Метеоры не просто сгорают: ученые описали 7 жестоких этапов разрушения космических тел в атмосфере

Плавление и раннее фрагментирование, а не испарение от трения, определяют траекторию и характер взрыва астероидов, доказали исследователи Института SETI и NASA, пишет ScienceDaily.

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. В исследовании, опубликованном в журнале Meteoritics & Planetary Science, ученые выделили семь последовательных физических этапов, определяющих потерю массы, торможение и характер падения осколков на Землю.

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.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).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.Стабилизация абляции (около 60 км): На высоте около 60 километров процесс плавления достигает квазиравновесия — яркость болида стабилизируется или плавно нарастает. За счет плавления и сдувания капель космическое тело может потерять до 40% первоначальной массы.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.Финальный взрыв (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.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.