Реферат: Метеориты
Ясенская средняя общеобразовательная школа
РЕФЕРАТ
Тема: «Метеориты»
Выполнил:
Кириченко Александр
Учитель: Пугатов Виталий Геннадьевич
ст. Ясенская
2002 г.
ПЛАН:
1. Введение.
2. Метеоритное вещество и метеориты.
3. Начало метеоритных исследований.
4. Физические явления, вызванные полетом метеороида в атмосфере.
5. Некоторые виды метеоритов.
6. Тунгусский метеорит:
I. Немного истории.
II. Что сегодня известно.
III. Гипотезы, версии, предположения.
7. Заключение.
1. Введение.
Известно, что тайны нужны, более того, необходимы науки, потому что именно нерешённые загадки заставляют людей искать, познавать непознанное, открывать то, что не удалось открыть предыдущим поколениям учёных.
Путь к научной истине начинается со сбора фактов, их систематизации, обобщения, осмысления. Факты и только факты являются фундаментом любой рабочей гипотезы, рождающейся в результате кропотливого труда исследования.
Ежегодно на Землю выпадает не менее 1000 метеоритов. Однако многие из них, падая в моря и океаны, в малонаселённые места, остаются необнаруженными. Только 12-15 метеоритов в год на всём земном шаре поступают в музеи и научные учреждения.
Происхождение метеоритов, наиболее распространена точка зрения, согласно которой метеориты представляют собой обломки малых планет. Огромное количество мелких малых планет, диаметром много меньше километра, составляют группу, переходную от малых планет к метеоритным телам. Вследствие соударений, происходящим между мелкими малыми планетами при их движении, идёт непрерывный процесс их дробления на всё более мелкие частицы, пополняющие состав метеоритных тел в межпланетном пространстве.
Метеориты получают названия по наименованиям населённых пунктов или географическими объектами, ближайших к месту их падения. Многие метеориты обнаруживаются случайно и обозначаются термином «находка», в отличие от метеоритов, наблюдавшихся при падении и называемых «падениями». Одним из которых является Тунгусский метеорит, взорвавшийся в районе реки Подкаменная Тунгуска.
2. Метеоритное вещество и метеориты.
Каменные и железные тела, упавшие на Землю из межпланетного пространства, называются метеоритами, а наука, их изучающая-метеоритикой. В околоземном космическом пространстве движутся самые различные метеороиды (космические осколки больших астероидов и комет). Их скорости лежат в диапазоне от 11 до 72 км/с. Часто бывает так, что пути их движения пересекаются с орбитой Земли и они залетают в её атмосферу.
Явления вторжения космических тел в атмосферу имеют три основные стадии:
1. Полёт в разреженной атмосфере (до высот около 80 км), где взаимодействие молекул воздуха носит корпускулярный характер. Частицы воздуха соударяются с телом, прилипают к нему или отражаются и передают ему часть своей энергии. Тело нагревается от непрерывной бомбардировки молекулами воздуха, но не испытывает заметного сопротивления, и его скорость остаётся почти неизменной. На этой стадии, однако, внешняя часть космического тела нагревается до тысячи градусов и выше. Здесь характерным параметром задачи является отношение длины свободного пробега к размеру тела L, которое называется числом Кнудсена Kn. В аэродинамике принято учитывать молекулярный подход к сопротивлению воздуха при Kn>0.1.
2. Полёт в атмосфере в режиме непрерывного обтекания тела потоком воздуха, то есть когда воздух считается сплошной средой и атомно-молекулярный характер его состава явно не учитывается. На этой стадии перед телом возникает головная ударная волна, за которой резко повышается давление и температура. Само тело нагревается за счет конвективной теплопередачи, а так же за счет радиационного нагрева. Температура может достигать несколько десятков тысяч градусов, а давление до сотен атмосфер. При резком торможении появляются значительные перегрузки. Возникают деформации тел, оплавление и испарение их поверхностей, унос массы набегающим воздушным потоком (абляция).
3. При приближении к поверхности Земли плотность воздуха растёт, сопротивление тела увеличивается, и оно либо практически останавливается на какой-либо высоте, либо продолжает путь до прямого столкновения с Землёй. При этом часто крупные тела разделяются на несколько частей, каждая из которых падает отдельно на Землю. При сильном торможении космической массы над Землёй сопровождающие его ударные волны продолжают своё движение к поверхности Земли, отражаются от неё и производят возмущения нижних слоёв атмосферы, а так же земной поверхности.
Процесс падения каждого метеороида индивидуален. Нет возможности в кратком рассказе описать все возможные особенности этого процесса.
3. Начало метеоритных исследований.
Как справедливо писал в 1819 г. известный химик Петербургской Академии наук Иван Мухин, "начало преданий о ниспадающих из воздуха камнях и железных глыбах теряется в глубочайшем мраке веков протекших".
Метеориты известны человеку уже многие тысячи лет. Обнаружены орудия первобытных людей, сделанные из метеоритного железа. Случайно находя метеориты, люди едва ли догадывались об их особом происхождении. Исключение составляли находки "небесных камней" сразу после грандиозного зрелища их падения. Тогда метеориты становились предметами религиозного поклонения. О них слагали легенды, их описывали в летописях, боялись и даже приковывали цепями, чтобы они снова не улетели на небо.
Сохранились сведения, что Анаксагор (см., например, книгу И.Д. Рожанского "Анаксагор", с. 93-94) считал метеориты обломками Земли или твердых небесных тел, а другие древнегреческие мыслители - обломками небесной тверди. Эти, в принципе, правильные представления продержались до тех пор, пока люди еще верили в существование небесной тверди или твердых небесных тел. Затем на длинное время их сменили совершенно другие идеи, объяснявшие происхождение метеоритов любыми причинами, но только не небесными.
Основы научной метеоритики заложил Эрнст Хладни (1756-1827), уже достаточно известный к тому времени немецкий физик-акустик. По совету своего друга, физика Г.Х. Лихтенберга, он занялся сбором и изучением описаний болидов и сравнением этой информации с той, что была известна о найденных камнях. В результате этой работы Хладни в 1794 г. издал книгу "О происхождении найденной Палласом и других подобных ей железных масс и о некоторых связанных с этим явлениях природы". В ней, в частности, обсуждался загадочный образчик "самородного железа", обнаруженный в 1772 г. экспедицией академика Петра Палласа и впоследствии доставленный в Петербург из Сибири. Как оказалось, эта масса была найдена еще в 1749 г. местным кузнецом Яковом Медведевым и первоначально весила около 42 пудов (около 700 кг). Анализ показал, что она состоит из смеси железа с каменистыми включениями и представляет собой редкий тип метеорита. В честь Палласа метеориты этого типа были названы палласитами. В книге Хладни убедительно доказано, что Палласово железо и многие другие "упавшие с неба" камни имеют космическое происхождение.
Метеориты делят на "упавшие" и "найденные". Если кто-то видел, как метеорит падал сквозь атмосферу и затем его действительно обнаружили на земле (событие редкое), то такой метеорит называют "упавшим". Если же он был найден случайно и опознан как "космический пришелец" (что типично для железных метеоритов), то его называют "найденным". Метеоритам дают имена по названиям мест, где их нашли.
3. Случаи падения метеоритов на территории России
Старейшая запись о падении метеорита на территории России обнаружена в Лаврентьевской летописи 1091 г., но она не очень подробна. Зато в XX веке в России произошел ряд крупных метеоритных событий. В первую очередь (не только хронологически, но и по масштабу явления) это падение Тунгусского метеорита, случившееся 30 июня 1908 г. (по новому стилю) в районе реки Подкаменная Тунгусска. Столкновение этого тела с Землей привело к сильнейшему взрыву в атмосфере на высоте около 8 км. Его энергия (~1016 Дж) была эквивалентна взрыву 1000 атомных бомб, подобным сброшенной на Хиросиму в 1945 г. Возникшая при этом ударная волна несколько раз обошла земной шар, а в районе взрыва повалила деревья в радиусе до 40 км от эпицентра и привела к гибели большого количества оленей. К счастью, это грандиозное явление произошло в безлюдном районе Сибири и почти никто из людей не пострадал.
К сожалению, из-за войн и революций исследование района Тунгусского взрыва началось только через 20 лет. К удивлению ученых, они не обнаружили в эпицентре никаких, даже самых незначительных обломков упавшего тела. После многократных и тщательных исследований Тунгусского события большинство специалистов считает, что оно было связано с падением на Землю ядра небольшой кометы.
Дождь каменных метеоритов выпал 6 декабря 1922 г. близ села Царев (ныне Волгоградской области). Но его следы были обнаружены только летом 1979 г. Собрано 80 осколков общим весом 1,6 тонны на площади около 15 кв. км. Вес крупнейшего фрагмента составил 284 кг. Это наибольший по массе каменный метеорит, найденный в России, и третий в мире.
К числу самых крупных, наблюдавшихся при падении метеоритов, относится Сихоте-Алиньский. Он упал 12 февраля 1947 г. на Дальнем Востоке в окрестностях хребта Сихоте-Алинь. Вызванный им ослепительный болид наблюдали в дневное время (около 11 ч утра) в Хабаровске и других местах в радиусе 400 км. После исчезновения болида раздавались грохот и гул, происходили сотрясения воздуха, а оставшийся пылевой след медленно рассеивался около двух часов. Место падения метеорита быстро обнаружили по сведениям о наблюдении болида из разных пунктов. Туда немедленно отправилась экспедиция Академии наук СССР под руководством акад. В.Г. Фесенкова и Е.Л. Кринова - известных исследователей метеоритов и малых тел Солнечной системы. Следы падения были хорошо видны на фоне снежного покрова: 24 кратера диаметром от 9 до 27 м и множество мелких воронок. Оказалось, что метеорит еще в воздухе распался и выпал в виде "железного дождя" на площади около 3 кв. км. Все найденные 3500 обломков состояли из железа с небольшими включениями силикатов. Крупнейший фрагмент метеорита имеет массу 1745 кг, а общая масса всего найденного вещества составила 27 т. По расчетам начальная масса метеороида была близка к 70 тоннам, а размер - около 2,5 м. По счастливой случайности этот метеорит также упал в ненаселенном районе, и никто не пострадал.
И наконец, о последних событиях. Одно из них также произошло на территории России, в Башкирии, близ г. Стерлитамак. Очень яркий болид наблюдали 17 мая 1990 г. в 23 ч 20 мин. Очевидцы сообщили, что на несколько секунд стало светло, как днем, раздались гром, треск и шум, от которых зазвенели оконные стекла. Сразу после этого на загородном поле обнаружили кратер диаметром 10 м и глубиной 5 м, но нашли только два относительно небольших фрагмента железного метеорита (весом 6 и 3 кг) и много мелких. К сожалению, при разработке этого кратера с помощью экскаватора был пропущен более крупный фрагмент этого метеорита. И только год спустя дети обнаружили в отвалах грунта, извлеченного экскаватором из кратера, основную часть метеорита весом 315 кг.
20 июня 1998 г., около 17 часов в Туркмении, близ города Куня-Ургенч днем при ясной погоде упал хондритовый метеорит. Перед этим наблюдался очень яркий болид, причем на высоте 10-15 км произошла вспышка, сравнимая по яркости с Солнцем, раздался звук взрыва, грохот и треск, которые были слышны на расстояние до 100 км. Основная часть метеорита весом 820 кг упала на хлопковое поле всего в нескольких десятках метров от работавших на нем людей, образовав воронку диаметром 5 м и глубиной 3,5 м.
4. Физические явления, вызванные полетом метеороида в атмосфере
Скорость тела, падающего на Землю издалека, вблизи ее поверхности всегда превышает вторую космическую скорость (11,2 км/с). Но она может быть и значительно больше. Скорость движения Земли по орбите составляет 30 км/с. Пересекая орбиту Земли, объекты Солнечной системы могут иметь скорость до 42 км/с (= 21/2 х 30 км/с).
Поэтому на встречных траекториях метеороид может столкнуться с Землей со скоростью до 72 км/с.
При входе метеороида в земную атмосферу происходит много интересных явлений, о которых мы только упомянем. Вначале тело вступает во взаимодействие с очень разреженной верхней атмосферой, где расстояния между молекулами газа больше размера метеороида. Если тело массивное, то это никак не влияет на его состояние и движение. Но если масса тела ненамного превышает массу молекулы, то оно может полностью затормозиться уже в верхних слоях атмосферы и будет медленно оседать к земной поверхности под действием силы тяжести. Оказывается, таким путем, то есть в виде пыли, на Землю попадает основная доля твердого космического вещества. Подсчитано, что ежедневно на Землю поступает порядка 100 т внеземного вещества, но только 1% этой массы представлен крупными телами, имеющими возможность долететь до поверхности.
Заметное торможение крупных объектов начинается в плотных слоях атмосферы, на высотах менее 100 км. Движение твердого тела в газовой среде характеризуется числом Маха (М) - отношением скорости тела к скорости звука в газе. Число М для метеороида меняется с высотой, но обычно не превосходит М = 50. Перед метеороидом образуется ударная волна в виде сильно сжатого и разогретого атмосферного газа. Взаимодействуя с ней, поверхность тела нагревается до плавления и даже испарения. Набегающие газовые струи разбрызгивают и уносят с поверхности расплавленный, а иногда и твердый раздробленный материал. Этот процесс называют абляцией.
Раскаленные газы за фронтом ударной волны, а также капельки и частички вещества, уносимые с поверхности тела, светятся и создают явление метеора или болида. При большой массе тела явление болида сопровождается не только ярким свечением, но порой и звуковыми эффектами: громким хлопком, как от сверхзвукового самолета, раскатами грома, шипением, и т. п. Если масса тела не слишком велика, а его скорость находится в диапазоне от 11 км/с до 22 км/с (это возможно на "догоняющих" Землю траекториях), то оно успевает затормозиться в атмосфере. После этого метеороид движется с такой скоростью, при которой абляция уже не эффективна, и он может в неизменном виде долететь до земной поверхности. Торможение в атмосфере может полностью погасить горизонтальную скорость метеороида, и дальнейшее его падение будет происходить почти вертикально со скоростью 50-150 м/с, при которой сила тяжести сравнивается с сопротивлением воздуха. С такими скоростями на Землю упало большинство метеоритов.
При очень большой массе (более 100 т) метеороид не успевает ни сгореть, ни сильно затормозиться; он ударяется о поверхность с космической скоростью. Происходит взрыв, вызванный переходом большой кинетической энергии тела в тепловую, и на земной поверхности образуется взрывной кратер. В результате значительная часть метеорита и окружающие породы плавятся и испаряются.
Нередко наблюдается выпадение метеоритных дождей. Они образуются из фрагментов разрушающихся при падении метеороидов. Примером может служить Сихоте-Алиньский метеоритный дождь. Как показывают расчеты, при снижении твердого тела в плотных слоях земной атмосферы на него действуют огромные аэродинамические нагрузки. Например, для тела, движущегося со скоростью 20 км/с разность давлений на его фронтальную и тыльную поверхности меняется от 100 атм. на высоте 30 км до 1000 атм. на высоте 15 км. Такие нагрузки способны разрушить абсолютное большинство падающих тел. Только наиболее прочные монолитные металлические или каменные метеориты способны их выдержать и долететь до земной поверхности.
Уже несколько десятилетий существуют так называемые болидные сети - системы наблюдательных пунктов, оборудованных специальными фотокамерами для регистрации метеоров и болидов. По этим снимкам оперативно вычисляются координаты возможного места падения метеоритов и проводится их поиск. Такие сети были созданы в США, Канаде, Европе и СССР и охватывают территории примерно по 106 кв. км.
5. Некоторые виды метеоритов
Железные и железо-каменные метеориты:
Железные метеориты раньше считали частью разрушенного ядра одного большого родительского тела размером с Луну или больше. Но теперь известно, что они представляют множество химических групп, которые в большинстве случаев свидетельствуют в пользу кристаллизации вещества этих метеоритов в ядрах разных родительских тел астероидных размеров (порядка нескольких сотен километров). Другие же из этих метеоритов, возможно, представляют собой образцы отдельных сгустков металла, который был рассеян в родительских телах. Есть и такие, которые несут доказательства неполного разделения металла и силикатов, как железо-каменные метеориты.
Железо-каменные метеориты:
Железо-каменные метеориты делят на два типа, различающиеся химическими и структурными свойствами: паласиты и мезосидериты. Палласитами называют те метеориты, силикаты которых состоят из кристаллов магнезиального оливина или их обломков, заключенных в сплошной матрице из никелистого железа. Мезосидеритами называют железо-каменные метеориты, силикаты которых представляют собой в основном пере кристаллизованные смеси из разных силикатов, входящие также в ячейки металла.
Железные метеориты
Железные метеориты почти целиком состоят из никелистого железа и содержат небольшие количества минералов в виде включений. Никелистое железо (FeNi) - это твердый раствор никеля в железе. При высоком содержании никеля (30-50%) никелистое железо находится в основном в форме тэнита (g -фаза) - минерала с гранецентрированной ячейкой кристаллической решетки, при низком (6-7%) содержании никеля в метеорите никелистое железо состоит почти из камасита (a -фаза) - минерала с объемно-центрированной ячейкой решетки.
Большинство железных метеоритов имеет удивительную структуру: они состоят из четырех систем параллельных камаситовых пластин (по-разному ориентированных) с прослойками, состоящими из тэнита, на фоне из тонкозернистой смеси камасита и тэнита. Толщина пластин камасита может быть разной - от долей миллиметра до сантиметра, но для каждого метеорита характерна своя толщина пластин.
Если полированную поверхность распила железного метеорита протравить раствором кислоты, то проявится его характерная внутренняя структура в виде "видманштеттеновых фигур". Названы они в честь А. де Видманштеттена, наблюдавшего их первым в 1808 г. Такие фигуры обнаруживаются только в метеоритах и связаны с необычайно медленным (в течение миллионов лет) процессом остывания никелистого железа и фазовыми превращениями в его монокристаллах.
До начала 1950-х гг. железные метеориты классифицировали исключительно по их структуре. Метеориты, имеющие видманштеттеновы фигуры, стали называть октаэдритами, поскольку составляющие эти фигуры камаситовые пластины располагаются в плоскостях, образующих октаэдр.
В зависимости от толщины L камаситовых пластинок (которая связана с общим содержанием никеля) октаэдриты делят на следующие структурные подгруппы: весьма грубоструктурные (L > 3,3 мм), грубоструктурные (1,3 < L < 3,3), среднеструкткрные (0,5 < L < 1,3), тонкоструктурные (0,2 < L < 0,5), весьма тонкоструктурные (L < 0,2), плесситовые (L < 0,2).
У некоторых железных метеоритов, имеющих низкое содержание никеля (6-8%), видманштеттеновы фигуры не проявляются. Такие метеориты состоят как бы из одного монокристалла камасита. Называют их гексаэдритами, так как они обладают в основном кубической кристаллической решеткой. Иногда встречаются метеориты со структурой промежуточного типа, которые называются гексаоктаэдритами. Существуют также железные метеориты, вообще не имеющие упорядоченной структуры - атакситы (в переводе "лишенные порядка"), в которых содержание никеля может меняться в широких пределах: от 6 до 60%.
Накопление данных о содержании сидерофильных элементов в железных метеоритах позволило создать также их химическую классификацию. Если в n-мерном пространстве, осями которого служат содержания разных сидерофильных элементов (Ga, Ge, Ir, Os, Pd и др.), точками отметить положения разных железных метеоритов, то сгущения этих точек (кластеры) будут соответствовать таким химическим группам. Среди почти 500 известных сейчас железных метеоритов по содержанию Ni, Ga, Ge и Ir четко выделяются 16 химических групп (IA, IB, IC, IIA, IIB, IIC, IID, IIE, IIIA, IIIB, IIIC, IIID, IIIE, IIIF, IVA, IVB). Поскольку 73 метеорита в такой классификации оказались аномальными (их выделяют в подгруппу неклассифицированных), то существует мнение, что есть и другие химические группы, возможно их - более 50, но они пока недостаточно представлены в коллекциях.
Химические и структурные группы железных метеоритов связаны неоднозначно. Но метеориты из одной химической группы, как правило, имеют похожую структуру и некоторую характерную толщину камаситовых пластинок. Вероятно, метеориты каждой химической группы формировались в близких температурных условиях, быть может, даже в одном родительском теле.
6. Тунгусский метеорит.
Теперь пойдет речь о Тунгусском метеорите:
I. Немного истории.
Некоторые обстоятельства катастрофы.
Ранним утром 30 июля 1908 г. на территории южной части Центральной Сибири многочисленные свидетели наблюдали фантастическое зрелище: по небу летело нечто огромное и светящееся. По словам одних, это был раскалённый шар, другие сравнивали его с огненным снопом колосьями назад, третьем виделось горящее бревно. Двигался по небосводу, огненное тело, оставляя за собой след, как падающий метеорит. Его полёт сопровождался мощными звуковыми явлениями, которые были отмечены тысячами очевидцев в радиусе нескольких сотен километров и вызвали испуг, а кое- где и панику.
Примерно в 7 ч. 15 минут утра жители фактории Ван авара, обосновавшаяся на берегу под каменной Тунгуски, правого притока Енисея, увидели в северной части небосвода ослепительный шар, который казался ярче солнца. Он превратился в огненный столб. После этих световых явлений земля под ногами качнулась, раздался грохот, многократно повторившийся, как громовые раскаты.
Гул и грохот сотрясали все окрест. Звук взрыва был слышан на расстоянии до 1200 км от места катастрофы. Как подкошенные падали деревья, из окон вылетали стёкла, в реках воду гнало мощным валом. Более чем в ста километрах от центра взрыва также дрожала земля, ломались оконные рамы.
Одного из очевидцев отбросило с крыльца избы на три сажени. Как выяснилось позже, ударной волной в тайге были повалены деревья на площади круга радиусом около 30 км. Из-за мощной световой вспышки и потока раскалённых газов возник лесной пожар, в радиусе нескольких десятков километров был сожжен растительный покров.
Отзвуки вызванного взрывом землетрясения были зарегистрированы сейсмографами в Иркутске и Ташкенте, Луцке и Тбилиси, а также в Йене (Германия). Воздушная волна, порождённая небывалым взрывом, два раза обошла земной шар. Она была зафиксирована в Копенгагене, Загребе, Вашингтоне, Потсдаме, Лондоне, Джакарте и в других городах нашей планеты.
Спустя несколько минут после взрыва началось возмущение магнитного поля Земли и продолжалось около четырёх часов. Магнитная буря, судя по описаниям, была очень похожа на геомагнитные возмущения, которые наблюдались после взрывов в земной атмосфере ядерных устройств.
Странные явления происходили во всём мире в течение нескольких суток после загадочного взрыва в тайге. В ночь с 30 июня на 1 июля более чем в 150 пунктах Западной Сибири, Средней Азии, европейской части России и Западной Европы практически не наступала ночь: в небе на высоте около 80 км отчетливо наблюдались светящиеся облака.
В дальнейшем интенсивность «светлых ночей лета 1908 года» резко спала, и уже к 4 июля космический фейерверк в основном завершился. Впрочем, различные световые феномены в земной атмосфере фиксировались до 20-х чисел июля.
Ещё один факт, на который обратили внимание через две недели после взрыва 30 июня 1908 г. На актинометрической станции в Калифорнии (США) отметили резкое помутнение атмосферы и значительное снижение солнечной радиации. Оно было сравнимо с тем, что происходит после крупных вулканических извержений.
А между тем этот год, как сообщали газеты и журналы, изобиловал и другими не менее внушительными и странными как «небесными», так и вполне «земными» событиями.
Так, например, ещё весной 1808г. отмечались необычные половодья рек и сильнейший снегопад (в конце мая) в Швейцарии, а над Атлантическим океаном наблюдалась густая пыль. В печати того времени регулярно появлялись сообщения о кометах, которые были видны с территории России, о нескольких землетрясениях, загадочных явлениях и чрезвычайных происшествиях, вызванных неизвестными причинами.
Остановимся особо на одном интересном оптическом явлении, которое наблюдалось над Брестом 22 февраля. Утром, когда стояла ясная погода, на северо-восточной стороне небосвода над горизонтом появилось светлое блестящее пятно, быстро принимавшее V-образную форму. Она заметно перемещалось с востока на север. Блеск его, сначала очень яркий, уменьшался, а размеры увеличивались. Через полчаса видимость пятна стала очень малой, а спустя ещё полтора часа оно исчезло окончательно. Длина его обеих ветвей была огромна.
И всё же наиболее неожиданные события и явления непосредственно предшествовали катастрофе...
На средней Волге 17-19 июня наблюдалось северное сияние.
С 21 июня 1908г., т.е. за девять дней до катастрофы, во многих местах Европы и Западной Сибири небо пестрело яркими цветными зорями.
23-24 июня над окрестностями Юрьева (Тарту) и некоторыми другими местами Балтийского побережья вечером и ночью разлились пурпуровые зори, напоминавшие те, что наблюдались четверть века раньше после извержения вулкана Кракатау.
Белые ночи перестали быть монополией северян. В небе ярко светились длинные серебристые облака, вытянутые с востока на запад. С27 июня число таких наблюдений повсеместно стремительно нарастало. Отмечались частые появления ярких метеоров. В природе чувствовалось напряжение, приближения чего-то необычного...
Нужно отметить, что весной, летом и осенью 1908г., как отмечалось позже исследователями Тунгусского метеорита, было зафиксировано резкое повышение болидной активности. Сообщений о наблюдении болидов в газетных публикациях того года было в несколько раз больше, чем в предыдущие годы. Яркие болиды видели в Англии и европейской части России, в Прибалтике и Средней Азии, Сибири и Китае.
В конце июня 1908г. на Катонге - местное название Под каменной Тунгуски - работала экспедиция члена Географического Общества А. Макаренко. Удалось найти его краткий отчёт о работе. В нём сообщалось, что экспедиция произвела съёмку берегов Катонги, сделала промер её глубин, фарватеров и т.д., однако никаких упоминаний о необычных явлениях, в отчёте нет... И это одна из самых больших тайн тунгусской катастрофы. Как могли остаться незамеченными экспедицией Макаренко световые явления и страшный грохот, которым сопровождалось падение такого гигантского космического тела?
К сожалению, до настоящего времени не имеются никаких сведений о том, были ли среди наблюдателей феноменального явления учёные и предпринял ли кто из них попытку разобраться в его сущности, не говоря уже о посещении «по горячим следам» место катастрофы.
Первая же экспедиция, о которой имеются совершенно достоверные данные, была организована 1911г. Омским управлением шоссейных и водных дорог. Её возглавил инженер Вячеслав Шишков, ставший впоследствии известным писателем. Экспедиция прошла далеко от эпицентра взрыва, хотя и обнаружила в районе Нижней Тунгуски огромный вал леса, происхождение которого связать с падением метеорита не удалось.
II. Что сегодня известно.
Характер взрыва. Установлено, что в месте взрыва Тунгусского метеорита (в 70 км к северо-западу от фактории Ван авара) нет сколько-нибудь заметного кратера, который неизбежно появился при ударе о поверхность планеты космического тела.
Это обстоятельство свидетельствует о том, что Тунгусское космическое тело не достигло земной поверхности, а разрушилось (взорвалось) на высоте, примерно, 5-7км. Взрыв не был мгновенным, Тунгусское космическое тело двигалось в атмосфере, интенсивно разрушаясь, на протяжении почти 18км.
Необходимо отметить, что Тунгусский метеорит «занесло» в необычный район-район интенсивного древнего вулканизма, и эпицентр взрыва почти идеально совпадает с центром кратера-жерла гигантского вулкана, функционировавшего в триасом периоде.
Энергия взрыва. Большинство исследователей катастрофы оценивают её энергию в пределах 1023-1024 эрг. Она соответствует взрыву 500-2000 атомных бомб, сброшенных на Хиросиму, или взрыву 10-40Мт тротила. Часть этой энергии превратилась в световую вспышку, а остальная породила барические и сейсмические явления.
Масса метеорита оценивается различными исследователями от 100 тыс. т. до 1млн. т. Последние подсчёты ближе к первой цифре.
Картина вывала леса. Ударная волна разрушила лесной массив на площади 2150 км2. Эта область по форме напоминает «бабочку», распластанную на поверхности земли, с осью симметрии, ориентированной по направлениям на запад или юго-запад.
Специфична и структура повала леса. В целом он повален по радиусу от центра, но в этой картине центральной симметрии имеются осе симметричные отклонения.
Энергия световой вспышки. Для понимания физики взрыва принципиальный характер имеет вопрос, какая часть его энергии приходится на световую вспышку? В качестве объекта исследований в данном случае выступили длинные заросшие лентовидные «за смолы» на лиственницах, которые отождествлялись со следами лучистого ожога. Область тайги, где прослеживаются эти «за смолы», занимают площадь около 250 км2. Контуры её напоминают эллипс, большая ось которого примерно совпадает с проекцией траектории полёта тела. Эллипсовидная область ожога заставляет думать, что источник свечения имел форму капли, вытянутой вдоль траектории. Энергия световой вспышки, по оценкам, достигала 1023 эрг, т.е. составляла 10% энергии взрыва.
От мощной световой вспышки воспламенилась лестная подстилка. Вспыхнул пожар, отличавшийся от обычных лестных пожаров тем, что лес загорелся одновременно на большой площади. Но пламя тут же было сбито ударной волной. Затем вновь возникли очаги пожара, которые слились, при этом горел не стоячий лес, а лес поваленный. Причём горение происходило не сплошь, а отдельными очагами.
Биологические последствия взрыва. Они связаны с существенными изменениями наследственности растений (в частности, сосен) в этом районе. Там вырос лес, возобновилась флора и фауна. Однако лес в районе катастрофы растёт необычно быстро, причём не только молодняк, но и 200-300-летние деревья, случайно уцелевшие после взрыва. Максимум таких изменений совпадает с проекцией траектории полёта Тунгусского космического тела. Кажется, причина ускоренного прироста действует и в настоящее время.
Параметры траектории полёта. Для уяснения физических процессов, вызвавших взрыв Тунгусского космического тела, очень важно знать направление его полёта, а также угол наклона траектории к плоскости горизонта и, конечно, скорость. По всем известным до 1964г. материалами Тунгусское космическое тело двигалось по наклонной траектории почти с юга на север (южный вариант). Но после тщательного изучения вывала леса был сделан другой вывод: проекция траектории полёта направлена с востока юго-востока на запад северо-запад (восточный вариант). При этом непосредственно перед взрывом Тунгусского космического тела двигалось почти строго с востока на запад (азимут траектории 90-950).
В связи с тем, что расхождение направлений двух вариантов траектории достигает 350, то можно предположить: направление движения Тунгусского метеорита в ходе его полёта изменилась.
Большинство специалистов склоняются к мысли, что угол наклона восточной траектории к горизонту, как и южной, был относительно пологим и не превышал величины 10-200. Называют также значения 30-350 и 40-450. Вполне возможно, что наклон траектории также менялся в процессе движения Тунгусского космического тела.
Различны и высказывания о скорости полёта Тунгусского метеора; единицы и десятки километров в секунду.
Вещество Тунгусского метеора. После установления факта взрыва над землёй утратил свою остроту поиск крупных осколков метеорита. Поиск же «мелко раздробленного вещества» Тунгусского метеорита начались с 1958г., но упорные попытки обнаружить в районе катастрофы какое-либо рассеянное вещество Тунгусского космического тела не увенчались успехом и до нашего времени.
Дело в том, что в почвах и торфах района катастрофы удалось выявить до пяти видов мелких частиц космического происхождения (в том числе силикатные и железоникелевые), однако отнести их к Тунгусскому метеориту не представляется пока возможным. Они, скорее всего, представляют собой следы фоновых выпадений космической пыли, которые происходят повсеместно и постоянно.
Здесь нужно учитывать и то, что наличие в районе катастрофы большого количества древних лавовых потоков, скоплений вулканического пепла и т.д. создают чрезвычайно неоднородный геохимический фон, что, значительно осложняет поиски вещества Тунгусского метеорита.
Геомагнитный эффект. Спустя несколько минут после взрыва началась магнитная буря, которая продолжалась более 4 часов. Это похоже на геомагнитные возмущения, наблюдавшиеся после высотных взрывов ядерных устройств.
Тунгусский взрыв вызвал и ярко выраженное перемагничивание почв в радиусе примерно 30 км вокруг центра взрыва. Так, например, если за пределами района взрыва вектор намагниченности закономерно ориентирован с юга на север, то около эпицентра направленность его практически теряется. Достоверного объяснения такой «магнитной аномалии» сегодня не имеется...
III. Гипотезы, версии, предположения.
Следы ведут на солнце.
В начале 80-х годов сотрудники Сибирского отделения АН СССР кандидаты физико-математических наук А. Дмитриев и В. Журавлёв выдвинули гипотезу о том, что Тунгусский метеорит является плазмоидом, оторвавшимся от Солнца.
С мини-плазмоидами - шаровыми молниями - человечество знакомо давно, хотя природа их до конца не изучена. А вот одна из последних новостей науки: Солнце является генератором колоссальных плазменных образований с ничтожно малой плотностью.
Действительно, современная космофизика допускает возможность рассматривать нашу Солнечную систему, стабильность которой «поддерживает» не
только закон всемирного тяготения, но также энергетические, вещественные и информационные взаимодействия. Другими словами, между различными планетами и центральным светилом существует механизм информационно-энергетического взаимодействия.
Одним из конкретных результатов взаимодействия между Землёй и Солнцем могут быть космические тела нового типа, коронарные транзиенты, модель которых предложил геофизик К. Иванов.
Дмитриев и Журавлёв в качестве рабочей гипотезы допускают возможность образования в космосе так называемых микротранзиентов, т.е. плазменных тел средних размеров (всего сотни метров). Рассматриваемые «микроплазмоиды», или «энергофоры», т.е. носили энергозарядов в межпланетном космическом пространстве, могут захватываться магнитосферой Земли и дрейфовать по градиентам её магнитного поля. Более того, они могут как бы «наводиться» в район магнитных аномалий. Невероятно, чтобы плазмоид мог достичь поверхности Земли, не взорвавшись в её атмосфере. Согласно предположению Дмитриева и Журавлёва Тунгусский болид принадлежал как раз к таким плазменным образованием Солнца.
Одним из главных противоречий тунгусской проблемы является несоответствие расчетной траектории метеорита, основанной на показаниях очевидцев, и картины вывала леса, составленной томскими учёными. Сторонники кометной гипотезы отбрасывают эти факты и многие свидетельства очевидцев. В отличие от них Дмитриев и Журавлёв исследовали «словесную» информацию, применив математические методы формализации сообщений «свидетелей» события 30 июня 1908г. В компьютер были заложены более тысячи различных описаний. Но «коллективный портрет» космического пришельца явно не удался. ЭВМ поделила всех наблюдателей на два главных лагеря: восточный и южный, и вышло, что наблюдатели видели два разных болида - настолько разнятся время и направление полёта.
Традиционная метеоритика пасует перед «раздвоением» Тунгусского метеорита во времени и пространстве. Чтобы два гигантских космических тела следовали встречным курсом и с интервалом в несколько часов?! Но Дмитриев и Журавлёв не видят в этом ничего невозможного, если допустить, что это был плазмоид. Оказываются, что галактические плазмоиды имеют «привычку» существовать парами. Это качество, возможно, свойственно и солнечным плазмоидам.
Выходит, что 30 июня 1908г. над Восточной Сибирью снижались не менее двух «огненных объектов». Поскольку плотная атмосфера Земли для них враждебна, то «небесный дуэт» пришельцев взорвался...
Об этом свидетельствует, в частности, ещё одна «солнечная» гипотеза происхождения Тунгусского метеорита, которая была предложена же доктором минералогических наук А. Дмитриевым в наше время (Комсомольская правда.-1990.-12июня).
Резкая убыль озона в атмосфере уже наблюдалась в истории Земли. Так группа учёных во главе с академиком К. Кондратьевым опубликовало недавно результаты исследований, судя по которым с апреля 1908г. отмечалось существенное разрушение озонного слоя в средних широтах Северного полушария. Эта стратосферная аномалия, ширина которой составила 800-1000км, опоясала весь земной шар. Так продолжалось до 30 июня, после чего озон стал восстанавливаться.
Случайно ли такое совпадение по времени двух планетарных событий? Какова природа механизма, вернувшего земную атмосферу к «равновесию? Отвечая на эти вопросы, Дмитриев считает, что на угрожавшую биосфере Земли в 1908г. резкую убыль озона среагировало Солнце. Мощный сгусток плазмы, обладающий озоногенерирующей способностью, был выброшен светилом в направлении нашей планеты. Этот сгусток сблизился с Землёй в районе Восточно-Сибирской магнитной аномалии. По мнению Дмитриева, Солнце не допустит озонового «голодания» на Земле. Получается, что чем энергичнее будет человечество разрушать озон, тем гуще будет поток газоплазменных образований типа «энергофоров», посылаемых Солнцем. Не нужно быть пророком, чтобы представить, к чему может привести подобный нарастающий процесс. Сценарий развития событий на нашей планете, подвергающейся не трудно, вспомнить о тунгусской трагедии 1908г...
«Рикошет»
Оригинальную гипотезу, объясняющую некоторые обстоятельства падения Тунгусского метеорита, выдвинул ленинградский учёный, доктор технических наук, профессор Е. Иорданишвили.
Известно, что вторгающееся в земную атмосферу тело, если его скорость составляет десятки километров в секунду, «загорается» на высотах 100-130км. Однако часть очевидцев Тунгусского космического тела находились в среднем течении Ангары, т.е. на расстоянии нескольких сотен километров от места катастрофы. Учитывая кривизну земной поверхности, они не могли наблюдать этого явления, если не допустить, что Тунгусский метеорит раскалился на высоте не менее 300-400км. Как объяснить эту явную несовместимость физически и фактически наблюдаемой высоты загорания Тунгусского космического тела? Автор гипотезы попытался свои предположения, не выходя за рамки реальности и не противореча законам ньютоновой механики.
Иорданишвили считал, что в то памятное многим утро к Земле действительно приближалось небесное тело, летевшее под малым углом к поверхности нашей планеты. На высотах 120-130 км оно раскалилось, а его длинный хвост наблюдали сотни людей от Байкала до Ван-авары. Коснувшись Земли, метеорит «срикошетил», подскочил на несколько сот километров вверх, и это позволило наблюдать его и со среднего течения Ангары. Затем Тунгусский метеорит, описав параболу и потеряв свою космическую скорость, действительно упал на Землю, теперь уже навсегда...
Гипотеза обычного, хорошо всем известного из школьного курса физики «рикошета» позволяет объяснить целый ряд обстоятельств: появление раскаленного светящегося тела выше границы атмосферы; отсутствие кратера и вещества Тунгусского метеорита в месте его «первой» встречи с Землёй; явление «белых ночей 1908г.», вызванное выбросом в стратосферу земного вещества при столкновении с Тунгусским космическим телом, и т.д. Кроме того, гипотеза космического «рикошета» проливает свет на ещё одну неясность - «фигурный» вид (в виде «бабочки») вывала леса.
Используя законы механики, можно рассчитать и азимут дальнейшего движения Тунгусского метеорита, и предполагаемое место, где находится и сейчас Тунгусское космическое тело целиком или в осколках. Учёный даёт такие ориентиры: линия от стойбища Ван авара до устья рек Дуб чес или Вороговка (притоки Енисея); место - отроги Енисейского кряжа или на просторах тайги в междуречье Енисея и Иртыша ... Отмечу, что в отчетах и публикациях ряда экспедиций 50-60-х годов имеются ссылки на кратеры и вывалы леса в бассейнах западных притоков Енисея - рек Сым и Кеть. Эти координаты примерно совпадают с продолжением направления траектории, по которой, как предполагается, Тунгусский метеор подлетал к Земле.
Например, одна из последних публикаций о Тунгусском метеоре (см. Комсомольская правда.-1992г.-6 февраля). В ней говорится о том, что таёжный промысловик В.И. Воронов в результате многолетних поисков отыскал в 150км к юго-востоку от предполагаемого места взрыва Тунгусского метеорита («куликовский вывал») ещё один вывал леса диаметром до 20км, который, как предполагают, был найден ещё в 1911г. экспедицией В. Шишкова. Этот последний вывал может быть, связан с Тунгусским метеоритом, если допустить, что в процессе полета он распался на отдельные части.
Больше того, осенью 1991г. всё тот же неугомонный Воронов обнаружил примерно в 100км к северо-западу от «куликовского вывала» огромную воронку (глубиной 15-20м и диаметром около 200м), густо заросшую сосняком. Некоторые исследователи полагают, что она может являться именно тем местом, где нашел своё последнее пристанище «космический гость 1908 года, "(ядро или куски) Тунгусского метеорита.
Электроразрядный взрыв.
Здесь рассматривается эффект элекроразрядного взрыва крупных метеоритных тел при полёте в атмосфера планет.
Дело заключается в том, что когда, например, в земную атмосферу вторгается крупный, движущийся с большой скоростью метеорит, то, как показывают расчёты Невского, образуются сверхвысокие электрические потенциалы, и между ними и поверхностью Земли происходит гигантский электрический «пробой». В этом случае за короткое время кинетическая энергия метеорита переходит в электрическую энергию разряда, что приводит к взрыву небесного тела. Такой электроразрядный взрыв позволяет объяснить большинство до сих пор непонятных явлений, сопровождающих падение на земную поверхность крупных космических тел, таких, например, как Тунгусский метеорит.
Рассматриваемая гипотеза показывает, что существуют три основных источника мощных ударных волн. Взрывное выделение очень большой энергии в почти цилиндрическом объёме «огненного столба» породило очень мощную цилиндрическую ударную волну, её вертикальный фронт распространялся горизонтально поверхности и сама волна стала главным виновником вывала леса на обширной площади. Однако эта ударная волна, в которой выделилась большая часть энергии разряда, была не единственной. Образовались ещё две ударные волны. Причиной одной из них было взрывообразное дробление материала космического тела, а другая была обыкновенной баллистической ударной волной, возникающей в земной атмосфере при полёте любого тела со сверхзвуковой скоростью.
Такое протекание событий подтверждают рассказы свидетелей катастрофы о трех независимых взрывах и последующей «артиллерийской канонаде», объясняемой разрядом через многочисленные каналы. Нужно сказать, что признание факта многоканального электроразрядного взрыва объясняет многие факты, связанные с Тунгусским метеоритом, включая самые непонятные и таинственные. Не вдаваясь в детали и тонкости гипотезы Невского, перечислим только наиболее важные из них:
-наличие индивидуальных разрядных каналов объясняет существование обширной области с хаотическим вывалом леса;
-действие сил электростатического притяжения (является электростатической левитации) объясняет факты подъёма в воздух юрт, деревьев, верхних слоёв почвы, а также образование больших волн, шедших против течения в реках;
-наличие области максимальной концентрации пробойных каналов может образовать мелкий кратер, ставший впоследствии болотом, которое, как выяснилось, не существовало до взрыва;
-следствием растекания по водоносным пластам гигантских в момент разряда токов, нагревших воду в подземных горизонтах, можно объяснить появление горячих («кипящих») водоемов и гигантских фонтанов-гейзеров;
-мощные импульсные токи, возникшие при электроразрядном взрыве метеорита, могут создать столь же мощные импульсные магнитные поля и пере магнитить геологические пласты грунта, отстоящих от эпицентра взрыва на 30-40 км, что и было обнаружено в районе взрыва Тунгусского космического тела;
-появление необъяснимых пока однозначно «белых ночей 1908г.» можно объяснить электрическим свечением ионосферных слоёв атмосферы, вызванных их возмущением при полёте и взрыве космического тела, и т.д.
Последнее обстоятельство частично подтверждается наземными наблюдениями 16 ноября 1984г., сделанными во время возвращения на Землю американского корабля многоразового использования «Дискавери». Возвращаясь в земную атмосферу со скоростью, которая почти в 16 раз превышала скорость звука, он на высоте около 60 км наблюдался в виде огромного огненного шара с широким хвостом, но самое главное вызвал длительное свечение верхних слоёв атмосферы.
Имеется целый ряд «таинственных явлений», описываемых, например, очевидцами падения Тунгусского метеорита, как «шипящий свист» или «шум, как от крыльев испуганной птицы», и т.д. Так вот, что касается подобных «звуковых эффектов», то они всегда сопровождают короткие электрические разряды.
Таким образом, можно отметить, что физические процессы, сопровождающие электроразрядный взрыв метеорита, позволяют воспроизвести картину внешних проявлений данного эффекта и объясняют с научных позиций некоторые обстоятельства падения наиболее крупных метеоритов, таких, например, как Тунгусский метеорит.
8. Заключение.
Земля, как и другие планеты, регулярно испытывает столкновения с космическими телами. Обычно их размер невелик, не более песчинки, но за 4,6 млрд. лет эволюции случались и ощутимые удары; их следы заметны на поверхности Земли и других планет. С одной стороны, это вызывает естественное беспокойство и желание предвидеть возможную катастрофу, а с другой - любопытство и жажду исследовать попавшее на Землю вещество: кто знает, из каких космических глубин оно прибыло? Поэтому неутомима и жажда знания, заставляющая людей задавать всё новые и новые вопросы о мире и настойчиво искать ответы на них.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Рожанский И.Д. Анаксагор. М: Наука, 1972
2. Гетман В.С. Внуки Солнца. М: Наука, 1989.
3. Флейшер М. Словарь минеральных видов. М: "Мир", 1990, 204 с.
4. Симоненко А.Н. Метеориты - осколки астероидов. М: Наука, 1979.
5. И. А. Климишин . Астрономия наших дней. - М.: «Наука».,1976. - 453 с.
6. А. Н. Томилин. Небо Земли. Очерки по истории астрономии/ Научный редактор и автор предисловия доктор физико-математических наук К. Ф. Огородников. Рис. Т. Оболенской и Б. Стародубцева. Л., «Дет. лит.», 1974. - 334 с., ил.
7. Энциклопедический словарь юного астронома/ Сост. Н. П. Ерпылев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Педагогика, 1986. - 336с., ил.