Метеориты в космосе. Скорость движения в космосе
На нашу планету постоянно падают космические тела. Некоторые из них имеют размеры песчинки, другие могут весить несколько сот килограмм и даже тонн. Канадские ученые из Астрофизического института Оттавы утверждают, что за год на Землю падает метеоритный поток общей массой более 21 тонны, а отдельные метеориты весят от нескольких грамм до 1 тонны.
В этой статье мы вспомним 10 самых крупных метеоритов, упавших на Землю.
Метеорит Саттер Милл, 22 апреля 2012
Этот метеорит с названием Sutter Mill появился у Земли 22 апреля 2012 года, двигаясь с бешеной скоростью 29 км/сек. Он пролетел над штатами Невада и Калифорния, разбросав свои раскаленные осколки, и взорвался над Вашингтоном. Мощность взрыва была около 4 килотонн в тротиловом эквиваленте. Для сравнения, мощность вчерашнего составила 300 килотонн в тротиловом эквиваленте.
Ученые выяснили, что метеорит Саттер Милл появился еще в первые дни существования , а космическое тело-прародитель сформировалось свыше 4566,57 миллиона лет назад.
Почти год назад, 11 февраля 2012 около сотни метеоритных камней упали на площади 100 км в одном из районов Китая. Самый крупный найденный метеорит весил 12.6 кг. Считается, что метеориты прилетели из пояса астероидов между Марсом и Юпитером.
Метеорит из Перу, 15 сентября 2007
Этот метеорит упал в Перу у озера Титикака, недалеко от границы с Боливией. Очевидцы утверждали, что сначала был сильный шум, похожий на звук падающего самолета, но потом они увидели некое падающее тело, охваченное огнем.
Яркий след от разогретого до белого каления космического тела, вошедшего в атмосферу Земли, называется метеором.
На месте падения от взрыва образовался кратер диаметром 30 и глубиной 6 метров, из которого забил фонтан кипящей воды. Вероятно, в метеорите содержались ядовитые вещества, поскольку у 1 500 людей, живущих поблизости, начались сильные головные боли.
Кстати, чаще всего на Землю падают каменные метеориты (92.8 %), состоящие в основном из силикатов. , был железным, по первым оценкам.
Метеорит Куня-Ургенч из Туркмении, 20 июня 1998
Метеорит упал около туркменского города Куня-Ургенч, отсюда и его название. Перед падением жители видели яркий свет. Самая большая часть метеорита, весом 820 кг, упала в хлопковое поле, образовав воронку около 5 метров.
Этот, возрастом более 4-х миллиардов лет, получил сертификат Международного метеоритного общества и считается самым крупным среди каменных метеоритов из всех падавших в СНГ и третьим в мире .
Фрагмент туркменского метеорита:
Метеорит Стерлитамак, 17 мая 1990
Железный метеорит Стерлитамак весом 315 кг упал на поле совхоза в 20 км западнее города Стерлитамак в ночь с 17 на 18 мая 1990 года. При падении метеорита образовался кратер диаметром 10 метров.
Сначала были найдены мелкие металлические обломки, и только год спустя на глубине 12 метров был найден самый крупный обломок весом 315 кг. Сейчас метеорит (0.5 х 0.4 х 0.25 метра) находится в Музее археологии и этнографии Уфимского научного центра Российской академии наук.
Фрагменты метеорита. Слева - тот самый осколок весом 315 кг:
Крупнейший метеоритный дождь, Китай, 8 марта 1976
В марте 1976 года в китайской провинции Цзилинь прошел крупнейший метеоритный каменный дождь в мире, продолжавшийся 37 минут. Космические тела падали на землю со скоростью 12 км/сек.
Фантазия на тему метеоритов:
Потом нашли около сотни метеоритов, включая самый большой - 1.7-тонный метеорит Цзилинь (Гирин).
Вот такие камешки сыпались с неба на Китай в течение 37 минут:
Метеорит Сихоте-Алиня, Дальний Восток, 12 февраля 1947
Метеорит упал на Дальнем Востоке в Уссурийской тайге в горах Сихотэ-Алинь 12 февраля 1947 года. Он раздробился в атмосфере и выпал в виде железного дождя на площади 10 кв.км.
После падения образовалось более 30 кратеров диаметром от 7 до 28 м и глубиной до 6 метров. Было собрано около 27 тонн метеоритного вещества.
Фрагменты «железяк», которые падали с неба во время метеоритного дождя:
Метеорит Гоба, Намибия, 1920
Знакомьтесь, это Гоба - крупнейший из найденных метеоритов ! Строго говоря, он упал примерно 80 000 лет назад. Этот железный гигант весом около 66 тонн и объёмом 9 куб.м. упал в доисторическое время, а был найден в Намибии в 1920 году возле Гротфонтейна.
Метеорит Гоба в основном состоит из железа и считается самым тяжелым из всех небесных тел этого рода, когда-либо появившихся на Земле. Он сохраняется на месте падения в юго-западной Африке, в Намибии, близ фермы Гоба-Уэст. Это и самый большой на Земле кусок железа природного происхождения. С 1920 года метеорит слегка уменьшился: эрозия, научные исследования и вандализм сделали свое дело: метеорит «похудел» до 60-ти тонн.
Загадка тунгусского метеорита, 1908 год
30 июня 1908 года около 07 часов утра над территорией бассейна Енисея с юго-востока на северо-запад пролетел большой огненный шар. Полет закончился взрывом на высоте 7-10 км над незаселённым районом тайги. Взрывная волна дважды обогнула земной шар и была зафиксирована обсерваториями по всему миру.
Мощность взрыва оценивается в 40-50 мегатонн, что соответствует энергии самой мощной водородной бомбы. Скорость полета космического гиганта составляла десятки километров в секунду. Масса - от 100 тыс. до 1 млн тонн!
Район реки Подкаменная Тунгуска:
В результате взрыва были повалены деревья на территории более 2 000 кв. км, оконные стекла в домах были выбиты в нескольких сотнях километров от эпицентра взрыва. Взрывной волной в радиусе около 40 км были уничтожены звери, пострадали люди. В течение нескольких дней на территории от Атлантики до центральной Сибири наблюдалось интенсивное свечение неба и светящиеся облака:
Но что это было? Если это был метеорит, то на месте его падения должен был бы появиться огромный кратер глубиной в полкилометра. Но ни одной из экспедиций найти его не удалось…
Тунгусский метеорит относится, с одной стороны, к числу наиболее хорошо изученных явлений, с другой - к одному из самых загадочных явлений прошедшего столетия. Небесное тело взорвалось в воздухе, и никаких его остатков, кроме последствий взрыва, на земле обнаружено не было .
Метеоритный дождь 1833 года
В ночь 13 ноября 1833 года над восточной территорией США прошел метеоритный дождь. Он продолжался непрерывно в течение 10 часов! За это время на поверхность Земли упало около 240 000 метеоритов разного размера. Источником метеоритного дождя 1833 года стал самый мощный из известных метеорных потоков. Сейчас этот поток называют Леониды в честь созвездия Льва, на фоне которого он виден каждый год в середине ноября. В намного более скромном масштабе, разумеется.
Метеором называют частицы пыли или осколки космических тел (комет или астероидов), которые при входе в верхние слои атмосферы Земли из космоса, сгорают, оставляя после себя полоску света, которую мы наблюдаем. Популярное название метеора – это падающая звезда.
Земля, всё время подвергается постоянной бомбардировке объектами из космоса. Они различаются по размеру, от камней весом в несколько килограммов, до микроскопических частиц, весящих меньше миллионной доли грамма. По оценкам некоторых специалистов, Земля в течение года захватывает больше 200 млн. кг различного метеорного вещества. А в сутки вспыхивает около одного миллиона метеоров. Всего лишь десятая часть их массы достигает поверхности в форме метеоритов и микрометеоритов. Остальная часть, сгорает в атмосфере, порождая метеорные следы.
Метеорное вещество входит обычно в атмосферу со скоростью около 15 км/сек. Хотя, в зависимости от направления по отношению к движению Земли, скорость может колебаться от 11 до 73 км/с. Частицы среднего размера, нагреваясь от трения испаряются, давая вспышку видимого света на высоте около 120 км. Оставляя кратковременный след ионизированного газа и гаснут к высоте порядка 70 км. Чем больше масса метеорного тела, тем ярче он вспыхивает. Эти следы, сохраняемые 10–15 минут, могут отражать радиолокационные сигналы. Поэтому, для обнаружения метеоров, которые слишком слабы для визуального наблюдения (а также метеоров, появляющихся при дневном свете), используют методы радиолокации.
Этот метеорит никто не наблюдал при падении. Его космическая природа установлена на основании изучения вещества. Такие метеориты называют находками, и они составляют около половины мировой коллекции метеоритов. Другая половина – падения, «свежие» метеориты, поднятые вскоре после того, как они упали на Землю. К ним относится метеорит Пикскилл, с которого начался наш рассказ о космических пришельцах. Падения имеют для специалистов большой интерес, чем находки: о них можно собрать некоторую астрономическую информацию, а вещество их не изменено земными факторами.
Метеоритам принято давать имена по географическим названиям мест, соседствующих с местом падения или находки. Чаще всего это название ближайшего населенного пункта (например, Пикскилл), но выдающимся метеоритам присваивают более общие имена. Два самых крупных падения XX в. произошли на территории России: Тунгусское и Сихотэ-Алинское.
Метеориты делятся на три больших класса: железные, каменные и железо-каменные. Железные метеориты состоят в основном из никелистого железа. В земных горных породах естественный сплав железа с никелем не встречается, так что присутствие никеля в кусках железа указывает на его космическое (или промышленное!) происхождение.
Включения никелистого железа есть в большинстве каменных метеоритов, поэтому космические камни, как правило, тяжелее земных. Главные же их минералы – силикаты (оливины и пироксены). Характерным признаком основного типа каменных метеоритов – хондритов – является наличие внутри них округлых образований – хондр. Хондриты состоят из того же вещества, что и весь остальной метеорит, но выделяются на его срезе в виде отдельных зернышек. Их происхождение пока не вполне ясно.
Третий класс – железокаменные метеориты – это куски никелистого железа с вкраплениями зерен каменистых материалов.
Вообще метеориты состоят из тех же элементов, что и земные горные породы, но сочетания этих элементов, т.е. минералы, могут быть и такими, какие на Земле не встречаются. Это связано с особенностями образования тел, породивших метеориты.
Среди падений преобладают каменистые метеориты. Значит, таких кусков больше летает в космосе. Что касается находок, то здесь преобладают железные метеориты: они прочнее, лучше сохраняются в земных условиях, резче выделяются на фоне земных горных пород.
Метеориты являются осколками малых планет – астероидов, которые населяют в основном зону между орбитами Марса и Юпитера. Астероидов много, они сталкиваются, дробятся, изменяют орбиты друг друга, так что некоторые осколки при своем движении иногда пересекают орбиту Земли. Эти осколки и дают метеориты.
Организовать инструментальные наблюдения падений метеоритов, с помощью которых можно с удовлетворительной точностью вычислить их орбиты, очень трудно: само явление очень редкое и непредсказуемое. В нескольких случаях это удалось сделать, и все орбиты оказались типично астероидными.
Интерес астрономов к метеоритам был вызван в первую очередь тем, что долгое время они оставались единственными образцами внеземного вещества. Но и сегодня, когда вещество других планет и их спутников становится доступным лабораторному исследованию, метеориты не потеряли своего значения. Вещество, составляющее крупные тела Солнечной системы, подвергалось длительному преобразованию: оно плавилось, разделялось на фракции, вновь застывало, образуя минералы, не имеющие уже ничего общего с тем веществом, из которого все образовалось. Метеориты же являются обломками мелких тел, которые такой сложной истории не прошли. Одни из типов метеоритов – углистые хондриты – вообще представляют собой слабоизмененное первичное вещество Солнечной системы. Изучая его, специалисты узнают, из чего образовались крупные тела Солнечной системы, в том числе и наша планета Земля.
Метеорный поток
Основная часть метеорного вещества в Солнечной системе, обращается вокруг Солнца по определенным орбитам. Характеристики орбит метеорных роев могут быть рассчитаны по наблюдениям метеорных следов. Используя этот способ, было показано, что многие метеорные рои имеют те же самые орбиты, что и известные нам кометы. Эти частицы могут быть распределены по всей орбите или сконцентрированы в отдельных скоплениях. В частности, молодой метеорный рой может долго оставаться с концентрированным около родительской кометы. Когда при движении по орбите, Земля пересекает такой рой, в небе нами наблюдается метеорный поток. Эффект перспективы, порождает оптическую иллюзию того, что метеоры, которые в действительности движутся по параллельным траекториям, кажутся исходящими из одной точки в небе, которую принято называть радиантом. Эта иллюзия и есть эффект перспективы. В действительности эти метеоры порождаются частицами вещества, входящими в верхние слои атмосферы по параллельным траекториям. Это великое множество метеоров, наблюдаются в течение ограниченного периода времени (обычно несколько часов или дней). Известно множество ежегодных потоков. Хотя только некоторые из них порождают метеорные дожди. С особенно плотным роем частиц Земля сталкивается очень редко. И тогда может возникнуть исключительно сильный поток с десятками или сотнями метеоров каждую минуту. Обычно хороший регулярный поток дает около 50 метеоров в час.
В дополнение ко множеству регулярных метеорных потоков, в течение года наблюдаются и спорадические метеоры. Они могут прийти с любого направления.
Микрометеорит
Это частица метеоритного вещества, которая настолько невелика, что теряет свою энергию еще до того, как она могла бы воспламениться в атмосфере Земли. Микрометеориты выпадают на Землю как дождь мельчайших пылевых частиц. Количество вещества, ежегодно выпадающего на Землю в такой форме, оценивается в 4 млн. кг. Размер частиц обычно меньше 120 мкм. Такие частицы удается собрать в ходе космических экспериментов, а железные частицы благодаря их магнитным свойствам могут быть обнаружены и на поверхности Земли.
Происхождение метеоритов
Редкость и непредсказуемость появления метеоритного вещества на Земле вызывает проблемы при его сборе. До сих пор метеоритные коллекции обогащаются в первую очередь за счет образцов, собранных случайными очевидцами падений или просто любознательными людьми, обратившими внимание на странные куски вещества. Как правило, метеориты снаружи оплавлены, и поверхность их часто несет на себе своеобразную застывшую «рябь» – регмаглипты. Только в местах падений обильных метеоритных дождей целенаправленный поиск образцов приносит результат. Правда, в последнее время обнаружены места естественной концентрации метеоритов, самые значительные из них в Антарктиде.
Если имеются сведения об очень ярком болиде, который мог завершиться выпадением метеорита, следует постараться собрать наблюдения этого болида случайными очевидцами на возможно большей площади. Нужно, чтобы очевидцы с места наблюдения показали путь болида на небе. Желательно измерить горизонтальные координаты (азимут и высоту) каких-нибудь точек этого пути (начала и конца). При этом используются простейшие приборы: компас и эклиметр – инструмент для измерения угловой высоты (это по сути дела транспортир с закрепленным в его нулевой точке отвесом). Когда такие измерения выполнены в нескольких пунктах, по ним можно построить атмосферную траекторию болида, а затем поискать метеорит вблизи проекции на землю ее нижнего конца.
Сбор сведений об упавших метеоритах и поиск их образцов являются увлекательными задачами для любителей астрономии, но сама постановка таких задач во многом связана с некоторым везением, удачей, которую важно не упустить. А вот наблюдения метеоритов могут проводиться систематически и приносить ощутимые научные результаты. Разумеется, такой работой занимаются и профессиональные астрономы, вооруженные современной аппаратурой. Например, в их распоряжении имеются радиолокаторы, при помощи которых метеоры можно наблюдать даже днем. И все же правильно организованные любительские наблюдения, которые к тому же не требуют сложных технических средств, до сих пор играют определенную роль в метеоритной астрономии.
Метеориты: падения и находки
Нужно сказать, что научный мир вплоть до конца XVIII в. относился скептически к самой возможности падения с неба камней и кусков железа. Сообщения о подобных фактах рассматривались учеными как проявления суеверий, ведь тогда еще не было известно никаких небесных тел, обломки которых могли бы попадать на Землю. Например, первые астероиды – малые планеты – были открыты только в начале XIX в.
Ясной темной ночью, особенно в середине августа, ноября и декабря, можно увидеть, как прочерчивают небо «падающие звезды» — это метеоры, интересное природное явление, известное человеку с незапамятных времен.
Метеоры, особенно в последние годы, привлекают пристальное внимание астрономической науки. Они уже много рассказали и о нашей Солнечной системе и о самой Земле, в частности о земной атмосфере.
Более того, метеоры, образно говоря, вернули долг, возместили средства, затраченные на их изучение, сделав вклад в решение некоторых практических задач науки и техники.
Исследование метеоров активно развивается в ряде стран, некоторым из этих исследований посвящен наш короткий рассказ. Начнем мы его с уточнения терминов.
Объект, движущийся в межпланетном пространстве и имеющий размеры, как говорится, «больше молекулярных, но меньше астероидальных», называют метеороидом, или метеорным телом. Вторгаясь в земную атмосферу, метеороид (метеорное тело) накаляется, ярко светится и прекращает свое существование, превратившись в пыль и пары.
Световое явление, вызванное сгоранием метеорного тела, называют метеором. Если метеороид имеет сравнительно большую массу и если его скорость относительно невелика, то иногда часть метеорного тела, не успев полностью испариться в атмосфере, падает на поверхность Земли.
Эту выпавшую часть называют метеоритом. Чрезвычайно яркие метеоры, имеющие вид огненного шара с хвостом или горящей головешки, называют болидами. Яркие болиды иногда видны даже днем.
Для чего изучают метеоры
Метеоры наблюдают и изучают в течение столетий, но только в последние три-четыре десятилетия стали четко выясняться природа, физические свойства, характеристики орбит и происхождение тех космических тел, которые являются источниками метеоритов. Интерес исследователей к метеорным явлениям связан с несколькими группами научных проблем.
Прежде всего, изучение траектории метеоров, процессов свечения и ионизации вещества метеороидов, важно для выяснения их физической природы, а они, метеорные тела, как-никак есть прибывшие к Земле «пробные порции» вещества из далеких районов Солнечной системы.
Далее — исследование ряда физических явлений, сопровождающих полет метеорного тела, дает богатый материал для изучения физических и динамических процессов, происходящих в так называемой метеорной зоне нашей атмосферы, то есть на высотах 60-120 км. Здесь в основном и наблюдаются метеоры.
Причем для этих слоев атмосферы метеоры, пожалуй, остаются наиболее эффективным «исследовательским инструментом», даже на фоне нынешнего размаха исследований с помощью космических аппаратов.
Прямыми методами изучения верхних слоев земной атмосферы при помощи искусственных спутников Земли и высотных ракет начали широко пользоваться много лет назад, со времени Международного Геофизического года.
Однако искусственные спутники дают сведения об атмосфере на высотах более 130 км, на меньших высотах спутники просто сгорают в плотных слоях атмосферы. Что же касается ракетных измерений, то они проводятся только над фиксированными пунктами земного шара и носят кратковременный характер.
Метеорные тела — полноправные жители Солнечной системы, они обращаются по геоцентрическим орбитам, имеющим обычно форму эллипса.
Оценивая, как общее число метеороидов распределяется по группам с разными массами, скоростями, направлениями, можно не только изучать весь комплекс малых тел Солнечной системы, но еще и создать основу для построения теории происхождения и эволюции метеорного вещества.
В последнее время интерес к метеорам возрос еще и в связи с интенсивным изучением околоземного космического пространства. Важной практической задачей стала оценка так называемой метеорной опасности на различных космических трассах.
Это, конечно, лишь частный вопрос, у космических и метеорных исследований очень много точек соприкосновения, и изучение метеорных частиц прочно вошло в космические программы. Так, например, с помощью спутников, космических зондов и геофизических ракет получены ценные сведения о движущихся в межпланетном пространстве мельчайших метеороидах.
Вот одна лишь цифра: устанавливаемые на космических аппаратах датчики позволяют регистрировать удары метеороидов, размеры которых измеряются тысячными долями миллиметра (!).
Как наблюдают метеоры
В ясную безлунную ночь можно заметить метеоры до 5-й и даже 6-й звездной величины — они имеют такую же яркость, как самые слабые звезды, различимые невооруженным глазом. Но в основном невооруженным глазом видны несколько более яркие метеоры, ярче 4-й звездной величины; в течение часа в среднем можно заметить около 10 таких метеоров.
А всего в атмосфере Земли за сутки бывает около 90 миллионов метеоров, которые можно было бы увидеть в ночное время. Общее число метеороидов различных размеров, вторгающихся за сутки в земную атмосферу, исчисляется сотнями миллиардов.
В метеорной астрономии условились де лить метеоры на два типа. Метеоры, которые наблюдаются каждую ночь и движутся в самых разных направлениях, называют случайными, или спорадическими. Другой тип — периодические, или поточные, метеоры, они появляются в одно и то же время года и из определенного небольшого участка звездного неба — радианта. Слово это — радиант — в данном случае означает «излучающий участок».
Метеорные тела, порождающие спорадические метеоры, движутся в пространстве независимо друг от друга по самым разнообразным орбитам, а периодические — по почти параллельным путям, которые как раз и исходят из радианта.
Метеорным потокам дают названия по созвездиям, в которых расположены их радианты. Например, Леониды — метеорный поток с радиантом в созвездии Льва, Персеиды — в созвездии Персея, Ориониды — в созвездии Ориона и так далее.
Зная точное положение радианта, момент и скорость полета метеора, можно вычислить элементы орбиты метеороида, то есть выяснить характер его движения в межпланетном пространстве.
Визуальные наблюдения позволили получить важную информацию о суточных и сезонных изменениях общего количества метеоров, о распределении радиантов по небесной сфере. Но главным образом для изучения метеоров используются фотографические, радиолокационные, а в последние годы и электронно-оптические и телевизионные методы наблюдений.
Систематическая фоторегистрация метеоров началась лет сорок назад, используются для этой цели, так называемые, метеорные патрули. Метеорный патруль — это система из нескольких фотографических агрегатов, а каждый агрегат состоит обычно из 4-6 широкоугольных фотографических камер, устанавливаемых так, чтобы все они вместе охватывали максимально возможную область неба.
Наблюдая метеор из двух пунктов, удаленных друг от друга на 30-50 км, по фотоснимкам на фоне звезд легко определить его высоту, траекторию в атмосфере и радиант.
Если перед камерами одного из агрегатов патруля разместить обтюратор, то есть вращающийся затвор, то можно определить и скорость метеороида — вместо непрерывного следа на фотопленке получится пунктирная линия, причем длина штрихов как раз и будет пропорциональна скорости метеорного тела.
Если перед объективами фотокамер другого агрегата расположить призмы или дифракционные решетки, то на пластинке появится спектр метеора, подобно тому, как на белой стене появляется спектр солнечного зайчика, прошедшего через призму. А по спектрам метеора можно определить химический состав метеороида.
Одно из важных достоинств радиолокационных методов — это возможность наблюдать метеоры в любую погоду и круглые сутки. Кроме того, радиолокация позволяет регистрировать очень слабые метеоры до 12-15-звездной величины, порождаемые метеороидами с массой в миллионные доли грамма и даже меньше.
Радиолокатор «засекает» не само метеорное тело, а его след: при движении в атмосфере испарившиеся атомы метеорного тела сталкиваются с молекулами воздуха, возбуждаются и превращаются в ионы, то есть подвижные заряженные частицы.
Образуются ионизованные метеорные следы, имеющие длину несколько десятков километров и начальные радиусы порядка метра; это своего рода висящие (конечно, недолго!) атмосферные проводники, или точнее полупроводники — в них можно насчитать от 10б до 1016 свободных электронов или ионов на каждый сантиметр длины следа.
Такой концентрации свободных зарядов вполне достаточно, чтобы от них, как от проводящего тела, отражались радиоволны метрового диапазона. Вследствие диффузии и других явлений ионизированный след быстро расширяется, его электронная концентрация падает и под действием ветров в верхней атмосфере след рассеивается.
Это позволяет использовать радиолокацию для изучения скорости и направления воздушных течений, например, для исследования глобальной циркуляции верхней атмосферы.
В последние годы все активней ведутся наблюдения очень ярких болидов, которые иногда сопровождаются выпадением метеоритов. В нескольких странах организованы болидные сети наблюдений с камерами «всего неба».
Они действительно контролируют весь небосвод, но регистрируют только очень яркие метеоры. В такие сети входят 15-20 пунктов, расположенных на расстоянии 150-200 километров, они охватывают большие территории, так как вторжение в земную атмосферу крупного метеороида — явление сравнительно редкое.
И вот что интересно: из сфотографированных нескольких сот ярких болидов только три сопровождались падением метеорита, хотя скорости крупных метеороидов были не очень большими. Это означает, что надземный взрыв Тунгусского метеорита 1908 года — явление типичное.
Структура и химический состав метеорных тел
Вторжение метеорного тела в земную атмосферу сопровождается сложными процессами его разрушения — плавлением, испарением, распылением и дроблением. Атомы метеорного вещества при столкновении с молекулами воздуха ионизируются и возбуждаются: свечение метеора в основном связано с излучением возбужденных атомов и ионов, они двигаются со скоростями самого метеорного тела и имеют кинетическую энергию от нескольких десятков до сотен электрон-вольт.
Фотографические наблюдения метеоров по методу мгновенной экспозиции (порядка 0,0005 сек.), впервые в мире разработанному и реализованному в Душанбе и Одессе, наглядно показали разнообразные виды дробления метеорных тел в земной атмосфере.
Такое дробление может объясняться как сложным характером самих процессов разрушения метеорных тел в атмосфере, так и рыхлой структурой метеороидов и их низкой плотностью. Особенно низка плотность метеорных тел кометного происхождения.
В спектрах метеоров главным образом видны яркие эмиссионные линии. Среди них обнаружены линии нейтральных атомов железа, натрия, марганца, кальция, хрома, азота, кислорода, алюминия и кремния, а также линии ионизированных атомов магния, кремния, кальция и железа. Подобно метеоритам, метеорные тела можно разделить на две большие группы — железные и каменные, причем каменных метеороидов значительно больше, чем железных.
Метеорное вещество в межпланетном пространстве
Анализ орбит спорадических метеороидов показывает, что метеорное вещество концентрируется в основном в плоскости эклиптики (плоскость, в которой лежат орбиты планет) и движется вокруг Солнца в ту же сторону, что и сами планеты. Это важный вывод, он доказывает общность происхождения всех тел Солнечной системы, включая и такие мелкие, как метеороиды.
Наблюдаемая скорость метеороидов относительно Земли лежит в пределах 11-72 км/сек. Но скорость движения Земли по ее орбите равна 30 км/сек., а значит, скорость метеороидов относительно Солнца не превышает 42 км/сек. То есть она меньше параболической скорости, которая необходима для выхода из Солнечной системы.
Отсюда вывод — метеороиды не приходят к нам из межзвездного пространства, они принадлежат Солнечной системе и двигаются вокруг Солнца по замкнутым эллиптическим орбитам. На основе фотографических и радиолокационных наблюдений уже определены орбиты нескольких десятков тысяч метеороидов.
Наряду с гравитационным притяжением Солнца и планет на движение метеороидов, в особенности мелких, существенное влияние оказывают силы, вызванные воздействием электромагнитного и корпускулярного излучения Солнца.
Так, в частности, под действием светового давления мельчайшие метеорные частицы размерами менее 0,001 мм выталкиваются из пределов Солнечной системы. На движение маленьких частиц, кроме того, значительное влияние оказывает и тормозящее действие лучевого давления (эффект Пойнтинга — Робертсона), и из-за этого орбиты частиц постепенно «сжимаются», они все более приближаются к Солнцу.
Время жизни метеороидов во внутренних областях Солнечной системы невелико, и, следовательно, запасы метеорного вещества должны каким-то образом постоянно пополняться.
Можно указать три главных источника такого пополнения:
1) распад кометных ядер;
2) дробление астероидов (напомним — это малые планеты, двигающиеся в основном между орбитами Марса и Юпитера) в результате их взаимных столкновений;
3) приток очень мелких метеороидов с далеких окрестностей Солнечной системы, где, вероятно, находятся остатки вещества, из которого образовалась Солнечная система.
Метеориты – это космические тела , состоящие в основном из камня или железа, они падают на Земную поверхность из межпланетного пространства космоса. Спрогнозировать падение мелких метеоритов не возможно.
Метеориты, падая на Землю издают звуки и световые эффекты . Яркий огненный шар несется по небу издавая звуки взрывов и освещая все вокруг. Днем увидеть падающий метеорит практически невозможно.
Попадая в атмосферу Земли со скоростью 22 км/с , метеорит разогревается до нескольких тысяч градусов от соприкосновения с ней. Он оплавляется и тормозится, охлаждается и в результате падает на поверхность практически холодным. В местах падения метеоритов образуются кратеры, размер которых зависит от скорости падения метеорита и его веса.
Самые большие метеориты.
Упал в СССР в 1947 году. Железный метеорит названые Сихотэ-Алинским. Еще в атмосфере Земли он раскололся на сотни тысяч частей. На поверхность он выпал железным дождем. Найдено более 200 кратеров от 20см до 26 метров. По оценкам специалистов метеорит весил около 70 тонн. Но удалось собрать лишь 23 тонны.
В 1920 году в Юго-Западной Африке был найдет метеорит, который был назван по месту его нахождения Гоба. Это был железный метеорит весом 60 тонн. Обычно метеориты имеют небольшой вес, от нескольких грамм до нескольких килограмм.
Большинство метеоритов из космоса состоят из тех же элементов, которые есть и на Земле. Составы обычных метеоритов: Железо, никель, Кремний, Магний, Сера, Алюминий, Кислород, кальций. Но есть метеориты, в которых попадаются минералы, которые на Земле неизвестны.
Хондриты — каменные метеориты . В разломе при внимательном рассмотрении можно увидеть округлые частицы — это хондриты. Форма частиц похожа на шарики размером от 2 до 5 мм.
Падение метеоритов из космоса непредсказуемо , нельзя спрогнозировать их и куда упадут. В руки ученым попадает только очень маленькое их количество. Большая часть метеоритов падает в океаны и пустынные места. В коллекциях собрано лишь только 3500 отдельных падений. Большая часть метеоритов имеет железный состав.
Метеорное тело — это кусок камня или скопление пыли в космическом пространстве. Поверхность Земли постоянно бомбардируется небесными телами самых разных размеров. При трении об атмосферу частицы разогреваются и сгорают или испаряются, оставляя за собой яркий след — метеор. Метеором называется световое явление, возникающее на высоте от 80 км до 130 км от поверхности Земли при вторжении в земную атмосферу частиц — метеорных тел. Скорости движения метеорных тел различны — от 11 до 75 км/с.
Кроме единичных, спорадических метеоров, можно наблюдать и метеорные потоки. Особенно яркие метеоры называются болидами. Летящий по небу очень яркий огненный шар с длинным дымным хвостом производит сильное, незабываемое впечатление на каждого, кто видит его. Болиды иногда бывают ярче Луны и даже ярче Солнца. На несколько секунд ночью становится светло, как днем, видны бегущие тени от больших предметов. Полет болида может завершиться падением метеорита. Только редко кому выпадает удача стать свидетелем подобного события.
10 августа 1972 года в штате Вайоминг в течение 101 секунды наблюдался болид. Его максимальная звездная величина достигала -19. Никому не известно, когда и где пролетит яркий болид или упадет метеорит. Хотя существует специальная служба по наблюдению болидов, все же главная надежда у специалистов, занимающихся сбором и изучением метеоритов, на информацию от населения. Частота появления метеоров и их распределение по небу не всегда являются равномерными. Систематически наблюдаются метеорные потоки, метеоры которых на протяжении определенного промежутка времени (несколько ночей) появляются примерно в одной и той же области неба.
Если их следы продолжить назад, то они пересекутся вблизи одной точки, называемой радиантом метеорного потока. Многие метеорные потоки являются периодическими, повторяются из года в год и названы по созвездиям, в которых лежат их радианты. Так, метеорный поток, наблюдаемый ежегодно примерно с 20 июля по 20 августа, назван Перcеидами, поскольку его радиант лежит в созвездии Персея. От созвездий Лиры и Льва получили соответственно свое название метеорные потоки Лириды (середина апреля) и Леониды (середина ноября). Активность метеорных потоков в разные годы различна.
Бывают годы, в которые число метеоров, принадлежащих потоку, очень мало, а в иные годы (повторяющиеся, как правило, с определенным периодом) настолько обильно, что само явление получило название звездного дождя. Меняющаяся активность метеорных потоков объясняется тем, что метеорные частицы в потоках неравномерно распределены вдоль эллиптической орбиты, пересекающей земную. В среднем, во время метеорного дождя можно увидеть около 50 метеоров в час.
Три метеорных потока — Леониды, Андромедиды и Дракониды — показывали в исторические времена очень резкие вспышки активности, причем в случае Андромедид это было прямо связано с разрушением кометы Биэлы, которая в 1845 году раздвоилась и в следующее появление, в 1852 году, была видна как две слабые кометы, разделенные расстоянием свыше 1,5 млн. км. Дракониды ассоциировались с другой комет
ой — Джакобини — Циннера.
Если орбита кометы пересекает земную орбиту, то ежегодно, когда Земля попадает в точку пересечения, наблюдаются метеорные дожди, усиливающиеся при одновременном подходе к этой точке Земли и остатков кометы. Если же усиления не наблюдается, значит, вещество кометы более или менее равномерно рассеялось по орбите — комета полностью прекратила свое существование как небесное тело. Метеориты — древнейшее вещество Солнечной системы .
В веществе метеоритов как бы зашифрована запись тех физических и химических процессов, которые происходили пять миллиардов лет назад, когда рождались Солнце и планеты. В них есть информация и о более поздних событиях в космосе — о столкновениях космических тел, о космическом излучении. Изучение метеоритов и ярких болидов можно сравнить с изучением грунта Луны и других планет, доставка которого на Землю обходится чрезвычайно дорого. А метеориты прилетают к нам сами. В зависимости от химического состава метеориты подразделяются на каменные (85 %), железные (10 %) и железо-каменные метеориты (5 %).
Каменные метеориты состоят из силикатов с включениями никелистого железа. Поэтому небесные камни, как правило, тяжелее земных. Основными минералогическими составляющими метеоритного вещества являются железо-магнезиальные силикаты и никелистое железо. Более 90 % каменных метеоритов содержит округлые зерна — хондры. Такие метеориты называются хондритами. Железные метеориты почти целиком состоят из никелистого железа. У них удивительная структура, состоящая из четырех систем параллельных камаситовых пластин с низким содержанием никеля и с прослойками, состоящими из тэнита. Железо-каменные метеориты состоят наполовину из силикатов, наполовину из металла. Они обладают уникальной структурой, не встречающейся нигде, кроме метеоритов. Эти метеориты представляют собой либо металлическую, либо силикатную губку. Возраст метеоритов определяют по радиоактивному распаду 87Rb, период полураспада которого 47 млрд. лет с образованием изотопа стронция 87Sr. Так например метеорит «Дип Спрингс» массой 11,5 кг имеет возраст 2,3 млрд. лет.
Аризонский кратер. Врезаясь в Землю, метеориты образуют кратеры. Одним из наиболее эффектных является кратер в штате Аризона (США). Его диаметр составляет 1200 м, а глубина 175 м. Вал кратера поднят над окружающей пустыней на высоту около 37 м. Возраст кратера 5000 лет, но он хорошо сохранился благодаря сухому климату пустыни, предохранявшему его от эрозии. Всего на Земле найдено около 140 крупных кратеров.
В 1908 году над Подкаменной Тунгуской пролетел яркий болид. Взрывная волна уложила деревья на площади диаметром более 100 км, однако ученые не нашли практически никаких останков самого болида. Скорее всего, Тунгусский метеорит был кометой или небольшим астероидом, врезавшимся в Землю. Метеориты добыть нелегко. Большинство их тонет в морях и океанах, теряется в полях и лесах, пропадает в горах и пустынях, остается не найденным во льдах и в тундре.
Вот почему Комитет по метеоритам Российской академии наук (КМЕТ РАН) просит каждого, кто увидит летящий яркий болид, станет свидетелем падения метеорита или найде
т ранее упавший метеорит, сообщить об этом по адресу: 117975, г. Москва, ул. Косыгина, д. 19. Комитет по метеоритам РАН. Не надо специально наблюдать яркие болиды, не надо стараться искать метеориты. Вероятность успеха и в том, и в другом случае очень близка к нулю. Надо просто знать, что сведения, полученные от вас, могут оказаться очень важными, ценными для науки. Особенно большое научное значение имеет исследование только что упавших метеоритов.
Без добровольной и бескорыстной помощи друзей и любителей астрономии ученые, может быть, так никогда и не узнали бы о самых интересных метеоритах. Многие «небесные камни» были найдены людьми, никак не связанными с наукой, — работниками сельского хозяйства, школьниками. Бывали случаи, когда метеориты — необычный оплавленный камень или кусок железа — находили при сенокосе, при вспашке полей.
Про такие находки академик В. И. Вернадский сказал: «Количество сохраняемых метеоритов прямо пропорционально культурному уровню населения и его активности в их сохранении».Столкновения мелких астероидов, разрушение комет вносит вклад в образование межпланетной пыли внутри Солнечной системы. Концентрация межпланетного вещества на некотором расстоянии от Земли (то есть исключая околоземную составляющую) около 10-22 г/см3, что в 100-1000 раз выше плотности газопылевых межзвездных облаков. Общее количество пылевого вещества внутри орбиты Земли оценивается в 1018 кг, то есть примерно равно массе одного астероида.
Зодиакальный свет. Зодиакальный свет — одно из доказательств наличия пыли в космическом пространстве около Земли. Зодиакальный свет — светлая область, вытянутая вдоль эклиптики и наблюдаемая в экваториальных широтах Земли после захода Солнца или перед самым восходом. Зодиакальный свет — это эффект рассеяния солнечного света на межпланетной пыли. Размеры пылинок в межпланетной среде 0,1-10 мкм. Маленькие пылинки выметаются из Солнечной системы давлением солнечного ветра.
Предполагается, что в облаке Оорта находится огромное количество пыли. А вот судьба более тяжелых пылинок другая. Существует природный «пылесос», который заставляет более крупные частицы падать на Солнце. Это так называемый эффект Пойнтинга — Робертсона. Солнечный свет, падающий на частицу межзвездной пыли, уменьшает ее момент, и частица начинает падать на Солнце. Частица размером 2 мкм упадет на Солнце всего за 2000 лет. Солнечный ветер — это потоки разреженного газа и плазмы, истекающие из атмосферы Солнца во всех направлениях.
Его причиной
служит сильный разогрев нижних слоев солнечной короны потоками электромагнитной энергии, поступающими из плотных частей атмосферы Солнца. Солнечный ветер, в основном состоящий из протонов, альфа-частиц и электронов, удаляется от Солнца со скоростями 400-500 км/с (возле Земли). Взаимодействуя с магнитосферами и атмосферами планет, солнечный ветер искажает их форму, вызывает в них химические реакции, ионизацию газа и его свечение. Солнечный ветер выдувает вокруг Солнца каверну, свободную от межзвездной плазмы (гелиосферу), которая простирается за орбиту Плутона; ее граница пока точно не установлена.
Статьи по теме
