Выделение энергии в атмосфере при падении космических тел размером 20–250 метров

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты расчетов разрушения, испарения и торможения каменных метеороидов размером от 20 до 250 метров в атмосфере Земли. Подробно исследуется перераспределение тепловой и кинетической энергии между конденсированным веществом метеороида, его парами и воздухом. Показано, что при размерах ударника в несколько десятков метров испаренное вещество не тормозится сразу, а долго летит вдоль траектории, постепенно передавая энергию воздуху. В результате основное энерговыделение в атмосфере происходит на стадии торможения струи паров, уже после того, как метеороид и его фрагменты полностью испарились.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Шувалов

Институт динамики геосфер имени академика М. А. Садовского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: shuvalov@idg.ras.ru
Россия, Москва

О. П. Попова

Институт динамики геосфер имени академика М. А. Садовского РАН

Email: shuvalov@idg.ras.ru
Россия, Москва

Д. О. Глазачев

Институт динамики геосфер имени академика М. А. Садовского РАН

Email: shuvalov@idg.ras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Авилова И.В., Биберман Л.М., Воробьев В.С. и др. Оптические свойства горячего воздуха. М.: Наука. 1970. 320 с.
  2. Бронштэн В.А. Физика метеорных явлений. М.: Наука. 1981. 416 с.
  3. Григорян С.С. О движении и разрушении метеоритов в атмосферах планет // Космические исследования. 1979. Т. 17. № 6. С. 875–893.
  4. Косарев И.Б. Расчет термодинамических и оптических свойств паров вещества космических тел, вторгающихся в атмосферу Земли // Инженерно-физический журн. 1999. Т. 72. № 6. С. 1067–1075.
  5. Кузнецов Н.М. Термодинамические функции и ударные адиабаты воздуха при высоких температурах. М.: Машиностроение. 1965. 463 с.
  6. Шувалов В.В., Трубецкая И.А. Гигантские болиды в атмосфере Земли // Астрономический вестник. 2007. Т. 41. № 3. С. 241–251.
  7. Шувалов В.В., Иванов Б.А. Трехмерное моделирование торможения астероида в атмосфере Венеры // Динамические процессы в геосферах. 2023. Т. 15. № 1. С. 54–62.
  8. Шувалов В.В., Иванов Б.А. Ударные структуры на Венере как результат разрушения астероидов в атмосфере // Астрономический вестник. 2024. Т. 56. № 2. С. 241–251 .
  9. Boslough M.B., Crawford D.A. Shoemaker-Levy 9 and plume-forming collisions on Earth. Near-Earth Objects / Remo J.L. (ed.). New York: N.Y. Academy of Sciences. 1997. P. 236–282.
  10. Boslough M.B.E., Crawford D.A. Low-altitude airbursts and the impact threat // International Journal of Impact Engineering. 2008.V. 35. № 12. P. 1441–1448.
  11. Chyba C.F., Thomas P.J., Zahnle K.J. The 1908 Tunguska explosion: atmospheric disruption of a stony asteroid // Nature. 1993. V. 361. № 6407. P. 40–44.
  12. Crawford D.A., Boslough M.B., Trucano T.G., Robinson A.C. The impact of Comet Shoemaker-Levy 9 on Jupiter // Shock Waves. 1994. V. 4. № 1. P. 47–50.
  13. Hills J.H., Goda M.H. The fragmentation of small asteroids in the atmosphere // Astronomical J. 1993. V. 105. № 3. P. 1114–1144.
  14. Korycansky D.G., Zahnle K.J., Mac Low M.-M. High-resolution simulations of the impacts of asteroids into the Venusian atmosphere II: 3D models // Icarus. 2002. V. 157. P. 1–23.
  15. Shuvalov V.V. Multi-dimensional hydrodynamic code SOVA for interfacial flows: Application to thermal layer effect // Shock Waves. 1999. V. 9. № 6. P. 381–390.
  16. Shuvalov V.V., Artem’eva N.A., Kosarev I.B. 3D hydrodynamic code SOVA for multimaterial flows, application to Shoemaker-Levy 9 comet impact problem // Int. J. Impact Engineering. 1999. V. 23. P. 847–858.
  17. Shuvalov V.V., Artemieva N.A. Numerical modeling of Tunguska-like impacts // Planetary and Space Science. 2002. V. 50. P. 181–192.
  18. Shuvalov V.V., Ivanov B.A. Impact Structures on Venus as a Result of Asteroid. Destruction in the Atmosphere // Solar System Research. 2024. V. 58. № 2. P. 220–230.
  19. Svetsov V.V., Nemtchinov I.V., Teterev A.V. Disintegration of Large Meteoroids in Earth’s atmosphere: Theoretical models // Icarus. 1995. V. 116. № 1. P. 131–153.
  20. Shuvalov V.V., Trubetskaya I.A. Аerial bursts in the terrestrial atmosphere // Solar System Research. 2007. V. 41. № 3. P. 220–230.
  21. Thompson S.L., Lauson H.S. Improvements in the Chart-D radiation hydrodynamic code III: Revised analytical equation of state. Rep. SC-RR-71 0714. Albuquerque, NM: Sandia Laboratories. 1972. 119 p.
  22. Zahnle K.J., Mac-Low M.M. The Collision of Jupiter and Comet Shoemaker-Levy 9 // Icarus. 1994. V. 108. № 1. P. 1–17.
  23. Zahnle K.J. Airburst origin of dark shadows on Venus // J. Geophysical Research. 1992. V. 97. № E6. P. 10243–10255.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Распределения конденсированного вещества метеороида (показано черным цветом), паров метеороида (показаны темно-серым цветом) и ударносжатого воздуха (показан светло-серым цветом) при полете метеороида диаметром 50 м на разных высотах H. Все расстояния указаны в км.

Скачать (280KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределения температуры в кК при полете метеороида диаметром 50 м на разных высотах H. Все расстояния указаны в км.

Скачать (303KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости от высоты полета Н энергии метеороида или его фрагментов (тонкая черная линия), полной (толстая серая линия) и кинетической вдоль траектории (пунктирная толстая серая линия) энергии паров, полной (тонкая серая линия) и кинетической вдоль траектории (пунктирная тонкая серая линия) энергии ударносжатого воздуха и скорости метеора (толстая черная линия) при падении метеороидов размером D = 20 м (а), D = 50 м (б) и D = 120 м (в). Все энергии отнесены к начальной энергии метеороида Еm0, а скорость отнесена к начальной скорости метеороида.

Скачать (194KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимости от высоты полета Н интенсивности потери энергии метеороидами с начальным размером D = 20 м (а) и 50 м (б) dEm/dH (толстые черные линии) и интенсивности выделения энергии в воздухе dEα/dH (толстые серые линии). Em(H) и Eα(H) — зависимости энергии конденсированного вещества метеороида Em и воздуха Eα от высоты полета H. Тонкие черные кривые показывают распределение энергии воздуха по высоте H в момент времени, когда пары затормозились. Все энергии отнесены к начальной энергии метеороида Еm0.

Скачать (139KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости от начального диаметра ударника: (а) — относительной энергии метеороида или его фрагментов Em/Em0 (тонкие кривые) и относительной энергии паров метеороида Ev/Em0 (толстые кривые); (б) — относительного эффективного диаметра D/D0 астероида (или облака его фрагментов и/или паров) в момент удара по твердой поверхности. Черные кривые показывают результаты расчетов для угла падения 45°, серые — 90°.

Скачать (195KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025