Метеоры не просто сгорают: ученые описали 7 жестоких этапов разрушения космических тел в атмосфере

Плавление и раннее фрагментирование, а не испарение от трения, определяют траекторию и характер взрыва астероидов, доказали исследователи Института SETI и NASA, пишет ScienceDaily.

Привычное представление о том, что падающие космические камни просто испаряются от колоссального трения и нагрева при входе в атмосферу, оказалось ошибочным. Группа астрономов под руководством доктора Питера Дженнискенса из Института SETI и Исследовательского центра Эймса (NASA) проанализировала видеозаписи и фотометрические кривые 75 задокументированных падений метеоритов. В исследовании, опубликованном в журнале Meteoritics & Planetary Science, ученые выделили семь последовательных физических этапов, определяющих потерю массы, торможение и характер падения осколков на Землю.

1. Формирование ударной волны: На большой высоте плотность воздуха становится достаточной для образования ударной волны перед объектом. Газ и поверхность тела раскаляются, порождая свечение — классическую падающую звезду.
2. Вход в плотные слои и вращение: По мере погружения в атмосферу свечение усиливается. Периодические колебания яркости на этом этапе позволяют измерить скорость вращения камня (у самых быстрых исследованных объектов полный оборот занимал от 0,5 до 5 секунд).
3. Образование болида и активное плавление: Скоростной набегающий поток начинает сдирать расплавленное вещество с поверхности камня. Капли расплава срываются и испаряются уже позади тела в виде следа.
4. Стабилизация абляции (около 60 км): На высоте около 60 километров процесс плавления достигает квазиравновесия — яркость болида стабилизируется или плавно нарастает. За счет плавления и сдувания капель космическое тело может потерять до 40% первоначальной массы.
5. Ранняя механическая фрагментация: Растущее давление воздуха начинает раскалывать породу. Неожиданным открытием стало то, что разрушение начинается при аэродинамическом давлении, составляющем всего 1/5 от механической прочности уцелевших метеоритов. Причиной служат термический стресс и внутренние трещины, полученные телом еще в космосе. На этой стадии резко падает скорость. Пока тыльная часть камня цела, за ней образуется разрежение, куда затягивает мелкие осколки, формируя узкую полосу их выпадения на земле.
6. Финальный взрыв (разрушение тыльной части): Когда задняя часть камня окончательно раскалывается, происходит яркая вспышка — болидный взрыв. Поскольку тело уже сильно затормозилось, эта вспышка светится красным (в отличие от зеленоватых оттенков ранних этапов). Крупные фрагменты массой более 20 граммов разлетаются в стороны с большой относительной скоростью.
7. Темный полет и выпадение: Оставшиеся куски продолжают тормозиться, перестают плавиться и покрываются тонкой корой плавления. Потеряв видимое свечение, они летят сквозь нижние слои атмосферы, сносятся ветром и падают на грунт в виде метеоритов.

Авторы подчеркивают, что через эти же физические фазы проходят и потенциально опасные астероиды размером до нескольких десятков метров (включая Челябинский астероид 2013 года). Полученные математические модели помогут точнее рассчитывать высоту и силу атмосферных взрывов космических тел при оценке планетарной безопасности.

Нашли ошибку в публикации? Сообщите нам об этом.