Szczęśliwym zbiegiem okoliczności ciało ważące milion ton śmignęło stycznie do Ziemi
Rankiem 30 czerwca 1908 roku, wysoko na niebie w pobliżu rzeki Podkamennaya Tunguska w zachodniej Syberii, nastąpiła wielka eksplozja. Zjawisko to przeszło do historii nauk przyrodniczych wraz z upadkiem meteorytu Tunguska. W rozmowie z dziennikarzem Nikołajem DROŻKINEM, laureatem Państwowej Nagrody ZSRR, ekspertem w dziedzinie dynamiki gazu, wymiany ciepła i ochrony przed ciepłem samolotów, kandydatem nauk fizycznych i matematycznych, akademik Rosyjskiej Akademii Kosmonautyki im. K. E. Tsiolkovsky Ivan MURZINOV.
Ivan Murzinov: „Zderzenie Ziemi z ciałem kosmicznym o średnicy ponad 10 kilometrów zagraża istnieniu ludzkiej cywilizacji”. Zdjęcie z archiwum autora
Iwan Nikitiewicz, upadek meteorytu Tunguska to wydarzenie sprzed ponad wieku, ale zainteresowanie tym tematem pozostaje i przyciąga naukowców różnych specjalności. O co chodzi?
- To nie przypadek, że problem meteorytu Tunguska pozostaje aktualny. Głównym powodem jest to, że do dnia dzisiejszego nie udzielono odpowiedzi na wiele pytań, chociaż jest mnóstwo publikacji. Około 30% badaczy uważa, że był to meteoryt asteroidy, tyle samo twierdzi, że Ziemia spotkała się z kometą, a kolejne 40% postawiło różne hipotezy, w tym fantastyczne. Niestety nadal nie ma wspólnego punktu widzenia na to wyjątkowe zjawisko.
Ale ostatnio pojawił się inny czynnik. Na całym świecie zdawano sobie sprawę z niebezpieczeństwa zagrażającego ludzkości związanego z upadkiem ciał kosmicznych na Ziemię - niszczycielskimi falami uderzeniowymi, promieniowaniem cieplnym, pożarami, zaburzeniami atmosfery, a wraz z upadkiem na Ziemię - falami sejsmicznymi, powstawaniem kraterów, tsunami … Niebezpieczeństwo potęguje upadek ciał kosmicznych w lokalizacji elektrowni jądrowych, magazynów odpadów promieniotwórczych, budowli hydrotechnicznych, zakładów chemicznych i innych obiektów. Obecnie powszechnie przyjmuje się, że zderzenie Ziemi z ciałem kosmicznym o średnicy ponad 10 kilometrów zagraża istnieniu ludzkiej cywilizacji. Ale ciała o średnicy kilkudziesięciu metrów mogą spowodować ogromne szkody. Przypomnę, że 15 lutego 2013 roku w wyniku upadku meteorytu z Czelabińska o średnicy około 20 metrów zostało rannych ponad 1600 osób,a straty materialne wyniosły około miliarda rubli.
Dlatego poważnie zwraca się uwagę na problem bezpieczeństwa meteorytów. Aby jednak skutecznie oprzeć się zagrożeniu meteorytu, trzeba dobrze rozumieć cały kompleks procesów fizycznych towarzyszących upadkowi ciał kosmicznych. Dlatego ważne jest, aby przeprowadzić kompleksowe badanie i badanie wszystkich czynników meteorytów Tunguska i Czelabińsk, które są unikalne pod względem skali.
Film promocyjny:
Proszę przypomnieć główne fakty związane ze zjawiskiem Tunguska
- Zacznę od definicji. Akceptowane są następujące terminy: „meteoroid”, „meteor”, „ognista kula”, „meteoryt”. Meteoroid to małe kosmiczne ciało, które atakuje ziemską atmosferę z prędkością od 11 do 73 kilometrów na sekundę. Meteor - zjawisko rozbłysku i blasku meteorytu w atmosferze. Wyjątkowo jasne meteoryty nazywane są kulami ognia. Meteoryt to upadłe kosmiczne ciało znalezione na Ziemi.
Tak więc rankiem 30 czerwca 1908 r. Na rozległym obszarze nad Syberią Wschodnią lot olśniewająco jasnej kuli ognia i jej olbrzymią eksplozję obserwowano wysoko na niebie w pobliżu rzeki Podkamennaya Tunguska. W tym przypadku „eksplozja” to intensywne uwolnienie energii kinetycznej meteorytu do atmosfery w wyniku jego fragmentacji i spowolnienia fragmentów.
W wyniku eksplozji, której dźwięk słychać było w odległości ponad 1000 kilometrów od epicentrum, na obszarze ponad 2000 kilometrów kwadratowych, wycięto całkowicie stuletnie drzewa, aw miejscu o średnicy 20 kilometrów szalał pożar lasu. Trzęsienie ziemi o sile do 5, spowodowane falą uderzeniową, odnotowano na obszarze ponad 3 milionów kilometrów kwadratowych, a fala podmuchu powietrza okrążyła kulę ziemską.
Z lotem meteorytu Tunguska wiąże się szereg anomalnych zjawisk: lokalna burza magnetyczna, zarejestrowana prawie 1000 kilometrów od epicentrum w Irkucku; odgłosy syczenia i gwizdy słyszane jednocześnie z lotem meteorytu, gdy fale akustyczne i uderzeniowe jeszcze nie dotarły do obserwatora; W nocy z 30 czerwca na 1 lipca 1908 roku na Syberii Środkowej, europejskiej części Rosji i Europy Zachodniej na północ od linii Taszkent - Symferopol - Bordeaux oraz na długości geograficznej od Atlantyku do Krasnojarska ciemność praktycznie nie nadeszła, wysoko na niebie obserwowano świecące chmury.
Akademik Rosyjskiej Akademii Nauk Medycznych Nikołaj Wasiliew, który od dziesięcioleci prowadzi badania nad meteorytem Tunguska, zanotował w swojej monografii: „… dziś możemy z pełną odpowiedzialnością stwierdzić, że kosmiczna substancja, która mogłaby być utożsamiana z substancją meteorytu Tunguska, nie została jeszcze odnaleziona” … I to jest jedna z głównych tajemnic meteorytu Tunguska, ponieważ według różnych źródeł literackich jego masa wynosi około miliona ton! A fakt, że bolid Tunguska nazywany jest meteorytem, to tylko hołd dla historii.
A jakie poszukiwania i badania meteorytu Tunguska zorganizowano?
- Pionierem, entuzjastą i organizatorem poszukiwań meteorytów był Leonid Alekseevich Kulik, leningradzki meteorolog, autor licznych publikacji i kierownik wypraw na miejsce katastrofy w latach 1927-1939. Najpierw odkrył i zbadał epicentrum eksplozji, miejsce wycinki i poparzeń drzew oraz zwrócił uwagę społeczności naukowej na ten problem.
Pierwszą powojenną wyprawę naukową na miejsce wydarzeń zorganizował w 1958 roku Komitet ds. Meteorytów Akademii Nauk ZSRR, jednocześnie w Tomsku powstała „Kompleksowa Amatorska Ekspedycja Badań Meteorytu Tunguskiego”, która później stała się zalążkiem Komisji ds. Meteorytów i Pyłu Kosmicznego Syberyjskiego Oddziału Akademii Nauk ZSRR.
Przedstawiono ponad sto najbardziej różnorodnych teorii, hipotez i wersji. Przegląd ich można znaleźć w monografii A. I. Voitsekhovsky i V. A. Romeiko "Meteoryt Tunguska", 2008. Ale zjawisko Tunguska jest tak wielopłaszczyznowe, że żadna z hipotez nie odpowiada na wszystkie pytania.
Jaka jest istota Twojej hipotezy?
- Krótko mówiąc, punkt wyjścia hipotezy można podsumować jednym zdaniem: nie wszystkie meteoroidy wchodzące w atmosferę ziemską spadają na jej powierzchnię. Niektóre z nich są przejściowe, to znaczy przenikają do atmosfery i ponownie latają w kosmos. Trajektorie przelotu są znane z obserwacji niektórych kul ognia.
To, czy trajektoria przelotu lub dużego meteoroidu spadnie na Ziemię, zależy głównie od kąta jego wejścia do atmosfery na wysokości 100 kilometrów. Badania wykazały, że istnieje kąt krytyczny wynoszący 9 stopni. Przy dużych wartościach wszystkie meteoroidy spadną na Ziemię. Przy wartościach niższych, w zależności od współczynnika balistycznego i prędkości meteoroidu, możliwe są trajektorie zarówno przejściowe, jak i przecinające się z powierzchnią Ziemi.
Po wejściu do atmosfery lot dużych meteoroidów trwa z prawie stałą prędkością do wysokości 30 kilometrów, ponieważ opór rozrzedzonej górnej atmosfery jest niewielki. Ale ciśnienie powietrza na przedniej powierzchni gwałtownie rośnie. Tak więc przy prędkości wejścia meteoroidu wynoszącej 20 kilometrów na sekundę ciśnienie to osiąga 30 atmosfer na wysokości 35 kilometrów i 70 atmosfer na wysokości 30 km.
Badania meteoroidów pokazują, że mają one niską wytrzymałość i po osiągnięciu progów ciśnienia rozpadają się na wiele fragmentów o różnej wielkości. Małe frakcje meteorytu mają w sumie większy opór i są silnie hamowane, oddając swoją energię kinetyczną powietrzu. A zjawiskiem uwolnienia dużej ilości energii w ograniczonej objętości w krótkim czasie jest eksplozja.
Energia kinetyczna meteorytu jest ogromna. Tak więc przy prędkości meteoroidu wynoszącej 20 kilometrów na sekundę każdy kilogram jego masy ma energię odpowiadającą 50 kilogramom trotylu. Według różnych źródeł literackich masę meteorytu Tunguska szacuje się na 1 milion ton, a siła eksplozji odpowiada ponad 1000 bomb atomowych zrzuconych na japońskie miasta Hiroszima i Nagasaki.
Co możesz powiedzieć o zeznaniach naocznych świadków zjawiska Tunguska? Czy pozwalają zdefiniować parametry trajektorii?
- W wyniku ankiet, które były prowadzone w długich odstępach czasu, zebrano ogromną ilość materiału merytorycznego, często sprzecznego, ale innego nie ma. Przytoczmy bardzo ważny, naszym zdaniem, fragment gazety „Syberia” z 2 lipca 1908 roku: „… 17 lipca rano (w starym stylu) na początku godziny 9 rano zaobserwowaliśmy niezwykłe zjawisko natury. We wsi Nizhne-Karelinsky chłopi zobaczyli na północnym zachodzie, dość wysoko nad horyzontem, jakieś niezwykle silne (nie można było zobaczyć) ciało świecące niebieskawo-białym światłem, poruszające się od góry do dołu przez 10 minut. Ciało zostało przedstawione w postaci „fajki”, czyli cylindrycznej… Niebo było bezchmurne, tylko że nie wysoko nad horyzontem po tej samej stronie, po której obserwowano świecące ciało, była zauważalnie mała ciemna chmura. Było gorąco i sucho. Zbliżając się do Ziemi (las),błyszczące ciało zdawało się rozpływać, ale w jego miejsce utworzył się wielki obłok dymu i słychać było niezwykle mocne stukanie, jakby z wielkich spadających kamieni lub ognia armatniego. Wszystkie budynki się trzęsły. W tym samym czasie z chmury zaczął buchnąć nieokreślony płomień. Wszyscy mieszkańcy wioski w panice uciekli na ulice …"
A jakie informacje można wyciągnąć z tej notatki?
- Miejscowość Nizhne-Karelinskoye znajduje się w odległości 465 kilometrów od epicentrum eksplozji. Oznacza to, że ze względu na krzywiznę powierzchni Ziemi mieszkańcy mogli zobaczyć tylko to, co było wyżej niż 17 kilometrów nad epicentrum. Zjawisko wybuchu i jego skutki obserwowali dość wysoko nad horyzontem. Obala to akceptowaną w literaturze wysokość eksplozji wynoszącą 7–10 kilometrów.
Ogromny kłąb dymu wskazuje, że las zapalił się od promieniowania ognistej chmury. A wspomniana już mała chmura to nic innego jak fragmenty latającego meteorytu Tunguska pozostałe po eksplozji. Oznacza to, że nie przestał istnieć, ale odleciał dalej!
Jak wyjaśnisz anomalne zjawiska związane z lotem meteorytu?
- W nocy z 30 czerwca na 1 lipca 1908 r. Na Syberii Zachodniej, europejskiej części Rosji i Europie Zachodniej ciemność praktycznie nie nadeszła, wysoko na niebie obserwowano świecące chmury. Podobna sytuacja powstała po erupcji wulkanu Krakatoa, kiedy to do atmosfery wrzucono ogromną ilość popiołu.
Oczywiście eksplozja meteorytu Tunguska na dużej wysokości może doprowadzić do całkowitego zapylenia górnych warstw atmosfery. Małe frakcje mogą zostać zdmuchnięte przez wiatr w ciągu 15–20 godzin na duże odległości, ale nie do Europy Zachodniej, zbyt daleko. Na północno-wschodniej Syberii nie zaobserwowano żadnej białej nocy po eksplozji. Sugeruje to, że na dużych wysokościach na półkuli północnej panował wiatr północno-wschodni.
Spójrzmy teraz na hipotetyczną trajektorię meteorytu (lub jego fragmentów) za epicentrum eksplozji. Meteoryt dotarł do Atlantyku w ciągu kilku minut, pozostawiając za sobą pióropusz pyłu i stwarzając warunki do białej nocy na rozległym terytorium Eurazji.
Odnośnie białej nocy duński astronom Kool już 4 lipca 1908 r. W pościgu napisał: „… byłoby pożądane wiedzieć, czy bardzo duży meteoryt nie pojawił się ostatnio w Danii ani nigdzie indziej”.
Rozważmy jeszcze dwie anomalie Tunguska, które nie otrzymały jeszcze jednoznacznego wyjaśnienia.
Kilka minut po przejściu meteorytu magnetometry w Irkucku (około 900 kilometrów od epicentrum) zarejestrowały lokalną burzę magnetyczną, która trwała kilka godzin. Burze magnetyczne występują, gdy następuje gwałtowna zmiana w przepływie naładowanych cząstek ze Słońca do Ziemi z powodu jej obrotu i niestacjonarnych procesów jądrowych w niej.
Za latającym w atmosferze meteorytem Tunguska tworzy się ślad o wysokiej temperaturze i niezwykle dużej gęstości naładowanych cząstek. Obliczenia pokazują, że strumień tych cząstek przez przekroje poprzeczne śladu przewyższa nawet strumień cząstek ze Słońca przez przekrój poprzeczny Ziemi. Dlatego nie jest zaskakujące, że meteoryt Tunguska spowodował lokalną burzę magnetyczną. Nawiasem mówiąc, lokalne burze magnetyczne są rejestrowane, gdy rakiety są wystrzeliwane z miejsca testowego Bajkonur w odległości około 800 kilometrów. Wynika to z uwalniania dużej ilości naładowanych cząstek do atmosfery przez układ napędowy rakiet.
Wielu naocznych świadków zauważyło, że meteoryt Tunguska był elektrofoniczny …
- To nazwa dla jasnych ognistych kul, które emitują sycząco-świszczące dźwięki, słyszalne jednocześnie z ich lotem, kiedy fale akustyczne i uderzeniowe nie docierały jeszcze do obserwatora. Takie zjawiska są znane od dawna, ale nadal nie ma zadowalającego wyjaśnienia tego zjawiska. Jedną z pierwszych hipotez fizyki elektrofonów była hipoteza astronoma I. S. Astapowicza, zgodnie z którym dźwięk był generowany przez wypływ elektryczności statycznej z obiektów ziemskich, wywołany przejściem meteorytu. Inni badacze powiązali to zjawisko z zaburzeniami elektromagnetycznymi bez jasnego wyjaśnienia ich związku z falami dźwiękowymi.
Około jedna trzecia wszystkich ognistych kul, najjaśniejszych i najdłużej żyjących, jest elektrofoniczna. Te ogniste kule emitują znaczną energię cieplną, głównie w zakresie długości fal podczerwonych, która jest pochłaniana przez powierzchnię Ziemi. Różne obszary powierzchni - las, woda, pole - mają różne właściwości fizyczne i są podgrzewane do różnych temperatur, przenosząc ciepło do powierzchniowej warstwy powietrza, co powoduje określone spadki ciśnienia. Powstaje wiatr, wydając dźwięki sycząco-syczące.
Opierając się na powyższych i znanych faktach, jaki jest dla Ciebie obraz zjawiska Tunguska?
- Rankiem 30 czerwca 1908 r. Gigantyczny kamienny meteoroid pochodzenia asteroidy wszedł w atmosferę ziemską z prędkością około 20 kilometrów na sekundę po bardzo płaskiej trajektorii. Kąt jego wejścia w atmosferę na wysokości 100 kilometrów wahał się w granicach 7-9 stopni. Po przelocie około 1000 kilometrów meteoroid został zniszczony przez wysokie ciśnienie i eksplodował na wysokości 30-40 kilometrów. Las został podpalony promieniowaniem z rdzenia eksplozji. Fale uderzeniowe spowodowały ciągłą wycinkę lasów w miejscu o średnicy około 60 kilometrów i spowodowały trzęsienie ziemi o sile do 5 punktów.
Małe fragmenty meteorytu Tunguska o charakterystycznej wielkości do 0,2 metra spaliły się (odparowały) w epicentrum eksplozji. Większe fragmenty, biorąc pod uwagę wysokość eksplozji i mały kąt nachylenia trajektorii, leciały w tajdze na setki i tysiące kilometrów zgodnie z ich współczynnikami balistycznymi. Największe fragmenty meteorytu mogą spaść do Oceanu Atlantyckiego, a nawet wrócić w kosmos.
Zatkanie górnej warstwy atmosfery produktami wybuchu i odłamkami poruszającymi się po trajektorii doprowadziło do anomalii optycznych na rozległym terytorium Eurazji. Ślad meteorytu z wysokim poziomem naładowanych cząstek wywołał lokalną burzę magnetyczną. Promieniowanie i nierównomierne nagrzewanie się warstwy wierzchniej powietrza spowodowało, że samochód stał się elektrofoniczny.