Новый год челябинск: Погода в Челябинске на Новый год 2022, прогноз погоды Челябинск на Новый год, Челябинский городской округ, Челябинская область, Россия

Челябинск принадлежит к классу метеоритов, называемых обычными хондритами, — широкой категории, включающей большинство типов каменных метеоритов. Хондриты образовались из пыли и металлов, вращавшихся вокруг новорожденного солнца около 4,5 миллиардов лет назад; позже они послужили строительными блоками для планет, астероидов и комет, населяющих нашу Солнечную систему. Хондриты далее подразделяются на множество категорий. Челябинск принадлежит к редкому классу LL5 — каменному метеориту с низким содержанием железа и металлов, состоящему из силикатных материалов, таких как оливин и плагиоклаз, а также небольшого количества металлического железа и никеля.

Более пристальный взгляд на челябинские метеориты раскрывает увлекательную историю древнего удара. Примечательно, что семена разрушения атмосферы метеороидом были посеяны через 115 миллионов лет после образования Солнечной системы, когда в ур-Челябинск врезался другой астероид, испытавший мощный толчок, нагревший, фрагментировавший и частично расплавивший его недра.Загляните внутрь образца, и вы увидите повсюду следы — потоки расплавленной породы, паутинообразные ударные жилы расплавленных силикатов и своеобразные блестящие трещины, называемые «сторонами скольжения», где метеориты разбивались по ранее существовавшим плоскостям разломов.

Дженнискенс подсчитал, что объект, возможно, произошел от Флоры семейства S-типа или каменистых астероидов в поясе между Марсом и Юпитером.Каким-то образом Челябинск держался после удара почти до тех пор, пока не встретил свою судьбу с земной атмосферой. Исследователи из Токийского университета и Университета Васэда в Японии обнаружили, что метеорит подвергался воздействию космических лучей в течение необычно короткого времени для члена Флоры — всего 1,2 миллиона лет. Типичные экспонирования намного дольше и указывают на то, что родительский астероид Челябинск только недавно распался на части. Дженнискенс предполагает, что он, вероятно, был частью слабо связанного астероида из груды обломков, который, возможно, раскололся на части во время предыдущего близкого столкновения с Землей в прошлом году.2 миллиона лет. Остальная часть груды обломков может все еще находиться на относительно близкой орбите как часть большей популяции околоземных астероидов.

Хорошо, что в Челябинск приехали до перелома. Если бы он был твердым насквозь, большая часть первоначального астероида могла бы пережить его огненный спуск и нанести еще больший ущерб.

Нам повезло, что Челябинск содержит фантастическое разнообразие объектов и , что у нас есть так много предметов для изучения.Исследования обнаружили около 500 околоземных астероидов. Без сомнения, некоторые из них являются частью родительского тела Челябинска и могут украсить наше небо в будущем. Что бы ни случилось, 15 февраля 2013 года станет очень громким «тревожным звонком» для нашего вида, чтобы мы реализовали больше программ охоты на астероиды как в космосе, так и на земле. Наслаждайтесь еще несколькими фотографиями этого невероятного подарка из космоса:

Нравится:

Нравится Загрузка…

CSI Челябинск: 10 фактов о российском метеорите

Лиза Гроссман

Взрыв мощностью 10 000 тонн

(Изображение: AP/Press Association Images)

Это был самый большой метеорит, упавший на Землю за столетие, и теперь очевидны человеческие и научные последствия.Сегодня результаты, опубликованные одновременно в журналах Nature и Science , описывают знания, полученные в результате взрыва огненного шара над Челябинском, Россия, в феврале, и вред, который он причинил. Предлагаем вашему вниманию 10 самых интересных инсайтов.

1. Криминалистика метеоров на удивление низкотехнологична

Челябинский метеор, казалось, появился из ниоткуда, что стало неожиданностью даже для астрономов, но для реконструкции его траектории не требуется высокотехнологичного оборудования. Любительские видео метеора, проносящегося по небу, снятые многочисленными мобильными телефонами и камерами на приборных панелях автомобилей, были ключевыми. Но для того, чтобы отразить реальные расстояния на отснятом материале, Питеру Дженнискенсу из Института SETI в Маунтин-Вью, Калифорния, опытному охотнику за метеоритами, а также команде из Российской академии наук понадобились рулетка, веревка, инклинометр и лазерный дальномер Craftsman. измерительный инструмент. Группа также проехала до 90 километров, чтобы составить карту случаев разбития стекла и опросить жителей, которые видели, слышали и чувствовали запах взрыва.«Мы находили рынки, продуктовые магазины и просто разговаривали с людьми за прилавком», — говорит Дженнискенс.

2. Челябинск был больше бомбы

Все это позволило команде сделать вывод, что объект, астероид диаметром 17–20 метров и массой 10 000 тонн, взорвался на высоте около 30 километров. Первоначальный взрыв нес энергию, эквивалентную примерно 500 килотоннам тротила. Это согласуется с отдельным анализом, проведенным Иржи Боровицкой из Академии наук Чешской Республики.

3. Большая часть метеора испарилась

После первоначального взрыва в небе два больших куска камня уцелели и продолжили погружаться в атмосферу. Один из них развалился на высоте около 18 километров, другой уплыл и в конце концов приземлился в озере Чебаркуль, оставив во льду 7-метровую дыру. Последний фрагмент был извлечен водолазом в октябре и весил 570 кг. Тем не менее, фрагменты в сумме составляют лишь около 0,04% родительского тела, считает Дженнискенс, поэтому большая часть материала испарилась в первоначальном огненном шаре.

4. Метеоры вызывают солнечные ожоги

Наиболее драматическими случаями повреждений от взрыва в воздухе стали разлетающиеся стекла и обрушение одного здания: большинство людей, обратившихся впоследствии за медицинской помощью, получили порезы и синяки. Неудивительно, что из 374 пострадавших, принявших участие в интернет-опросе, организованном Дженнискенсом и его коллегами, наиболее распространенная жалоба была связана с глазами: 180 человек заявили, что у них болят глаза, а 70 временно ослепли. Но 20 человек также сообщили о солнечных ожогах; один обгорел так сильно, что его кожа слезла. «Мы подсчитали, сколько ультрафиолетового света упало, и мы думаем, что это возможно», — говорит Дженнискенс. «Но он также был в заснеженном ландшафте, а снег очень эффективно рассеивает ультрафиолетовый свет. Возможно, это помогло».

5. Химики не могли подобрать лучшего образца

Состав метеорита соответствует составу хондрита LL, где LL означает Low iron, Low metals. Это самые редкие из «обычных» хондритов, на долю которых приходится около 8–9 процентов всех падений метеоритов.Это означает, что метеорит дополняет знания о составе Солнечной системы. Если бы нам когда-нибудь пришлось перенести астероид во внутреннюю часть Солнечной системы, это знание могло бы помочь сделать выбор. Есть еще один хондрит LL, орбита которого известна: астероид Итокава, который в 2005 году посетил японский космический корабль «Хаябуса».

6. Бурное прошлое метеорита спасло Землю

Одна вещь была странной в Челябинске по сравнению с другими LL хондритами: он был пронизан трещинами, заполненными расплавленным металлом. Это говорит о том, что его родительское тело когда-то в своей истории пережило удар, который сжал скалу и пронизал ее трещинами. Это бурное прошлое, возможно, помогло ему распасться, когда оно приблизилось к нашей планете, спасая землян от более крупных осколков, которые могли нанести больший ущерб на земле.

7. Его родители остаются неизвестными

Более ранний анализ орбиты метеора связал его с астероидом 2011 EO40, членом семейства астероидов Аполлона. Но команда Боровицкой связала его с другим астероидом, 86039 (1999 NC43), который также является типом астероида, дающего начало хондритам LL.Тем временем Дженнискенс и его коллеги использовали его сходство с Итокавой и его орбиту, чтобы связать его с семейством Флоры, но утверждают, что пока слишком много неопределенности, чтобы связать его с конкретным астероидом.

8. У нас не было возможности предупредить

Столкновение застало мир врасплох, и это неудивительно. Из-за того, что Челябинск был таким маленьким, всего 20 метров в поперечнике, и из-за того, что он пришел на Землю со стороны Солнца, мы никогда бы его не увидели, даже если бы смотрели. «Этот объект никогда не был достаточно ярким, чтобы его можно было обнаружить с помощью наземной съемки», — говорит Маргарет Кэмпбелл-Браун из Университета Западного Онтарио в Канаде. «Его было практически невозможно обнаружить до того, как он упал на Землю».

9. Его друзья все еще там

Из Челябинска и других зарегистрированных авиаударов Кэмпбелл-Браун и ее коллеги подсчитали, что количество объектов диаметром 10 метров и более, которые могут столкнуться с Землей, в 10 раз больше, чем предполагалось ранее.Многие из них, как Челябинск, невидимы. «Без массовых космических съемок они будут проходить мимо нас довольно часто», — говорит она.

10. Могло быть и хуже

Метеор вошел под косым углом, из-за чего его энергия распространилась на большую площадь. Ученые часто сравнивают ущерб, который может нанести падающий астероид, с ущербом от испытания ядерного оружия эквивалентной энергии, но Челябинск доказывает, что эта модель работает не во всех случаях. «В любой точке земли ущерб был меньше, чем можно было бы ожидать от ядерного оружия», — говорит она.С другой стороны, большая часть ущерба, нанесенного Челябинску, пришлась на его ударную волну. Если бы она упала прямо на Землю, ударная волна распространилась бы горизонтально в атмосфере, что значительно уменьшило бы ее досягаемость. «Это своего рода компромисс», — говорит Кэмпбелл-Браун.

Ссылки на журналы: Наука , DOI: 10.1126/науч.1242642; Природа , DOI:10.1038/nature12741 и 10.1038/nature12671

Еще на эту тему:

Как узнать, опасен ли приближающийся к нам астероид?

В нашей Солнечной системе есть миллионы космических камней, известных как астероиды.Эти объекты размером от нескольких метров до сотен километров в основном остались после формирования наших планет 4,6 миллиарда лет назад. Это строительные блоки, которые не превратились в полноценные миры.

Астероиды и другие объекты, которые максимально приближаются к нашему Солнцу менее чем на 1,3 астрономических единицы (1 астрономическая единица, а. е., представляет собой расстояние от Земли до Солнца), известны как околоземные объекты (ОСЗ). Считается, что эти объекты представляют наибольшую опасность для нашей планеты.

Астероиды нередко падают на Землю. Сотни метеоритов достигают поверхности нашей планеты каждый год, большинство из них слишком малы, чтобы вызывать какое-либо беспокойство. Но иногда большие камни могут ударить и нанести ущерб. В 2013 году над Россией взорвался Челябинский метеорит, сотни людей пострадали. В самом конце шкалы, 66 миллионов лет назад, астероид уничтожил динозавров.

Сейчас ученые пытаются выяснить, насколько опасны для нас будущие астероиды, и что мы можем сделать, чтобы предотвратить значительный ущерб нашей планете.И хотя в настоящее время ни один из известных астероидов не представляет какой-либо серьезной угрозы для Земли (в конце марта 2021 года один из крупнейших и наиболее известных астероидов на пути возможного столкновения, Апофис, был исключен как потенциальная опасность как минимум на 100 лет благодаря лучшему определение его орбиты), гонка начинается, чтобы убедиться, что мы готовы, если или когда кто-то это сделает.

Обнаружено

По мере совершенствования наших методов исследования Солнечной системы открывается все больше и больше астероидов — в 2019 году было обнаружено около 3000 ОСЗ.Но в наших знаниях есть важные пробелы, на которые еще предстоит ответить, а именно, если мы заметим приближающийся к нам астероид, как мы узнаем, представляет ли он угрозу?

В то время как большинство астероидов размером более одного километра учитываются, и известно, что их орбиты не затрагивают Землю, меньшие астероиды отслеживаются хуже. Даже камень диаметром в десятки метров может нанести существенный ущерб при попадании в населенный пункт.

Время между обнаружением нового астероида и его столкновением с нашей планетой может составлять несколько дней, и такой астероид известен как «неизбежный удар».

Доктор Этторе Пероцци из Итальянского космического агентства (ASI) и его коллеги работали над способом быстрого изучения таких астероидов в короткие сроки, в идеале в течение нескольких дней, в рамках своего проекта NEOROCKS, чтобы увидеть, какую опасность они представляют.

«Мы проводим эксперимент, чтобы увидеть, насколько быстро мы можем выполнить целую цепочку команд, от оповещения о новом объекте до последующих наблюдений», — сказал доктор Пероцци, один из исследователей проекта.

Новые данные об астероидах, обнаруженных в результате многочисленных телескопических исследований по всему миру, загружаются на веб-сайт под названием Центр малых планет.Проект NEOROCKS направлен на отслеживание этих открытий с использованием более совершенных телескопов, таких как Очень большой телескоп в Чили, для определения характеристик данного астероида, включая его размер и состав.

«Если он состоит из бессвязного скального состава, он может даже не достичь земли в виде метеорита», — сказал доктор Пероцци. Но «если астероид имеет твердую структуру, он может достичь земли и вызвать кратер (если он достаточно велик). Цель состоит в том, чтобы попытаться увидеть, с каким из этих событий мы столкнемся.

«Если астероид имеет твердую структуру, он может достичь земли и вызвать образование кратеров (если он достаточно большой)».

Д-р Этторе Пероцци, Итальянское космическое агентство До сих пор работе проекта мешал Covid-19, команда надеется возобновить свои наблюдения быстрого реагирования в следующем году. В будущем такой метод мог бы помочь нам подготовиться к эвакуации района, если бы мы знали, что он находится на пути небольшого астероида, который все еще способен нанести ущерб.

В случае обнаружения более крупного астероида на пути столкновения с Землей, возможно, за несколько лет до его столкновения, нам, возможно, потребуется найти способ отклонить его от нашей планеты, и проект NEO-MAPP исследует, как мы могли бы сделать это.

В ноябре 2021 года НАСА запустит миссию к двойному астероиду под названием Дидимос и Диморфос, чтобы отработать изменение орбиты астероида. Миссия, получившая название «Испытание двойного астероидного перенаправления» (DART), врежется в Диморфос в октябре 2022 года, и мы надеемся, что это изменит его 11.9-часовая орбита вокруг Дидимоса на несколько минут.

NEO-MAPP будет участвовать в использовании данных этой миссии вместе с запланированной последующей миссией ЕКА под названием Hera в 2024 году, которую оно помогает разработать, чтобы выяснить, насколько успешным было это испытание. Известный как кинетический ударник, это может быть метод, который мы однажды используем, чтобы немного подтолкнуть астероид с пути нашей планеты, за годы до того, как он должен будет столкнуться.

«Гера прибудет на место преступления после того, как DART окажет свое влияние», — сказал доктор Патрик Мишель из Французского национального центра научных исследований (CNRS), координатор проекта NEO-MAPP.«Он позволит измерить результат столкновения и полностью охарактеризовать событие». взрывы, чтобы сбить астероид с курса. Но пока что миссия DART — это единственная запланированная технологическая демонстрация метода отклонения, а международные договоры запрещают ядерный вариант.

Rendezvous

Еще одна миссия японского корабля Hayabusa2, которая в прошлом году доставила на Землю образцы астероида Рюгу, должна посетить чрезвычайно маленький астероид под названием 1998 KY26 в 2031 году. Имея всего 30 метров в поперечнике, это будет самый маленький астероид, когда-либо посещаемый космическим кораблем, но это место встречи может дать нам важную информацию об этих маленьких телах.

— Это сверхбыстро вращающийся объект, менее десяти минут, — сказал доктор Мишель. «Это тип объекта, который мы хотим понять. Что значит вращаться так быстро?» Ответ на этот вопрос может рассказать нам, например, как объект может оставаться вместе, несмотря на его быстрое вращение.

Понимание более мелких астероидов, которые трудно отследить, но которые поражают нас чаще, чем более крупные астероиды, и разработка методов быстрого реагирования для эвакуации людей из отдельных районов в случае столкновения, наряду с тестированием способов отклонения более крупных астероидов, будут иметь решающее значение для защиты Земли. в будущем.И хотя ни один из последних пока не представляет опасности, крайне важно, чтобы мы были готовы к любым неожиданностям.

«К счастью, знаменитая гибель динозавров происходит раз в 100 миллионов лет, — сказал доктор Пероцци. «Но это не значит, что в региональном масштабе не бывает более частых и опасных столкновений. Мы должны быть готовы».

Исследование, описанное в этой статье, финансировалось ЕС. Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею в социальных сетях.

Численный подход к изучению абляции больших болидов: приложение к Челябинску

В этом исследовании мы исследуем абляционные свойства болидов, способных производить метеориты.Случайные видеорегистраторы из многих точек Челябинского суперболида, связанные с входом в атмосферу околоземного объекта (ОСЗ) диаметром 18 м, дали прекрасную возможность восстановить его атмосферную траекторию, торможение и гелиоцентрическую орбиту. В данной работе мы сосредоточимся на изучении абляционных свойств челябинского болида на основе его торможения и фрагментации. Мы изучаем, можно ли изучать метеороиды, демонстрирующие внезапную фрагментацию, анализируя участки траектории, которые не включают эпизод разрушения.Мы применяем этот подход к нижней части траектории челябинского болида, чтобы продемонстрировать согласованность полученных параметров. Для этого мы реализовали численный метод (Рунге-Кутта), подходящий для получения абляционных свойств болидов на основе наблюдений. Метод был успешно опробован на случаях, ранее опубликованных в литературе. Наша модель дает подгонки, которые достаточно хорошо согласуются с наблюдениями. Он также дает хорошее соответствие основным наблюдаемым характеристикам Челябинского суперболида и дает его усредненный коэффициент абляции σ  = 0.034 с ²  км ⁻² . В нашем исследовании также рассматриваются основные последствия опасности столкновения, и делается вывод о том, что ОСЗ диаметром в десятки метров, встречающиеся с Землей по скользящим траекториям и демонстрирующие низкие геоцентрические скорости, проникают в атмосферу глубже, чем считалось ранее, и, как таковые, способны производить метеориты и метеориты. даже повреждения на земле.

1. Введение

15 февраля 2013 г. наше мнение об опасности удара было серьезно оспорено.Несмотря на то, что было чувством выполненного долга предсказать близкое сближение сближающегося с Землей астероида DA 2012 (АСЗ) на расстоянии 27700  км, несмотря на то, что этот ОСЗ был обнаружен всего за год до этого, последовало неожиданное столкновение с астероидом Аполлон. [1]. В 03:20 UTC над территорией России и Казахстана пролетел суперболид, также известный как челябинский суперболид. Возможная связь между суперболидом и DA NEA 2012 года была исключена Европейским космическим агентством (ESA) и Лабораторией реактивного движения Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (JPL-NASA) при реконструкции траектории приближающегося огненного шара.Челябинский суперболид вошел в атмосферу со скоростью ∼19 км/с и, по данным американского сенсора (список болидов CNEOS: https://cneos.jpl.nasa.gov/fireballs/), достиг максимальной яркости на высоте 23,3 км со скоростью 18,6 км/с [1, 2], также предоставившие нам ценные образцы в виде метеоритов.

Существование метеороидных потоков, способных производить метеоритные болиды, является горячей темой в планетарной науке. Такие потоки были впервые предложены Холлидеем [3, 4].Их существование имеет важные последствия, поскольку они могут естественным образом доставлять на Землю различные типы породообразующих материалов с потенциально опасных астероидов (ПОА). Считается, что ОСЗ в окрестностях Земли претерпевают динамическую и столкновительную эволюцию в относительно короткие промежутки времени. Ранее мы идентифицировали несколько комплексов NEO, которые производят метеоритные болиды, и мы предполагаем, что они могли образоваться во время близких сближений с планетами земной группы [5, 6].Такой сценарий формирования астероидных комплексов такого типа в настоящее время подкрепляется недавним открытием комплекса ОСЗ, вероятно, связанного с АСЗ-прародителем Челябинского болида [7]. Осколки, образовавшиеся в результате разрушения ОСЗ, посетивших внутреннюю Солнечную систему, могут распространиться по всей орбите родительского тела в масштабе веков [4, 8, 9]. Этот сценарий также согласуется с современным представлением о том, что ОСЗ всплывают на поверхность в результате близких сближений [10]. Кроме того, метеориты, извлеченные из Челябинска, имеют брекчированную природу [11, 12], что напоминает сложную коллизионную историю и возможную структуру щебня астероида-прародителя комплекса [13]. Существование этих астероидных комплексов в околоземном регионе имеет важные последствия, поскольку они могут быть источником метеорных потоков с низкой пространственной плотностью, населенных крупными метеороидами. Такие комплексы могут быть источником малоизвестных радиантов, образующих болиды [14, 15]. Это может иметь важные последствия для доли спорадических метеороидов, производящих яркие болиды, и для физических механизмов, предполагаемых в прошлом [16–18].

Событие в Челябинске также представляет интерес из-за его масштаба и энергии, а также из-за того, что его можно рассматривать как репрезентативный пример наиболее частого исхода опасного столкновения, связанного с небольшими астероидами в масштабах человеческого времени.Челябинск также является примером важности фрагментации для малых астероидов, которые могут даже вырыть кратер на поверхности Земли, хотя и редко [19–23]. Фрагментация важна, поскольку она обеспечивает механизм, в котором высвобождается значительная часть кинетической энергии, связанной с небольшими астероидами. Безусловно, это был очень актуальный процесс для Тунгусского события [24, 25], а в более известном случае Челябинска большая часть кинетической энергии была передана внутренней энергии воздуха, который излучается в виде света [26] .

Одним из способов изучения метеорных тел по мере их входа в атмосферу Земли является видеонаблюдение за такими событиями. Следовательно, мы разрабатываем дополнительные подходы для детального изучения динамического поведения записанных на видео болидов. SPanish Meteor Network (SPMN) впервые применила высокочувствительные камеры для обнаружения болидов и в настоящее время поддерживает онлайн-список ярких событий, зарегистрированных над Испанией, Португалией, Южной Францией и Марокко с 1999 г. [27, 28].Например, случайные видеозаписи плюс несколько фотоснимков суперболида в полете позволили нам реконструировать гелиоцентрическую орбиту метеорита Вильяльбето-де-ла-Пенья в рамках SPMN [28]. Возможность изучения суперболидов, таких как Челябинск, является очень привлекательной вехой для рассмотрения. Программное обеспечение, используемое в этом исследовании, было разработано в рамках магистерской диссертации [29] и впоследствии протестировано и проверено с использованием нескольких случаев, обсуждавшихся в [29], а также событий от 25 видео- и ПЗС-станций всего неба, установленных над Пиренейским морем. Полуостров от SPMN.В связи с этим мы занимались изучением динамического поведения метеороидов, тормозящихся в атмосфере Земли [30, 31].

В этом исследовании мы изучаем челябинский болид, следуя методу исследования метеоров Рунге-Кутты, аналогичному методу, разработанному Беллотом Рубио и др. [32]. Мы стремимся проверить, действителен ли этот конкретный метод для другого диапазона масс, особенно для небольших астероидов и крупных метеороидов метрового размера. Сначала мы опишем нашу численную модель и протестируем ее на известных метеорных явлениях.Мы сравниваем результаты проверки нашего кода с результатами, полученными Bellot Rubio et al. [32] для того же набора данных. Затем мы применяем нашу численную модель к челябинскому суперболиду, чтобы изучить его динамическое поведение. Для простоты в нашей модели учитываются постоянные коэффициент абляции и фактор формы, хотя эти параметры могут варьироваться на разных стадиях абляции [33–35].

Это исследование построено следующим образом: обработка данных и теоретический подход, относящиеся к челябинскому болиду, описаны в следующем разделе.В разделе 3 обсуждаются основные последствия этой работы в контексте исследований болидов, метеоритов и ОСЗ. Мы используем модель для определения параметров полета болида, а также, изучая торможение, получаем коэффициент абляции. Наконец, выводы этой работы представлены в Разделе 4.

2. Обработка данных, теоретический подход и наблюдения

Челябинский суперболид был неожиданным дневным суперболидом, как и многие другие непредсказуемые метеоритные болиды в истории.К счастью, были получены многочисленные случайные видеозаписи траектории болида с земли, учитывая распространенные в настоящее время видеорегистраторы, имеющиеся в частных автомобилях в России. По имеющимся видеозаписям можно тщательно изучить атмосферную траекторию и торможение, что позволяет восстановить гелиоцентрическую орбиту в рекордно короткие сроки [2, 26].

2.1. Теория одиночного тела

Существует два основных подхода к изучению динамических свойств метеоров при взаимодействии с атмосферой: теория квазинепрерывной фрагментации (ККФ), предложенная Новиковым и др.[37], которая позже была расширена Бабаджановым [38], и теория одного тела, описанная Броншстеном [39]. Имеются расхождения в условиях применимости обоих методов: отдельное тело работает с основными дифференциальными уравнениями, в то время как ККФ использует полуэмпирические формулы, изучающие только светимость, создаваемую метеором. Основное отличие состоит в том, что теория одного тела получает меньшие динамические массы, чем метод ККФ. До сих пор ни один из подходов не является преобладающим, и причина, по которой теории не сходятся, может быть связана с вкладом других ключевых процессов, таких как фрагментация и торможение метеороидов во время абляции, или с плохо ограниченными значениями объемной плотности и/или коэффициент светоотдачи [40–42].

Отметим, что начальную динамическую оценку массы или предатмосферного размера можно получить с помощью методов, описанных в других работах [43–48]; следовательно, мы оставляем его за рамками настоящей модели. Мы также отмечаем, что недавно были разработаны альтернативные модели, учитывающие абляцию; однако дальнейшее обсуждение этой темы выходит за рамки данного исследования, и читатель отсылается к следующей литературе [46, 47, 49–52]. Как отмечалось во введении, высокопрочные метеороиды астероидов или планетарных тел ведут себя совсем иначе, чем хрупкие пылевые агрегаты комет [53–57].

2.2. Роль фрагментации

Фрагментация метеороидов подробно изучалась разными авторами [38, 40]. Проанализировав различные фотографические наблюдения, Левин [40] выделил четыре возможных типа фрагментации: (а) распад метеороида на крупные нефрагментирующие обломки, (б) прогрессивный распад исходного метеороида на фрагменты, которые продолжают рассыпаться на более мелкие фрагменты, в) мгновенный выброс большого числа мелких частиц, который при воздействии на весь метеороид называется катастрофическим разрушением, и, наконец, г) квазинепрерывное дробление, заключающееся в постепенном высвобождении большого числа мелких частиц с поверхности и их последующее испарение за счет высоких температур, связанных с ударной тепловой волной, образующейся вокруг тела.

На практике в данном метеорном событии может наблюдаться комбинация двух или более типов фрагментации. Фактически можно заметить, что типы (а) и (с) фрагментации, описанные в предыдущем абзаце, могут происходить более одного раза для одного и того же метеорного явления. Анализ метеоров, проведенный Jacchia [58] с помощью камер Супер-Шмидта, показал, что теория одиночного тела не работает для случаев, которые претерпевают резкие типы фрагментации вдоль траектории. Как прямое следствие, метеороиды, демонстрирующие фрагментацию первого (а), второго (б) и третьего (в) вида, не должны изучаться с использованием этой упрощенной теории единого тела.Когда метеороид претерпевает внезапную фрагментацию, основное тело мгновенно теряет массу, и, следовательно, уравнения одиночного тела не могут быть применены, поскольку условие непрерывности массы не выполняется. Таким образом, случаи с возможным эпизодом(ами) резкой фрагментации в данной работе рассматриваться не будут.

2.3. Теория единого тела: уравнения сопротивления и потери массы

Динамическое поведение метеороида при взаимодействии с атмосферой Земли описывается с помощью уравнений сопротивления и потери массы. Эти уравнения, представленные Бронштеном [39], имеют следующий вид: где К — коэффициент плотности формы, ρ _{воздуха} — плотность воздуха, м — масса метеороида, — мгновенная скорость, σ – коэффициент абляции.

Используя уравнения (1) и (2), идентифицируемыми параметрами являются K и σ . Коэффициент абляции определяет потерю массы болида при его проникновении в атмосферу; чем больше значение, тем больше масса будет удалена при заданной скорости.Величина коэффициента абляции зависит от различных факторов и выражается как где Λ — коэффициент теплопередачи, Γ — коэффициент сопротивления, Q — теплота абляции.

Коэффициент плотности формы зависит от формы и плотности метеороида и выражается как где A — коэффициент формы, — площадь поперечного сечения, — объемная плотность метеороида.

Мы должны указать, что данные наблюдений, полученные в результате реконструкции траекторий метеоров с помощью ПЗС- или видеокамер, в основном представляют собой зависимость скорости болида от кадра к кадру в зависимости от высоты, что требует другого уравнения, чтобы связать время с высота: где z — зенитный угол.

Подставив уравнение (5) в уравнения (1) и (2), получим следующие выражения:

Далее, разделив уравнение (2) на уравнение (1), получим

Решая это дифференциальное уравнение с граничное условие , при , получается следующее:

Теперь, объединяя уравнения (9) и (6), получаем , так как он использует замену для зависимости от мгновенной массы, и, таким образом, мы имеем дело с одним уравнением вместо двух.Кроме того, существует начальная масса, которая является важным параметром, подлежащим изучению. Уравнение (10) напрямую связывает торможение метеороида в зависимости от различных параметров, в частности от зенитного угла. Последний член представляет особый интерес, поскольку он модулирует полное уравнение. Для вертикального входа ( z  = 0°) замедление максимальное, а для z близкое к 90° замедление минимальное. По этой причине крупные метеороиды под углами скольжения способны следовать чрезвычайно длинным траекториям или даже снова улетать в космос, как, например, суперболид Гранд Тетонс, который 10 августа 1972 г. пролетел почти две минуты над несколькими штатами США и Канады [11]. , 59].

Однако, используя введенные выше понятия, нельзя получить значения начальной массы ( m _o ) и K . Параметры, которые можно найти, представляют собой только выражения м _o ^{−1/3 ·} K и σ . Следовательно, для получения K и m _o по отдельности требуется другое уравнение. Оставшееся выражение представляет собой фотометрическое уравнение: где — светоотдача.Это уравнение предполагает  = константу и часто применяется к небольшим метеорам. Световая отдача получена опытным путем; таким образом, любые отклонения в этом значении могут привести к значительным изменениям в результатах. Это уравнение будет упоминаться позже как часть определения массы. Теперь сосредоточимся только на уравнении (10).

Мы определяем K′ как

Затем уравнение для работы с переменными K ′ и σ .

3. Результаты и обсуждение

3.1. Численное приближение

В этом разделе мы разрабатываем численное приближение с целью описать полет метеороида в атмосфере. Наша цель — получить решение, которое можно использовать для лучшего понимания этого физического процесса. Впоследствии мы намерены разработать численный подход, который может быть очень полезным для прогнозирования изменения параметров вдоль сегментов траектории по сравнению с аналитическим «сглаживанием всей траектории».

Уравнение (13) — это выражение, используемое для нахождения физических параметров.Для проверки нашей модели мы используем метеорные данные, относящиеся к скорости метеороида на разных высотах, взятые из литературы. В этом отношении точные данные о траектории/скорости метеора, полученные с помощью камер Super-Schmidt высокого разрешения [58], могут быть использованы для тематического исследования. Эти данные о траектории метеора используются для оптимизации процедуры получения значений K ′ и σ , которые лучше всего соответствуют фактическим точкам данных. Представленная здесь процедура дает множество синтетических кривых.Впоследствии, чтобы оптимизировать время вычислений, находится решение, обеспечивающее сходимость уравнения к реальным данным.

3.1.1. Реализация метода Рунге-Кутты

Метод Рунге-Кутты представляет собой итерационный метод аппроксимации и решения обыкновенных дифференциальных уравнений. Метод был впервые разработан Рунге [60] и Кутта [61].

Приближение Рунге-Кутты дает решение в определенной точке высоты. Применение метода Рунге-Кутты требует знания начальных условий:

В нашем случае начальными условиями будут начальная скорость и высота болида в момент начала абляции, «синтетически» записанная как

Затем нам нужно выберите размер шага ( 90 160 p 90 161 ), который должен быть сопоставим с разрешением данных, чтобы обеспечить лучшее сравнение между моделью и наблюдениями.Размер шага определяет, сколько шагов интеграции необходимо выполнить, прежде чем будет достигнуто окончательное решение. Чем меньше размер шага, тем точнее будет решение, учитывая, что это также увеличит время вычислений. Величина шага соответствует характеристике Δ h , что согласно Bellot Rubio et al. [32] можно выбрать в районе нескольких сотен метров, 100–300 м.

Как только размер шага определен, мы определяем коэффициенты модели следующим образом: решение для точки y _{n +1} по следующей формуле:

Для нашего случая (уравнение (18)) это

Полученный результат является решением для точки n +1 , _{n +1} ), что становится начальным условием для нахождения численного приближения для следующей точки.Процедура повторяется до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое значение.

3.1.2. Проверка кода с использованием каталога Jacchia

После определения процедуры нам необходимо проверить код, сравнив результаты с ранее опубликованными данными. Мы используем каталог очень точных фотографических траекторий метеоров [58], далее именуемый каталогом JVB, полученный с помощью камер Super-Schmidt с высоким пространственным разрешением. В исследовании Jacchia [58] синтезированы физические предполагаемые параметры для 413 метеоров в диапазоне звездных величин от -5 до +2,5, полученные во время многостанционной метеорной сети, работавшей в 50-х и 60-х годах в Нью-Мексико, США.Данные предоставляют скорость и звездную величину метеора в зависимости от высоты, полученную предатмосферную скорость, замедление и некоторую дополнительную информацию для наблюдаемых метеоров. Все события каталога JVB были названы с использованием номера. В этом проекте мы использовали ту же нумерацию Jacchia и Whipple [58], но включили букву J в начале по причинам, связанным с вычислениями. Например, позже мы обсудим метеор J8945 (числится в JVB как 8945).

Уравнение (13) также требует знания плотности воздуха.Мы приняли общую модель, широко используемую в метеорных исследованиях [45], стандартную атмосферу США (США) [62]. Стандартная атмосфера США была первоначально разработана в 1958 году Комитетом США по расширению стандартной атмосферы и улучшена в 1976 году. Это серия таблиц, в которых аппроксимированы значения атмосферной температуры, плотности, давления и других свойств в широком диапазоне высоты.

3.1.3. Процедура автоподбора

Мы определили способ преобразования дифференциального уравнения в выражение, которое можно вычислить итеративно.Цель состоит в том, чтобы найти результат, для которого K ′ и σ дают кривую, наиболее точно соответствующую точкам данных наблюдений. Чтобы найти наилучшие совпадающие значения, мы вводим следующую процедуру автоподбора. Начнем с выбора двух случайных значений K ′ и σ , установленных в качестве начального приближения. Метеорные данные, которые необходимо исследовать, включают скорость метеора в определенных точках высоты; мы сравниваем эту скорость со скоростью, смоделированной нашим кодом в тех же точках высоты.Затем коэффициент ошибки рассчитывается следующим образом: где скорость, выведенная из измеренных данных, и вычисленная скорость.

Кроме того, мы вводим коэффициенты приращения для K ′ и σ , которые определяются как Δ K и Δ σ . Следуя той же процедуре, что и ранее, мы вычисляем коэффициент ошибки для

В принципе, мы создали двумерную матрицу ошибок. Параметр ошибки можно представить в виде таблицы для лучшей наглядности алгоритма (рис. 1).Как только все значения ошибок вычислены, выполняется поиск минимального значения, и результат считается новым центрированным значением для следующей итерации вычисления.

Повторяем ту же процедуру для следующего центрированного значения, пока не достигнем точки, где минимум будет центрирован в середине матрицы. Следовательно, минимальное значение ошибки будет соответствовать искомым значениям K′ и σ . Если используются очень маленькие приращения K ′ и σ , решение будет более точным (за счет увеличения времени вычислений).Если задать большие приращения K ′ и σ , решение будет достигнуто быстрее, но за счет разрешения решения. Чтобы решить эту головоломку, код оптимизирован таким образом, что он настроен на работу с большими приращениями K ′ и σ в начале. Как только решение «первого приближения» найдено, код переключается на меньшие приращения, пока не будет достигнуто оптимальное разрешение.

На рис. 2 показан пример процедуры автоподгонки.Мы выбрали метеор J8945 для сравнения с опубликованными данными [32]. Другие случаи изучались и сравнивались в Дергаме [29]. При сравнении графиков зависимости скорости от высоты видно, что аппроксимирующие кривые очень похожи на наблюдаемые данные.

3.1.4. Случаи внезапного разрушения

Мы представили модель, способную получить некоторые параметры для метеороидов. Однако, как упоминалось ранее, не все метеороиды могут быть изучены с использованием этой конкретной модели, потому что, если они подвергаются фрагментации, результаты могут быть искажены.Беллот Рубио и др. [32] также упомянул, что в каталоге JVB есть значительное количество случаев, которые не могут быть подобраны, вероятно, вследствие резких разрывов. На рис. 3 показаны результаты кривой скорости с использованием нашей модели для случая J4141. Результаты также сравниваются с результатами, полученными Bellot Rubio et al. [32].

Несмотря на трудности получения подходящих решений для некоторых событий, замечательно, что наша модель способна идентифицировать и давать решения для событий, подвергающихся квазинепрерывной фрагментации.Возможный способ изучения метеорных тел с резкой фрагментацией состоит в том, чтобы сосредоточить внимание на различных участках траектории, не включающих эпизод разрушения. Мы применим этот подход к нижней части траектории челябинского болида, чтобы продемонстрировать согласованность полученных параметров.

3.2. Коэффициент абляции

Уравнение (13) имеет несколько неизвестных. Способность метеороида излучать свет может быть связана с его потерей массы или коэффициентом абляции σ [34, 42].В принципе, коэффициент абляции отражает, насколько быстро метеороид теряет свою массу при взаимодействии с атмосферой. Низкие значения коэффициента абляции указывают на то, что объект теряет меньше массы по сравнению с объектом, имеющим более высокое значение коэффициента абляции. Коэффициент абляции обычно выражается в единицах с ²  км ⁻² , а также может быть выражен через безразмерный параметр потери массы [44, 63], используемый в различных исследованиях метеорной физики.Значение коэффициента абляции зависит от многих факторов, таких как химический состав, размер зерна, плотность, пористость и форма тела, среди прочих. В целом значения коэффициента абляции находятся в пределах от 0,01 до 0,3 с ²  км ⁻² [25]. Чтобы проиллюстрировать это, мы применили разные коэффициенты абляции к метеороиду массой 1 грамм с надатмосферной скоростью 25 км/с, который начинает тормозиться на высоте 100 км. Результаты показаны на рисунке 4.

В целом, чем больше коэффициент абляции, тем быстрее замедляется тело из-за более быстрой потери массы. Следовательно, масса тела уменьшается за счет абляции; это описывается с помощью коэффициента абляции, и сила сопротивления, создаваемая атмосферой, оказывает большее влияние. В табл. 1 показано сравнение наших результатов с несколькими событиями, описанными в каталоге JVB.

9

Meteor ID jacchia (S 2 · км -2 ) Это исследование (S 2 · км -2 ) J6882 0.0812 0,075 J6959 0,0331 0,0382 J7216 0,0501 0,079 J8945 0,0354 0,036 J9030 0,0549 0,0542 J7161 0,0354 0,0381 9005 Замедление, нормированная мгновенная масса и скорость потери массы В этом разделе эффект замедления рассматривается более подробно.Учитывая, что у нас есть скорость как функция высоты вдоль траектории, мы можем изучать замедление по поведению кривой скорости. Это особенно полезно, так как многие алгоритмы обработки метеоров и методы обнаружения предоставляют значения скорости последовательно [15, 64]. В определенной точке h i код вычисляет приращение скорости к приращению расстояния в точках непосредственно перед и после. Это может быть выражено как Принимая во внимание все точки с известной скоростью и высотой вдоль траектории в качестве входных данных, уравнение (23) можно применить напрямую.На рис. 5(а) показана кривая скорости метеороида J8945 в зависимости от высоты. Нормированная мгновенная масса ( м/м 0 ) является следующей изучаемой величиной. Выражение для нормированной мгновенной массы может быть получено путем преобразования уравнения (9): Уравнение (24) выражает нормированную мгновенную массу как функцию скорости, тогда как значения скорости являются функциями высоты. На рис. 5(b) показано поведение нормализованной массы как функции высоты для события J8945. Мы определяем нормированную скорость потери массы как производную относительной массы по высоте. Это значение вычисляется следующим образом: На рис. 5(c) показано прямое применение этого подхода для события J8945. 3.4. Применение к Челябинскому суперболиду Разработанный в данной работе код Рунге–Кутты применим к известному Челябинскому суперболиду. 15 февраля 2013 г. было предсказано, что NEA-2012 DA14, обнаруженный годом ранее Астрономической обсерваторией Майорки, приблизится к Земле на близкое минимальное расстояние всего в 27700 км.Однако в то время как все внимание было сосредоточено на ожидании этой встречи, еще один NEA неожиданно вошел в атмосферу над Центральной Азией 15 февраля 2013 г. в 03:20:33 UTC. Болид распался в районе города Челябинска [1]. Челябинский болид достиг блеска −28, что ярче Луны (рис. 6). По прошествии нескольких дней, когда орбиты были рассчитаны, ученые отбросили возможную связь между двумя АСЗ, поскольку они представляли очень разные гелиоцентрические орбиты.Благодаря видеокамерам (видеорегистраторам), установленным на большинстве российских автомобилей, и камерам наблюдения, размещенным на зданиях, была восстановлена ​​начальная траектория болида и определена орбита [2]. После наблюдения за суперболидом многие выложили в Интернет различные видеоролики. Поскольку географическое положение записанных видеороликов было известно, мы реконструировали траекторию болида, получив значения скорости как функции высоты. Как показано в Таблице 2, данные были получены в результате анализа нашей видеокомпиляции, скорости болида на конечном участке его траектории сразу после массивного фрагментационного события, происходившего на высоте 26 км.Величина шага определялась частотой кадров видео, соответствующей перепаду высот 200–150 м. В таблице 2 показаны эти данные. 9 (км / с) Высота (км) Высота (км) (км / с) (км / с) 18.98 14,04 15,66 9,73 18,78 13,86 15.53 9,46 18,58 13,68 15,39 9,20 18,38 13,49 15,26 8,94 18,18 13,29 15,13 8,68 17. 99 13.09 15.0566 15.01 80566 8.42 17.80 17.88 12.88 14.89 8.17 17.62 12.66 14,77 7,92 17,44 12,44 14,66 7,67 17,26 12,22 14,55 7,43 17,08 11,99 14,45 7,19 16.91 11.75 14.34 6.96 696 16.74 11.51 11.51 14.24 6.74 16.58 11,27 14,15 6,52 16,42 11,02 14,06 6,31 16,26 10,76 13,97 6,11 16,10 10,51 13,88 5.92 15. 95 10.25 10.25 13.80 13.83 5.73 Рисунок 7 (а) изображены динамические данные после того, как срывов произошел на высоте 26 км, а также соответствие получено нашей моделью.На графике видно достаточно равномерное поведение челябинского суперболида после основного события фрагментации. Изучая динамическую кривую, можно получить коэффициент абляции. Полученное значение равно . Весьма примечательно, что это значение, полученное для более низкой траектории, дает такой же коэффициент абляции, как и для болидов на гораздо больших высотах, даже несмотря на то, что Челябинск был самым глубоким из когда-либо зарегистрированных болидов, все еще излучающим свет, даже когда он достиг тропосферы.Примечательно, что плотность атмосферы в этих нижних областях примерно на четыре порядка выше. Нормализованная эволюция массы для этой нижней части траектории показана на рис. 7(b), а эволюция скорости потери массы показана на рис. 7(c). В частности, безусловно обнадеживает то, что модель достаточно хорошо предсказывает абляционное поведение челябинского болида в нижней части его атмосферной траектории. Кривая блеска челябинского события была нормализована по данным государственного датчика США при пике яркости 2 балла.7 we10 13  W s·r −1 , что соответствует абсолютной астрономической величине −28 [1]. Согласно заключительному отчету НАСА JPL Челябинск [65], максимальная яркость была достигнута на высоте 23,3 км. Это согласуется с нашими результатами как максимальное предполагаемое значение скорости потери массы из наших динамических данных, которые происходят на высоте ∼23,5  км (рис. 7(c)). Хорошо известно, что максимальная яркость достигается вскоре после того, как метеороид катастрофически распадается на части из-за того, что фрагментированный/распыленный материал подвергается воздействию тепла, выделяемого возникающей ударной волной. Интересный вывод, который можно сделать непосредственно из этих результатов, заключается в важности атмосферы. Как упоминалось ранее, чем быстрее метеороид, тем быстрее процесс абляции. Таким образом, атмосфера могла бы эффективно защитить Землю от очень быстрых ударов, поскольку такие объекты предпочтительнее и быстрее уносятся. Однако менее благоприятны случаи очень крупных объектов (особенно если их внеатмосферная скорость мала), таких как Тунгусский импактор, вызвавший воздушный взрыв над Сибирью в 1908 г., войдя в атмосферу со скоростью ~30 км/с [66]. .Челябинский суперболид имел надатмосферную скорость 19 км/с, а его траектория соответствовала скользящей геометрии (большой зенитный угол). Для наглядности мы построили вход Челябинского суперболида для разных начальных скоростей (рис. 8). Конечно, при разрушении ОСЗ могут образовываться фрагменты размером в десятки метров. Если эти осколки столкнутся с нашей планетой при определенных геометрических условиях, они могут стать значительным источником повреждений на земле и человеческих жертв. Таким образом, выявление существования астероидных комплексов в околоземной среде имеет решающее значение для более точной оценки опасности столкновения. Если бы челябинский суперболид вошел с большей скоростью, он бы быстрее замедлился из-за более быстрой потери массы. Согласно нашей модели, максимальная яркость метеороида возникает, когда потеря массы достигает максимума. Следовательно, модель предсказывает, что челябинский астероид, движущийся с меньшей скоростью, может иметь более разрушительный потенциал на поверхности Земли (рис. 8).С другой стороны, снаряд с таким же скальным составом, движущийся с большей скоростью, мог подвергнуться гораздо более быстрому процессу абляции, завершившемуся взрывным взрывом в воздухе, подобно тому, что произошло над Тунгуской. Из таких выводов следует, что эффективность земной атмосферы защищать нас от опасных астероидов размером в десятки метров сильно зависит от относительной скорости встречи с нашей планетой. Важно отметить, что новые усовершенствования в обнаружении болидов из космоса могут обеспечить дополнительный прогресс в изучении светоотдачи болидов [34]. На самом деле сообщалось о нескольких обнаружениях челябинского болида из космоса [67, 68]. Будущие исследования общих событий, обнаруженных как с земли, так и из космоса, могут ограничить роль геометрии наблюдения в потере сигнала и возможных погрешностях при последующем определении скорости, излучаемой энергии и определении элементов орбиты. 3.5. Последствия для опасности столкновения Принимая во внимание разрушительный характер крупных внеземных объектов (например, [24]), крайне важно определить существование астероидных комплексов в околоземной среде.Действительно, внеземные тела масштаба Челябинска или более крупные (размером в десятки метров) представляют особый интерес для планетарного оборонного сообщества, поскольку в зависимости от геометрии их орбиты и угла падения эти объекты могут представлять значительную опасность для людей и наземной инфраструктуры. Таким образом, изучение околоземной среды наряду с хорошо задокументированными событиями, такими как Челябинский суперболид, может пролить больше света на динамические процессы, а также на фундаментальные свойства этих объектов. Из изучения падения метеоритов и относительного отсутствия малых ударных кратеров [19] мы знаем, что астероиды метрового размера эффективно фрагментируются, когда проникают в стратосферу на гиперскорости. Давление нагрузки перед телом вызывает разрушение породы, когда она преодолевает предел прочности на растяжение. Как естественное следствие, метеоритные падения часто доставляют от десятков до сотен камней сразу после этого типа распада [69, 70]. Ранее мы уже описывали такое поведение, когда обсуждали эволюцию Челябинска.Кроме того, существует общепризнанное мнение, что земная атмосфера ведет себя как эффективный щит для снарядов диаметром от метра до десятков метров. Несмотря на это, нам все еще необходимо увеличить нашу статистику, так как реже и, вероятно, для низкоскоростных снарядов при благоприятных геометрических условиях все еще возможно выкапывание кратера. Хорошим примером этого является так называемое событие Каранкаса: ударный кратер, выкопанный в Альтиплане Перу хондритовым метеоритом размером в один метр [71]. Будучи довольно необычным столкновением, вполне вероятно, что значительное число этих событий редко изучается, поскольку они происходят в отдаленных местах и ​​остаются незамеченными. Очевидно, что челябинские и другие хорошо зарегистрированные события (например, болидными сетями) дают возможность с необходимой точностью понять поведение метровых метеороидов и их способность непосредственно вызывать человеческие травмы и даже человеческие жертвы. 4. Выводы Нами разработана численная модель, использующая метод Рунге-Кутты для прогнозирования динамического поведения метеорных тел, проникающих в атмосферу Земли, на основе уравнений метеорной физики [39].Для проверки численной модели мы успешно применили ее к нескольким метеорным явлениям, описанным в научной литературе. После валидации численной модели мы изучили характер торможения Челябинского суперболида в нижней части его атмосферной траектории, как раз в области, следующей за основным событием фрагментации, где такой подход применим. Эта схема представляет собой новый способ изучения сложных метеорных событий путем изучения только той части траектории, на которой объект не подвергается резкой фрагментации. Проведенное нами исследование профиля торможения челябинского суперболида позволило сделать следующие выводы: (а) Наша численная модель, успешно примененная к нижней части траектории болида, хорошо предсказывает основные наблюдаемые характеристики челябинского суперболида. Это весьма примечательно, поскольку изучаемая здесь более низкая траектория имеет такое же поведение абляции, как и огненные шары на больших высотах. Следует отметить, что челябинское событие является самым глубоким из когда-либо зарегистрированных болидов, излучающих свет на границе тропосферы.Таким образом, наш подход предлагает многообещающее место для изучения сложных метеорных событий в упорядоченной и упрощенной форме. (b) Наилучшее соответствие модели замедления дает средний коэффициент абляции , что находится в диапазоне значений, полученных в научной литературе (c)Коэффициент абляции считается постоянным в пределах каждого изучаемого интервала траектории. Этот упрощенный подход, вероятно, является одной из причин, по которой эта модель неприменима ко всей траектории метеороидов, претерпевающих значительные фрагментации и катастрофические разрушения.В любом случае, для изучаемых здесь случаев коэффициенты абляции, полученные в нашей работе, согласуются с теми, которые сообщаются в научной литературе. (d) Сравнение основных параметров болида, полученных как с земли, так и из космоса, может ограничить роль наблюдения геометрия в потерях сигнала и погрешности в определении скорости, излучаемой энергии и элементов орбиты(e) ОСЗ, разрушающиеся в околоземной области, могут давать осколки размером в десятки метров, которые при столкновении с нашей планетой при правильном геометрическом обстоятельств, может быть значительным источником опасности для людей и инфраструктуры на земле.Следовательно, мы предполагаем, что определение существования астероидных комплексов в околоземной среде имеет решающее значение для более точной оценки опасности столкновения. (f) Наконец, мы не должны недооценивать опасный потенциал малых астероидов, поскольку наша модель показывает, что способность Земная атмосфера, чтобы защитить нас от таких объектов, сильно зависит от относительной скорости встречи с нашей планетой Доступность данных Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, включены в статью. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Благодарности Это исследование было профинансировано исследовательским проектом (PGC2018-097374-B-I00, P.I. J.M.T-R), финансируемым FEDER/Ministerio de Ciencia e Innovación–Agencia Estatal de Investigación. MG выражает благодарность Академии Финляндии (325806). Исследования в УрФУ выполнены при поддержке РФФИ (18-08-00074 и 19-05-00028).Во время рецензирования этой рукописи авторы потеряли вдохновителя, дорогого друга и соавтора Эско Люйтинена. Авторы посвящают эти совместные усилия памяти его огромной научной фигуре, а также его дружбе, проницательности и пониманию, которыми он делился на протяжении многих лет. Авторы благодарят д-ра Александра Гирина и двух анонимных рецензентов за ценные и конструктивные комментарии. Авторы также благодарят Марата Ахметвалеева за предоставленные им удивительные снимки челябинского болида и его пылевого следа. Возможны новые удары астероида, говорят ученые в среднем раз в 100-200 лет. Но теперь группа ученых предполагает, что Земля уязвима для гораздо большего количества космических камней размером с Челябинск, чем считалось ранее. В исследовании, опубликованном в среду журналом Nature, они считают, что такие удары могут происходить каждые десять или два десятилетия. Эта перспектива «действительно вызывает у многих людей дискомфорт», — сказал Питер Г. Браун, профессор физики и астрономии Университета Западного Онтарио и автор двух исследований в журнале Nature. Третья статья других ученых, описывающая взрыв в Челябинске, была опубликована в Интернете на этой неделе в журнале Science. Находки помогают вывести тему планетарной защиты — определение опасных астероидов и их отклонение в случае необходимости — из голливудской фантазии в проблему реального мира. Комитет Организации Объединенных Наций некоторое время изучал этот вопрос, и в следующем месяце Генеральная Ассамблея, как ожидается, примет две его рекомендации: создание Международной сети предупреждения об астероидах для обмена информацией между странами; и призывая мировые космические агентства создать консультативную группу для изучения технологий отклонения астероида. Обзоры неба выявили около 95 процентов крупных околоземных астероидов, которые имеют ширину не менее одного километра, или 0.6 миль, и никому не грозит опасность столкновения с Землей в ближайшее время. Но беспокоиться нужно не только об этом. «Один километр — это больше, чем просто опасно», — сказал Эдвард Т. Лу, бывший астронавт космического корабля НАСА, который возглавляет Фонд B612, частное предприятие по запуску космического телескопа, который мог бы найти более мелкие астероиды. «Один километр — это конец человеческой цивилизации, это опасно». Челябинский астероид был всего 60 футов в ширину. Разгоняясь до 40 000 миль в час, он выделил энергию, равную 500 000 тонн тротила.Более крупный астероид, возможно, в два или три раза больше челябинского в диаметре, взорвался над Сибирью в 1908 году и, по оценкам, высвободил энергию, эквивалентную от 5 до 15 миллионов тонн в тротиловом эквиваленте, сравняв с землей миллионы деревьев. Предлагаемый телескоп B612, который будет называться Sentinel, предназначен для поиска астероидов шириной около 450 футов, хотя он также найдет множество меньших астероидов. Доктор Лу сказал, что миссия будет стоить 450 миллионов долларов: 250 миллионов долларов на строительство космического корабля и 200 миллионов долларов на его эксплуатацию в течение десяти лет. По словам доктора Лу, астероид шириной 450 футов будет эквивалентен 150 миллионам тонн тротила. «Вы не уничтожите человечество, — сказал он, — но если вам не повезет, вы можете убить 50 миллионов человек или разрушить мировую экономику на столетие, на два столетия». Доктор Лу сказал, что астрономы нашли только от 10 до 20 процентов околоземных астероидов такого размера. Sentinel также заметит много меньших, которые все еще могут быть разрушительными. «То, о чем мы говорили, — это те, которые разрушили бы только крупный мегаполис — весь Нью-Йорк и его окрестности», — сказал доктор.— сказал Лу. Он сказал, что только около 0,5 процента этих меньших астероидов, размером примерно с 1908 год, были обнаружены. Поскольку обзоры телескопов насчитали так мало маленьких астероидов, доктор Браун и его коллеги вместо этого исследовали то, что на самом деле упало на Землю. В одной из статей в Nature они рассмотрели данные ВВС США за 1960-е и 1970-е годы, а также более поздние данные датчиков, подтверждающих запрет на наземные испытания ядерного оружия. На записи запечатлены низкочастотные атмосферные грохоты, вызванные примерно 60 взрывами астероидов.Большинство из них произошли от небольших астероидов, но их данные показали, что несколько более крупные удары происходят чаще, чем можно было бы ожидать, основываясь на оценках обзоров неба. Это может означать, что Земле в последнее время не повезло, или что оценки количества астероидов размером с Челябинск слишком занижены. — Я думаю, что вы можете отбросить любой из них по отдельности, — сказал доктор Браун, — но если взять все вместе, я думаю, что преобладающее доказательство состоит в том, что существует гораздо большее количество этих десятков метров. -размеры объектов. Доктор Лу сказал, что это еще одна причина для запуска телескопа для поиска астероидов. «Есть намеки на то, что скорость выше, чем мы думаем, но мы еще не знаем, и я думаю, что мы должны это выяснить», — сказал он. «Когда вы узнаете, сколько их, вы также узнаете, где находятся отдельные из них. Все, что вы обнаружите, вы можете либо исключить из того, что оно может нас ударить, либо сказать: «Эй, мы должны посмотреть на это повнимательнее».Тем не менее, жителям Челябинска было бы полезно предупреждение утром 15 февраля держаться подальше от окон. Получив грант НАСА в размере 5 миллионов долларов, астрономы Гавайского университета устанавливают телескопы для сканирования неба в поисках быстро движущихся световых пятен, которые могут быть приближающимися астероидами. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт