Fino ad ora, non è noto un solo caso confermato di uccisione umana da parte di un meteorite. E allo stesso tempo, anche un piccolo corpo celeste, che purtroppo ha invaso l'atmosfera terrestre, ha un colossale potenziale distruttivo paragonabile alle armi nucleari. A volte, come hanno dimostrato gli eventi recenti, gli ospiti dal cielo possono coglierci di sorpresa.
Il bolide che ha sorvolato Chelyabinsk e ha fatto così tanto rumore letteralmente e figurativamente ha stupito tutti con il suo incredibile bagliore e l'onda d'urto che ha sbriciolato il vetro, ha portato fuori il cancello e ha strappato i pannelli di rivestimento dalle pareti. Molto è stato scritto sulle conseguenze, molto meno è stato detto sull'essenza di questo fenomeno. Per comprendere più in dettaglio i processi che si verificano con piccoli corpi celesti che hanno incontrato il pianeta Terra sulla loro strada, "PM" si è rivolto all'Istituto di Dinamica delle Geosfere dell'Accademia Russa delle Scienze, dove hanno studiato a lungo e modellato matematicamente il movimento dei meteoroidi, cioè i corpi celesti che entrano nell'atmosfera terrestre. Ed ecco cosa siamo riusciti a scoprire.
Colpito dalla cintura
Corpi come Chelyabinsk provengono dalla fascia principale degli asteroidi, che si trova tra le orbite di Marte e Giove. Non è così vicino alla Terra, ma a volte la cintura degli asteroidi è scossa da cataclismi: a seguito di collisioni, gli oggetti più grandi si disintegrano in oggetti più piccoli e alcuni dei detriti passano nella categoria dei corpi cosmici vicini alla Terra - ora le loro orbite attraversano l'orbita del nostro pianeta. A volte le pietre celesti vengono espulse dalla cintura da disturbi causati da grandi pianeti. Come mostrano i dati sulla traiettoria del meteorite di Chelyabinsk, esso rappresentava il cosiddetto gruppo Apollo, un gruppo di piccoli corpi celesti che si muovono intorno al Sole in orbite ellittiche che intersecano l'orbita terrestre e il loro perielio (cioè la distanza più vicina dal Sole) è inferiore al perielio dell'orbita terrestre.
Poiché parliamo più spesso di detriti, questi oggetti hanno una forma irregolare. La maggior parte di loro sono composti da una roccia chiamata "condrite". Questo nome le è stato dato a causa di condrule - inclusioni sferiche o ellittiche con un diametro di circa 1 mm (meno spesso - più), circondate da detriti o matrice cristallina fine. Le condriti sono di diversi tipi, ma anche campioni di ferro si trovano tra i meteoroidi. È interessante notare che ci sono meno corpi metallici, non più del 5% del totale, ma sicuramente il ferro predomina tra i meteoriti trovati e i loro detriti. Le ragioni sono semplici: in primo luogo, le condriti sono visivamente difficili da distinguere dalle normali pietre terrestri e sono difficili da rilevare, e in secondo luogo, il ferro è più forte e un meteorite di ferro ha più possibilità di sfondare gli strati densi dell'atmosfera e non disperdersi in piccoli frammenti.
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Velocità incredibili
Il destino di un meteoroide dipende non solo dalle sue dimensioni e dalle proprietà fisico-chimiche della sua sostanza, ma anche dalla velocità di ingresso nell'atmosfera, che può variare in un intervallo abbastanza ampio. Ma in ogni caso, stiamo parlando di velocità elevatissime, che superano notevolmente la velocità di movimento nemmeno dei velivoli supersonici, ma anche delle navicelle orbitali. La velocità media di ingresso in atmosfera è di 19 km / s, tuttavia, se un meteoroide entra in contatto con la Terra su rotte prossime a quella in arrivo, la velocità può raggiungere i 50 km / s, cioè 180.000 km / h. La più piccola velocità di ingresso nell'atmosfera sarà quando la Terra e un piccolo corpo celeste si muovono, per così dire, in orbite vicine, l'una accanto all'altra, finché il nostro pianeta non attira un meteoroide.
Maggiore è la velocità di ingresso di un corpo celeste nell'atmosfera, maggiore è il carico su di esso, più lontano dalla Terra inizia a collassare e maggiore è la probabilità che collassi senza raggiungere la superficie del nostro pianeta. In Namibia, circondato da un recinto accuratamente costruito a forma di piccolo anfiteatro, si trova un enorme blocco di metallo, l'84% di ferro, oltre a nichel e cobalto. La massa pesa 60 tonnellate, mentre è il più grande pezzo solido di materia cosmica mai trovato sulla Terra. Il meteorite è caduto sulla Terra circa 80.000 anni fa, senza nemmeno lasciare un cratere dopo essere caduto. Probabilmente, a causa di alcune coincidenze di circostanze, la velocità della sua caduta era minima, poiché il meteorite metallico Sikhote-Alin (1947,Primorsky Krai) si è frantumato in molti pezzi e, cadendo, ha creato un intero campo craterico, oltre a un'enorme area di dispersione di piccoli detriti, che sono ancora raccolti nella taiga di Ussuri.
Cosa sta esplodendo lì?
Anche prima che il meteorite cada a terra, come ha chiaramente dimostrato il caso di Chelyabinsk, può essere molto, molto pericoloso. Un corpo celeste che esplode nell'atmosfera a una velocità tremenda genera un'onda d'urto in cui l'aria si riscalda fino a temperature superiori a 10.000 gradi. La radiazione di aria riscaldata da shock provoca l'evaporazione del meteoroide. Grazie a questi processi, è avvolto da un alone di gas ionizzato incandescente - plasma. Dietro l'onda d'urto si forma una zona di alta pressione che mette alla prova la forza della parte frontale del meteorite. Ai lati, la pressione è notevolmente inferiore. Come risultato del gradiente di pressione risultante, molto probabilmente il meteorite inizierà a collassare. Come esattamente ciò avvenga dipende dalle dimensioni specifiche, dalla forma e dalle caratteristiche strutturali del meteoroide dato: crepe, recessi, cavità. Un'altra cosa è importante: quando la palla di fuoco viene distrutta, la sua area della sezione trasversale aumenta, il che porta istantaneamente ad un aumento del rilascio di energia. L'area di gas che il corpo cattura aumenta, sempre più l'energia cinetica viene convertita in calore. La rapida crescita del rilascio di energia in un'area limitata dello spazio in breve tempo non è altro che un'esplosione. È al momento della distruzione che il bagliore dell'auto aumenta bruscamente (si verifica un lampo luminoso). E la superficie dell'onda d'urto e, di conseguenza, la massa dell'aria riscaldata da shock cresce bruscamente.come un'esplosione. È al momento della distruzione che il bagliore dell'auto aumenta bruscamente (si verifica un lampo luminoso). E la superficie dell'onda d'urto e, di conseguenza, la massa dell'aria riscaldata da shock cresce bruscamente.come un'esplosione. È al momento della distruzione che il bagliore dell'auto aumenta bruscamente (si verifica un lampo luminoso). E la superficie dell'onda d'urto e, di conseguenza, la massa dell'aria riscaldata da shock cresce bruscamente.
Quando un'arma convenzionale o nucleare esplode, l'onda d'urto ha una forma sferica, ma nel caso di un meteorite, ovviamente, non è così. Quando un piccolo corpo celeste entra nell'atmosfera, forma un'onda d'urto convenzionalmente conica (mentre il meteoroide si trova sulla punta del cono), approssimativamente uguale a quella creata davanti al muso di un aereo supersonico.
L'onda d'urto generata dalla distruzione di un meteorite può portare molti più problemi della caduta di un grande detrito. Nella foto - un buco nel ghiaccio del lago Chebarkul, presumibilmente perforato da un pezzo del meteorite di Chelyabinsk.
Ma la differenza è già stata osservata qui: dopo tutto, l'aereo ha una forma aerodinamica e un'auto che si schianta in strati densi non deve essere affatto snella. Le irregolarità nella sua forma creano ulteriore turbolenza. Con una diminuzione dell'altitudine di volo e un aumento della densità dell'aria, aumentano i carichi aerodinamici. Ad altitudini di circa 50 km, sono paragonabili alla forza della maggior parte dei meteoroidi di pietra, ed è probabile che i meteoroidi comincino a collassare. Ogni fase separata di distruzione porta con sé un ulteriore rilascio di energia, l'onda d'urto assume la forma di un cono fortemente distorto, si schiaccia, a causa del quale, durante il passaggio di un meteorite, possono esserci diverse ondate successive di eccesso di pressione, che si avvertono a terra come una serie di potenti applausi. Nel caso di Chelyabinsk, ci sono stati almeno tre di questi applausi.
L'impatto di un'onda d'urto sulla superficie terrestre dipende dalla traiettoria di volo, dalla massa e dalla velocità del corpo. Il meteorite di Chelyabinsk ha volato lungo una traiettoria molto piatta e la sua onda d'urto ha toccato solo le aree urbane ai margini. La maggior parte dei meteoriti (75%) entra nell'atmosfera lungo traiettorie inclinate rispetto alla superficie terrestre con un angolo di oltre 30 gradi, e qui tutto dipende dall'altitudine alla quale si verifica la fase principale della sua decelerazione, solitamente associata alla distruzione e ad un forte aumento del rilascio di energia. Se questa altezza è grande, l'onda d'urto raggiungerà la Terra in una forma indebolita. Se la distruzione avviene a quote inferiori, l'onda d'urto può "ripulire" un'area enorme, proprio come accade in un'esplosione nucleare atmosferica. O come nell'impatto del meteorite di Tunguska.
Come la pietra è evaporata
Negli anni '50, per simulare i processi che si verificano durante il volo di un meteoroide attraverso l'atmosfera, è stato creato un modello originale, che consisteva in una fune di detonazione (che simulava la fase di volo prima della distruzione) e una carica attaccata alla sua estremità (che simulava l'espansione). Fili di rame che rappresentano la foresta sono stati fissati verticalmente sotto il modello della superficie di ottone. Esperimenti hanno dimostrato che, a seguito della detonazione della carica principale, i fili, piegandosi, hanno fornito un'immagine molto realistica dell'abbattimento della foresta, simile a quella osservata nell'area di Podkamennaya Tunguska. Non sono state ancora trovate tracce del meteorite di Tunguska e l'ipotesi popolare che il corpo che si è scontrato con la Terra nel 1908 fosse il nucleo di ghiaccio di una piccola cometa non è affatto considerata l'unica affidabile. I calcoli moderni mostrano che un corpo di massa maggiore, entrando nell'atmosfera,si immerge più in profondità prima della fase di decelerazione ei suoi frammenti sono esposti a forti radiazioni per un tempo più lungo, il che aumenta la probabilità della loro evaporazione.
Il meteorite di Tunguska avrebbe potuto essere pietra, tuttavia, essendo frantumato a un'altitudine relativamente bassa, potrebbe aver generato una nuvola di detriti molto piccoli, che evaporarono dal contatto con i gas caldi. Solo un'onda d'urto ha raggiunto il suolo, che ha prodotto distruzione su un'area di oltre 2000 km², paragonabile all'azione di una carica termonucleare con una potenza di 10-20 Mt. Questo si riferisce sia all'impatto dinamico che agli incendi taiga generati da un lampo luminoso. L'unico fattore che non ha funzionato in questo caso, a differenza di un'esplosione nucleare, sono le radiazioni. L'azione della parte frontale dell'onda d'urto ha lasciato in sé un ricordo sotto forma di "foresta telegrafica": i tronchi hanno resistito, ma ogni ramo è stato tagliato.
Nonostante il fatto che i meteoriti cadano sulla Terra abbastanza spesso, le statistiche delle osservazioni strumentali sull'ingresso di piccoli corpi celesti nell'atmosfera sono ancora insufficienti.
Secondo stime preliminari, l'energia rilasciata durante la distruzione del meteorite di Chelyabinsk è considerata equivalente a 300 kt di TNT, circa 20 volte superiore alla potenza dell'uranio "Malysh" sganciato su Hiroshima. Se la traiettoria del volo dell'auto fosse vicina alla verticale e il luogo della caduta cadesse sullo sviluppo urbano, sarebbero inevitabili vittime colossali e distruzione. Quindi quanto è grande il rischio di una recidiva e la minaccia del meteorite dovrebbe essere presa sul serio?
Un'utile precauzione
Sì, non un solo meteorite, fortunatamente, ha ancora ucciso nessuno, ma la minaccia dal cielo non è così insignificante da essere ignorata. I corpi celesti del tipo Tunguska cadono sulla Terra circa una volta ogni 1000 anni, il che significa che in media ogni anno "ripuliscono" completamente 2,5 km² di territorio. La caduta di un corpo del tipo di Chelyabinsk fu notata per l'ultima volta nel 1963 nella regione delle isole del Sud Africa - quindi anche il rilascio di energia durante la distruzione fu di circa 300 kt.
Attualmente, la comunità astronomica è stata incaricata di identificare e tracciare tutti i corpi celesti più grandi di 100 m in orbite vicine alla Terra. Ma anche meteoroidi più piccoli possono creare problemi, il cui monitoraggio totale non è ancora possibile: questo richiede strumenti di osservazione speciali e numerosi. Ad oggi, l'ingresso di soli 20 corpi meteoroidi nell'atmosfera è stato osservato utilizzando strumenti astronomici. C'è solo un caso noto in cui è stata prevista la caduta di un meteorite relativamente grande (circa 4 m di diametro) in circa un giorno (è caduto in Sudan nell'ottobre 2008). E nel frattempo, un avvertimento su un cataclisma cosmico anche in un giorno non è affatto male. Se un corpo celeste minaccia di cadere su un insediamento, l'insediamento può essere evacuato entro 24 ore. E, naturalmente, un giorno è sufficiente per qualcosaper ricordare ancora una volta alle persone: se vedi un bagliore luminoso nel cielo, devi nasconderti e non attaccare la faccia al vetro della finestra.
Oleg Makarov
