22 просмотров

Почему астероиды взрываются высоко в атмосфере?

Произведение, изображающее огненный шар от столкновения с Сибирской Тунгуской в ​​1908 году. Фото: Дон Дэвис / DonaldEDavis.com, использовано с разрешения.

Если вы когда-нибудь смотрели плохой фильм о столкновении астероида с Землей (а их так много, что если мне придется посмотреть еще один, я клянусь, что буду болеть за астероид), то вы могли заметить, что астероид сам всегда врезается в поверхность Земли, и весь ущерб наносит сам удар.

На самом деле, вы можете нет заметили, потому что это происходит так часто и является таким тропом, что вы можете просто принять его как должное, как воздух, которым вы дышите.

О, но этот воздух важен. Если астероид небольшой, скажем, от нескольких десятков до нескольких сотен метров в поперечнике, то воздух критический. Это становится очевидным, если вы отвернетесь от киноэкрана и вместо этого посмотрите на реальное падение астероида… подобное тому, что произошло 15 февраля 2013 года над городом Челябинск в России.

Это видео с камеры на приборной панели показывает все событие. Астероид диаметром около 19 метров появляется слева. Когда он пролетает в воздухе с начальной скоростью около 18 км/ч, второй (65 000 километров в час!) он нагревается и начинает светиться. Он оставляет за собой след (технически называемый тренироваться) испарившейся породы.Через секунду или две он становится ярче, затем быстро вспыхивает; это когда астероид фрагментируется от давления, и каждый меньший фрагмент вносит свой вклад в высвобождаемую энергию. По мере того, как он движется дальше, вы можете видеть, что поезд становится толще и ярче там, где он вспыхнул. Затем, через несколько секунд, он исчезает.

Статья в тему:  Когда астероиды сталкиваются друг с другом, происходит ли упругое столкновение?

Интенсивное свечение происходит от сжатия воздуха перед астероидом (а не столько от трения, как думает большинство; при сжатии газ нагревается, и двигаясь с гиперзвуковой скоростью, газ будет сжиматься на много). Энергия исходит из кинетической энергии, энергии движения. Вместе очень быстро высвобождается много энергии, определение взрыва. Действительно, энергия, которую вы только что видели в этом видео, была эквивалентна полумиллиону тонн тротила, как и маломощное ядерное оружие.

Но отсюда и тайна. Из 12000-тонной массы первоначального Челябинского астероида было извлечено только около 4-6 тонн, и все это мелкие осколки. Самый большой был всего 600 килограммов! Учитывая текущую скорость челябинских метеоритов, есть огромный стимул к их поиску, и даже будучи очень щедрым и говоря, что найдена только половина, остается огромное количество материала, который, должно быть, испарился в атмосфере.

Произведение, изображающее огненный шар от столкновения с Сибирской Тунгуской в ​​1908 году. Фото: Дон Дэвис / DonaldEDavis.com, использовано с разрешения.

Произведение, изображающее огненный шар от столкновения с Сибирской Тунгуской в ​​1908 году. Фото: Дон Дэвис / DonaldEDavis.com, использовано с разрешения.

Фото: Дон Дэвис

Кроме того, найденные куски обладают очень высокой механической прочностью; то есть они довольно прочные. Если бы вся масса была такой прочной, она просуществовала бы намного дольше и опустилась бы ниже в воздухе, прежде чем распасться. Компьютерные модели того, как астероиды распадаются в атмосфере, показывают, что основная масса должна быть в целом намного слабее, чем найденные части, примерно в сто раз!

Статья в тему:  Кто певица на конкурсе мисс вселенная 2021?

Как это может быть? Новое исследование показывает, что ответ, опять же, воздуха. До сих пор мы не трактовали его правильно в физике.

Предполагалось, что камень врежется в атмосферу, и давление перед ним резко возрастет. Эта огромная сила настолько велика, что сплющивает астероид в процессе, буквально называемом блины. Напряжение разбивает камень на более мелкие части. Каждая часть теперь имеет большую площадь поверхности и, следовательно, больше места, чтобы врезаться в воздух и светиться. Они каждый блин, и процесс повторяется, давая вам быстрый каскад к распаду и высвобождению энергии. каБУМ.

Но оказывается, что используемый компьютерный код на самом деле не учитывал то, как воздух попадает в атмосферу. в скала, буквально пробираясь с большой скоростью и давлением в трещины и пустоты внутри скалы. Вот тут-то и вступает в игру новое исследование. Используя более сложный код (разработанный в Лос-Аламосской национальной лаборатории для моделирования воздушного потока с высокой скоростью), они смогли добавить материал астероида проницаемость чтобы увидеть, как это меняет физику удара.

Они обнаружили, что увеличение проницаемости увеличивает степень спекания, что увеличивает эффективность разрушения породы. Это имеет смысл; более проницаемый материал позволяет воздуху проникать внутрь и действовать как клин, дробя массу. После этого они обнаружили, что пористость (количество пустот в породе) важна для того, насколько взрывоопасно рассеивается порода, где более пористая порода взрывается легче. После этого основным фактором является абляция: насколько быстро движущийся мимо породы воздух сдувает нагретый и расплавленный материал.

Статья в тему:  Какие астероиды делят орбиты

В конце концов они обнаружили, что поведение Челябинского астероида имеет смысл, если он проницаем. Именно это привело к тому, что горная порода раскололась на высоте 30-40 км над землей, когда давление было еще слишком мало, чтобы разрушить твердую горную породу. На самом деле проницаемость была даже важнее, чем объемная прочность, поскольку воздух с такой высокой скоростью врезается в астероид, действуя на него как отбойный молоток.Когда скала раскололась, образовалось множество мелких осколков, и самые прочные из них — те, которые не распались в результате абляции. Они упали на землю, чтобы их обнаружили, но подавляющая часть астероида полностью испарилась.

Такая работа очень важна. С научной точки зрения это очень трудно понять физику, происходящую на гиперзвуковых скоростях; уравнения того, как вещи текут и двигаются, уже смехотворно сложны при нормальных скоростях, а новые факторы появляются при скорости, в десятки или более раз превышающей скорость звука.

Но есть и более приземленная (ха! Ха-ха!) причина, по которой нам тоже нужно изучать эти вещи: придет день, когда мы увидим астероид, направляющийся к нам, и нам придется что-то с этим делать. Чем больше мы понимаем механику астероидов и их столкновений, тем более информированными мы принимаем решения. Мы все еще разбираемся с основами, но постоянно совершенствуемся.

Наука! Это больше, чем просто круто. При разумном применении он может и в буквальном смысле спасет мир.

Статья в тему:  Как глобальное потепление не связано с людьми

Это фанатская вещь

Присоединяйтесь к SYFY Insider, чтобы получить доступ к эксклюзивным видео и интервью, последним новостям, лотереям и многому другому!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x