Челябинский метеорит

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

Челябинский метеорит

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Паде́ние метеори́та Челя́бинск — явление, произошедшее утром 15 февраля 2013 года, примерно в 9:20 по местному времени. Метеорное тело взорвалось в окрестностях Челябинска на высоте 15—25 км. По числу пострадавших (1613 человек) падение этого метеороида не имеет аналогов в мировой документированной истории, но в то же время в китайских источниках встречаются упоминания о летальных случаях, связанных с падением метеоритов.

По расчетам НАСА, метеороид, диаметром около 17 метров и массой порядка 10 тыс. тонн, вошёл в атмосферу Земли на скорости около 18 км/с. Судя по продолжительности атмосферного полёта, вход произошёл под очень острым углом. Спустя примерно 32,5 сек после входа в атмосферу небесное тело разрушилось. Разрушение представляло собой серию событий, сопровождавшихся распространением ударных волн. Общее количество высвободившейся энергии по оценкам НАСА составило около 500 килотонн в тротиловом эквиваленте, по оценкам РАН — 100−200 килотонн. По оценкам сотрудников ИНАСАН мощность взрыва составляла от 0.4 до 1.5 Мт в тротиловом эквиваленте. По оценкам НАСА, это самое большое из известных небесных тел, падавших на Землю со времени падения Тунгусского метеорита в 1908 году, и соответствует событию, происходящему в среднем раз в 100 лет. Из-за пологой траектории вхождения тела только сравнительно небольшая часть энергии взрывов достигла населённых пунктов. Из-за ударной волны пострадали 1613 человек, большинство — от выбитых стёкол. Были госпитализированы по разным данным от 40 до 112 человек; двое пострадавших были помещены в реанимацию. Ударная волна повредила здания. Материальный ущерб был предварительно оценён в сумму от 400 млн до 1 млрд рублей. В Красноармейском, Коркинском и Увельском районах Челябинской области был введён режим чрезвычайной ситуации. Небесное тело не было обнаружено до его вхождения в атмосферу. Первые осколки, в виде небольших метеоритов, были найдены несколькими днями позже.

Данные о метеоритном  теле.

 

Гелиоцентрическая орбита метеороида (показана синим эллипсом, пояс астероидовне показан)

 

Данные инфразвуковых  наблюдений. Станция расположена  в Казахстане.

По первоначальным оценкам Института динамики геосфер РАН, масса объекта при входе в атмосферу оценивалась в 10—100 тонн, мощность взрыва — несколько килотонн, скорость входа в атмосферу 15—20 км/с, высота разрушения 30—50 км, высота высвобождения основной энергии — 5—15 км. По словам С. А. Язева, мощность взрыва была больше, чем у Витимского болида. Скорость метеороида при падении составила от 20 до 70 километров в секунду. Маргарет Кэмпбелл-Браун (англ. Margaret Campbell-Brown), астроном из Университета Западного Онтарио (Канада), исследовавшая данные инфразвуковых датчиков обнаружения ядерных испытаний, привела следующую оценку: диаметр объекта — 15 метров, масса — 7000 тонн. Это делает его наибольшим объектом, который сталкивался с Землёй за последние 105 лет (с момента падения Тунгусского метеорита).

Ядерный взрыв или взрыв  болида в атмосфере создают низкочастотные звуковые волны (меньше 20 Гц), которые  можно использовать для определения  параметров события. Данные расположенных  по всему миру инфразвуковых станций слежения за ядерными испытаниями (Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization) показали наличие источника инфразвуковых волн в Уральских горах, что позволило сделать оценки мощности. Среди всех событий это было наиболее мощным со времени ввода в строй первой станции в 2001 году. Этот источник инфразвука оказался не стационарным, как было бы при испытании ядерного оружия в шахте, а перемещался, что было отмечено по изменению направления на источник. Самая дальняя станция, которая зафиксировала данное событие, расположена в Антарктиде в 15 000 км от источника. Инфразвуковые волны обогнули Землю несколько раз. По словам Питера Брауна "гриб" сформировавшийся через две минуты после взрыва имел 5 км в диаметре и 7 км в высоту, а пыль попала в Европу с ветрами через неделю.

15 февраля учёные НАСА  сообщили, что космический объект  был 15 метров в диаметре и  вызвал взрыв мощностью 300 килотонн  в тротиловом эквиваленте. Чуть  позже оценка энергетической  мощности взрыва была увеличена  до 470 килотонн. Вечером того же дня, в 7 часов по Тихоокеанскому времени 15 февраля НАСА обнародовала уточнённые данные о метеороиде на основе анализа данных инфразвуковых станций слежения: до входа в атмосферу Земли объект был около 17 метров в диаметре, массой до 10 000 тонн и двигался со скоростью 18 км/с. Через 32,5 секунды после входа в атмосферу объект полностью разрушился, в результате чего высвобожденная энергия составила около 500 килотонн в тротиловом эквиваленте. По оценке НАСА, данное тело существенно превышает Сихотэ-Алинский, и является крупнейшим после паденияТунгусского в 1908 году. По оценкам РАН мощность взрыва существенно меньше, 100—200 килотонн.

Эксперт Европейского космического агентства Хейнер Клинкрад (англ. Heiner Klinkrad) отметил, что проникновение этого тела в атмосферу прошло незамеченным, несмотря на его массивность, поскольку современные телескопы ориентированы на поиск астероидов больше 100 метров в диаметре. До сих пор только один раз учёным удалось предсказать столкновение небесного тела с Землёй: это был астероид 2008 TC₃. Пол Чодас заметил, что анализ орбиты метеороида предполагает, что она не приближалась к Земной достаточно близко запоследние несколько десятилетий, поэтому на ранних снимках неба этот астероид не будет виден из-за малой яркости.

Аппаратура, установленная  на геостационарных спутниках, работающих в интересах Министерства обороны США и Министерства энергетики США, позволяет как отслеживать воздушные ядерные взрывы, так и измерять кривые светимости сгорающих в атмосфере болидов. 1 марта НАСА стали известны уточнённые данные по полной светимости суперболида, которая составила E₀ = 3,75 · 10¹⁴ Дж или 90 кт, из чего по эмпирической формуле для полной энергии взрыва следует E = 8,2508 · E₀^0,885, что составляет 440 кт. Скорость болида по тем же данным в момент максимальной яркости составила 18,3 км/с. Событие произошло в точке с координатами  54.8° с. ш. 61.1° в. д. ^(G) (O) на высоте 23,3 км в 03:20:33 по Гринвичу^. Оценка массы и среднего размера, предполагая значение средней плотности равным 3,6 г/см³, составила соответственно 11 000 тонн и 18 метров.

Траектория.

 

Траектория метеорита

Распределение астероидов на диаграмме эксцентриситет-большая полуось с оценками орбиты челябинского метеороида. Красная область соответствует астероидам группы атонов, голубая — аполлонам, зелёная — амурам. Кружками отмечены некоторые астероиды, имеющие собственные имена. Звёздочками отмечены параметры предполагаемой траектории метеороида по разным оценкам, представленным в таблице. Для орбиты метеороида параметр Тиссерана примерно равен 2,8.

По информации Роскосмоса, «По предварительной оценке это космический объект не техногенного происхождения и квалифицируется как метеорит (ошибочное употребление термина, правильно — „метеороид“), двигавшийся со скоростью около 30 км/с по низкой траектории». В то же время, в пресс-службе Российской академии наук (РАН) предположили, что масса тела составляла около 10 тонн, а диаметр — несколько метров. По мнению РАН, метеороид вошёл в атмосферу со скоростью 15—20 км в секунду, разрушился на высоте 30—50 км, а продолжавшееся движение его фрагментов вызвало мощное свечение (болид) и сильную ударную волну. Впоследствии большая часть фрагментов испарилась, а до земли долетели лишь некоторые из них.

По мнению председателя регионального  отделения Русского географического общества, кандидата географических наук Сергея Захарова, тело летело с юго-востока на северо-запад, траектория полёта шла по азимуту около 290 градусов по линии Еманжелинск —Миасс.

Реконструкция траектории метеороида астрономами из Колумбии основана на изучении записей двух камер наблюдения, одна из которых расположена на площади Революции в центре Челябинска, а другая в Коркино, а также предположении о месте падения в озере Чебаркуль. Метеороид принадлежит к группе Аполлонов. Точность предсказания определяется одним неизвестным свободным параметром: расстоянием между площадью Революции и точкой на поверхности Земли, над которой произошёл взрыв. Две крайние границы 50 и 72 км приводят к некоторой неопределённости в параметрах траектории: высоте взрыва от 32,5 до 46,7 км, скорости метеороида от 13,4 до 19,6 км/с.

По данным чешских астрономов, в предположении линейной траектории, тело вошло в атмосферу на высоте 92 км при начальной скорости 17,5 км/с в координатах  54.508° с. ш.64.266° в. д. ^(G) (O). Самая яркая вспышка произошла над точкой с координатами  54.836° с. ш. 61.455° в. д. ^(G) (O) на высоте 32 км, где он начал разваливаться на части при достижении динамического давления 4 МПа. На высоте 26 км тело начало терять скорость, которая упала до 4,3 км/с на высоте 15 км. Ударная волна сформировалась на высоте от 26 до 30 км. Траектория имела наклон 16,5° к поверхности Земли в точке падения в озеро Чебаркуль. По словам Питера Брауна основываясь на анализе около 400 видеороликов траектория болида оказалась близка к посчитанной чешскими астрономами. Несколько реконструкций космической траектории приведены в таблице.

Параметры предполагаемой траектории метеороида
Параметр	Афелий  (Q)	Перигелий  (q)	Большая полуось  (a)	Эксцентриситет  (e)	Наклонение  (i)	Долгота  восходящего узла  (Ω)	Аргумент  перицентра  (ω)
Размерность	а. е.				(°)
AMS ruen	2,53	0,80	1,66	0,52	4,05°	326,43°	116,0°
Zuluaga2013	2,64	0,82	1,73	0,51	3,45°	326,70°	120,62°
IAU 3423	2,33	0,768	1,55	0,50	3,6°	326,41°	109,7°
Zuluaga2013b	1,816	0,716	1,26±0,05	0,44±0,03	2.984°	326,5±0,3°	95,5±2°
ИНАСАН			1,5	0,5	3°

Астрономы из Колумбии и Швеции для анализа использовали четыре видео с камер наблюдения, расположенных на площадях Революции и Привокзальной в Челябинске, камеры в Коркино на Центральной площади и данные с видео регистратора в городе Каменск-Уральский. Со стационарных камер были проанализированы тени от вертикальных объектов за период 5 секунд, когда болид имел наибольшую яркость, а для Каменск-Уральского — видео болида. Реконструкция траектории включала также оценки ошибок измерений. Для новых параметров траектории получены значения в точке с координатами 59,870°+0,051°-0,043°E и 55,096°+0,15°-0,19°N: азимут (радиант) 105°+2,2°-0,32°, высота над горизонтом 15,8°+0,27°-0,32°, прямое восхождение 324,3°+1,66°-1,51°, склонение 4,73°+1,18°-1,12°, высота 68,3+3,62-3,30 км, скорость 16,7+0.65-0,68 км/с. Исходя из данных параметров, точка столкновения с Землёй (в предположении, что объект не развалился на части) должна находиться не в озере Чебаркуль, а около города Миасс в 83 км западнее Челябинска. Данные для траектории в космосе представлены в таблице для доверительного уровня в 95 %. Основываясь на подобии траекторий челябинского и Тунгусского болидов, учёные высказали предположение о возможной связи этих двух событий. Около 1300 объектов с близкими абсолютными значениями звёздной величины, что и челябинский (от 25,8 до 22) могут представлять угрозу для Земли.

После опроса свидетелей и  анализа данных с видео регистраторов учёные ИНАСАНа смогли вычислить траекторию метеороида в космическом пространстве. Данные указывают на четыре взрыва, самый крупный их которых произошёл на высоте 23 км. Его эпицентр находился над точкой в 3 км на востоке от посёлка Первомайский. Наибольшие разрушения претерпела область длиной 50 км, в которую попал город Челябинск, перпендикулярно к траектории полёта тела.

Атмосферные наблюдения

Полёт метеорного тела от момента  его входа в атмосферу до момента  его взрыва продолжался 32,5 секунды. При этом разные источники сообщают различное время события (объясняться  это может только погрешностями  определения времени). Первыми движение тела по небу в 9:15 (7:15 мск) увидели жители Костанайской и Актюбинской областей Казахстана. Жители Оренбурга — в 9:21 по местному времени. Также его след наблюдался в Свердловской, Курганской, Тюменской, Челябинской областях и Башкортостане. Самой далёкой точкой с видео фиксацией полёта метеороида является район посёлка Просвет в Волжском районе Самарской области. Расстояние до Челябинска составляет 750 км. Из американского сегмента Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization (CTBT) (англ.)русск. сети станций слежения за ядерными испытаниями, регистрирующей инфразвуковые волны по всему миру, первой пролёт метеороида зафиксировала инфразвуковая станция, расположенная в Фэрбанкс, Аляска, США на расстоянии более 6460 километров от Челябинска, российские сегменты инфразвуковых станций также зарегистрировали сигнал. Измерения, полученные на сети этих станций, позволили уточнить размер, энергию и скорость тела.

Официальные данные Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромета) о наблюдении атмосферных явлений, сопровождающих пролёт небесного тела, приведены в новостном сообщении.

По мнению кандидата географических наук Сергея Захарова, полёт метеорного тела над Челябинской областью сопровождался  тремя взрывами разной мощности (первый взрыв был самым мощным). Взрывы сопровождала яркая вспышка, которая  длилась около пяти секунд и взрывная волна дошедшая до поверхности земли с задержкой порядка минуты (именно она вызвала основные разрушения). Ориентировочная температура взрыва — более 2500 градусов. По его расчётам, высота взрыва над землёй составила от 30 до 70 км, мощность — от 0,1 до 10 килотонн, а эпицентр взрыва находился к югу от Челябинска в районе Еманжелинск — Южноуральск.

В момент взрыва тела (15 февраля  в 3 часа 20 минут 26 секунд по Гринвичу) американские сейсмологи зафиксировали толчок магнитудой 4 балла примерно в километре к юго-западу от центра Челябинска. 15 февраля Геологическая служба США сообщила, что оценивает данное событие как землетрясение в 4 балла. Эпицентр землетрясения находился в координатах  55.15° с. ш. 61.41° в. д. ^(G) (O) на нулевой глубине^. Для сравнения, предыдущее подобное явление — падение Тунгусского метеорита оценивается в 5,0 баллов. Российские сейсмические станции зафиксировали сопутствующее взрыву землетрясение с магнитудой 3,2 в районе Еманжелинска с эпицентром в координатах  54.766° с. ш. 61.301° в. д. ^(G) (O).