в каком слое сгорают метеориты
МКС Онлайн
SpaceX: космические туристы чувствуют себя прекрасно
Секрет раскрыт: почему метеориты, проходя через слои атмосферы, сгорают, а парашютисты остаются в живых?
Наверное, каждый кто любит астрономию и космическое пространство интересовался вопросом, почему спутники и другие объекты при схождении с орбиты уничтожаются в атмосфере, а парашютисты – нет? Особенно после того, как Феликс Баумгартнер совершил свой сверхвысокий прыжок, который закончился вполне успешным приземлением. Также существуют и другие идентичные факты, например, ракеты V-2 из Германии, долетавшие до космической границы, падали без глобального разрушения конструкции.
На первый взгляд кажется, что на высоте больше тридцати девяти километров воздух становится очень разреженным, что приводит к снижению сопротивления. Как тогда присутствуют такие неопровержимые доказательства, которые полностью противоречат друг другу? Давайте искать на этот вопрос вместе.
Прыжок Баумгартнера и ракеты V-2: что общего?
В сороковых годах прошлого века действительно присутствовал подтвержденный факт достижения границы космоса ракетами Фау-2. Если задействовать вертикальный запуск, то такие устройства способны развить показатели скорости в пределах 9 тысяч километров за один час. После того, как топливо в баках подходило к концу, V-2 замедлялась до полной остановки. Затем ракета падала и не сгорала, но, если бы она приземлилась на АЗС или другое хранилище горючего, исход был бы другим.
Известный прыжок парашютиста по смысловой нагрузке практически не отличался от немецких ракет. Феликс Баумгартнер вертикально поднялся над земной поверхностью, и совершил прыжок вниз. То есть в момент перед прыжком и падением ракеты их скорость по отношению к Земле равнялась нулю. Потому можно сделать вывод, что, если любой объект упадет с огромной высоты (больше 30 км), развивающихся скоростных показателей все равно будет недостаточно, чтобы полностью уничтожиться в процессе трения о слои атмосферы. Но при соблюдении определенных требований – изначальная скорость не должна быть больше 0 по отношению к поверхности Земли.
Хотите интересный факт? Максимальная скорость падения парашютиста была равна 1357,6 километра в час. Все познается в сравнении – пассажирский самолет летит при скорости 900-1000 километров в час, сверхзвуковой Конкорд или Ту-144 развивают скорость в 2 раза больше, чем продемонстрировал Баумгартнер.
Почему спутник и метеориты сгорают?
Здесь все просто: необходимо только знать, что космические объекты и аппараты, которые находятся на орбите, передвигаются относительно Земли очень быстро. Эти показатели превышают максимальную скорость парашютиста минимум в десять раз. Например, скорость МКС равно 7,6 километров за одну секунду. Скорость вхождения в атмосферу метеоритов может быть разной. Здесь необходимо учитывать множество факторов, но в любом случае скорость еще больше орбитальных скоростей каждого аппарата в космосе.
Именно по этой причине они входят в плотные атмосферные слои с бешеной скоростью, что приводит к сильному трению о воздушные массы. Это означает: глобальная кинетическая энергия за доли секунды преобразовывается в тепловую, которая приводит к возгоранию.
Представим ситуацию, что спутник сможет самостоятельно сбросить скорость до 10% от изначальной, даже жертвуя огромным количеством горючего. В такой ситуации у него есть все шансы достичь земной поверхности в целостности и сохранности. Человечеству такой проект обойдется в очень огромные суммы, потому сегодня это не целесообразно.
Российский ученый раскрыл тайну метеоритных взрывов
ПО ТЕМЕ
Сибирь вздрогнула от падения метеорита
В Сибири упал крупный метеорит
Огромный метеор напугал американцев (видео)
Для доказательства своей теории он приводит сравнение метеоритов с реактивными самолетами. Как отмечает Брагинский, современные реактивные летательные аппараты развивают скорость на порядок меньшую, чем скорость полета метеоритов при приближении к Земле. При этом летают самолеты в воздухе гораздо более плотном, чем там, где сгорают метеориты. Однако самолеты до состояния плазмы не нагреваются, не взрываются и не испаряются без остатка за несколько секунд.
При этом ученый отмечает, что метеориты по своему составу похожи на руду. Однако всем нам известно, что руда не взрывается от нагрева или перепада давления. Она плавится в доменных печах, но взрыва не происходит. Когда метеорит падает на землю, уверен Брагинский, то взрывается воздух, а не само космическое тело. По его словам, это наглядно было продемонстрировано выстрелом из рельсотрона.
Фото: GLOBAL LOOK press/Zhang Jiansong
К тому же известно, что метеориты падают на Землю со скоростью 10-70 километров в секунду, и сгорают на высоте более 30-80 километров над ней. Таким образом, у них просто нет времени, чтобы раскалиться в плотных слоях атмосферы. За несколько секунд нагреться так, чтобы сгореть без остатка не представляется возможным. Чтобы испариться за несколько секунд, нужна температура на порядок большая, чем температура кипения металлов – 3000 градусов. Всем известно, что вода в чайнике может долго кипеть, прежде чем она полностью испариться, а в доменной печи вода испариться за несколько секунд. Чтобы испариться камню, нужна температура порядка 30 000 градусов – это температура плазмы в молнии. «Взрыв и молния – это одно и то же явление природы, при котором разрушается воздух как сплошная среда – это один и тот же фазовый переход». Очевидно, что ни о каком трении, о разряженный воздух, не может быть и речи, чтобы получить 30 000 градусов.
В беседе с Dni.Ru физик отметил, что версия о возможности взрыва метеорита 06.12.2016 в Хакасии из-за перепада давления между слоями метеорита – несостоятельна.
«Это известно из космонавтики: чтобы не взорваться и не сгореть при вхождении в плотные слои атмосферы надо очень сильно затормозить спускаемый аппарат и пройти «плотные слои атмосферы» на малой скорости. Ни в коем случае, нельзя придавать воздуху критическое ускорение, которое на высоте 70 км равно всего 10 метров на секунду в квадрате», – утверждает ученый. По его словам, движущийся со скоростью более 10 км/с метеорит легко ускоряет воздух, даже разреженный, с ускорением больше 10 м/с2. «У метеорита нет тормозов, вот, он и взрывается!» – объясняет физик.
Метеорит в атмосфере Земли и что с ним происходит
Что происходит, когда метеорит оказывается в атмосфере Земли? Конечно же, попав в неё, он направляется к поверхности, то есть падает. Давайте разберёмся, что с ним происходит за это время.
АLH84001 (самый известный марсианский метеорит)
Как оказалось, метеорные тела движутся с разной скоростью, которая зависит от их направления и массы. По данным учёных, скорость вхождения в атмосферные слои может составлять от 11,2 до 72 км/с.
Причём подобный темп движения способствует повышению температуры тела, при которой начинается его свечение. В результате абляции тело теряет свою массу. Таким образом, масса упавшего объекта может быть меньше, чем его масса при входе в атмосферу.
Абляция — обгорание и сдувание набегающим потоком частиц вещества метеорного тела.
Почему метеориты сгорают в атмосфере Земли
Как отмечается, метеорит, влетевший в земную атмосферу раскалился и засветился из-за высокой скорости и трения о частицы воздуха. Далее его судьба в значительной мере зависит от его массы и структуры.
Сгорание метеоров в атмосфере
Например, у большого объекта скорость уменьшается, и он остывает. Иногда бывает, что торможение меняет траекторию движения с горизонтальной на практически вертикальную, и он падает на поверхность. Кроме того, в случае неоднородной или неустойчивой структуры, метеорит не просто сгорает в атмосфере, а взрывается. Тогда на Землю попадают только его частицы. К слову, такое явление называют метеоритным дождём.
А вот небольшие объекты, как правило, обладают небольшой скоростью. Такой метеорит сгорает в атмосфере почти без остатка. К примеру, при начальной массе несколько сот тонн и движении 25 км/с до поверхности может долететь несколько килограммов или граммов метеоритного вещества.
Чаще всего, происходит сгорание метеорита в атмосфере и он не достигает поверхности. Стоит отметить, что в таком случае это не метеорит, а метеор. Хотя многие всё же путают эти два понятия.
Метеоры — явления, возникающие при прохождении метеорных тел через земную атмосферу.
Метеориты — твёрдые космические тела, упавшие на земную поверхность.
Метеорит в атмосфере Земли
Что интересно, метеорит оставляет следы в атмосфере Земли даже при сгорании, которые можно обнаружить на его траектории падения. Если вы хотели бы наблюдать за подобными вещами, то вам нужно купить телескоп в Telescopes.ru.
Если же скорость не слишком большая, то и энергетический всплеск будет меньшим. Тогда размер кратера будет сопоставим с размерами самого метеорита.
Кратер Каали остров Сааремаа Эстония
Что интересно, когда метеорит пролетает за пределами атмосферы около Земли, то на него действует лишь земная сила гравитационного притяжения. А значит вектор ускорения метеоритного тела направлен по направлению вектора силы. Однако это действительно в том случае, когда сила гравитации Земли перпендикулярна скорости метеорита.
Можно сказать, что роль атмосферы в образовании метеоритов довольно высокая. Конечно, зависимость массы и других свойств тела также играет важную роль в том, попадёт ли оно к нам или нет. Но именно процессы, происходящие в верхних слоях нашей планеты, тормозят полёт внеземных образований. Как мы уже выяснили, метеорит при прохождении через земную атмосферу раскаляется, а затем либо остывает, замедляясь, либо сгорает.
Когда объект падает с большой высоты (например, с высоты 100 километров) — скорость, которую он развивает, недостаточна для того, чтобы сгореть от трения об атмосферу, при условии, что начальная скорость объекта относительно Земли равна нулю.
Что касается метеоритов, то их скорость входа в атмосферу может быть практически любой — всё зависит от векторной суммы скоростей Земли и метеорита в момент входа его в атмосферу. Для подавляющего большинства метеоритов эта скорость намного превышает орбитальные скорости космических аппаратов и тем более парашютистов.
Метеориты, падающие спутники, входя в плотные слои атмосферы на огромной скорости, испытывают сильнейшее трение о воздух. Огромная кинетическая энергия преобразуется в тепловую, что и является причиной сгорания в атмосфере.
Из-за трения в атмосфере происходит нагрев метеора и он начинает светиться. Свои следы такие тела оставляют на протяжении всего полёта в атмосфере. Часто путают понятия метеорит и метеор.
Вот такая вот интересная физика процесса!
Из истории парашютизма…
Впервые идея создания парашюта пришла Леонардо да Винчи. В его рукописи в 1485 году упоминается о безопасном спуске с высоты с помощью «палатки» из накрахмаленного полотна размером 12х12 локтей (локоть = 50-60 сантиметрам). Такое приспособление действительно обеспечивает безопасный спуск человека с любой высоты и диаметр современных парашютов не превышает 6-7 метров.
Леонардо да Винчи первый указал на самые выгодные размеры парашюта, основываясь на знаниях о законах сопротивления воздуха.
Тихомирова Елена Игоревна
Ученые разобрались, почему метеориты взрываются в атмосфере Земли
Причиной названо разное давление впереди и позади него
В атмосфере Земли постоянно сгорают небольшие объекты из космоса. Почти всегда подобные события остаются незамеченными, а порой становятся причиной появления в небе «падающей звезды». Тем не менее, несколько раз в столетие сравнительно крупные метеоры, подобные Челябинскому метеориту, взрываются в нижних слоях атмосферы, и подобные события редко остаются незамеченными. Американские ученые из Университета Пердью выяснили, какова природа этого явления.
Исследователи создали компьютерную модель, с помощью которой можно было детально изучить процесс взаимодействия астероида с атмосферой, в которую он вошёл. По словам специалистов, особое внимание было уделено тому, как породы метеорита взаимодействуют с воздухом на передней и задней кромке.
В качестве «образца» учёные использовали метеорит «Челябинск», взорвавшийся над Челябинской областью в феврале 2013 года. Тогда в результате этого пострадали 1 613 человек, а материальный ущерб составил почти 500 тысяч рублей. При этом, как сообщается, поверхности планеты достигло лишь около 20 процентов материи астероида.
Как показало исследование, причиной взрыва метеоров в атмосфере становится тот факт, что перед ними во время падения образуется зона высокого давления, а позади давление оказывается крайне низким. В результате воздух, проникая через поры внутри космического камня, буквально разрывает его изнутри. Впоследствии более мелкие фрагменты, по большей части, сгорают в атмосфере в результате трения.
Специалисты полагают, что именно этот эффект позволил избежать более серьёзных последствий попадания челябинского метеорита в атмосферу. Более того, по словам исследователей, по всей вероятности, пористую структуру имели и многие другие сравнительно крупные метеориты, устремлявшиеся к Земле, так что атмосфера Земли защищала поверхность планеты от столкновения неоднократно.
Исследование было опубликовано в журнале Meteoritics & Planetary Science.