Скорость падения астероида. Последствия падения на землю метеоритов различного диаметра. Как часто это происходит и какие последствия у этого

В предыдущем посте была дана оценка опасности астероидной угрозы из космоса. А здесь рассмотрим, что будет если (когда) метеорит того или иного размера всё-таки упадёт на Землю.

Сценарий и последствия такого события как падение на Землю космического тела, конечно же зависит от многих факторов. Перечислим основные:

Размер космического тела

Этот фактор, естественно, первоочередной. Армагеддон на нашей планете может устроить метеорит размером километров в 20, поэтому в данном посте рассмотрим сценарии падения на планету космических тел размером от пылинки до 15-20 км. Больше — нет смысла, так как в этом случае сценарий будет простой и очевидный.

Состав

Малые тела Солнечной системы могут иметь различный состав и плотность. Поэтому разница есть, упадёт ли на Землю каменный или железный метеорит, или же рыхлое, состоящее из льда и снега ядро кометы. Соответственно, чтобы нанести такие же разрушения, ядро кометы должно быть в два-три раза больше, чем осколок астероида (при одинаковой скорости падения).

Для справки: больше 90 процентов всех метеоритов — каменные.

Скорость

Тоже очень важный фактор при столкновении тел. Ведь тут происходит переход кинетической энергии движения в тепловую. А скорость вхождения космических тел в атмосферу может различаться в разы (примерно, от 12 км/с до 73 км/с, у комет — даже больше).

Самые медленные метеориты — это догоняющие Землю или догоняемые ею. Соответственно, летящие нам на встречу, сложат свою скорость с орбитальной скоростью Земли, пройдут сквозь атмосферу гораздо быстрее, и взрыв от их удара о поверхность будет в разы мощнее.

Куда упадёт

В море или на сушу. Трудно сказать в каком случае разрушения будут больше, просто всё будет по-разному.

Метеорит может упасть на место хранения ядерного оружия или на ядерную электростанцию, тогда вреда для окружающей среды может быть больше от загрязнения радиоактивными веществами, чем от удара метеорита (если он был относительно небольшой).

Угол падения

Большой роли не играет. При тех огромных скоростях, при которых космическое тело врезается в планету, не важно под каким углом оно упадёт, так как в любом случае кинетическая энергия движения перейдёт в тепловую и высвободится в виде взрыва. От угла падения эта энергия не зависит, а только от массы и от скорости. Поэтому, кстати, все кратеры (на Луне, например) имеют круговую форму, и совсем нет кратеров в виде неких пробуренных под острым углом траншей.

Как ведут себя тела разного диаметра при падении на Землю

До нескольких сантиметров

Полностью сгорают в атмосфере, оставляя яркий след длиной в несколько десятков километров (общеизвестное явление под названием метеор ). Самые крупные из них долетают до высот 40-60 км, но большинство таких «пылинок» сгорают на высоте более 80 км.

Массовое явление — в течение всего лишь 1 часа в атмосфере вспыхивают миллионы (!!) метеоров. Но, принимая во внимание яркость вспышек и радиус обзора наблюдателя, ночью за один час можно увидеть от нескольких штук до десятков метеоров (во время метеорных потоков — более сотни). За сутки, масса осевшей на поверхность нашей планеты пыли от метеоров исчисляется в сотнях, и даже в тысячах тонн.

От сантиметров до нескольких метров

Болиды — наиболее яркие метеоры, яркость вспышки которых превышает яркость планеты Венера. Вспышка может сопровождаться шумовыми эффектами вплоть до звука взрыва. После этого в небе остаётся дымный след.

Осколки космических тел такого размера достигают поверхности нашей планеты. Происходит это так:

При этом каменные метеороиды и тем более ледяные, от взрыва и нагрева обычно дробятся на осколки. Металлические могут выдержать давление и упасть на поверхность целиком:

Железный метеорит «Гоба» размером около 3 метров, который упал «целиком» 80 тысяч лет назад на территории современной Намибии (Африка)

Если скорость входа в атмосферу была очень большой (встречная траектория), то такие метеороиды имеют гораздо меньше шансов долететь до поверхности, так как сила их трения об атмосферу будет намного больше. Количество осколков, на которые дробится метеороид может доходить до сотен тысяч, процесс их падения называется метеоритный дождь.

За сутки на Землю в виде космических осадков может выпасть несколько десятков небольших (около 100 грамм) осколков метеоритов. С учётом того, что большинство из них падают в океан, и вообще, они трудно отличимы от обычных камней, находят их довольно редко.

Количество вхождений в нашу атмосферу космических тел размером порядка метра — несколько раз в год. Если повезёт, и падение такого тела будет замечено, есть шанс найти приличные осколки весом в сотни грамм, а то и в килограммы.

17 метров — Челябинский болид

Суперболид — так иногда называют особенно мощные взрывы метеороидов, подобные тому, что взорвался в феврале 2013 года над Челябинском. Первоначальный размер, вошедшего тогда в атмосферу тела по различным экспертным оценкам различается, в среднем он оценивается в 17 метров. Масса — около 10000 тонн.

Объект вошёл в атмосферу Земли под очень острым углом (15-20°) со скоростью около 20 км/сек. Взорвался он через полминуты на высоте примерно 20 км. Мощность взрыва составила несколько сотен килотонн в тротиловом эквиваленте. Это в 20 раз мощнее Хиросимской бомбы, но здесь последствия были не столь фатальные потому, что взрыв произошёл на большой высоте и энергия рассеялась по большой площади, в значительной мере вдали от населённых пунктов.

До Земли долетело менее десятой части первоначальной массы метеороида, то есть около тонны или меньше. Осколки рассеялись по площади длиной более 100, и шириной около 20 км. Было найдено множество мелких осколков, несколько весом в килограммы, самый большой кусок весом 650 кг был поднят со дна озера Чебаркуль:

Ущерб: пострадало почти 5000 зданий (в основном выбитые стёкла и рамы), осколками стёкол поранило около 1,5 тысяч человек.

Тело такого размера вполне могло достичь поверхности не развалившись на осколки. Этого не произошло из-за слишком острого угла входа, ведь прежде чем взорваться, метеороид пролетел в атмосфере несколько сотен километров. Если бы Челябинский метеороид упал вертикально, то вместо воздушной ударной волны, побившей стёкла, произошёл бы мощный удар об поверхность, повлёкший за собой сейсмический толчок, с образованием кратера диаметром 200-300 метров. Об ущербе и количестве жертв, в этом случае судите сами, всё бы зависело от места падения.

Что касается частоты повторения подобных событий, то после Тунгусского метеорита 1908 года — это самое крупное упавшее на Землю небесное тело. То есть, за одно столетие можно ожидать одного или нескольких таких гостей из космоса.

Десятки метров — небольшие астероиды

Детские игрушки закончились, переходим к более серьёзным вещам.

Если вы читали предыдущий пост, то знаете, что малые тела Солнечной системы размером до 30 метров, называются метеороиды, более 30 метров — астероиды.

Если астероид, даже самый маленький встретится с Землёй, то он точно не развалится в атмосфере и его скорость не замедлится до скорости свободного падения, как это происходит с метеороидами. Вся огромная энергия его движения высвободится в виде взрыва — то есть перейдёт в тепловую энергию , которая расплавит сам астероид, и механическую , которая создаст кратер, разбросает вокруг земную породу и осколки самого астероида, а также создаст сейсмическую волну.

Чтобы количественно оценить масштаб такого явления, можно рассмотреть для примера астероидный кратер в Аризоне:

Этот кратер образовался 50 тысяч лет назад от удара железного астероида диаметром 50-60 метров. Сила взрыва составила 8000 Хиросим, диаметр кратера — 1,2 км, глубина — 200 метров, края возвышаются над окружающей поверхностью на 40 метров.

Ещё одно сравнимое по масштабам событие — Тунгусский метеорит. Мощность взрыва составила 3000 Хиросим, но здесь имело место падение небольшого ядра кометы диаметром от десятков до сотен метров по разным оценкам. Ядра комет часто сравнивают с грязными снежными лепёшками, поэтому в данном случае никакого кратера не возникло, комета взорвалась в воздухе и испарилась, повалив лес на территории 2 тыс. квадратных километров. Если бы такая же комета взорвалась над центром современной Москвы, она разрушила бы все дома вплоть до кольцевой автодороги.

Частота падения астероидов размером в десятки метров — один раз в несколько веков, стометровые — раз в несколько тысяч лет.

300 метров — астероид Апофис (наиболее опасный из известных на данный момент)

Хотя по последним данным NASA вероятность попадания в Землю астероида «Апофис» при его пролёте вблизи нашей планеты в 2029, а затем в 2036 году практически равна нулю, всё же рассмотрим сценарий последствий его возможного падения, так как существует множество ещё не открытых астероидов, и подобное событие всё равно может произойти, не в этот, так в другой раз.

Итак.. астероид Апофис вопреки всем прогнозам падает на Землю..

Мощность взрыва составляет 15000 Хиросимских атомных бомб. При попадании в материк, возникает ударный кратер диаметром 4-5 км и глубиной 400-500 метров, ударной волной сносятся все кирпичные строения в зоне радиусом 50 км, менее прочные строения, а так же деревья валятся на расстоянии в 100-150 километров от места падения. В небо поднимается столб пыли похожий на гриб от ядерного взрыва высотой несколько километров, затем пыль начинает распространяться в разные стороны, и в течение нескольких дней равномерно расползается по всей планете.

Но, не смотря на сильно преувеличенные страшилки, которыми обычно пугают людей СМИ, ядерной зимы и конца света не настанет — калибр «Апофиса» для этого маловат. По опыту имевших место в не очень давней истории мощных извержений вулканов, при которых так же происходят огромные выбросы пыли и пепла в атмосферу, при такой мощности взрыва эффект «ядерной зимы» будет небольшим — падение средней температуры на планете на 1-2 градуса, через полгода-год всё возвращается на свои места.

То есть, это катастрофа не глобального, а регионального масштаба — если Апофис попадёт в небольшую страну, он разрушит её полностью.

При попадании Апофиса в океан, от цунами пострадают прибрежные районы. Высота цунами будет зависеть от расстояния до места падения — первоначальная волна будет иметь высоту около 500 метров, но если Апофис упадёт в центр океана, то до берегов дойдут 10-20-ти метровые волны, что тоже немало, причём длиться шторм с такими мега-волнами будет несколько часов. Если удар в океан произойдёт недалеко от берега, то сёрферы в прибрежных (и не только) городах смогут прокатиться на такой волне: (простите за чёрный юмор)

Периодичность повторения событий подобного масштаба в истории Земли измеряется в десятках тысяч лет.

Переходим к глобальным катастрофам..

1 километр

Сценарий тот-же, что и при падении Апофиса, только масштабы последствий в разы серьёзней и уже дотягивают до глобальной катастрофы низкого порога (последствия ощущает всё человечество, но угрозы гибели цивилизации нет):

Мощность взрыва в «хиросимах»: 50000, размер образовавшегося кратера при падении на сушу: 15-20 км. Радиус зоны разрушения от взрывной и сейсмической волны: до 1000 км.

При падении в океан, опять же, всё зависит от расстояния до берега, так как возникшие волны будут хоть и очень высокие (1-2 км), но не длинные, а такие волны довольно быстро затухают. Но в любом случае, площадь затопленных территорий будет огромна — миллионы квадратных километров.

Понижение прозрачности атмосферы в данном случае от выбросов пыли и пепла (или водяного пара при падении в океан) будет заметно на протяжении нескольких лет. При попадании в сейсмически опасную зону, последствия могут усугубиться спровоцированными взрывом землетрясениями.

Однако, сколько-нибудь заметно наклонить земную ось или повлиять на период вращения нашей планеты астероид такого диаметра не сможет.

Несмотря не всю драматичность этого сценария, для Земли это довольно рядовое событие, так как оно уже тысячи раз случалось на протяжении её существования. Средняя периодичность повторения — раз в 200-300 тысяч лет.

Астероид диаметром 10 километров — глобальная катастрофа планетарного масштаба

Мощность взрыва в «хиросимах»: 50 миллионов
Размер образовавшегося кратера при падении на сушу: 70-100 км, глубина — 5-6 км.
Глубина растрескивания земной коры составит десятки километров, то есть вплоть до мантии (толщина земной коры под равнинами составляет в среднем 35 км). Начнётся выход магмы на поверхность.
Площадь зоны разрушения может составить несколько процентов площади Земли.
При взрыве облако пыли и расплавленной породы поднимется на высоту десятки км, возможно — до сотни. Объём выброшенных материалов — несколько тысяч кубических километров — этого достаточно для лёгкой «астероидной осени», но недостаточно для «астероидной зимы» и начала ледникового периода.
Вторичные кратеры и цунами от осколков и крупных кусков выброшенной породы.
Небольшой, но по геологическим меркам приличный наклон земной оси от удара — до 1/10 доли градуса.
При попадании в океан — цунами с километровыми(!!) волнами, уходящими далеко вглубь материков.
В случае интенсивных извержений вулканических газов, в последствии возможны кислотные дожди.

Но и это — ещё не совсем Армагеддон! Даже такие грандиозные катастрофы наша планета переживала уже десятки или даже сотни раз. В среднем это происходит один раз в 100 миллионов лет. Случись это в настоящее время, количество жертв было бы беспрецедентным, в худшем случае могло бы измеряться в миллиардах человек, к тому же, неизвестно к каким социальным потрясениям это бы привело. Однако, не смотря на период кислотных дождей и нескольких лет некоторого похолодания из-за уменьшения прозрачности атмосферы, лет через 10 климат и биосфера полностью бы восстановились.

Армагеддон

Для такого знаменательного в истории человечества события требуется астероид размером 15-20 километров в количестве 1 штука.

Наступит очередной ледниковый период, большая часть живых организмов погибнет, но жизнь на планете сохранится, хотя уже не будет такой как прежде. Как обычно, выживут сильнейшие..

Такие события так же неоднократно случались в С момента возникновения жизни на ней армагеддоны случались как минимум несколько, а быть может и десятки раз. Считается, что последний раз это произошло 65 миллионов лет (Чиксулубский метеорит ), когда погибли динозавры и почти все остальные виды живых организмов, остались только 5% избранных, в том числе наши с вами предки.

Полный Армагедец

Если в нашу планету врежется космическое тело размером со штат Техас, как было в известном фильме с Брюсом Уиллисом, то не выживут даже бактерии (хотя, кто их знает?), жизни придётся возникать и эволюционировать заново.

Вывод

Хотел написать обзорный пост про метеориты, а получились сценарии Армагеддона. Поэтому хочу сказать, что все описанные события начиная с Апофиса (включительно), рассматриваются как теоретически возможные, так как в ближайшие лет сто минимум они точно не произойдут. Почему так — подробно изложено в предыдущем посте.

Ещё хочу добавить, что все приведённые здесь цифры, касательно соответствия размеров метеорита и последствий его падения на Землю, очень приблизительны. Данные в разных источниках отличаются, плюс начальные факторы при падении астероида одного и того же диаметра могут очень сильно варьироваться. Например, везде написано, что размер Чиксулубского метеорита 10 км, но в одном, как мне показалось, авторитетном источнике я прочитал, что 10-ти километровый камень таких бед натворить бы не смог, поэтому у меня Чиксулубский метеорит вошёл в 15-20 километровую категорию.

Так что, если вдруг Апофис всё таки упадёт в 29-ом или 36-ом году, а радиус зоны поражения будет сильно отличаться от того, что здесь написано — пишите, исправлю

3. ПОЛЁТ МЕТЕОРОВ В ЗЕМНОЙ АТМОСФЕРЕ

Метеоры появляются на высотах 130 км и ниже и обычно исчезают около высоты 75 км. Эти границы изменяются в зависимости от массы и скорости метеорных тел, проникающих в атмосферу. Визуальные определения высот метеоров из двух и более пунктов (так называемые корреспондирующие) относятся преимущественно к метеорам 0-3-й звёздной величины. С учётом влияния довольно значительных ошибок визуальные наблюдения дают следующие значения высот метеоров: высота появления H 1 = 130-100 км, высота исчезновения H 2 = 90 - 75 км, высота середины пути H 0 = 110 - 90 км (рис. 8).

Рис. 8. Высоты (H ) метеорных явлений. Пределы высот (слева): начало и конец пути болидов (Б ), метеоров по визуальным наблюдениям (М ) и по радиолокационным наблюдениям (РМ ), телескопических метеоров по визуальным наблюдениям (Т ); (М Т ) - область задержки метеоритов. Кривые распределения (справа): 1 - середина пути метеоров по радиолокационным наблюдениям, 2 - то же по фотографическим данным, 2а и 2б - начало и конец пути по фотографическим данным.

Гораздо более точные фотографические определения высот относятся, как правило, к более ярким метеорам, от -5-й до 2-й звёздной величины, или к наиболее ярким участкам их траекторий. По фотографическим наблюдениям в СССР высоты ярких метеоров заключаются в следующих пределах: H 1 = 110-68 км, H 2 = 100-55 км, Н 0 = 105-60 км. Радиолокационные наблюдения позволяют определить раздельно H 1 и H 2 только для наиболее ярких метеоров. По радиолокационным данным для этих объектов H 1 = 115-100 км, H 2 = 85-75 км. Надо заметить, что радиолокационное определение высоты метеоров относится только к той части метеорной траектории, вдоль которой образуется достаточно интенсивный ионизационный след. Поэтому для одного и того же метеора высота по фотографическим данным может заметно отличаться от высоты по радиолокационным данным.

Для более слабых метеоров при помощи радиолокатора удаётся определить статистически только среднюю их высоту. Распределение средних высот метеоров преимущественно 1-6-й звёздной величины, полученных радиолокационным методом, показано ниже:

Рассматривая фактический материал по определению высот метеоров, можно установить, что по всем данным огромное большинство этих объектов наблюдается в зоне высоты 110-80 км. В этой же зоне наблюдаются телескопические метеоры, которые по А.М. Бахареву имеют высоты H 1 = 100 км, H 2 = 70 км. Однако по телескопическим наблюдениям И.С. Астаповича и его сотрудников в Ашхабаде значительное количество телескопических метеоров наблюдается также ниже 75 км, преимущественно на высотах 60-40 км. Это, по-видимому, медленные и поэтому слабые метеоры, которые начинают светиться, лишь глубоко врезавшись в земную атмосферу.

Переходя к очень крупным объектам, мы находим, что болиды появляются на высотах H 1 = 135-90 км, имея высоту конечной точки пути H 2 = 80-20 км. Болиды, проникающие в атмосферу ниже 55 км, сопровождаются звуковыми эффектами, а достигающие высоты 25-20 км обычно предшествуют выпадению метеоритов.

Высоты метеоров зависят не только от их массы, но и от скорости их относительно Земли, или так называемой геоцентрической скорости. Чем больше скорость метеора, тем выше он начинает светиться, так как быстрый метеор даже в разреженной атмосфере гораздо чаще сталкивается с частицами воздуха, чем медленный. Средняя высота метеоров зависит от их геоцентрической скорости следующим образом (рис. 9):

Геоцентрическая скорость (V g )	20	30	40	50	60	70 км/сек
Средняя высота (H 0 )	68	77	82	85	87	90 км

При одной и той же геоцентрической скорости метеоров их высоты зависят от массы метеорного тела. Чем больше масса метеора, тем ниже он проникает.

Видимая часть траектории метеора, т.е. длина его пути в атмосфере, определяется значениями высот его появления и исчезновения, а также наклоном траектории к горизонту. Чем круче наклон траектории к горизонту, тем короче видимая длина пути. Длина пути обычных метеоров не превышает, как правило, нескольких десятков километров, но для очень ярких метеоров и болидов она достигает сотен, а иногда и тысяч километров.

Рис. 10. Зенитное притяжение метеоров.

Метеоры светятся на коротком видимом отрезке своей траектории в земной атмосфере протяжением в несколько десятков километров, который они пролетают за несколько десятых долей секунды (реже за несколько секунд). На этом отрезке траектории метеора уже проявляется действие притяжения Земли и торможения в атмосфере. При подходе к Земле первоначальная скорость метеора под действием земного притяжения увеличивается, и путь искривляется так, что наблюдаемый радиант его смещается к зениту (зенит - точка над головой наблюдателя). Поэтому действие притяжения Земли на метеорные тела называется зенитным притяжением (рис. 10).

Чем медленнее метеор, тем больше влияние зенитного притяжения, как это можно видеть из следующей таблички, где V g обозначает начальную геоцентрическую скорость, V" g - ту же скорость, искажённую притяжением Земли, а Δz - максимальная величина зенитного притяжения:

V g	10	20	30	40	50	60	70 км/сек
V" g	15,0	22,9	32,0	41,5	51,2	61,0	70,9 км/сек
Δz	23 o	8 o	4 o	2 o	1 o	<1 o

Проникая в атмосферу Земли, метеорное тело испытывает, кроме того, торможение, сначала почти незаметное, но весьма значительное в конце пути. По советским и чехословацким фотографическим наблюдениям торможение может достигать на конечном отрезке траектории 30-100 км/сек 2 , в то же время вдоль большей части траектории торможение колеблется от 0 до 10 км/сек 2 . Медленные метеоры испытывают наибольшую относительную потерю скорости в атмосфере.

Кажущаяся геоцентрическая скорость метеоров, искажённая зенитным притяжением и торможением, соответствующим образом исправляется с учётом влияния этих факторов. Долгое время скорости метеоров были известны недостаточно точно, поскольку они определялись из малоточных визуальных наблюдений.

Фотографический способ определения скорости метеоров с применением обтюратора является наиболее точным. Все без исключения определения скорости метеоров, полученные фотографическим путём в СССР, Чехословакии и США, показывают, что метеорные тела должны двигаться вокруг Солнца по замкнутым эллиптическим путям (орбитам). Таким образом, оказывается, что подавляющая часть метеорной материи, если не вся она, принадлежит Солнечной системе. Этот результат прекрасно согласуется с данными радиолокационных определений, хотя фотографические результаты относятся в среднем к более ярким метеорам, т.е. к более крупным метеорным телам. Кривая распределения скоростей метеоров, найденная при помощи радиолокационных наблюдений (рис. 11), показывает, что геоцентрическая скорость метеоров заключается в основном в пределах от 15 до 70 км/сек (некоторое количество определений скорости, превосходящих 70 км/сек, обусловлено неизбежными ошибками наблюдений). Это ещё раз подтверждает вывод о том, что метеорные тела движутся вокруг Солнца по эллипсам.

Дело в том, что скорость движения Земли по орбите составляет 30 км/сек. Стало быть, встречные метеоры, имеющие геоцентрическую скорость 70 км/сек, движутся относительно Солнца со скоростью 40 км/сек. Но на расстоянии Земли параболическая скорость (т.е. скорость, необходимая, чтобы тело унеслось по параболе за пределы Солнечной системы) составляет 42 км/сек. Значит, все скорости метеоров не превышают параболической и, следовательно, их орбиты представляют собой замкнутые эллипсы.

Кинетическая энергия метеорных тел, вторгающихся в атмосферу с весьма большой начальной скоростью, очень велика. Взаимные столкновения молекул и атомов метеора и воздуха интенсивно ионизируют газы в большом объёме пространства вокруг летящего метеорного тела. Частицы, в изобилии вырванные из метеорного тела, образуют вокруг него ярко светящуюся оболочку из раскалённых паров. Свечение этих паров напоминает свечение электрической дуги. Атмосфера на высотах, где появляются метеоры, очень разрежена, поэтому процесс воссоединения оторванных от атомов электронов продолжается довольно долго, вызывая при этом свечение столба ионизованного газа, которое продолжается в течение нескольких секунд, а иногда и минут. Такова природа самосветящихся ионизационных следов, которые можно наблюдать на небе после многих метеоров. Спектр свечения следа также состоит из линий тех же элементов, что и спектр самого метеора, однако уже нейтральных, а не ионизованных. Кроме того, в следах также светятся атмосферные газы. На это указывают открытые в 1952-1953 гг. в спектрах метеорного следа линии кислорода и азота.

По спектрам метеоров видно, что метеорные частицы состоят либо из железа, имея плотность свыше 8 г/см 3 , либо являются каменными, что должно соответствовать плотности от 2 до 4 г/см 3 . Яркость и спектр метеоров позволяют оценить их размеры и массу. Видимый радиус светящейся оболочки метеоров 1-3-й звёздной величины оценивается примерно в 1-10 см. Однако радиус светящейся оболочки, определяемый разлётом светящихся частиц, намного превосходит радиус самого метеорного тела. Метеорные тела, влетающие в атмосферу со скоростью 40-50 км/сек и создающие явление метеоров нулевой звёздной величины, имеют радиус порядка 3 мм, а массу порядка 1 г. Яркость метеоров пропорциональна их массе, так что масса метеора некоторой звёздной величины в 2,5 раза меньше, чем для метеоров предыдущей величины. Кроме того, яркость метеоров пропорциональна кубу их скорости относительно Земли.

Вступая в атмосферу Земли с большой начальной скоростью, метеорные частицы встречаются на высотах 80 и больше км с весьма разреженной газовой средой. Плотность воздуха здесь в сотни миллионов раз меньше, чем у поверхности Земли. Поэтому в этой зоне взаимодействие метеорного тела с атмосферной средой выражается в бомбардировке тела отдельными молекулами и атомами. Это - молекулы и атомы кислорода и азота, поскольку химический состав атмосферы в метеорной зоне приблизительно такой же, как и на уровне моря. Атомы и молекулы атмосферных газов при упругих столкновениях либо отскакивают, либо проникают в кристаллическую решётку метеорного тела. Последнее быстро нагревается, расплавляется и испаряется. Скорость испарения частиц сначала незначительна, затем нарастает до максимума и вновь уменьшается к концу видимого пути метеора. Испаряющиеся атомы вылетают из метеора со скоростями в несколько километров в секунду и, обладая большой энергией, испытывают частые соударения с атомами воздуха, приводящие к нагреванию и ионизации. Раскалённое облачко испарившихся атомов образует светящуюся оболочку метеора. Часть атомов полностью теряет при столкновениях внешние электроны, в результате чего вокруг траектории метеора образуется столб ионизованного газа с большим числом свободных электронов и положительных ионов. Количество электронов в ионизованном следе составляет 10 10 -10 12 на 1 см пути. Начальная кинетическая энергия расходуется на нагревание, свечение и ионизацию примерно в отношении 10 6:10 4:1.

Чем глубже проникает метеор в атмосферу, тем плотнее становится его раскалённая оболочка. Уподобляясь очень быстро летящему снаряду, метеор образует головную ударную волну; эта волна сопровождает метеор при его движении в более низких слоях атмосферы, а в слоях ниже 55 км вызывает звуковые явления.

Следы, остающиеся после полёта метеоров, могут наблюдаться как при помощи радиолокаторов, так и визуально. Особенно успешно можно наблюдать ионизационные следы метеоров в светосильные бинокли или телескопы (так называемые кометоискатели).

Следы болидов, проникающих в более низкие и плотные слои атмосферы, напротив, в основном состоят из пылевых частиц и поэтому видны, как тёмные дымные облачка на фоне голубого неба. Если такой пылевой след освещается лучами зашедшего Солнца или Луны, он бывает виден, как серебристые полосы на фоне ночного неба (рис. 12). Такие следы могут наблюдаться часами, пока они не будут уничтожены воздушными течениями. Следы же менее ярких метеоров, образующиеся на высотах 75 км и более, содержат лишь очень малую долю пылевых частиц и видны исключительно вследствие самосвечения атомов ионизованного газа. Продолжительность видимости ионизационного следа невооружённым глазом составляет для болидов -6-й звёздной величины в среднем 120 сек., а для метеора 2-й звёздной величины 0,1 сек., в то время как длительность радиоэха для тех же объектов (при геоцентрической скорости 60 км/сек) равна 1000 и 0,5 сек. соответственно. Угасание ионизационных следов частично идёт за счёт присоединения свободных электронов к молекулам кислорода (О 2), содержащегося в верхних слоях атмосферы.

Наиболее хорошо изученными среди малых тел Солнечной системы являются астероиды - малые планеты. История их изучения насчитывает почти два столетия. Еще в 1766 г. был сформулирован эмпирический закон, определяющий среднее расстояние планеты от Солнца в зависимости от порядкового номера этой планеты. В честь астрономов, сформулировавших этот закон, он получил название: "закон Тициуса - Боде". a = 0.3*2k + 0.4 где число k = -* для Меркурия, k = 0 для Венеры, далее k = n - 2 для Земли и Марса, k = n - 1 для Юпитера, Сатурна и Урана (n - порядковый номер планеты от Солнца).

Сначала астрономы, сохраняя традиции древних, присваивали малым планетам имена богов, как греко-римских, так и других. К началу ХХ века на небе появились имена почти всех известных человечеству богов - греко-римских, славянских, китайских, скандинавских и даже богов народа Майя. Открытия продолжались, богов стало не хватать, и тогда на небе стали появляться названия стран, городов, рек и морей, имена и фамилии реальных живых или живших людей. Неизбежно стал вопрос об упорядочении процедуры этой астрономической канонизации имен. Вопрос этот тем более серьезен, что, в отличие от увековечения памяти на Земле (названия улиц, городов и т.п.), имя астероида не может быть изменено. Этим с момента своего создания (25 июля 1919 г.) занимается Международный астрономический союз (МАС).

Большие полуоси орбит основной части астероидов заключены в пределах от 2,06 до 4,09 а. е., а среднее значение составляет 2,77 а. е. Средний эксцентриситет орбит малых планет -- 0.14, средний наклон плоскости орбиты астероида к плоскости орбиты Земли -- 9.5 градусов. Скорость движения астероидов вокруг Солнца -- около 20 км/с, период обращения (астероидный год) -- от 3 до 9 лет. Период собственного вращения астероидов (т. е. продолжительность суток на астероиде) в среднем составляет 7 часов.

Ни один астероид главного пояса, вообще говоря, не проходит вблизи орбиты Земли. Однако в 1932 г. был открыт первый астероид, орбита которого имела перигелийное расстояние меньше радиуса орбиты Земли. В принципе, его орбита допускала возможность сближения астероида с Землей. Этот астероид вскоре был "утерян" и вновь открыт в 1973 г. Он получил номер 1862 и имя Аполлон. В 1936 г. на расстоянии 2 миллиона км от Земли пролетел астероид Адонис, а в 1937 г. - астероид Гермес пролетел на расстоянии 750 тысяч км от Земли. Гермес имеет диаметр почти 1.5 км, а открыт был всего за 3 месяца до его максимального сближения с Землей. После пролета Гермеса астрономы начали осознавать научную проблему астероидной опасности. К настоящему времени известно около 2000 астероидов, орбиты которых позволяют им приблизиться к Земле. Такие астероиды называют астероидами, сближающимися с Землей.

По своим физическим характеристикам астероиды разделяют на несколько групп, внутри которых объекты имеют сходные отражательные свойства поверхности. Такие группы называют таксономическими (таксонометрическими) классами или типами. В таблице приведены 8 основных основных таксономических типов: C, S, M, E, R, Q, V и А. Каждому классу астероидов соответствуют метеориты, имеющие сходные оптические свойства. Поэтому каждый таксонометрический класс можно характеризовать по аналогии с минералогическим составом соответствующих метеоритов.

Форму и размеры этих астероидов определяют с помощью радиолокации при их прохождениях вблизи Земли. Некоторые из них похожи на астероиды главного пояса, но основная их часть имеет менее правильную форму. Например, астероид Тоутатис состоит из двух, а может быть и больше, соприкасающихся друг с другом тел.

На основе регулярных наблюдений и вычислений орбит aстероидов можно сделать следующий вывод: пока нет известных астероидов, про которые можно сказать, что в ближайшие сто лет они подойдут близко к Земле. Ближайшим будет прохождение астероида Хатор в 2086 г. на расстоянии 883 тысячи км.

К настоящему времени целый ряд астероидов прошли на расстояниях существенно меньших, чем вышеприведенные. Они были открыты во время своих ближайших прохождений. Таким образом, пока основную опасность представляют еще не открытые астероиды.

Скорость метеоритного тела, которое падает на Землю, летя из дальних глубин космоса, превышает вторую космическую скорость, чей показатель равняется одиннадцать целых и две десятых километров в секунду. Эта скорость метеорита равна той, которую нужно придать космическому аппарату, чтобы вырваться из гравитационного поля, то есть эта скорость приобретается телом в силу притяжения планеты. При этом это не предел. Наша планета движется по орбите со скоростью тридцать километров в секунду. Когда ее пересекает движущийся объект Солнечной системы, то он может иметь скорость до сорока двух километров в секунду, а если небесный странник будет двигаться по встречной траектории, то есть лоб в лоб, то столкнуться с Землей он может на скорости до семидесяти двух километров в секунду. При вхождении метеоритного тела в верхние слои атмосферы, оно вступает во взаимодействие с разреженным воздухом, который не сильно мешает полету, почти не создавая сопротивления. В этом месте расстояние между молекулами газа больше размера самого метеороита и они не мешают скорости полета, даже если тело довольно массивное. В том же случае, если масса летящего тела хоть ненамного превышает массу молекулы, то оно замедляется уже в самых верхних слоях атмосферы и начинает оседать под действием силы тяжести. Именно так на Землю, в виде пыли, оседает около сотни тонн космического вещества, и только всего один процент крупных тел все-таки долетают до поверхности.

Итак, на высоте ста километров свободно летящий объект начинает тормозить под действием трения, возникающего в плотных слоях атмосферы. Летящий объект сталкивается с сильным сопротивлением воздуха. Число Маха (М) характеризует движение твердого тела в газовой среде и измеряется отношением скорости тела к скорости звука в газе. Это число М для метеорита постоянно меняется с высотой, но чаще всего не превышает пятидесяти. Стремительно летящее тело образовывает перед собой воздушную подушку, и сжатый воздух приводит к появлению ударной волны. Сжатый и разогретый газ, находящийся в атмосфере, нагревает до очень высокой температуры и поверхность метеорита начинает закипать и разбрызгиваться, унося в стороны расплавленный и оставшийся твердым материал, то есть происходит процесс абеляции. Эти частицы ярко светятся, и возникает явление болида, оставляющего за собой яркий след. Область сжатия, которая возникает перед несущимся с огромной скоростью метеоритом, расходится в стороны и при этом образуется головная волна, похожая на ту, что бывает от идущего поводе судна. Получившееся конусообразное пространство образует волну завихрения и разрежения. Все это ведет к потере энергии и вызывает усиленное торможение тела в нижних слоях атмосферы.

Может случиться так, что скорость а бывает от одиннадцати до двадцати двух километров в секунду, масса его не велика, и он достаточно механически прочен, тогда он может тормозить в атмосфере. Это способствует тому, что такое тело не подвержено абеляции, оно почти в неизменно виде может долететь до поверхности Земли.

При дальнейшем снижении воздух все более тормозит скорость метеорита и на высотедесять – двадцать километров от поверхности он совершенно теряет космическую скорость. Тело как бы зависает в воздухе, и эта часть дальнего пути называется областью задержки. Объект постепенно начинает остывать и прекращает светиться. Затем все, что осталось от трудного полета, вертикально падает на поверхность Земли под силой притяжения со скоростью пятьдесят – сто пятьдесят метров в секунду. При этом сила тяжести сравнивается с сопротивлением воздуха, и небесный посланник падает как обыкновенный брошенный камень. Именно такая скорость метеорита характеризует все упавшие на Землю объекты. В месте падения, как правило, образовываются углубления разных размеров и формы, что зависит от веса метеорита и скорости, с которой он приближался к поверхности почвы. Поэтому, изучая место падения можно точно сказать, какая же была примерная скорость метеорита в момент столкновения с Землей. Чудовищная аэродинамическая нагрузка придает небесным телам, попавшим к нам, характерные признаки, по которым их можно легко отличить от обычных камней. У них образуется кора плавления, форма чаще всего конусообразная или оплавлено-обломочная, а поверхность в результате высокотемпературной атмосферной эрозии получает уникальный ремгалиптовый рельеф.