Tot nu toe is er geen enkel bevestigd geval bekend van het doden van mensen door een meteoriet. En tegelijkertijd heeft zelfs een klein hemellichaam, dat helaas de atmosfeer van de aarde is binnengedrongen, een kolossaal destructief potentieel dat vergelijkbaar is met kernwapens. Zoals recente gebeurtenissen hebben aangetoond, kunnen gasten uit de hemel ons soms verrassen.
De bolide die over Tsjeljabinsk vloog en zoveel lawaai maakte, verbaasde letterlijk en figuurlijk iedereen met zijn ongelooflijke gloed en schokgolf die het glas verbrokkelde, de poort naar buiten duwde en de gevelpanelen van de muren scheurde. Over de gevolgen is veel geschreven, veel minder over de essentie van dit fenomeen. Om meer in detail de processen te begrijpen die plaatsvinden met kleine hemellichamen die onderweg de planeet aarde ontmoetten, wendde 'PM' zich tot het Institute of Dynamics of Geospheres van de Russische Academie van Wetenschappen, waar ze al lang de beweging van meteoroïden bestuderen en wiskundig modelleren, dat wil zeggen hemellichamen die de atmosfeer van de aarde binnenkomen. En hier is wat we hebben ontdekt.
Uit de riem geslagen
Lichamen zoals Chelyabinsk komen uit de belangrijkste asteroïdengordel, die tussen de banen van Mars en Jupiter ligt. Het is niet zo dicht bij de aarde, maar soms wordt de asteroïdengordel geschud door rampen: als gevolg van botsingen vallen grotere objecten uiteen in kleinere, en een deel van het puin gaat over in de categorie van bijna-aardse kosmische lichamen - nu kruisen hun banen de baan van onze planeet. Soms worden hemelstenen uit de gordel getrapt door verstoringen veroorzaakt door grote planeten. Zoals de gegevens over het traject van de Chelyabinsk-meteoriet laten zien, vertegenwoordigde het de zogenaamde Apollo-groep - een groep kleine hemellichamen die rond de zon bewegen in elliptische banen die de baan van de aarde kruisen, en hun perihelium (dat wil zeggen, de dichtstbijzijnde afstand van de zon) is minder dan het perihelium van de baan van de aarde.
Omdat we het meestal over puin hebben, hebben deze objecten een onregelmatige vorm. De meeste zijn samengesteld uit een rots genaamd "chondrite". Deze naam werd haar gegeven vanwege chondrulen - bolvormige of elliptische insluitsels met een diameter van ongeveer 1 mm (minder vaak - meer), omgeven door een puin of een fijnkristallijne matrix. Chondrieten zijn van verschillende typen, maar ook ijzerspecimens worden gevonden onder meteoroïden. Het is interessant dat er minder metalen lichamen zijn, niet meer dan 5% van het totaal, maar ijzer overheerst zeker onder de gevonden meteorieten en hun puin. De redenen zijn simpel: ten eerste zijn chondrieten visueel moeilijk te onderscheiden van gewone aardestenen en moeilijk te detecteren, en ten tweede is ijzer sterker en heeft een ijzermeteoriet meer kans om door de dichte lagen van de atmosfeer te breken en niet in kleine fragmenten te verstrooien.
Promotie video:
Ongelooflijke snelheden
Het lot van een meteoroïde hangt niet alleen af van zijn grootte en de fysisch-chemische eigenschappen van zijn stof, maar ook van de snelheid waarmee hij de atmosfeer binnendringt, die over een vrij groot bereik kan variëren. Maar in ieder geval hebben we het over ultrahoge snelheden, die de bewegingssnelheid aanzienlijk overtreffen, zelfs niet van supersonische vliegtuigen, maar ook van orbitale ruimtevaartuigen. De gemiddelde snelheid van het binnenkomen in de atmosfeer is 19 km / s, maar als een meteoroïde in contact komt met de aarde op koersen dicht bij de naderende, kan de snelheid oplopen tot 50 km / s, dat wil zeggen 180.000 km / u. De laagste snelheid van binnenkomst in de atmosfeer zal zijn wanneer de aarde en een klein hemellichaam als het ware in aangrenzende banen naast elkaar bewegen, totdat onze planeet een meteoroïde aantrekt.
Hoe hoger de snelheid waarmee een hemellichaam de atmosfeer binnendringt, hoe sterker de belasting erop, hoe verder van de aarde het begint in te storten en hoe groter de kans dat het zal instorten voordat het het oppervlak van onze planeet bereikt. In Namibië, omgeven door een zorgvuldig geconstrueerde omheining in de vorm van een klein amfitheater, ligt een enorm blok metaal, 84% ijzer, evenals nikkel en kobalt. Het brok weegt 60 ton, terwijl het het grootste vaste stuk kosmische materie is dat ooit op aarde is gevonden. De meteoriet viel ongeveer 80.000 jaar geleden op de aarde, zonder zelfs maar een krater achter te laten nadat deze viel. Waarschijnlijk was, als gevolg van een of andere samenloop van omstandigheden, de snelheid van zijn val minimaal, aangezien de metalen Sikhote-Alin-meteoriet (1947,Primorsky Krai) viel uiteen in vele stukken en creëerde bij het vallen een heel kraterveld, evenals een enorm verspreidingsgebied van klein puin, dat nog steeds wordt verzameld in de Ussuri-taiga.
Wat explodeert daar?
Zelfs voordat de meteoriet op de grond valt, kan het, zoals de zaak Tsjeljabinsk duidelijk aantoonde, heel, heel gevaarlijk zijn. Een hemellichaam dat met een enorme snelheid de atmosfeer binnenstormt, genereert een schokgolf waarin de lucht opwarmt tot temperaturen van meer dan 10.000 graden. Straling van schokverhitte lucht veroorzaakt de verdamping van de meteoroïde. Dankzij deze processen wordt het gehuld in een halo van gloeiend geïoniseerd gas - plasma. Achter de schokgolf wordt een hogedrukzone gevormd die de sterkte van het frontale deel van de meteoriet test. Aan de zijkanten is de druk beduidend lager. Als gevolg van de resulterende drukgradiënt zal de meteoriet hoogstwaarschijnlijk beginnen in te storten. Hoe dit precies gebeurt, hangt af van de specifieke grootte, vorm en structurele kenmerken van de gegeven meteoroïde: scheuren, uitsparingen, holtes. Een ander ding is belangrijk: wanneer de vuurbal wordt vernietigd, neemt de dwarsdoorsnede ervan toe, wat onmiddellijk leidt tot een toename van de afgifte van energie. Het gasoppervlak dat het lichaam opneemt neemt toe, steeds meer kinetische energie wordt omgezet in warmte. De snelle groei van het vrijkomen van energie in een beperkt gebied in de ruimte in korte tijd is niets anders dan een explosie. Het is op het moment van vernietiging dat de gloed van de auto sterk toeneemt (er treedt een felle flits op). En het oppervlak van de schokgolf en, dienovereenkomstig, de massa van de schokverwarmde lucht groeit abrupt.als een explosie. Het is op het moment van vernietiging dat de gloed van de auto sterk toeneemt (er treedt een felle flits op). En het oppervlak van de schokgolf en, dienovereenkomstig, de massa van de schokverwarmde lucht groeit abrupt.als een explosie. Het is op het moment van vernietiging dat de gloed van de auto sterk toeneemt (er treedt een felle flits op). En het oppervlak van de schokgolf en, dienovereenkomstig, de massa van de schokverwarmde lucht groeit abrupt.
Wanneer een conventioneel of kernwapen explodeert, heeft de schokgolf een bolvorm, maar in het geval van een meteoriet is dit natuurlijk niet het geval. Wanneer een klein hemellichaam de atmosfeer binnenkomt, vormt het een conventioneel kegelvormige schokgolf (de meteoroïde bevindt zich tegelijkertijd op de punt van de kegel) - ongeveer dezelfde als die gecreëerd voor de neus van een supersonisch vliegtuig.
De schokgolf die wordt gegenereerd door de vernietiging van een meteoriet kan veel meer problemen opleveren dan de val van een groot puin. Op de foto - een gat in het ijs van het Tsjebarkul-meer, vermoedelijk doorboord door een stuk van de Tsjeljabinsk-meteoriet.
Maar het verschil wordt hier al opgemerkt: het vliegtuig heeft immers een gestroomlijnde vorm en een auto die in dichte lagen botst, hoeft helemaal niet gestroomlijnd te zijn. Onregelmatigheden in de vorm zorgen voor extra turbulentie. Met een afname van de vlieghoogte en een toename van de luchtdichtheid, nemen de aerodynamische belastingen toe. Op een hoogte van ongeveer 50 km zijn ze vergelijkbaar met de sterkte van de meeste steenmeteoroïden, en de meteoroïden zullen waarschijnlijk beginnen in te storten. Elke afzonderlijke fase van vernietiging brengt een extra vrijgave van energie met zich mee, de schokgolf neemt de vorm aan van een sterk vervormde kegel, verplettert, waardoor er tijdens het passeren van een meteoriet verschillende opeenvolgende pieken van overdruk kunnen zijn, die op de grond worden gevoeld als een reeks krachtige klappen. In het geval van Tsjeljabinsk waren er minstens drie van dergelijke klappen.
De impact van een schokgolf op het aardoppervlak is afhankelijk van de vliegbaan, massa en snelheid van het lichaam. De Chelyabinsk-meteoriet vloog langs een zeer vlak traject en zijn schokgolf raakte alleen de stedelijke gebieden aan de rand. De meeste meteorieten (75%) komen de atmosfeer binnen langs trajecten die onder een hoek van meer dan 30 graden naar het aardoppervlak neigen, en hier hangt alles af van de hoogte waarop de hoofdfase van de vertraging plaatsvindt, meestal geassocieerd met vernietiging en een sterke toename van het vrijkomen van energie. Als deze hoogte groot is, zal de schokgolf in verzwakte vorm de aarde bereiken. Als de vernietiging plaatsvindt op lagere hoogten, kan de schokgolf een enorm gebied "opruimen", net zoals het gebeurt bij een atmosferische nucleaire explosie. Of zoals bij de inslag van de Tunguska-meteoriet.
Hoe de steen verdampt
Om de processen te simuleren die plaatsvonden tijdens de vlucht van een meteoroïde door de atmosfeer, werd in de jaren vijftig een origineel model gemaakt, dat bestond uit een detonatiekoord (simuleert de vluchtfase vóór vernietiging) en een lading die aan het uiteinde was bevestigd (simulatie van uitzetting). Koperdraden die het bos vertegenwoordigden, werden verticaal bevestigd onder het model van het koperen oppervlak. Experimenten hebben aangetoond dat, als gevolg van de ontploffing van de hoofdlading, de buigzame draden een zeer realistisch beeld gaven van boskap, vergelijkbaar met dat waargenomen in het Podkamennaya Tunguska-gebied. Sporen van de Tunguska-meteoriet zijn nog niet gevonden en de populaire hypothese dat het lichaam dat in 1908 met de aarde in botsing kwam de ijskern van een kleine komeet was, wordt helemaal niet als de enige betrouwbare beschouwd. Moderne berekeningen tonen aan dat een lichaam met een grotere massa dat de atmosfeer binnenkomt,het duikt er dieper in voor het stadium van vertraging, en zijn fragmenten worden gedurende een langere tijd blootgesteld aan sterke straling, wat de kans op verdamping vergroot.
De Tunguska-meteoriet zou heel goed van steen kunnen zijn, maar omdat hij op relatief lage hoogte werd verbrijzeld, kon hij een wolk van heel klein puin genereren, die verdampten door contact met hete gassen. Alleen een schokgolf bereikte de grond en veroorzaakte vernietiging op een oppervlakte van meer dan 2000 km², vergelijkbaar met de werking van een thermonucleaire lading met een vermogen van 10-20 Mt. Dit verwijst naar zowel dynamische impact als taiga-branden die worden gegenereerd door een lichtflits. De enige factor die in dit geval niet werkte, in tegenstelling tot een nucleaire explosie, is straling. De actie van het frontale deel van de schokgolf liet in zichzelf een herinnering achter in de vorm van een "telegraafbos" - de stammen verzetten zich, maar elke tak werd afgehakt.
Ondanks het feit dat meteorieten vrij vaak op aarde vallen, zijn de statistieken van instrumentele waarnemingen van het binnendringen van kleine hemellichamen in de atmosfeer nog steeds onvoldoende.
Volgens voorlopige schattingen wordt de energie die vrijkomt tijdens de vernietiging van de Chelyabinsk-meteoriet beschouwd als gelijk aan 300 kt TNT, wat ongeveer 20 keer meer is dan de kracht van de uranium "Baby" die op Hiroshima is gevallen. Als het traject van de vlucht van de auto bijna verticaal zou zijn, en de plaats van de val zou vallen op de stadsontwikkeling, zouden kolossale slachtoffers en vernietiging onvermijdelijk zijn. Dus hoe groot is het risico op herhaling en moet de meteorietdreiging serieus worden genomen?
Een nuttige voorzorgsmaatregel
Ja, gelukkig heeft nog geen enkele meteoriet iemand gedood, maar de dreiging vanuit de lucht is niet zo onbeduidend dat ze genegeerd kan worden. Hemellichamen van het Tunguska-type vallen ongeveer eens in de 1000 jaar op de aarde, wat betekent dat ze gemiddeld elk jaar 2,5 km² territorium volledig "opruimen". De val van een lichaam van het type Chelyabinsk werd voor het laatst genoteerd in 1963 in de regio van de eilanden van Zuid-Afrika - toen bedroeg de energie-afgifte tijdens vernietiging ook ongeveer 300 kt.
Momenteel is de astronomische gemeenschap belast met het identificeren en volgen van alle hemellichamen groter dan 100 m in banen dicht bij de aarde. Maar kleinere meteoroïden kunnen ook problemen veroorzaken, waarvan de totale monitoring nog niet mogelijk is: hiervoor zijn speciale en talrijke observatie-instrumenten nodig. Tot op heden is het binnendringen van slechts 20 meteoroïde lichamen in de atmosfeer waargenomen met behulp van astronomische instrumenten. Er is slechts één geval bekend waarin de val van een relatief grote meteoriet (ongeveer 4 m in diameter) in ongeveer een dag werd voorspeld (hij viel in Soedan in oktober 2008). En ondertussen is een waarschuwing voor een kosmische ramp, zelfs op een dag, helemaal niet slecht. Als een hemellichaam op een nederzetting dreigt te vallen, kan de nederzetting binnen 24 uur worden geëvacueerd. En natuurlijk is een dag ergens voor genoegom mensen er nogmaals aan te herinneren: als je een felle flits in de lucht ziet, moet je je verstoppen en je gezicht niet tegen het vensterglas plakken.
Oleg Makarov
