства абсолютного черного тела, то его температура при указанных значениях плотности потока равнялась бы 1,5 · 104 К. При этом максимум излучения приходился на длину вол- ны около 1,9 · 10−7 м. В действительности, излучение нагретого тела скорее объемное, чем поверхностное. В любом случае его температура была несколько меньше 104 К. Зная величину Er, можно оценить потенциальную пожароопасность болида. Оказалось, что вблизи эпицентра плотность потока энергии от вспышки болида близка к 1,8·104 Дж/м2. Возгорание сухого вещества возникает при плотности потока (2÷ 10) · 106 Дж/м2. Так что пожары при взрыве Челябинского болида жителям не грозили. Оценим параметры ударной волны. Будем считать, что основное взрывоподобное энер- говыделение имело место вблизи высоты 25 км (см. табл. 1). Считая взрыв цилиндрическим, вычисление радиуса ударной волны дало значение, равное 0,43 км. Для ударной волны ци- линдрического типа в экспоненциальной атмосфере избыточное давление под эпицентром взрыва близко к 2,4 кПа. Зависимость избыточного давления ∆p(R) приведена в табл. 2 (R0 — расстояние от эпицентра вдоль поверхности Земли). Видно, что вплоть до расстояний в 100 км ударная волна остается достаточно сильной, чтобы вызывать частичные разру- шения. Оценки ∆ps(R) для сферической на достаточно больших расстояниях волны также ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №10 99 Таблица 1. Высотная зависимость плотности атмосферы, основных кинематических и энергетических параметров болида (Ek и P — кинетическая энергия и мощность торможения болида) z, км 18 19 20 21 22 23 24 25 27 30 32 35 37 ρ, кг/м3 10−1 8,6·10−2 7,3·10−2 6,5·10−2 5,3·10−2 4,9·10−2 4,1·10−2 3,4·10−2 2,4·10−2 1,6·10−2 1,3·10−2 8·10 −3 5,8·10−3 S, м2 7,5·104 6,3·104 5,2·104 4,36·104 3,6·104 3·10 4 2,4·104 2·10 4 1,25·104 5,8·103 3,1·103 922 254 v, км/с 0,07 0,45 1,7 4,6 8,3 11,6 14,3 15,9 17,6 18,4 18,5 18,5 18,5 m, кт 3,50 3,50 3,54 3,76 4,41 5,50 6,94 8,16 9,87 10,9 11,0 11,0 11,0 − dm dt , кт/с 1,7·10−5 3,3·10−3 0,1 1,84 7,82 15,3 19,2 18,2 10,9 3,85 1,7 0,3 0,06 Ek, ТДж 8,6·10−3 0,35 5,1 40 152 370 710 1030 1530 1845 1880 1880 1880 P , ПВт 1,32·10−6 2,47·10−4 9,49·10−3 1,58·10−1 8,57·10−1 2,18 3,29 3,68 2,53 9,38·10−1 4,19·10−1 7,59·10−2 1,47·10−2 100 IS S N 1 0 2 5 -6 4 1 5 R epo rts o f th e N a tio n a l A ca d em y o f S cien ces o f U kra in e, 2 0 1 3 , № 1 0 приведены в табл. 2. При избыточном давлении в 1 кПа площадь частичных повреждений близка к 6 тыс. км. Распространение ударной волны вверх привело к возмущению верхней атмосферы. Ре- зультаты расчета высотной зависимости ∆p(z) приведены в табл. 3, из которой видно, что по мере увеличения высоты избыточное давление во фронте ударной волны достаточно быстро уменьшается. Относительное избыточное давление на высотах более 50 км увели- чивается. Реально величина избыточного давления будет несколько меньше, так как при расчетах не учитывалась диссипация энергии волны. Энергия ударной волны распространяется также в горизонтальном направлении. Так, при сферической расходимости на высоте 300 км и расстоянии 1000 км относительное избыточное давление порядка 1. Энергия волны, однако, может каналироваться в природ- ных атмосферных волноводах. При этом на расстоянии в 1000 км от гипоцентра взрыва указанный параметр может быть заметно больше. Рассмотрим акустический эффект пролета и взрыва болида. Движение болида в атмо- сфере приводит к генерации волн плотности в широком диапазоне частот: от акустических частот ∼1 кГц до частот порядка 10−3–3 · 10−3 Гц, соответствующих внутренним гравита- ционным волнам. До взрыва болида в энергию акустических и внутренних гравитацион- ных волн преобразуется около 1 и 5% кинетической энергии болида (см., например, [3, 9]), т. е. около 1,9 · 1013 и 9,4 · 1013 Дж соответственно. При взрыве болида в энергию удар- ной волны переходит около 30% кинетической энергии болида [2], т. е. около 5,6 · 1014 Дж. На достаточно больших удалениях от места взрыва энергия ударной волны преобразуется в энергию акустико-гравитационных волн. Период акустических волн с наибольшей амплитудой связан с энергией источника [3]. Оказалось, что он близок к 21 с. Эта оценка справедлива для приземных взрывов. При взрыве на высоте в 25 км период волн приблизительно равен 63 с. Примерно такие периоды (около 55 с) действительно наблюдались на инфразвуковой станции в Казахстане [10]. Даль- ше других (вплоть до глобальных) расстояний распространяются волны с максимальным периодом около 4,5 мин [3]. В их энергию переходит ≈10% энергии взрыва. Кратко опишем ионосферные эффекты. Ударная волна приводит к движущемуся фрон- ту повышенной концентрации электронов. Относительное возмущение последней примерно Таблица 2. Зависимость давления в ударной волне от расстояния (Sd = πR2 0 — площадь повреждений и разрушений) R, км 25 30 40 50 60 70 80 90 100 R0, км 0 16,6 31,2 43,3 54,5 65,4 76 86,5 96,8 ∆p, кПа 2,4 2 1,9 1,7 1,5 1,4 1,3 1,26 1,2 ∆ps, кПа 2,4 1,8 1,3 1 0,9 0,75 0,66 0,59 0,53 Sd, км2 0 855 3, 1 · 103 5, 9 · 103 9, 3 · 103 1, 6 · 104 1, 8 · 104 2, 3 · 104 2, 9 · 104 Таблица 3. Высотная зависимость давления в ударной волне, значение приведенной высоты H и давления в невозмущенной атмосфере z, км 30 40 50 60 70 80 90 100 150 200 300 2H , км 15 15 15 15 15 15 15 21,7 43,5 87 90 ∆p, кПа 720 220 18 6,7 2,7 1,1 0,5 0,2 1, 2·10−2 2, 7·10−4 5, 5·10−4 p0, кПа 1, 8·103 480 130 33,5 8,8 2,3 0,6 0,16 1, 6·10−2 1, 6·10−3 1, 6·10−4 ∆p/p0 0,40 0,46 0,14 0,20 0,31 0,48 0,83 1,25 7,5 16,9 34,4 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №10 101 равно относительному возмущению давления. Движение ударной волны является источ- ником перемещающихся ионосферных возмущений в диапазоне акустико-гравитационных волн (см., например, [3, 1]). Нестационарный плазменный след, взаимодействуя с геомагнитным полем болида, яв- ляется источником магнитогидродинамических волн, которые могут распространяться в ио- носфере и магнитосфере. В результате взаимодействия этих волн с высокоэнергичными электронами радиационного пояса Земли могут возникнуть высыпания электронов в атмо- сферу [3, 12]. Геомагнитный эффект болидов изучен недостаточно. Механизмы генерации геомагнит- ных возмущений, перечисленные в работе [13], не могут считаться эффективными. Наиболее существенным механизмом является модуляция токовой струи в динамообласти ионосфе- ры, которая находится в основном на высотах 100–150 км [3]. Модуляция происходит за счет движения газа в поле акустико-гравитационной волны от взрыва (см., например, [11]). Оценки показывают, что для периода акустической волны, равного 60 с, относительно- го изменения концентрации электронов, равной 1, плотности ионосферного тока, равно- го 10−7 ÷ 2 · 10−7 А/м2, амплитуда геомагнитных пульсаций близка к 0,5−1,0 нТл. Оценим далее величину сейсмического эффекта. При площади воздействия ударной вол- ны в 1000 км2 имеем значение энергии ударной волны у поверхности Земли, равное 1013 Дж. В энергию сейсмических волн переходит около 10−5–10−4 энергии ударной волны от при- земного взрыва [3]. При этом энергия сейсмических волн составляет 108–109 Дж. Такому значению энергии соответствует магнитуда землетрясения, близкая к 2,1–2,8. Землетрясе- ние с такой магнитудой практически не ощущаются человеком. Добавим, что сейсмические измерения дали магнитуду, равную 3,2 [14, 15]. Таким образом, Челябинский болид вызвал комплекс явлений в атмосфере и магнито- сфере, т. е. в системе Земля–атмосфера–ионосфера–магнитосфера (ЗАИМ) в целом [12]. Их детальное описание требует, однако, отдельного рассмотрения. В заключение оценим частоту падения метеороидов, подобных Челябинскому. Часто- та падения космических тел зависит от его энергии (массы и скорости). При этом число падающих тел в течение 1 года дается известным эмпирическим соотношением (см., на- пример, [3, 8]). Расчеты по этому соотношению позволяют утверждать, что тела, подобные Челябинскому метеороиду, падают на Землю примерно каждые 65 лет. Обсуждение результатов. Пролет и взрыв Челябинского болида вызвал целый комп- лекс физических процессов на поверхности планеты, в атмосфере и геокосмосе. Оцененная высота основного энерговыделения примерно равнялась 25 км. Ее значение зависит от то- чности задания входных параметров. Варьирование этих параметров приводит к изменению высоты взрыва не более чем на несколько километров. Размер (около 18 м) и начальная энергия (около 0,44 Мт) космического тела была до- статочно велика, чтобы тело отнести скорее к малым астероидам, чем к большим боли- дам (суперболидам). Можно условно принять, что диаметр малого астероида составляет 10–100 м, а болидов — 0,1–10 м. Эффекты Челябинского болида (малого астероида) существенно отличались от эффек- тов, вызванных взрывом Тунгусского тела. Основных причин две. Первая из них — на- чальная энергия (масса) Тунгусского тела была на два порядка больше, чем Челябинско- го. Вторая причина заключается в том, что высота взрыва Тунгусского тела была близка к 6–8 км. Поэтому зона разрушений и пожаров при падении Тунгусского тела составляла около 2000 и 500 км2 соответственно (см., например, [2, 3]). 102 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №10 Достаточно большая высота взрыва (около 25 км) Челябинского метеороида (мало- го астероида) привела лишь к незначительным разрушениям элементов жилых построек. Этим же объясняется и относительная легкость ранений жителей пострадавшего ре- гиона. Магнитный эффект Тунгусского тела составил около 50–70 нТл [2], что объясняется движением плюма. При этом, по расчетам, возмущение магнитного поля близко к 60 нТл. Для Челябинского метеороида магнитный эффект на два порядка меньше. Важно, что возмущения, вызванные взрывом Челябинского тела, распространялись как по вертикали на сотни километров вверх, так и по горизонтали на расстояния в тысячи километров. Регистрируемые возмущения возникли не только в атмосфере, но и в ионо- сфере, а также геомагнитном поле. Результаты наблюдений эффектов в этих средах еще предстоит осмыслить. Уже сейчас можно утверждать, что сама природа предоставила редкую возможность изучения целого комплекса явлений на поверхности Земли, в атмо- сфере и геокосмосе астрономам, физикам, геофизикам, сейсмологам и другим специа- листам. 1. Gehrels T. (Ed.) Hazards due to comets and asteroids. – Tucson; London: Univ. Arizona Press, 1994. – 1300 p. 2. Катастрофические воздействия космических тел / Под ред. В.В. Адушкина и И.В. Немчинова. – Москва: ИКЦ “Академкнига”, 2005. – 310 с. 3. Черногор Л.Ф. Физика и экология катастроф. – Харьков: ХНУ им. В.Н. Каразина, 2012. – 556 с. 4. http://www.nasa.gov/topics/solarsystem/features/asteroidflyby.html, http://neo.jpl.nasa.gov/fireballs, http://neo.jpl.nasa.gov/news/fireball_130301.html. 5. Бронштэн В.А. Физика метеорных явлений. – Москва: Наука, 1981. – 416 с. 6. Григорян С.С. О движении и разрушении метеоритов в атмосферах планет // Космические иссле- дования. – 1979. – 17, № 6. – С. 875–893. 7. Стулов В.П., Мирский В.Н., Вислый А.И. Аэродинамика болидов. – Москва: Наука, 1995. – 240 с. 8. Brown P., Spalding R.E., Re Velle D.O., Tagliaferri E. The flux of small near-Earth objects colliding with the Earth // Nature. – 2002. – 420. – P. 294–296. 9. Голицын Г.С., Григорьев Г.Н., Докучаев В.П. Излучение акустико-гравитационных волн при дви- жении метеоров в атмосфере // Изв. АН СССР. Физика Земли и океана. – 1977. – 13, № 9. – С. 926–9235. 10. http://newsroom.ctbto.org/2013/02/18russian-fireball-largest-ever-detected-by-ctbtos-infrasound-sensors. 11. Черногор Л.Ф. Колебания геомагнитного поля, вызванные пролетом Витимского болида 24 сентября 2002 г // Геомагнетизм и аэрономия. – 2011. – 51, № 1. – С. 119–132. 12. Черногор Л.Ф. О нелинейности в природе и науке. – Харьков: ХНУ им. В.Н. Каразина, 2008. – 528 с. 13. Бронштэн В.А. Магнитный эффект Тунгусского метеорита // Геомагнетизм и аэрономия. – 2002. – 42, № 6. – С. 854–856. 14. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us2013lral#summary. 15. http://pts.mi-perm.ru/region/korkino_meteor.htm. Поступило в редакцию 19.03.2013Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №10 103 Л.Ф. Чорногор Фiзичнi ефекти прольоту Челябiнського метеорита Оцiнено основнi ефекти, що супроводжували падiння Челябiнського болiда (Чебаркульського метеорита) 15 лютого 2013 р. Показано, що основне енерговидiлення (близько 0,2 Мт) мало мiсце близько висоти 25 км, де швидкiсть втрати маси досягала 20 кт/с, енергiя оптич- ного свiчення — 375 ТДж. Близько епiцентру вибуху болiда тиск у фронтi ударної хвилi становив одиницi кiлопаскалей. Площа зони часткових руйнувань будiвель була близька до 6 тис. км2. Вибух болiда призвiв до помiтного збурення не лише нижньої, а й верхньої атмосфери на вiддаленнях не менше 1–2 тис. км. Розмiр геомагнiтного ефекту становив 0,5–1,0 нТл. Магнiтуда землетрусу, викликаного вибухом болiда, не перевищувала 3. L. F. Chernogor Physical effects of the Chelyabinsk meteorite passage The main effects associated with the (February 15, 2013) Chelyabinsk bolide (Chebarkul meteorite) have been estimated. The major energy release (approximately 0.2 Megaton) occurred near the 25-km altitude, where the rate of mass loss attained 20 kiloton s−1, and the optical emission energy was 375 TJ. The pressure at the shock wave front near the bolide explosion epicenter attained a few kPa. The surface area of partial destructions was equal to approximately 6,000 km2. The bolide explosion gave rise to appreciable disturbances not only in the lower atmosphere, but also in the upper one at a distances up to 1,000–2,000 km. The effects in the geomagnetic field reached 0.5–1.0 nT. The earthquake caused by the bolide explosion had a Richter magnitude of at most 3. 104 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №10

Физические эффекты пролета Челябинского метеорита

Institution

Ähnliche Einträge