Раньше процесс падения космического тела казался предельно простым: обломок астероида влетает в атмосферу, раскаляется от трения, разрушается и осыпает землю обломками. Но детальный анализ видеозаписей и фотографий 75 падений позволил исследователям разработать детальную модель из семи последовательных фаз. Каждая фаза определяется особыми физическими процессами и взаимодействием объекта с газами при экстремальных скоростях. Работа опубликована в журнале Meteoritics & Planetary Science.
Ученые проследили, как падающий в атмосферу из космоса камень превращается в сияющий метеорит
Исследователи создали модель из семи этапов, описывающую превращение космического камня в метеорит. Ранее считалось, что объект просто сгорает от трения и распадается. Исследование 75 падений показало, что сначала камень плавится, а затем раскалывается под воздействием атмосферного давления.
Метеор в момент пика метеорного потока Леониды 2009 года. На фотографии отчетливо видны метеор, послесвечение и шлейф. Википедия
Что такое кора плавления. Кора плавления — это тончайшая темная оболочка толщиной обычно не более одного миллиметра, которая покрывает упавший метеорит. Она образуется на последней стадии падения, когда расплавленный поверхностный слой камня мгновенно застывает при резком торможении в плотных слоях атмосферы. Именно наличие этой блестящей или матовой корки помогает геологам быстро отличить пришельца из космоса от обычных земных камней.
На первом этапе высоко в разреженных слоях возникает ударная волна, нагревающая молекулы воздуха и заставляющая объект светиться. Затем (второй этап) при погружении в более плотные слои свечение усиливается, а камень начинает вращаться со скоростью один оборот за несколько секунд.
Процесс плавления был продемонстрирован в ходе эксперимента по абляции обыкновенного хондрита Tamdakht H5, проведенного на установке Arcjet в центре NASA Ames Arcjet facility. (a) Широкоугольный снимок, отражающий типичную картину, наблюдаемую во время абляции;
На третьем этапе метеор превращается в яркий болид. Он теряет до 40% массы не из-за мгновенного испарения, а за счет плавления: ветер срывает жидкие капли с поверхности, и они испаряются, образуя светящийся след. На высоте около 60 километров наступает тепловое равновесие — четвертый этап. Как отметил ведущий автор работы Питер Дженнискенс: «Раньше мы думали, что твердые породы испаряются от колоссального тепла и яркого света, возникающих при столкновении с воздухом. Вместо этого мы обнаружили, что потерю массы контролируют сначала плавление, а затем фрагментация».
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
От распада до падения
Процесс плавления был продемонстрирован в ходе эксперимента по абляции обыкновенного хондрита Tamdakht H5, проведенного на установке Arcjet в центре NASA Ames Arcjet facility. (b) Снимок, сделанный в редком случае, когда происходит выброс осколков. Фиолетовые оттенки — это отражения от плазменной дуги.
Пятый этап — это разрушение, которое происходит раньше, чем ожидали физики. Внутренние трещины и огромная температура разрывают объект при нагрузках в пять раз меньших, чем прочность пород, измеряемая в лабораториях. Это вызывает яркую вспышку из-за резкого увеличения площади горения. При этом обломки не рассеиваются по большой территории: летящий впереди крупный фрагмент создает за собой область вакуума, которая втягивает мелкие частицы и удерживает их в едином потоке.
На шестом этапе происходят финальные вспышки, после чего фрагменты остывают и гаснут. Седьмой этап — на поверхности метеоритов застывает тонкая кора плавления, и метеорит падает на Землю.
Загружаем