Доклад: Как падают метеориты

Метеориты падают внезапно, в любое время и в любом месте земного шара. Их падение всегда сопровождается очень сильными световыми и звуковыми явлениями. По небу в это время в течение нескольких секунд проносится очень крупный и ослепительно яркий болид. Если метеорит падает днем при безоблачном небе и ярком солнечном освещении, то болид не всегда бывает виден. Однако после его полета на небе все же остается похожий на дым клубящийся след, а на месте исчезновения болида появляется темное облачко.

Болид, как мы уже знаем, появляется потому, что в земную атмосферу влетает из межпланетного пространства метеорное тело - камень. Если оно имеет большие размеры и весит сотни килограммов, то не успевает целиком распылиться в атмосфере. Остаток такого тела падает на землю в виде метеорита. Значит, не всегда после полета болида может упасть метеорит. Но, наоборот, падению каждого метеорита всегда предшествует полет болида.

Влетев в земную атмосферу со скоростью 15 - 20 км в сек, метеорное тело уже на высоте 100 - 120 км над Землей встречает очень сильное сопротивление воздуха. Воздух перед метеорным телом мгновенно сжимается и вследствие этого разогревается; образуется так называемая «воздушная подушка». Само тело нагревается с поверхности очень сильно, до температуры в несколько тысяч градусов. В этот момент и становится заметным летящий по небу болид.

Пока болид несется с большой скоростью в атмосфере, вещество на его поверхности расплавляется от высокой температуры, вскипает, превращается в газ и частично разбрызгивается мельчайшими капельками. Метеорное тело непрерывно уменьшается, оно как бы тает.

Из испаряющихся и разбрызгивающихся частиц образуется след, остающийся после полета болида. Но вот тело при своем движении попадает в нижний, более плотный слой атмосферы, где воздух все больше и больше тормозит его движение. Наконец, на высоте около 10—20 км над земной поверхностью тело полностью теряет свою космическую скорость. Оно словно увязает в воздухе. Эта часть пути называется областью задержки. Метеорное тело перестает нагреваться и светиться. Остаток его, не успевший полностью распылиться, падает на Землю под влиянием силы притяжения, как обыкновенный брошенный камень.

Метеориты падают очень часто. Вероятно, каждый день где-нибудь на земном шаре падает несколько метеоритов. Однако большинство их, попадая в моря и океаны, в полярные страны, пустыни и другие малонаселенные места, остаются не разысканными. Только ничтожное число метеоритов, в среднем 4 - 5 в год, становится известным людям. На всем земном шаре до сих порнайдено около 1600 метеоритов: из них 125 были обнаружены в нашей стране.

Почти всегда метеориты, проносясь с космической скоростью в земной атмосфере, не выдерживают того огромного давления, которое оказывает на них воздух, и раскалываются на много кусков. В этих случаях на Землю падает обычно не один, а несколько десятков или даже сотен и тысяч осколков, образующих так называемый метеоритный дождь.

Упавший метеорит бывает только теплым или горячим, но не раскаленным, как думают многие. Это объясняется тем, что метеорит проносится через земную атмосферу в течение всего лишь нескольких секунд. За такое короткое время он не успевает прогреться и внутри остается таким же холодным, каким он был и межпланетном пространстве. Поэтому метеориты при падении на Землю не могут вызвать пожара, даже если они случайно упадут на легко загорающиеся предметы

Метеорит огромных размеров, весящий сотни тысяч тонн, не может затормозиться в воздухе. С большой скоростью, превышающей 4 - 5 км/сек, он ударится о Землю. При ударе метеорит мгновенно нагреется до такой высокой температуры, что иногда может полностью превратиться в раскаленный газ, который с огромной силой устремится во все стороны и произведет взрыв. На месте падения метеорита образуется воронка - так называемый метеоритный кратер, а от метеорита останутся только небольшие осколки, разлетевшиеся вокруг кратера

В разных местах земного шара найдено много метеоритных кратеров. Все они образовались в далеком прошлом при падении гигантских метеоритов. Огромный метеоритный кратер, называемый Аризонским или «Ущельем Дьявола», находится в США. Его поперечник равен 1200 м, а глубина - 170 м. Вокруг кратера удалось собрать много тысяч мелких осколков железного метеорита общим весом около 20 Т. Но, конечно, вес метеорита, упавшего и взорвавшегося здесь, был во много раз больше; по подсчетам ученых, он достигал многих тысяч тонн. Самый большой кратер обнаружен в 1950 г. в Канаде; поперечник его 3600 м, однако для решения вопроса о происхождении этого гигантского кратера требуются еще дальнейшие исследования. Утром 30 июня 1908 г. в глухой сибирской тайге упал гигантский метеорит. Его назвали Тунгусским, так как место падения метеорита находилось недалеко от реки Подкаменной Тунгуски. При падении этого метеорита по всей Центральной Сибири был виден большой ослепительно яркий болид, пролетевший с юго-востока на северо-запад. Через несколько минут после того, как скрылся болид, раздались удары огромной силы, а затем послышался сильный грохот и гул. Во многих селениях в окнах лопнули стекла, с полок попадала посуда. Удары, подобные взрывам, были слышны на расстоянии свыше 1000 км от места падения метеорита.

Изучать этот метеорит ученые начали после Октябрьской революции. Впервые только в 1927 г. на место падения метеорита проник научный сотрудник Академии наук Л. А. Кулик. На плотах по разлившимся весной таежным речкам Кулик в сопровождении проводников-эвенков пробрался в «страну мертвого леса», как эту местность стали называть эвенки после падения метеорита. Здесь на огромной площади, радиусом в 25 - 30 км, Кулик обнаружил поваленный лес. Деревья на всех возвышенных местах лежали с вывороченными корнями, образуя гигантский веер вокруг места падения метеорита. Несколько экспедиций, проведенных Куликом, занимались изучением места падения метеорита. Были произведены аэрофотосъемки центральной части области поваленного леса и раскопки нескольких ям, которые сначала ошибочно приняли за метеоритные воронки. Осколки Тунгусского метеорита найдены не были. Возможно, что при взрыве Тунгусский метеорит целиком превратился в газ и никаких значительных осколков от него не осталось.

Летом 1957 г. российский ученый А. А. Явнель исследовал образцы почвы, доставленные Л. А. Куликом из района падения метеорита еще в 1929 - 1930 гг. В этих образцах почвы были обнаружены мельчайшие частички Тунгусского метеорита.

В тихое морозное утро 12 февраля 1947 г. ослепительно яркий огненный шар - болид - стремительно пронесся на фоне голубого неба над российским Приморьем. Оглушительный грохот раздался после его исчезновения. Распахнулись двери в домах, полетели со звоном осколки оконных стекол, посыпалась с потолков штукатурка, из топившихся печей было выброшено пламя с золой и дровами. Животные метались в паническом страхе. На небе вслед за пролетевшим огненным шаром появился огромный, похожий на дым след в виде широкой полосы. Вскоре след стал изгибаться и, словно сказочный исполинский змей, распростерся по небу. Постепенно слабея и разрываясь на отдельные клочья, след исчез только к вечеру.

Все эти явления были вызваны падением огромного железного метеорита, получившего название Сихотэ-Алинского (он упал в западных отрогах горного хребта Сихотэ-Алинь). В течение четырех лет Комитет по метеоритам Академии наук занимался изучением падения этого метеорита и сбором его частей. Метеорит еще в воздухераскололся на тысячи частей и выпал метеоритным дождем на площади в несколько квадратных километров. Наиболее крупные части - «капли» этого железного дождя - весили по несколько тонн.

На месте падения метеорита было обнаружено 200 метеоритных воронок диаметром от десятков сантиметров до 28 м. Самая крупная воронка имеет глубину в 6 м, в ней мог бы поместиться двухэтажный дом.

Участники экспедиции за все время работ собрали и вывезли из тайги более 7000 метеоритных осколков общим весом около 23 Т. Самые крупные осколки весят 1745, 700, 500, 450 и 350 кг.

Теперь в Комитете по метеоритам ведется тщательная научная обработка всего собранного материала. Производится анализ химического состава метеоритного вещества, изучается его структура, а также обстановка падения метеоритного дождя и условия движения метеорного тела в земной атмосфере

Наблюдения метеоров

Метеоры, или "падающие звезды" - это световые явления в атмосфере Земли, вызываемые вторжением небольших твердых частиц со скоростью от 15 до 80 км/сек.

Масса таких частиц обычно не превышает нескольких граммов, а чаще составляет доли грамма. Нагреваясь от трения о воздух, такие частицы раскаляются, дробятся и распыляются на высоте 50-120 км. Все явление длится от долей до 3-5 секунд.

Яркость и цвет метеора зависят от массы метеорной частицы и от величины скорости относительно Земли. "Встречные" метеоры загораются на большей высоте, они ярче и белее; "догоняющие" метеоры всегда слабее и желтее.

В тех редких случаях, когда частица достаточно велика, наблюдается болид - ярко светящийся шар с длинным следом, днем - темным, ночью - светящимся. Появление часто сопровождается звуковыми явлениями (шум, свист, грохот) и выпадением метеорного тела на Землю.

В настоящее время могут наблюдаться явления связанные с вхождением и сгоранием в атмосфере тел земного происхождения - спутников, ракет и их различных деталей.

При меньшей скорости входа в плотные слои атмосферы (не более 8 км/сек) свечение происходит на меньшей высоте, более продолжительное время и при больших размерах и сложной структуре тела сопровождается распадом на отдельные части. Возникающие при этом световые эффекты весьма разнообразны, и при отсутствии возможности оценить реальные размеры и удаление, а, значит, скорость и направление перемещения предмета, у неподготовленного наблюдателя могут вызвать различные описания и толкования.

Большинство же реально наблюдаемых необыкновенных световых явлений в атмосфере после внимательного анализа объясняются именно деятельностью связанной с космическими запусками. Для квалифицированного описания наблюдаемого явления следует запомнить основные пункты, на которые следует обратить внимание, чтобы составить "словесный портрет" происходящего. Все оценки надо делать словами произнесенными вслух. Слова, высказанные в краткий миг происходящего лучше запоминаются и впоследствии меньше возникает сомнений в оценке и реальности существования того или иного факта

Общий вид и размеры метеоритов

На протяжении суток можно зарегистрировать около 28 000 метеоритов, видимая величина которых равна -3. Масса метеорного тела, вызывающего такое явление, составляет всего 4.6 грамма.

Кроме единичных (спорадических) метеоров несколько раз в год можно наблюдать целые метеорные потоки (метеорные дожди). И если обычно за один час наблюдатель регистрирует 5-15 метеоритов, то во время метеорного дождя - сто, тысячу и даже до 10 000. Это означает, что в межпланетном пространстве движутся целые рои метеорных частиц. Метеорные потоки на протяжении нескольких ночей появляются примерно в одной и той же области неба. Если их следы продолжить назад, то они пересекутся в одной точке, которая называется радиантом метеорного потока.

Крупнейший из известных метеоритов находится на месте падения в пустыне Адрар (Западная Африка), его вес оценивается в 100 000 тонн. Второй по величине железный метеорит Гоба весом 60 тонн находится в Юго-Западной Африке, третий, весом 50 тонн, хранится в Нью-йоркском музее естественной истории.

Если в атмосферу Земли влетает метеорное тело, вес которого превышает 1 000 000 тонн, то оно углубляется в грунт на 4-5 своих диаметров, вся его огромная кинетическая энергия превращается в тепло. Возникает сильнейший взрыв, при котором метеорное тело в значительной степени испаряется. На месте взрыва образуется воронка - кратер.

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 метров. Возраст этого кратера - около 5000 лет

Главный признак метеоритов - это так называемая кора плавления. Она имеет толщину не более 1 мм и со всех сторон покрывает метеорит в виде тонкой скорлупы. Особенно хорошо заметна кора черного цвета на каменных метеоритах.

Вторым признаком метеоритов являются характерные ямки на их поверхности. Обычно метеориты имеют форму обломков. Но иногда бывают метеориты замечательной конусообразной формы. Они напоминают головку снаряда. Такая конусообразная форма образуется в результате «обтачивающего» действия воздуха.

Самый крупный цельный метеорит был найден в Африке в 1920 г. Метеорит этот железный и весит около 60 Т. Обычно же метеориты весят по несколько килограммов. Метеориты весом в десятки, а тем более в сотни килограммов падают очень редко. Самые маленькие метеориты весят доли грамма. Например, на месте падения Сихотэ-Алинского метеорита был найден самый маленький экземпляр в виде крупинки весом всего лишь в 0,18 Г, поперечник этого метеорита равен только 4 мм.

Чаще всего падают каменные метеориты: в среднем из 16 упавших метеоритов только один оказывается железным

Из чего состоят метеориты

В отдельных случаях крупное метеорное тело при своем движении в атмосфере не успевает испариться и достигает поверхности Земли. Этот остаток метеорного тела называется метеоритом. На протяжении года на Землю выпадает примерно 2000 метеоритов.

В зависимости от химического состава метеориты подразделяются на каменные хондриты (их относительное количество 85.7%), каменные ахондриты (7.1%), железные (5.7%) и железо-каменные метеориты (1.5%). Хондрами называют мелкие круглые частицы серого цвета, часто с коричневым оттенком, обильно вкрапленные в каменную массу.

Железные метеориты практически полностью состоят из никелистого железа. Из расчетов следует, что наблюдаемая структура железных метеоритов образуется в случае, если в интервале температур примерно от 600 до 400 С вещество охлаждается со скоростью 1° - 10° С за миллион лет.

Каменные метеориты, в которых нет хондр, называются ахондритами. Анализ показал, что в хондрах содержатся практически все химические элементы.

Чаще всего в метеоритах находятся следующие восемь химических элементов: железо, никель, сера, магний, кремний, алюминий, кальций и кислород. Все остальные химические элементы таблицы Менделеева находятся в метеоритах в ничтожных, микроскопических количествах. Соединяясь между собой химически, эти элементы образуют различные минералы. Большинство этих минералов найдено в земных горных породах. И совсем в ничтожных количествах в метеоритах обнаружены такие минералы, которых нет и не может быть на Земле, так как она имеет атмосферу с большим содержанием кислорода. Вступая в соединение с кислородом, эти минералы образуют уже другие вещества. Железные метеориты почти целиком состоят из железа в соединении с никелем, а каменные метеориты - главным образом из минералов, называемых силикатами. Они состоят из соединений магния, алюминия, кальция, кремния и кислорода.

Особенно интересно внутреннее строение железных метеоритов. Их отполированные поверхности становятся блестящими как зеркало. Если протравить такую поверхность слабым раствором кислоты, то обычно на ней появляется замысловатый рисунок, состоящий из переплетающихся между собой отдельных полосок и узких каемок. На поверхностях некоторых метеоритов после травления появляются параллельные тонкие линии. Все это результат внутреннего кристаллического строения железных метеоритов. Не менее интересна структура каменных метеоритов. Если посмотреть на излом каменного метеорита, то часто даже невооруженным глазом можно заметить маленькие округлые шарики, рассеянные по поверхности излома. Эти шарики иногда достигают размера горошины. Кроме них, в изломе видны рассеянные мельчайшие блестящие частички белого цвета. Это - включения никелистого железа. Среди таких частичек встречаются золотистые блестки - включения минерала, состоящего из железа в соединении с серой. Бывают метеориты, которые представляют собой как бы железную губку, в пустотах которой заключены зерна желтовато-зеленого цвета минерала оливина

Происхождение метеоритов

В настоящее время во многих музеях мира хранится не менее 500 тонн метеоритного вещества. Расчет показывает, что в виде метеоритов и метеорной пыли за сутки на Землю выпадает около 10 тонн вещества, что за время 2 млрд. лет дает слой толщиной 10 см.

Источником практически всех малых метеорных частиц являются, по-видимому, кометы. Крупные метеорные тела имеют астероидное происхождение.

Российкие ученые - академик В. Г. Фесенков, С. В. Орлов и другие считают, что meteoritы и метеориты тесно связаны между собой. Астероиды - это гигантские метеориты, а метеориты - это совсем маленькие, карликовые meteoritы. Те и другие являются осколками планет, которые миллиарды лет назад двигались вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера. Эти планеты в результате, по-видимому, столкновения распались на части. Образовалось бесчисленное множество осколков самых различных размеров, вплоть до мельчайших крупинок. Эти осколки носятся теперь в межпланетном пространстве и, сталкиваясь с Землей, падают на нее в виде метеоритов