Мы наконец-то понимаем, как метеоры взрываются, когда достигают атмосферы Земли

(Alexyz3d/Шаттерсток)

Земля не чужда метеорам. На самом деле метеоритные дожди — это обычное явление, когда мелкие объекты (метеороиды) входят в атмосферу Земли и излучают в ночном небе.

Поскольку большинство этих объектов меньше песчинки, они никогда не достигают поверхности и просто сгорают в атмосфере.

Но время от времени метеоры достаточного размера прорываются и взрываются над поверхностью, где могут причинить значительный ущерб.

Хорошим примером этого является метеороид Челябинск, который взорвался в небе над Россией в феврале 2013 года. Этот инцидент продемонстрировал, насколько большой ущерб может нанести метеорит в воздухе, и подчеркнул необходимость быть готовым.

К счастью, новое исследование Университета Пердью показывает, что атмосфера Земли на самом деле лучше защищает от метеоров, чем мы предполагали.

Их исследование, проведенное при поддержке Управления планетарной защиты НАСА, недавно появилось в научном журнале. Метеоритика и планетология — под названием «Проникновение в воздух усиливает фрагментацию входящих метеороидов».

Исследовательская группа состояла из Маршалла Табетаха и Джея Мелоша, научного сотрудника и профессора кафедры наук о Земле, атмосфере и планетах (EAPS) Университета Пердью соответственно.

В прошлом исследователи понимали, что метеороиды часто взрываются, не достигнув поверхности, но не могли объяснить, почему.

Ради своего исследования Табета и Мелош использовали Челябинский метеороид в качестве примера, чтобы определить, как именно распадаются метеороиды, когда они сталкиваются с нашей атмосферой.

В то время взрыв стал неожиданностью, что и привело к таким значительным повреждениям.

Войдя в атмосферу Земли, метеороид создал яркий огненный шар и через несколько минут взорвался, выработав такое же количество энергии, как небольшое ядерное оружие.

Образовавшаяся ударная волна выбила окна, ранив почти 1500 человек и причинив ущерб на миллионы долларов. Он также отправил на поверхность фрагменты, которые были найдены, а некоторые даже использовались для изготовления медалей для зимних игр 2014 года в Сочи.

Но что также было удивительно, так это то, сколько обломков метеороида было извлечено после взрыва.

В то время как сам метеороид весил более 9000 метрических тонн (10 000 тонн США), когда-либо было извлечено только около 1800 метрических тонн (2000 тонн США) обломков.

Это означало, что что-то произошло в верхних слоях атмосферы, из-за чего она потеряла большую часть своей массы.

Пытаясь решить эту проблему, Табетах и ​​Мелош начали размышлять о том, как высокое давление воздуха перед метеоритом будет просачиваться в его поры и трещины, раздвигая тело метеора и вызывая его взрыв. Как объяснил Мелош в пресс-релизе Purdue University News:

«Существует большой градиент между воздухом под высоким давлением перед метеоритом и вакуумом воздуха за ним. Если воздух может проходить через проходы в метеорите, он может легко проникнуть внутрь и разнести куски».

Чтобы разгадать тайну того, куда делась масса метеороида, Табетах и ​​Мелош построили модели, описывающие процесс входа Челябинского метеороида, которые также учитывали его первоначальную массу и то, как он распадался при входе.

Затем они разработали уникальный компьютерный код, который позволял использовать как твердый материал из тела метеорита, так и воздух в любой части расчета. Как указал Мелош:

«Я некоторое время искал что-то подобное. Большинство компьютерных кодов, которые мы используем для моделирования ударов, могут допускать несколько материалов в ячейке, но они усредняют все вместе. Различные материалы в ячейке используют свою индивидуальную идентичность, которая не подходит для такого рода расчетов».

Этот новый код позволил им полностью смоделировать обмен энергией и импульсом между входящим метеороидом и взаимодействующим атмосферным воздухом.

Во время моделирования воздух, нагнетаемый в метеороид, просачивался внутрь, что значительно снижало прочность метеорита. По сути, воздух смог достичь внутренностей метеороида и вызвать его взрыв изнутри наружу.

Это не только разрешило загадку того, куда делась пропавшая масса Челябинского метеороида, но и согласуется с эффектом воздушного взрыва, который наблюдался в 2013 году.

Исследование также показывает, что когда дело доходит до меньших метеороидов, лучшей защитой Земли является ее атмосфера.

В сочетании с процедурами раннего предупреждения, отсутствовавшими во время метеороидного события в Челябинске, травм в будущем можно избежать.

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочитайте оригинальную статью.