Скорость метеорита при падении на землю: Ученые оценили скорость метеорита, ударившего Луну

Ученые оценили скорость метеорита, ударившего Луну

Ученые измерили скорость метеорита, взорвавшегося на Луне во время январского лунного затмения. По их словам, это первый в истории подобный случай, и они не преминули им воспользоваться ради науки.

Во время полного лунного затмения, которое наблюдалось на Земле 21 января этого года, на видимой стороне Луны упал метеорит. И, поскольку множество камер в это время следило за естественным спутником Земли, вспышка от удара метеорита не осталась незамеченной. Теперь же ученые использовали это редчайшее событие и смогли многое рассказать о его природе.

Одним из первых обратил внимание на столкновение неизвестного объекта с поверхностью спутника Земли пользователь сайта Reddit: тогда же он же призвал специалистов изучить произошедшее более детально.

Спустя два дня после затмения некий астроном-любитель проверил записи трансляций из Марокко и обсерватории Гриффит в Калифорнии, где вспышка была также видна,

что указывало на то, что ее источником не был самолет или какое-либо атмосферное явление.

Астроном Уилл Гейтер, увидевший данный пост, проверил другие видеозаписи и пришел к выводу, что вероятной причиной вспышки действительно стало падение метеорита.

If you have footage of the lunar eclipse at 4.41 GMT check your image carefully…There might have been an impact during the eclipse! https://t.co/jBgVudsDPj

— chrislintott (@chrislintott) January 21, 2019

Оксфордский астроном Крис Линнот тогда написал в твитере: «Если у вас есть запись лунного затмения, в 4.41 GMT, внимательно проверьте ее… На ней может быть удар во время затмения!». Вскоре же появились снимки вспышки и даже видеозаписи, на которых она отчетливо видна в указанное время.

Метеорит упал в западной части видимой стороны Луны, в районе древнего кратера Бюрги.

Как выяснилось, падение заметили многие из наблюдавших за затмением, однако не все поняли, что же именно случилось. Некоторые приняли изменения в изображении Луны за дефект при съемке.

close

100%

Теперь же имеющиеся записи редкого события позволили испанским ученым многое выяснить про сам метеорит. В исследовании, опубликованном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, они рассказали о размере упавшего метеорита, его происхождении и скорости.

Падение космического тела также зафиксировала система, которая отслеживает подобные явления — Moon Impacts Detection and Analysis System (MIDAS). На ее наблюдениях и построены выводы Хосе Марии Мадьедо из Университета Уэльвы и Хосе Ортиса из Андалузского института астрофизики.

По их словам, вспышка длилась ровно 0,28 секунды, и это был это был первый удар метеорита, когда-либо зафиксированный с Земли во время полного лунного затмения, несмотря на множество более ранних попыток сделать это.

«Что-то внутри говорило мне, что в этот раз это должно произойти, — вспоминает Мадьедо, отметив, что вспышка была куда ярче, чем те, что фиксируются на Луне с Земли обычно.

В отличие от Земли, на Луне нет атмосферы, поэтому даже небольшие астероиды могут достигать ее поверхности. Поскольку они врезаются в поверхность Луны с огромной скоростью, тела мгновенно испаряются в месте соударения, и порождают выброс раскаленных обломков, вспышка от которых нередко фиксируется на Земле.

Прелесть системы MIDAS, настроенной на фиксацию таких явлений, в том, что ее телескопы ведут съемку в разных диапазонах длин волн, что позволяет точнее оценить энергетику вспышки.

По ее яркости ученые оценили, что масса метеорита составляла 45 килограммов, размеры 30-60 сантиметров, а скорость падения – 61 тыс. км/ч. (17 км/с).

Ученые оценили мощность удара в полторы тонны тротила, что достаточно для образования нового кратера диаметром 15 метров. Такой кратер вполне моет с орбиты заметить американский аппарат LRO.

При этом температура выброшенного вещества в момент взрыва составляла порядка 5400 градусов Цельсия, что чуть меньше температуры поверхности Солнца. Эти параметры впечатляют, но для Луны ничего необычного в этом нет.

Согласно исследованию 2016 года, опубликованному в Nature, ежегодно на лунной поверхности появляется в среднем до 140 новых ударных кратеров диаметром не менее десяти метров. Обычно же условия наблюдения не позволяют часто фиксировать вспышки такой яркости.

«На Земле в лаборатории невозможно воспроизвести такие скоростные столкновения. Наблюдать вспышки – лучший способ для проверки наших предположений о том, что действительно происходит при ударе метеорита о Луну», — пояснил Мадьедо.

Полное затмение Луны можно было наблюдать на территории России, особенно в западных регионах, с 06:34 по 09:51 утра 21 января.

При наступлении полного затмения Луна приобрела красноватый оттенок.

Цвет затмения зависит от состояния верхних слоев земной атмосферы, поскольку только прошедший сквозь нее свет освещает Луну во время полного затмения.

Лунному затмению предшествовало частное солнечное затмение 6 января, которое было видно на Дальнем Востоке России (кроме его северных и северо-западных районов), в Японии, Северной и Южной Корее, на востоке Китая, на востоке Монголии, на крайнем юго-западе Аляски и в северной зоне Тихого океана.

Сихотэ-Алинский метеорит | Наука и жизнь

Наука и жизнь // Иллюстрации

После метеоритного дождя остались оголенные стволы деревьев. Рис. Р. Алеева.

Схема эллипса рассеяния Сихотэ-Алинского метеоритного дождя.

Осколок метеорита с заостренными и «рваными» краями.

Индивидуальный (целый) метеорит, весом в 27 кг.

Внутренние склоны воронок усеяны обломками деревьев, камнями, кусками почвы и мелкими осколками железных метеоритов. На снимке: часть внутреннего склона одной из крупных воронок, диаметром в 23 м.

Самый маленький индивидуальный метеорит, весом 0,18 г, при увеличении в 7 раз.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Отполированная и протравленная поверхность распила метеорита. Видна внутренняя кусковатая структура. Тончайшие прослойки минерала шрейберзита образуют серые пятна неправильной формы.

Открыть в полном размере

В безоблачное утро 12 февраля 1947 года над Советским Приморьем с севера на юг стремительно пронесся ослепительно яркий огненный шар—болид. Оглушительные удары и грохот раздались после его исчезновения. В селениях, над которыми он пронесся, распахнулись двери домов, полетели со звоном осколки оконных стекол, посыпалась с потолка штукатурка. Вслед за пролетевшим болидом на небе остался след в виде широкой полосы клубящегося «дыма». Вскоре эта полоса стала изгибаться и, словно сказочный исполинский змей, распростерлась по небу. Постепенно слабея и. разрываясь на клочья, она к вечеру исчезла.


Эти необыкновенные явления природы были вызваны падением на землю огромного метеорита. Он упал в Уссурийской тайге, в западных отрогах Сихотэ-Алиня. Место падения метеорита было обнаружено через несколько дней летчиками. Пролетая над тайгой на высоте 700 м, они заметили свежеобразованные воронки. Прибывшие вскоре в этот район геологи из Владивостока и Хабаровска обнаружили в воронках осколки железного метеорита.


По постановлению Совета Министров РСФСР, место падения метеорита было объявлено заказником и передано в распоряжение Академии Наук СССР для всестороннего изучения.


В течение четырех лет Комитет по метеоритам Академии Наук СССР производил изучение обстоятельств падения этого метеорита и сбор его частей, найденных на земле. Ежегодно в район падения метеорита выезжала специальная экспедиция. Весной 1947 года группа научных сотрудников под руководством академика В. Г. Фесенкова произвела детальное обследование места падения и сбор частей метеорита и наметила задачи дальнейших работ. Последующие три экспедиции работали во главе с научным сотрудником С. С. Фонтоном. При поисках и сборе метеоритного вещества применялись миноискатели и специальные магнитные приборы. Для составления точной карты районов падения метеорита летом 1948 года была произведена наземная топографическая» съемка местности, а также аэрофотосъемка. В результате этих исследований были выяснены подробности падения Сихотэ-Алинского метеорита.


Метеорит вторгся в земную атмосферу из межпланетного пространства в виде одного целого-тела. В нижних, более плотных слоях атмосферы он раздробился на тысячи осколков различных размеров, выпавших на землю в виде своеобразного «железного дождя». Осколки рассеялись по тайге на площади около 3 кв. км. Крупные «капли» этого «дождя» весили по нескольку тонн каждая. При падении они раздробили скальные породы, образовав в. них воронки, и раскололись на многие тысячи мелких осколков. Участниками экспедиции было обнаружено 112 воронок диаметром от 0,5 до 28 м. Глубина самой крупной воронки достигала 6 м.


Участок тайги, на котором образовались метеоритные воронки, носил следы сильного опустошения. Вокруг крупных воронок веерообразно лежали поваленные деревья с вырванными корнями. Уцелевшие деревья стояли с обломанными ветвями и вершинами. Между воронками образовался толстый настил из кедровой хвои, обрубков древесных стволов и сучьев. От бортов крупных воронок во все стороны разлетелись камни и куски почвы. Отдельные камни были отброшены от них на расстояние до одного километра. Внутренние склоны воронок были усеяны сильно деформированными, покрытыми ржавчиной и глиной небольшими или совсем мелкими осколками железных метеоритов. Почва вокруг была насыщена мелкой метеоритной пылью.


К северу от кратерного поля (так назван участок, на котором образовались метеоритные воронки) в неповрежденной тайге на поверхности почвы были найдены сотни целых, так называемых индивидуальных, метеоритов весом от долей грамма до нескольких килограммов. Более крупные метеориты лежали в небольших лунках, иногда засыпанных сверху почвой. Все эти метеориты, в отличие от осколков, попадавшихся в воронках, были покрыты тонкой корой плавления, синевато-серого цвета с фиолетовым оттенком. На всей поверхности они имели многочисленные своеобразные ямки, так называемые регмаглипты. Кора плавления и регмаглипты представляют собой результат воздействия атмосферы на проносившийся в ней с космической скоростью метеорит.


Экспедициями было собрано и доставлено в Комитет по метеоритам около 37 т метеоритного вещества. Наиболее крупные метеориты весят 1745 кг, 700 кг, 500 кг, 450 кг. Несколько экземпляров имели вес по 300—350 кг. Самый маленький целый метеорит весит всего лишь 0,18 г. Эти метеориты представляют собой большую научную ценность и являются мировыми уникумами. Таких метеоритов нет ни в одной коллекции мира.


На месте падения метеорита над тремя воронками разного размера, не тронутыми членами экспедиции, были построены защитные павильоны. Это сделано с целью сохранения воронок на длительный срок для будущих исследований, если в них появится необходимость. Эти воронки смогут также осматривать и туристы, после того как участок’ падения метеорита будет открыт для осмотра.


В минувшем, 1950 году были окончены полевые работы на месте падения Сихотэ-Алинского метеорита. Собран огромной ценности материал, к научной обработке которого уже приступил Комитет по метеоритам.


Химический анализ метеоритов показал, что в них содержится 94% железа, 5,4% никеля, 0,38% кобальта, незначительное количество серы и фосфора и ничтожные примеси многих других химических элементов. В результате исследований А. А. Янвеля было установлено, например, что в метеоритах на тонну вещества содержится 1,8 г золота, 6,2 г серебра и 4,6 г платины.


Интересной оказалась внутренняя микроструктура метеоритов. Травление раствором азотной кислоты полированных поверхностей распилов метеоритов показало, что они как бы спрессованы из отдельных кусков и балок. Последние имеют разные размеры— от долей миллиметра до нескольких сантиметров в поперечнике. Промежутки между кусками заполнены тончайшей прослойкой из минералов шрейберзита и троилита. Вследствие такой недостаточно прочной структуры метеорит распался в воздухе на тысячи частей.


При изучении под микроскопом структуры коры плавления, произведенном автором статьи, открыты многочисленные и самые разнообразные следы воздействия воздуха на метеориты. На коре обнаружены многочисленные затвердевшие струйки и капельки никелистого железа, бахромки из натекшего металла и т. д. Можно хорошо видеть следы завихрения воздуха вокруг метеоритов и определить, как был направлен каждый метеорит во время его движения. Многие явления на коре плавления открыты впервые и ране? не наблюдались. Все эти подробности позволяют исследовать сложные условия движений метеоритов в земной атмосфере. Изучение места и обстановки падения Сихотэ-Алинского метеоритного дождя, а также обработка собранного материала произведены с такой полнотой, с какой не изучалось падение ни одного метеорита в мире. Благодаря этому советские ученые сделали ряд важных открытий.


Недавно академик В. Г. Фесенков на основании уже имеющихся документальных данных и описаний многих сотен очевидцев установил, что метеорит вторгся в земную атмосферу со скоростью около 14 км в секунду. Первоначально он весил около 1500 — 2000 т. Однако земной поверхности достигло всего около 100 т. Остальная масса «распылилась» в земной атмосфере в тот момент, когда метеорит проносился в ней с космической скоростью. До встречи с Землей метеорит двигался в межпланетном пространстве вокруг Солнца приблизительно в том же направлении, как и наша Земля. Орбита его движения была похожа на орбиту астероидов — многочисленных малых планет, находящихся главным образом между орбитами Марса и Юпитера. Размер их бывает незначительным. Некоторые из астероидов не больше крупных метеоритов. Сихотэ-Алинскии метеорит и является, по мнению академика Фесенкова, одним из многочисленных мелких астероидов.


Этот важный вывод, сделанный советским ученым, позволяет уже на основе убедительных фактов утверждать, что астероиды и метеориты представляют собой единый комплекс малых тел солнечной системы и имеют, следовательно, общее происхождение. В настоящее время большинство советских ученых считает, что метеориты и астероиды представляют собой осколки одной крупной планеты, которая некогда существовала в солнечной системе и совершала свое движение вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера, но затем по какой-то причине распалась на части. Этот распад, как показывают измерения возраста метеоритов, произошел приблизительно около трех миллиардов лет назад.


Подробное изучение Сихотэ-Алинского метеорита еще раз подтверждает общность химического состава Земли и небесных тел и наносит новый удар по религиозным представлениям о строении Вселенной.

С какой скоростью будет двигаться маленький метеор?

Просто для ясности: как только этот объект упадет на землю, он больше не будет называться торфяником, вместо этого он будет называться торфяником. Просто так маркируются эти вещи. Ничего страшного. Если торф движется прямо вниз (с чем проще иметь дело), ​​то я могу нарисовать следующую схему.

Здесь я показываю, что сила сопротивления воздуха больше силы гравитации (веса). Если просто уронить эту горошину с некоторой высоты, она ускорится только до определенного момента. Эта максимальная скорость является конечной скоростью. Это происходит, когда сила сопротивления воздуха равна весу. Если я предполагаю, что объект имеет радиус r и плотность ρ~p, то я могу написать следующее. При радиусе 0,25 см (0,0025 м) конечная скорость будет 30,4 м/с (67 миль в час). Это явно не 30 000 миль в час. Следует заметить, что в уравнении конечной скорости все еще существует зависимость от радиуса метеора. Меньшие метеоры имеют меньшую конечную скорость. Почему? Что ж, вес пропорционален кубу радиуса (объема), но сила сопротивления пропорциональна квадрату радиуса (площади поверхности). Эти две силы не масштабируются с той же скоростью, с которой вы меняете размер объекта. Может ли объект двигаться быстрее конечной скорости? Да. В случае с метеором он стартует в космосе, где нет воздуха. Он уже может двигаться очень быстро. Если вы посмотрите на Землю по ее орбите, то увидите, что она движется со скоростью около 30 км/с. Астероид может двигаться как минимум с такой скоростью (в зависимости от того, какая у него солнечная орбита). Однако, когда он столкнется с земной атмосферой, он начнет замедляться. Давайте немного притворимся. Давайте представим, что эта модель сопротивления воздуха действительна при такой сверхвысокой скорости метеора. Если метеор падает вблизи поверхности с такой скоростью, я могу вычислить его вертикальное ускорение. Это будет просто чистая сила, деленная на массу объекта (в направлении Y). Это можно записать так:

Я знаю, что пропустил некоторые шаги. Прости за это. Как и в случае с конечной скоростью, радиус метеора не отменяется. Меньшие объекты будут иметь более высокое ускорение. Если я подставлю свои значения сверху вместе со скоростью 1,3 x 10 4 м/с, я получу ускорение 1,8 x 10 6 м/с 2 . Это сумасшедшее ускорение. СУМАСШЕДШИЙ. Это 180 000 г. Почему это проблема? Во-первых, если воздух сильно давит на одну сторону торфа, а не на другую, он может развалиться. Во-вторых, это сверхвысокое ускорение заставит его очень быстро изменить свою скорость. Если бы это ускорение оставалось постоянным (чего не было бы), горох замедлился бы до предельной скорости менее чем за 0,01 секунды. И есть ваша проблема. Чтобы упасть на землю на скорости 30 000 миль в час, метеор должен стартовать с гораздо большей скоростью. Найти эту начальную скорость не так просто по нескольким причинам. Во-первых, ускорение непостоянно. По мере замедления метеора ускорение также уменьшается. Во-вторых, если рассматривать метеор как летящий из космоса на землю, плотность воздуха изменится (и немного изменится гравитационное поле). Вам нужно будет сделать какой-то числовой расчет, чтобы получить начальную скорость, чтобы закончить на 30 000 миль в час. Я продолжу и скажу, что эта штука не разгонялась до 30 000 миль в час. Только подумайте, сколько энергии в этом будет. При тех же размерах, оцененных выше, он будет иметь кинетическую энергию около 8000 Дж. Это много для маленькой горошины. Конечно, я могу ошибаться (как обычно). Возможно, эта маленькая горошина была частью более крупного объекта, который разрушился в нижних слоях атмосферы. Более крупный объект может иметь гораздо более высокую скорость удара. Когда он распадается, эти более мелкие части могут иметь примерно такую ​​же начальную скорость, как и большой объект. Я предполагаю, что что-то подобное могло произойти.

Я не уверен насчет этого кратера. Трудно оценить взаимосвязь между размером кратера и энергией объекта. Это зависит от типа объекта, скорости, типа поверхности, угла удара и всего такого сумасшедшего. Может ли эта горошина образовать воронку диаметром 1 фут? Я бы так подумал. Если он размером с пулю, пуля, выпущенная в землю, может оставить небольшую воронку диаметром 1 фут, не так ли? Я хотел попытаться оценить размер кратера по энергии падающего объекта, но остановился. Вот классный калькулятор размера кратера, который можно использовать для метеоров. Я думаю, единственная проблема в том, что эта модель разработана для более крупных объектов и, вероятно, не годится для метеоров размером с горошину. С помощью этого калькулятора параметры этого метеора дают диаметр около 1,3 метра. Не уверен, что сказать об этом.

среда обитания — Какую максимальную скорость можно ожидать от метеоритов?

спросил

Изменено
1 год, 4 месяца назад

Просмотрено
9к раз

$\begingroup$

Да, я знаю, c — это предел, но, скажем, мы хотим построить убежище, защищенное от метеорита, на Луне, или на каком-нибудь астероиде, или где-нибудь еще без атмосферы. 2$. Мы знаем, как преобразовать энергию в толщину щита, но нам все еще нужно против .

Какова разумная ожидаемая скорость «быстрых» метеоритов?

  • среда обитания
  • защита
  • метеориты

$\endgroup$

$\begingroup$

Я все думал, откуда берется этот максимум 72 км/с, и разобрался! Это расчет:

Почему? Во-первых, очевидно, что Земля движется по своей орбите со скоростью 30 км/с. Но с каких возможных направлений может ударить астероид? Самый логичный подход — ударить его, двигаясь в прямо противоположном направлении. Это означает, что нам нужен астероид на ретроградной орбите. Обычно этого не происходит на орбитах внутри Солнечной системы вокруг Солнца, но это произошло из облака Орта или откуда-то издалека.

Идея состоит в том, что объект , очень удаленный от Солнца на , возмущается и выходит на высокоэллиптическую орбиту. Они могут быть ретроградными. Он также должен был бы пересечься с нашей орбитой в ближайшей к Солнцу точке (поэтому мы суммируем две скорости).

Кинетическая энергия тела на круговой орбите составляет половину его потенциальной гравитационной энергии. Поскольку дальняя точка орбиты объекта (формально я думаю, кометы) находится почти в бесконечности, это означает, что его кинетическая энергия при близком сближении будет в точности равна его потенциальной энергии на расстоянии 1 а.е. значит 92) будет вдвое больше, чем на Земле. Это означает, что он будет двигаться на квадратный корень из 2 раз быстрее, чем Земля.

Очевидно, это было бы редко, но принцип таков, что все, что движется быстрее, чем это, когда оно сталкивается с атмосферой, очевидно, происходит откуда-то за пределами нашей Солнечной системы. Это моя краткая иллюстрация концепции. Земля зеленая, солнце желтое, а объект серый.

$\endgroup$

4

$\begingroup$

По данным Американского метеорного общества, метеориты обычно попадают в атмосферу Земли со скоростью около 160 000 миль в час.

Метеоры входят в атмосферу со скоростью от 11 км/сек (25 000 миль в час) до 72 км/сек (160 000 миль в час!)

В этом ответе на answer.com также повторяется верхнее число 70~.

Почему такой большой диапазон, от 25 до 160 тысяч миль в час?

Широкий диапазон скоростей метеороидов частично вызван тем, что Сама Земля движется со скоростью около 30 км/с (67 000 миль в час).

Кроме того, недавно над Калифорнией упал двух-четырехметровый метеорит со скоростью около 64 тыс. миль в час.

исследователи подсчитали, что родительский объект метеорита Саттерс-Милл вошел в атмосферу со скоростью 28,6 километров в секунду (64 000 миль в час).

$\endgroup$

$\begingroup$

«Американское метеорное общество» утверждает, что метеориты обычно входят в атмосферу Земли со скоростью 11-72 км/с. Это не цитируется, но после некоторого поиска в Google эта цифра часто повторяется.

$\endgroup$

$\begingroup$

Насколько я понимаю из основ физики, когда вы вычисляете требования к скорости убегания от гравитационного притяжения тела, математика также может указать максимальную накопленную скорость, возможную из-за притяжения этой гравитации к объекту. Другими словами, в то время как скорость убегания вычисляет то, что необходимо для противодействия гравитационной силе тела, конечная скорость удара представляет собой сумму гравитационной силы этого тела, которая накапливается в ходе ускорения меньшего тела от самых дальних орбитальных участков и погружается в тело как воздействующий объект. Для нашей Солнечной системы мы говорим о силе притяжения между массой Солнца, максимальной ожидаемой массой падающего тела, а также любыми компонентами других тел Солнечной системы (т. тело. Последние, вероятно, пренебрежимо малы по сравнению с притяжением Солнца в самых дальних уголках планеты. Для астероидов верхний предел явно намного меньше размера планеты. Таким образом, мы можем рассчитать максимальную конечную скорость из-за силы тяжести при ударе, и это составляет примерно 160 000 миль в час. Другой плакат был неверен в описании самого высокого значения в диапазоне, говоря, что скорости «обычно» такие высокие. Это совсем не так. Фактически, 64 000 миль в час — это самая высокая скорость, которую мы непосредственно измерили от астероида/метеора до сих пор, в нашу современную эпоху космических путешествий и современной астрономии. Это был метеорит Саттерс-Милл, который был замечен на западе США 1 ноября 2016 года. К счастью, максимально возможная скорость столкновения наблюдается на Земле так редко, что, вероятно, она никогда не случалась за всю историю существования человечества. Это верхний предел — теоретический максимум. Должен отметить, что в рассмотрение должны быть включены и кометы, а не только астероиды. Любой из них может стать ударяющим метеоритом, и расчеты, которые я видел, сделаны с этой точки зрения — какова максимальная скорость удара, которую мы можем наблюдать от объекта в Солнечной системе? Траектория объекта может измениться при столкновении с Юпитером, но это не приведет к большему ускорению, чем гравитация Солнца способна воздействовать на гораздо более удаленные объекты, которые в конечном итоге вонзаются в него подобно космическим пулям.

$\endgroup$

3

$\begingroup$

Очевидно, что ответом должно быть распределение вероятностей. Фактическое распределение обязательно «закодировало бы» прошлую историю галактики, соседних галактик и т. д. Поскольку у быстродвижущегося объекта более длинная траектория, у него больше вероятность столкнуться с чем-либо. Следовательно, более быстро движущиеся объекты с более длинным путем будут сталкиваться раньше и будут быстрее отбраковываться из системы, оставляя более медленные объекты. Таким образом, распределение вероятностей количества объектов в зависимости от скорости со временем будет смещаться в сторону более медленных объектов. Но, опять же, это распределение вероятностей, так что есть некоторая вероятность того, что очень быстро движущийся объект остался с прежних дней, или тот, в который выстрелили из рогатки каким-то менее вероятным способом.