Могут ли метеориты двигаться со скоростью, близкой к скорости света?

Наше время и новые факты про упавшие метеориты

Вторая половина XX века стала для астрофизиков и геологов настоящим испытательным и экспериментальным полигоном. За это время произошло достаточно много падений метеоритов, которые удалось зафиксировать различными способами. Некоторые небесные гости своим появлением произвели фурор среди ученых и вызвали немалый ажиотаж у обывателей, другие метеориты стали лишь очередными статистическими фактами.

Падение метеорита, динозавры

Человеческой цивилизации продолжает несказанно везти. Самые большие метеориты, упавшие на Землю в современную эпоху, не имели ни громадных размеров, ни нанесли серьезного ущерба инфраструктуре. Космические пришельцы продолжают падать в малонаселенных областях планеты, осыпая частью обломков. Случаи падения метеоритов, повлекших за собой жертвы, практически отсутствуют в официальной статистике. Единственные факты такого неприятного знакомства – падение метеорита в штате Алабама в 1954 году и визит космического гостя в Великобританию в 2004 году.

Падение метеорита в дом

Все остальные случаи столкновения Земли с небесными объектами можно характеризовать, как интереснейшее астрономическое явление. Самые известные факты падения метеоритов можно пересчитать по пальцам. Об этих явлениях имеется много документальных доказательств и проведена огромная научная работа:

• метеорит Kirin, масса которого составляет 1,7 тонн, упал в мартовские дни 1976 года в северо-восточной части Китая во время метеоритного дождя, продолжавшегося 37 минут и охватившего всю северо-восточную часть страны;
• в 1990 году в районе города Стерлитамак в майскую ночь с 17 на 18 число, произошло падение метеоритного камня весом в 300 кг. Небесный гость оставил после себя кратер диаметром 10 метров;
• в 1998 году в Туркмении упал метеорит весом в 800 кг.

https://youtube.com/watch?v=qTJq3cMRJAc

Начало третьего тысячелетия ознаменовалось рядом ярких астрономических явлений, среди которых особо стоит отметить следующие:

• сентябрь 2002 года ознаменовался чудовищным воздушным взрывом в районе Иркутска, который стал результатом падения огромного метеорита;
• метеорит, упавший в 15 сентября 2007 года в районе озера Титикака. Этот метеорит упал в Перу, оставив после себя воронку глубиной 6 метров. Найденные местными жителями фрагменты этого перуанского метеорита имели размеры в диапазоне 5-15 см.

Перуанский метеорит

В России наиболее яркий случай связан с полетом и последующим падением небесного гостя в районе города Челябинск. Утром 13 февраля 2013 года страну облетела новость: в районе озера Чебаркуль (Челябинская область) упал метеорит. Основную силу удара космического тела испытала на себе поверхность озера, из которого впоследствии с глубины 12 метров были выловлены фрагменты метеорита общим весом более полутонны. Спустя год со дна озера удалось выловить самый крупный фрагмент Чебаркульского метеорита, имеющий вес несколько тонн. В момент полета метеорита его наблюдали жители сразу трех областей страны. Над Свердловской и Тюменской областью очевидцы наблюдали огромный огненный шар. В самом Челябинске падение сопровождалось незначительными разрушениями объектов городской инфраструктуры, однако среди гражданского населения имели место случаи травматизма.

Чебаркуль

Природа и поведение падающих метеоритов

Большинство небесных гостей, посещавших нашу планету в разное время — это каменные, железные и комбинированные метеориты(железно-каменные). Первые являются наиболее частым в природе явлением. Это остаточные фрагменты, из которых в свое время формировались планеты Солнечной системы. Железные метеориты состоят из железа природного происхождения и никеля, причем доля железа в них составляет более 90%. Количество железных космических гостей, достигших поверхностного слоя земной коры, не превышает 5-6% из общего количества.

Гоба

Каменные метеориты не являются столь прочными образованиями, однако тоже могут достигать больших размеров. Чаще всего, подобные тела во время полета и при контакте с землей разрушаются, оставляя после себя огромные воронки и кратеры. Иногда каменный метеорит во время полета через плотные слои атмосферы Земли разрушается, вызывая сильнейший взрыв.

Подобное явление еще свежо в памяти ученого сообщества. Столкновение планеты Земля в 1908 году с неизвестным небесным телом сопровождалось взрывом колоссальной силы, произошедшим на высоте около десятка километров. Произошло это событие в Восточной Сибири, в бассейне реки Подкаменная Тунгуска. По подсчетам ученых астрофизиков взрыв Тунгусского метеорита 1908 года имел мощность 10-40 Мт в пересчете на тротиловый эквивалент. При этом ударная волна четыре раза обошла вокруг земного шара. В течение нескольких дней на территории от Атлантики до районов Дальнего Востока в небе происходили странные явления. Правильнее назвать этот объект тунгусским метероидом, так как космическое тело взорвалось над поверхностью планеты. Исследования района взрыва, продолжающиеся уже более 100 лет, дали ученым огромный объем уникального научно-прикладного материала. Взрыв столь крупного небесного тела, массой в сотни тонн в районе сибирской реки Подкаменная Тунгуска, называется в научном мире Тунгусским феноменом. На сегодняшний день найдено более 2 тыс. фрагментов Тунгусского метеорита.

Тунгусский феномен

Другой космический гигант оставил после себя огромнейший кратер Чиксулуб, расположенный на полуострове Юкатан (Мексика). Диаметр этой гигантской впадины составляет 180 км. Метеорит, оставивший после себя столь огромный кратер, мог иметь массу в несколько сотен тонн. Недаром ученые считают этот метеорит самым крупных из всех тех, которые посещали Землю за всю ее длинную историю. Не менее впечатляющим выглядит след от падения метеорита в США, знаменитый на весь мир Аризонский кратер. Возможно, падение такого огромного метеорита стало началом конца эры динозавров.

Аризонский кратер

Даже не столь крупные космические гости, долетающие до нас, могут нанести локальные разрушения и породить панику среди гражданского населения. В новую эпоху человечество неоднократно сталкивалось с такими астрономическими явлениями. На деле все, кроме паники и ажиотажа, ограничивалось любопытными астрономическими наблюдениями и последующим изучением мест падения метеоритов. Так было в 2012 году во время визита и последующего падения метеорита с красивым названием Саттер Милл, который по предварительным данным готов был раскромсать территорию США и Канады. Сразу в нескольких штатах жители наблюдали яркую вспышку в небе. Последующий полет болида ограничился падением на земную поверхность большого количества мелких фрагментов, рассеянных на огромной территории. Подобным образом прошел метеоритный дождь в Китае, наблюдаемый во всем мире в феврале 2012 года. В пустынных районах Китая упало до сотни метеоритных камней различных размеров, оставивших после столкновения ямы и воронки разного размера. Масса самого крупного найденного китайскими учеными фрагмента составила 12 кг.

Метеоритный дождь в Китае

Подобные астрофизические явления возникают регулярно. Это связано с тем, что метеорные потоки, носящиеся в нашей Солнечной системе, время от времени могут пересечь орбиту нашей планеты. Ярким примером таких встреч считаются регулярные свидания Земли с метеорным потоком Леонид. Среди известных метеорных потоков именно с Леонидами Земля вынуждена встречаться каждые 33 года. В этот период, приходящийся по календарю на ноябрь месяц, звездопад сопровождается падением обломков на Землю.

Как камень испарился

Еще в 1950-х годах для моделирования процессов, происходящих при пролете метеороида сквозь атмосферу, была создана оригинальная модель, состоявшая из детонационного шнура (имитирующего фазу полета до разрушения) и прикрепленного на его конце заряда (имитирующего расширение). Под моделью латунной поверхности закрепляли вертикально медные проволочки, изображавшие лес. Эксперименты показали, что в результате детонации основного заряда проволочки, сгибаясь, давали весьма реалистичную картину вывала леса, аналогичную той, что наблюдалась в районе Подкаменной Тунгуски. Следы Тунгусского метеорита не обнаружены до сих пор, причем популярная гипотеза о том, что телом, столкнувшимся с Землей в 1908 году, было ледяное ядро небольшой кометы, вовсе не считается единственно достоверной. Современные расчеты показывают, что тело большей массы, входя в атмосферу, глубже погружается в нее до этапа торможения, и его фрагменты большее время подвержены сильному излучению, что увеличивает вероятность их испарения.

Тунгусский метеорит вполне мог быть и каменным, однако, раздробившись на относительно небольшой высоте, он мог породить облако очень мелких обломков, которые от соприкосновения с раскаленными газами испарились. До земли дошла лишь ударная волна, которая произвела на площади более 2000 км² разрушения, сопоставимые с действием термоядерного заряда мощностью 10−20 Мт. Имеется в виду как динамическое воздействие, так и таежные пожары, порожденные световой вспышкой. Единственный фактор, который в данном случае не действовал, в отличие от ядерного взрыва, — это радиация. Действие фронтальной части ударной волны оставило по себе память в виде «телеграфного леса» — стволы устояли, но ветви были обрублены все до единой.

Несмотря на то что метеориты выпадают на Землю довольно часто, статистика инструментальных наблюдений за вхождением в атмосферу малых небесных тел пока недостаточна.

Энерговыделение при разрушении челябинского метеорита считается, по предварительным оценкам, эквивалентным 300 кт тротила, что примерно в 20 раз больше мощности уранового «Малыша», сброшенного на Хиросиму. Если бы траектория полета болида была близка к вертикальной, а место падения пришлось бы на городскую застройку, колоссальные жертвы и разрушения были бы неизбежны. Так насколько велик риск повторения, и надо ли относиться всерьез к метеоритной угрозе?

Случайная мегабомба

Население Земли расселено по планете неравномерно, большую часть Земли занимают океаны и малообитаемые территории, так что попадание крупного метеорита в населенный пункт имеет не очень высокую вероятность. Однако при неблагоприятном стечении обстоятельств метеорит типа челябинского мог бы нанести ущерб сравнимый с результатами ядерной бомбардировки. При попадании меторита типа тунгусского в крупный мегаполис, последний был бы полностью уничтожен.
Процессы, происходящие при разрушении метеороида в плотных слоях атмосферы несколько отличаются от взрыва заряда, состоящего из тротила или другой взрывчатки. При взрыве ВВ сначала по взрывчатке распространяется детонационная волна, а затем плотные продукты детонации разлетаются в стороны и генерируют в воздухе ударную волну. В метеорите взрывчатки нет. В силу своей огромной скорости он, скорее, сам является аналогом плотных продуктов взрыва. Ударная волна, которую он образует, имеет не сферическую, а условно приближенную к конической форму.

Нелишняя предосторожность

Да, ни один метеорит пока, к счастью, никого не убил, однако угроза с неба не столь ничтожна, чтобы с ней не считаться. Небесные тела типа тунгусского падают на Землю примерно раз в 1000 лет, и это значит, что в среднем каждый год они полностью «зачищают» 2,5 км² территории. Падение тела типа челябинского отмечено последний раз в 1963 году в районе островов Южной Африки — тогда энерговыделение при разрушении тоже составляло около 300 кт.

Немыслимые скорости

Судьба метеороида зависит не только от его размера и физико-химических свойств его вещества, но и от скорости вхождения в атмосферу, которая может варьироваться в довольно большом диапазоне. Но в любом случае речь идет о сверхвысоких скоростях, значительно превышающих скорость движения даже не сверхзвуковых самолетов, а и орбитальных космических аппаратов. Средняя скорость вхождения в атмосферу — 19 км/с, однако, если метеороид входит в контакт с Землей на курсах, близких к встречному, скорость может достигать и 50 км/с, то есть 180000 км/ч. Самой маленькой скорость вхождения в атмосферу окажется тогда, когда Земля и малое небесное тело будут двигаться как бы на соседних орбитах, рядом друг с другом, пока наша планета не притянет к себе метеороид.

Наука
Парад планет 2020: что, где, когда, как и почему?

Чем выше скорость вхождения небесного тела в атмосферу, тем сильнее нагрузки на него, тем дальше от Земли оно начинает разрушаться и тем выше вероятность, что оно разрушится, так и не долетев до поверхности нашей планеты. В Намибии в окружении заботливо сделанного ограждения, имеющего форму маленького амфитеатра, лежит огромная металлическая глыба, состоящая на 84% из железа, а также из никеля и кобальта. Весит глыба 60 т, при этом она является крупнейшим цельным куском космического вещества, когда-либо найденного на Земле. Метеорит упал на Землю около 80000 лет назад, не оставив после падения даже кратера. Вероятно, благодаря какому-то стечению обстоятельств скорость его падения была минимальна, так как сравнимый по массе и также металлический Сихотэ-Алинский метеорит (1947 год, Приморский край) развалился на множество кусков и при падении создал целое кратерное поле, а также огромную область рассеяния мелких обломков, которые в Уссурийской тайге собирают до сих пор.

Самые быстрые метеориты

Когда космическое тело летит в направлении нашей планеты, основная его задача (назовем это так) – войти в атмосферу Земли и не распасться. Как я уже говорила, лишь немногие тела, в основном большего размера, достигают поверхности Земли.

И все же, гораздо больше метеоритов – бомбардировке которыми подвергается Земля – настолько малы, что остаются незамеченными. Как пишет Muy Interesante, согласно результатам нового исследования гарвардских астрономов Амира Сираджа и профессора Абрахама Леба, атмосфера Земли бомбардируется космическими камнями размером от 1 мм до 10 см, которые двигаются на чрезвычайно высоких скоростях. Эти объекты, утверждают исследователи, могли появиться от взрыва сверхновых звезд, которые заставляют частицы ускоряться до субрелятивистских или даже релятивистских скоростей – в несколько тысяч раз превышающих скорость звука и доходящих до доли скорости света.

Отмечу, что работа пока что не прошла экспертную оценку и на данный момент опубликована на сервере препринтов Airvix. Примечательно, что работа посвящена одной из главных загадок в астрофизике, которая заключается в том, может ли выброс, созданный сверхновой, быть ускорен до релятивистских скоростей и пройти через межзвездную среду, чтобы достичь атмосферы Земли.

Земля все время находится под ударом

Как рассказали авторы исследования изданию Universe Today, несмотря на наличие прочной теоретической основы, вопрос о том, входят ли метеориты крупнее пылинки в атмосферу Земли на субрелятивистских или релятивистских скоростях остается открытым. Так, чтобы подтвердить, что эти очень быстрые метеориты реальны, потребуются инструменты, которых еще не существует и которые, среди прочего, должны включать микрофоны для записи инфразвука, а также инфракрасные приборы для измерения температуры. Согласно расчетам, для регистрации этих теоретически существующих метеоритов потребуется глобальная сеть из примерно 600 детекторов.

Авторы исследования также отмечают, что сегодня у ученых появилась замечательная возможность изучать совершенно новый вид объектов, которые регулярно взаимодействуют с атмосферой Земли. Более того, их изучение – это новая возможность подробнее изучить сверхновые звезды. Ну а нам с вами остается надеяться на то, что астрономам рано или поздно удастся разгадать тайны Вселенной.

Как падают метеориты?

Чтобы разобраться во всех тонкостях жизни нашей планеты на просторах космического океана, давайте вспомним что представляют собой метеориты и астероиды и как они вообще попадают на Землю

Важно понимать, что в космосе, помимо звезд и планет, имеется несметное количество небесных объектов

Так, астероиды – это космические тела, похожие на планеты, но не такие большие, что не мешает некоторым из них обзавестись собственной орбитой и спутниками. Еще есть космическая пыль – это крошечные частицы вещества, которые рассредоточены в космическом пространстве. А промежуточные объекты средней величины – их размер, как правило, варьируется от от 0,1 мм до 10-30 мм – и есть метеориты. Правда, ученым известно о существовании огромных метеоритов, размер которых достигает в длину двух с половиной метров и больше.

Они могут быть рассредоточены в пространстве, могут двигаться по произвольным траекториям, а их орбиты могут быть относительно стабильны. Иногда встречается целое скопление метеоритов – так называемый рой. Еще больше увлекательных статей о том, какие объекты путешествуют на просторах бесконечной Вселенной, читайте на ! Там регулярно публикуются посты, которых нет на сайте!

Сверхновая звезда или вспышка сверхновой — явление, в ходе которого звезда резко увеличивает свою яркость на 4—8 порядков с последующим сравнительно медленным затуханием

Но с какой скоростью эти космические странники перемещаются по просторам бесконечной Вселенной и что происходит, когда они падают на нашу планету? Самые быстрые метеориты движутся со скоростью 42 километра в секунду (км/с). Однако скорость метеоритов, которым удается проникнуть в атмосферу Земли и достичь поверхности планеты гораздо ниже, около 12 км/с. Тем не менее, теоретически – так считают ученые – может существовать ряд еще не обнаруженных объектов, скорость которых намного, намного выше.

Выбитые из пояса

Тела, подобные челябинскому, происходят из главного пояса астероидов, который находится между орбитами Марса и Юпитера. Это к Земле не так близко, но порой пояс астероидов сотрясают катаклизмы: более крупные объекты в результате столкновений распадаются на более мелкие, и некоторые из обломков переходят в разряд околоземных космических тел — теперь их орбиты пересекают орбиту нашей планеты. Иногда небесные камни вышибаются из пояса возмущениями, вызванными большими планетами. Как показывают данные по траектории челябинского метеорита, он представлял так называемую группу Аполлона — группу малых небесных тел, двигающихся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, которые пересекают орбиту Земли, причем их перигелий (то есть ближайшее расстояние от Солнца) меньше перигелия земной орбиты.

Поскольку речь идет чаще всего об обломках, эти объекты имеют неправильную форму. Большинство из них сложены из каменной породы, носящей название «хондрит». Это имя дано ей из-за хондр — сферических или эллиптических вкраплений диаметром около 1 мм (реже — больше), окруженных обломочной или мелкокристаллической матрицей. Хондриты бывают разных типов, но также среди метеороидов встречаются экземпляры и из железа. Интересно, что металлических тел меньше, не более 5% от общего числа, однако среди найденных метеоритов и их обломков железо безусловно преобладает. Причины просты: во‑первых, хондриты визуально трудноотличимы от обычных земных камней и обнаружить их тяжело, а во-вторых, железо прочнее, и шансов прорваться через плотные слои атмосферы и не разлететься на мелкие осколки у железного метеорита больше.

Прыжок Баумгартнера и ракеты V-2: что общего?

В сороковых годах прошлого века действительно присутствовал подтвержденный факт достижения границы космоса ракетами Фау-2. Если задействовать вертикальный запуск, то такие устройства способны развить показатели скорости в пределах 9 тысяч километров за один час. После того, как топливо в баках подходило к концу, V-2 замедлялась до полной остановки. Затем ракета падала и не сгорала, но, если бы она приземлилась на АЗС или другое хранилище горючего, исход был бы другим.

Известный прыжок парашютиста по смысловой нагрузке практически не отличался от немецких ракет. Феликс Баумгартнер вертикально поднялся над земной поверхностью, и совершил прыжок вниз. То есть в момент перед прыжком и падением ракеты их скорость по отношению к Земле равнялась нулю. Потому можно сделать вывод, что, если любой объект упадет с огромной высоты (больше 30 км), развивающихся скоростных показателей все равно будет недостаточно, чтобы полностью уничтожиться в процессе трения о слои атмосферы. Но при соблюдении определенных требований – изначальная скорость не должна быть больше 0 по отношению к поверхности Земли.

Хотите интересный факт? Максимальная скорость падения парашютиста была равна 1357,6 километра в час. Все познается в сравнении – пассажирский самолет летит при скорости 900-1000 километров в час, сверхзвуковой Конкорд или Ту-144 развивают скорость в 2 раза больше, чем продемонстрировал Баумгартнер.

Самый дорогой метеорит

Одним из самых дорогих метеоритов в мире считается Фукан, который был найден на территории Китая в 2000 году. Его высокая стоимость обусловлена внешней красотой — он буквально усыпан частицами минерала оливина. На момент обнаружения, космический камень весил 419,57 килограмм и его оценили в 2 миллиона долларов. Желающих купить метеорит целиком не было, поэтому его распилили и начали продавать частями. Из большинства частей метеорита были изготовлены украшения, а один фрагмент весом 31 килограмм хранится в Музее естественной истории (США).

Осколок метеорита Фукан — самого дорогого и красивого метеорита в мире

В России многие люди неплохо заработали на осколках Челябинского метеорита. Он упал 15 февраля 2013 года и своей взрывной волной выбил стекла многих домов. От порезов, нанесенными выбитыми стеклами, пострадало 1 612 человека — некоторые из них также жаловались на проблемы со слухом. Самый большой кусок Челябинского метеорита упал в озеро Чебаркуль и пока он пролетал свои 60 километров, его осколки разлетелись в радиусе 30 километров. Искатель метеоритов Алексей Виноградов через 10 дней после происшествия смог найти около 3 килограммов фрагментов метеорита — после их продажи он смог купить себе внедорожник и снегоход. Оказывается, поиск метеоритов может приносить большие деньги.

На фото — Алексей Виноградов

Настоящий метеорит или нет?

Некоторые продавцы метеоритов выставляют на продажу обыкновенные камни, причем иногда даже сами об этом не подозревают. Подлинность метеорита можно проверить только в лабораторных условиях, но эта процедура стоит многих денег. Иногда продавцы настолько уверены в подлинности, что просят покупателей самим оплатить проверку — мол, если метеорит окажется обычным камнем, они вернут им деньги. Иногда это срабатывает, метеориты действительно оказываются настоящими и получают подтверждающий сертификат.

Внутри метеоритов иногда обнаруживаются неизвестные науке минералы

Бесплатно проверить подлинность метеорита, можно отправив его бандеролью в Институт геохимии и аналитической химии РАН. В письме необходимо написать, где именно был найден объект, был ли замечен момент падения и какими свойствами он обладает. Исследователи осведомят о результате и, в случае подтверждения подлинности метеорита, предложат оформить на него сертификат. Взамен они просят не менее 20% от общего объема найденного образца. Вроде бы, все это вполне справедливо.

В заключение

Сколько еще будет падений на нашу планету метеоритов, точно сказать невозможно. Ученые постоянно работают в области обеспечения противометеоритной безопасности. Анализ последних явлений в этой сфере показал, что интенсивность посещений Земли космическими гостями повысилась. Прогнозирование падений в будущем является одной из основных программ, которой занимаются специалисты NASA, других космических агентств и научных астрофизических лабораторий. Все-таки наша планета остается слабо защищенной от визитов непрошеных гостей, и крупный метеорит, упавший на Землю, может сделать свое дело —  положить конец нашей цивилизации.

Автор статьи:

Метальников Александр

Военный историк. Люблю писать на военные темы, описывать исторические события, известные сражения.