Привычное представление о том, что падающие космические камни просто испаряются от колоссального трения и нагрева при входе в атмосферу, оказалось ошибочным. Группа астрономов под руководством доктора Питера Дженнискенса из Института SETI и Исследовательского центра Эймса (NASA) проанализировала видеозаписи и фотометрические кривые 75 задокументированных падений метеоритов, сообщает сайт infohub.kz.
В исследовании, опубликованном в журнале Meteoritics & Planetary Science, ученые выделили семь последовательных физических этапов, определяющих потерю массы, торможение и характер падения осколков на Землю. Плавление и раннее фрагментирование, а не испарение от трения, определяют траекторию и характер взрыва астероидов, доказали исследователи.
Первый этап — формирование ударной волны. На большой высоте плотность воздуха становится достаточной для образования ударной волны перед объектом. Газ и поверхность тела раскаляются, порождая свечение — классическую падающую звезду.
Второй этап — вход в плотные слои и вращение. По мере погружения в атмосферу свечение усиливается. Периодические колебания яркости на этом этапе позволяют измерить скорость вращения камня: у самых быстрых исследованных объектов полный оборот занимал от 0,5 до 5 секунд.
Третий этап — образование болида и активное плавление. Скоростной набегающий поток начинает сдирать расплавленное вещество с поверхности камня. Капли расплава срываются и испаряются уже позади тела в виде следа.
Четвертый этап — стабилизация абляции примерно на высоте 60 километров. Здесь процесс плавления достигает квазиравновесия: яркость болида стабилизируется или плавно нарастает. За счет плавления и сдувания капель космическое тело может потерять до 40% первоначальной массы.
Пятый этап — ранняя механическая фрагментация. Растущее давление воздуха начинает раскалывать породу. Неожиданным открытием стало то, что разрушение начинается при аэродинамическом давлении, составляющем всего 1/5 от механической прочности уцелевших метеоритов. Причиной служат термический стресс и внутренние трещины, полученные телом еще в космосе. На этой стадии резко падает скорость. Пока тыльная часть камня цела, за ней образуется разрежение, куда затягивает мелкие осколки, формируя узкую полосу их выпадения на земле.
Шестой этап — финальный взрыв, то есть разрушение тыльной части. Когда задняя часть камня окончательно раскалывается, происходит яркая вспышка — болидный взрыв. Поскольку тело уже сильно затормозилось, эта вспышка светится красным, в отличие от зеленоватых оттенков ранних этапов. Крупные фрагменты массой более 20 граммов разлетаются в стороны с большой относительной скоростью.
Седьмой этап — темный полет и выпадение. Оставшиеся куски продолжают тормозиться, перестают плавиться и покрываются тонкой корой плавления. Потеряв видимое свечение, они летят сквозь нижние слои атмосферы, сносятся ветром и падают на грунт в виде метеоритов.
Авторы подчеркивают, что через эти же физические фазы проходят и потенциально опасные астероиды размером до нескольких десятков метров, включая Челябинский астероид 2013 года. Полученные математические модели помогут точнее рассчитывать высоту и силу атмосферных взрывов космических тел при оценке планетарной безопасности.