Без кейворда

Метеориты 15 февраля 2013 года в небе над Челябинском на юге России взорвался метеор.

Метеориты

15 февраля 2013 года в небе над Челябинском на юге России взорвался метеор. Хотя в результате метеорита не пострадали ни люди, ни здания, ударная волна от взорвавшегося объекта ранила около 1500 человек и причинила ущерб 7200 зданиям в регионе. Огненный шар и был заснят на видео, в основном видеорегистраторами по всему региону, которые были размещены в Интернете отдельными лицами новостных организаций. Хотя Челябинский метеорит, вероятно, весил около 12 000–13 000 метрических тонн, а до взрыва имел размеры от 17 до 20 м в диаметре, ученые поспешили отметить, что он был очень маленьким по сравнению с другими объектами, которые потенциально могли поразить Землю. Взрыв высвободил энергию примерно в 500 килотонн в тротиловом эквиваленте (примерно в 20-30 раз больше энергии, чем при атомной бомбе Хиросимы). Событие принесло миру 'Обратите внимание на вполне реальные опасности, связанные с падением объектов из космоса.

Метеоритпредставляет собой кусок породы из космоса , который ударяет по поверхности Земли.

Метеороидявляется метеоритом , прежде чем он попадает на поверхность Земли.

Метеоры- это светящиеся фрагменты горной породы из-за пределов атмосферы Земли, которые горят и светятся при входе в атмосферу Земли. Их чаще называют падающими звездами. Некоторые метеоры, особенно более крупные, могут выжить при прохождении через атмосферу и стать метеоритами, но большинство из них представляют собой небольшие объекты, которые полностью сгорают в атмосфере. На самом деле они не падающие звезды.

Огненные шары- очень яркие метеоры.

На протяжении всей истории были сообщения о камнях, падающих с неба, но научное сообщество не признавало внеземное происхождение метеоритов до 1700-х годов. В новейшей истории метеориты даже поражали людей -

1938 - небольшой метеорит врезался в крышу гаража в Иллинойсе.

1954 - Метеорит весом 5 кг упал через крышу дома в Алабаме.

1992 - Небольшой метеорит разрушил машину недалеко от Нью-Йорка.

2003 - 20-килограммовый метеорит врезался в двухэтажный дом в пригороде Нового Орлеана.

2003 год - метеоритный дождь разрушил несколько домов и ранил 20 человек в Индии.

Фрагменты метеоритов были обнаружены по всей поверхности Земли, хотя большинство из них было найдено в Антарктиде. В Антарктиде их легко увидеть на заснеженной поверхности или во льду.

Состав и классификация метеоритов

Метеориты можно разделить на три типа:

Камни - каменные метеориты напоминают камни, найденные на Земле и внутри нее. Это наиболее распространенный тип метеоритов, хотя из-за того, что они напоминают земные скалы, их не принято считать метеоритами, если только кто-то на самом деле не станет свидетелем их падения. Каменные метеориты состоят в основном из минералов оливина и пироксена. Некоторые из них имеют состав, который примерно соответствует составу мантии Земли. Различают два типа:

Хондриты- хондриты - самый распространенный тип каменных метеоритов. Они изготовлены из оливина, пироксена и железоникелевых сплавов, обладающих магнитными свойствами. Они состоят из небольших круглых сфер, называемых хондрами, состоящих из минералов оливина и пироксена. Похоже, что они образовались в результате быстрого таяния с последующим быстрым охлаждением в начале истории Солнечной системы. Радиометрические датировки большинства хондритов составляют около 4,6 миллиарда лет.

Ахондриты- ахондриты состоят из тех же минералов, что и хондриты, но не имеют хондр. Похоже, они были нагреты, расплавлены и перекристаллизованы, так что хондр больше нет. Больше всего напоминают вулканические породы, найденные на Земле.

Утюги - железные метеориты состоят из сплавов железа и никеля. Их легко узнать, потому что они имеют гораздо более высокую плотность, чем нормальные породы земной коры. Таким образом, большинство метеоритов, обнаруженных населением, являются железными метеоритами. Все магнитные. При огранке и полировке железные метеориты демонстрируют отчетливую текстуру, называемую узором Видманштеттена. Этот узор является результатом медленного охлаждения некогда горячего твердого материала. Большинство исследований предполагают, что такое медленное охлаждение произошло в ядре гораздо более крупного тела, которое с тех пор было фрагментировано. Железные метеориты дают нам ключ к разгадке состава ядра Земли.

Каменное железо - метеориты из каменного железа состоят из смеси силикатного камня и железа. Некоторые показывают силикаты, встроенные в матрицу из сплава железа и никеля. Другие встречаются в виде брекчий, где фрагменты каменного и железного материала были скреплены вместе либо нагреванием, либо химическими реакциями.

Происхождение метеоритовБольшинство метеоритов представляют собой фрагменты более крупных тел, называемых родительскими телами. Это могли быть маленькие планеты или большие астероиды, входившие в первоначальную солнечную систему. Есть несколько возможностей относительно того, откуда произошли эти родительские тела или их фрагменты.

Пояс астероидов пояс астероидовнаходится между орбитами Марса и Юпитера. Он состоит из около 100 000 объектов, называемых астероидами. Астероиды- это небольшие скалистые тела неправильной формы с кратерами на поверхности. Около 4000 из этих астероидов были официально классифицированы, и их орбитальные пути известны. Как только они классифицируются таким образом, им дается имя.

Астероиды - это либо остатки планеты, которая образовалась в районе между Марсом и Юпитером, но позже была разбита в результате столкновения с другим планетным телом, либо являются фрагментами, которые не смогли прирастить к планете. Последняя возможность более вероятна, потому что общая масса астероидов даже не равна нашей Луне. Похоже, что некоторые из астероидов достаточно велики, чтобы претерпеть внутреннюю дифференциацию. Дифференциация - это процесс, который формирует наслоения в планетарном теле (т.е. Земля разделилась на ядро, мантию и кору). Если эти более крупные астероиды действительно подверглись дифференциации, это могло бы объяснить происхождение различных типов метеоритов. Из-за формы астероидов также кажется, что некоторые из них подверглись фрагментации в результате столкновений с другими астероидами.Такие столкновения могли привести к тому, что более крупные тела распались на более мелкие объекты, которые мы наблюдаем как метеориты.

Есть много свидетельств того, что астероиды могли быть родительскими телами метеоритов. Более крупные из них могли разделиться на ядро, мантию и кору. В таком случае фрагментация этих больших тел привела бы к двум вещам: во-первых, фрагменты объяснили бы различные типы метеоритов, найденных на Земле: камни, представляющие мантию и кору исходного родительского тела, утюги, представляющие ядра, и каменные утюги. граница между ядром и мантией родительских тел. Во-вторых, столкновения, вызвавшие фрагментацию, могут отправить фрагменты на орбиты, пересекающие Землю.

Некоторые астероиды имеют орбиты, приближающие их к Земле. Они называются объектами Amor. У некоторых есть орбитальные пути, которые пересекают орбитальный путь Земли. Их называют астероидами, пересекающими Землю,или объектами Аполлона. Все объекты, которые имеют близкое приближение к Земле, часто называют объектами, сближающимися с Землейили ОСЗ. Известно около 150 ОСЗ диаметром от 1 до 8 км, но это лишь небольшая часть от общего числа. Многие ОСЗ в конечном итоге столкнутся с Землей. Эти объекты имеют нестабильные орбиты, потому что они находятся под гравитационным влиянием как Земли, так и Марса. Источником этих объектов, вероятно, является пояс астероидов.

    Кометы как родительские тела метеоритов

Cometэто тело, которое вращается вокруг Солнца по эксцентрической орбите. Эти орбиты не являются круговыми, как у планет, и не обязательно находятся в одной плоскости с планетами. Большинство комет имеют эллиптические орбиты, которые отправляют их в дальние пределы Солнечной системы и обратно, чтобы приблизиться к Солнцу. Когда комета приближается к Солнцу, солнечное излучение выделяет газы в результате испарения поверхности кометы. Эти газы отталкиваются от кометы и светятся в солнечном свете, давая комете ее хвост. Хотя внешняя поверхность комет, кажется, состоит из ледяного материала, такого как вода и твердый углекислый газ, они, вероятно, содержат более твердое ядро. Из-за своей эксцентричной орбиты многие кометы в конечном итоге пересекают орбиту Земли. Многие метеорные потоки могут быть вызваны пересечением Землей орбиты фрагментированной кометы.

События воздействия

Когда большой объект ударяется о поверхность Земли, скала в месте удара деформируется, и часть ее выбрасывается в атмосферу, чтобы в конечном итоге упасть обратно на поверхность. В результате образуется углубление в форме чаши с приподнятым краем, называемое ударным кратером. Размер ударной кратера зависит от таких факторов, как размер и скорость падающего объекта, а также угол, под которым он ударяется о поверхность Земли.

Скорость и выделение энергии входящими объектами

Скорости падения небольших метеоритов на Землю колеблются от 4 до 40 км / сек. Более крупные объекты не будут сильно замедляться трением, связанным с прохождением через атмосферу, и, таким образом, будут сталкиваться с Землей с большой скоростью. Расчеты показывают, что метеорит диаметром 30 м и весом около 300 000 тонн, движущийся со скоростью 15 км / сек (33 500 миль / час), выделит энергию, эквивалентную примерно 20 миллионам тонн в тротиловом эквиваленте.

Такой метеорит упал в Метеоритный кратер в Аризоне (кратер Барринджер) около 49000 лет назад, оставив кратер диаметром 1200 м и глубиной 200 м.

Количество энергии, выделяемой при ударе, зависит от размера тела и его скорости.

где E = энергия, M = масса (зависит от размера и плотности объекта) и V = скорость.

Столкновение, подобное тому, которое произошло на полуострове Юкатан в Мексике около 65 миллионов лет назад, которое считается ответственным за вымирание динозавров и множества других видов, создало кратер Чиксулуб диаметром 180 км и высвободило энергию, эквивалентную примерно 100 миллионам мегатонн. тротила.

Для сравнения: количество энергии, необходимое для создания ядерной зимы на Земле в результате ядерной войны, составляет около 8000 мегатонн, а энергетический эквивалент мирового ядерного арсенала составляет около 60 000 мегатонн.

Поверхности с кратерами

Механика образования кратеров при ударе.

Люди никогда не наблюдали падения крупных метеоритов. Большая часть наших знаний о том, что будет дальше, должно быть получено в результате масштабных экспериментов. Когда твердый объект врезается в Землю, он сжимает породы, образуя впадину и вызывая выброс в атмосферу струи осколков горной породы и пыли. Этот материал называется выбросом.. Удар пошлет ударную волну в скалы внизу, и скалы будут раздроблены на мелкие фрагменты, образуя брекчию. Некоторые выбросы будут достаточно горячими, чтобы испариться, а выделяемое при ударе тепло может быть достаточно высоким, чтобы фактически расплавить породу в месте удара. Ударная волна, входящая в Землю, сначала будет двигаться как волна сжатия (P-волна), но после прохождения волны сжатия волна расширения (волна разрежения) вернется к поверхности. Это приведет к подъему дна кратера, а также может вызвать изгиб скалы вокруг края кратера вверх. В породах вокруг кратера также могут возникать разломы, в результате чего кратер увеличивается в размерах и имеет концентрический набор колец.

Выброс в конечном итоге осядет обратно на поверхность Земли, образуя одеяло выброса,которое является толстым у края кратера и истончается кнаружи от кратера. Скалы под кратером, которые не расплавились в результате удара, будут сильно разрушены. Все это займет 1-2 минуты.

Удары метеоритов и массовые вымирания

Ожидается, что удар космического объекта размером более 1 км будет ощущаться по всей поверхности Земли. Более мелкие объекты, безусловно, разрушили бы экосистему в непосредственной близости от удара, аналогично последствиям извержения вулкана, но более крупные столкновения могут иметь глобальное влияние на жизнь на Земле. Здесь мы сначала рассмотрим возможные последствия столкновения, а затем обсудим, как столкновения могли привести к массовому вымиранию видов на Земле в прошлом.

Региональные и глобальные эффекты.Опять же, мы, люди, не знаем из первых рук, какими будут последствия удара большого метеорита (размером>1 км) или кометы. Тем не менее, можно проводить расчеты и масштабные эксперименты для оценки эффектов. Здесь резюмируется общий консенсус.

Геологические свидетельства массового вымирания

  • конец третичного периода, 1,6 миллиона лет назад.
  • конец мелового периода, отмечая границу между меловым и третичным периодами 65 млн лет назад. (Геологи используют букву K для обозначения мелового периода и букву T для третичного периода. Поэтому эту границу обычно называют границей KT).
  • конец триаса, 208 млн лет назад.
  • конец перми, 245 млн лет назад (по оценкам, более 96% видов, существовавших в то время, вымерли).
  • конец девона, 360 лет назад
  • конец ордовика, 438 млн. лет назад
  • конец кембрийского периода, 505 млн лет назад
  • Риск- Подсчитано, что в любой год вероятность того, что вы умрете от удара астероида или кометы, составляет от 1 к 3000 до 1 к 250 000. В таблице ниже показаны шансы умереть в США от различных других причин. Хотя это кажется маловероятным, у вас есть шанс умереть от других стихийных бедствий, таких как наводнения и торнадо. На самом деле шансы умереть от удара намного выше, чем шансы выиграть в лотерею Powerball.

Шансы умереть в США от определенных причин в течение жизни человека

В марте 1989 года астероид 1989 FC прошел в пределах 700 000 км от Земли, пересек орбиту Земли. Он не был обнаружен до тех пор, пока не прошел через орбиту Земли. Его размер оценивался примерно в 0,5 км. Ожидается, что такое тело будет падать на Землю примерно раз в миллион лет или около того и выделять энергию, эквивалентную примерно 10 000 мегатонн в тротиловом эквиваленте, что немного больше, чем энергия, выделяемая в ядерной войне, и достаточно, чтобы вызвать ядерную зиму (см. график выше). Хотя 700000 км кажутся огромным расстоянием, это означает, что Земля пролетит всего несколько часов на орбитальных скоростях.

19 марта 2004 года астероид диаметром 30 м, названный 2004 FH, пролетел на расстоянии 26 500 миль (43 000 км) от Земли, сразу за орбитой метеорологических спутников. Объект был маленьким и, вероятно, вызвал бы локальный эффект только в том случае, если бы попал в атмосферу Земли, но он был обнаружен всего за 4 дня до того, как пролетел.

8 ноября 2011 г. по орбите Луны прошел астероид 2005 YU55 диаметром 400 м. Впервые такой объект был известен и сфотографирован до того, как достиг своей ближайшей точки к Земле - http://www.nasa.gov/multimedia/videogallery/index.html?media_id=120141271

В июне 2012 года астероид 2012 LZ1 прошел на расстоянии около 3 миллионов миль от Земли. Хотя это никогда не было угрозой, тот факт, что он был обнаружен всего за несколько дней до этого, вызывал тревогу. Кроме того, его размер первоначально оценивался всего в 500 м в диаметре, но когда он пролетел, ученые поняли, что это заниженная оценка. Его размер оказался около 1 км.

  • Шкала Турина -чтобы разработать более эффективные средства передачи информации о потенциальных опасностях возможного столкновения с космическим объектом, ученые разработали шкалу, описывающую потенциал (см. - http://neo.jpl.nasa.gov/torino_scale .html). Шкала называется Туринской шкалойи показана ниже.

0

1

2

3

4

5

6

7

  • Прогнозирование и предупреждение.В 1998 году ученые и Конгресс одобрили исследование Spaceguard Survey, целью которого было выявить 90% всех ОСЗ размером более 1 км. В сентябре 2011 года НАСА объявило, что им было идентифицировано 93% всех ОСЗ такого размера, а из общего числа существующих (989) они идентифицировали 911. Для ОСЗ среднего размера с размерами от 100 м до 1 км 5 200 были найдены и отслеживаются, но, по оценкам, еще более 15 000 таких тел еще не обнаружены.
  • Смягчение- удары - единственная природная опасность, которую мы можем предотвратить, отклонив входящий объект или уничтожив его. Конечно, мы должны сначала узнать о таких объектах и ​​их путях, чтобы дать нам достаточное предупреждение для подготовки защиты. Обычно считается, что достаточно времени около 10 лет. Это, вероятно, даст нам достаточно времени, чтобы подготовить космическую миссию, чтобы перехватить объект и отклонить его путь, вызвав ядерный взрыв. Однако в настоящее время подробных планов нет. Но даже если бы у нас не было возможности уничтожить или отклонить такой объект, 10-летнее предупреждение предоставило бы достаточно времени для хранения продуктов и припасов и, возможно, даже для эвакуации территории, непосредственно окружающей предполагаемое место падения.

Примеры вопросов по этому материалу, которые можно задать на экзамене

    Сильное землетрясение - до 13 баллов по шкале Рихтера и многочисленные афтершоки большой магнитуды могут возникнуть в результате столкновения с Землей крупного объекта.

    Определите следующее: (a) метеорит, (b) метеороид, (c) падающая звезда, (d) метеор, (e) комета, (f) объект Аполлон, (g) пояс астероидов, (h) масштаб Турина.

Вероятность столкновения равна нулю или намного меньше вероятности того, что случайный объект такого же размера столкнется с Землей в течение следующих нескольких десятилетий. Это обозначение также относится к любому небольшому объекту, который в случае столкновения вряд ли достигнет поверхности Земли в целости и сохранности.
События, заслуживающие тщательного мониторинга

(Зеленая зона)
Шанс столкновения крайне маловероятен, примерно такой же, как случайный объект такого же размера, ударяющийся о Землю в течение следующих нескольких десятилетий.
События, вызывающие озабоченность

(желтая зона)
Довольно близкая, но вполне обычная встреча. Столкновение маловероятно.
Близкое столкновение с 1% или более вероятностью столкновения, способного вызвать локальные разрушения.
Близкое столкновение с вероятностью 1% или выше столкновения, способного вызвать региональные разрушения.
Угрожающие события

(оранжевая зона)
Близкое столкновение со значительной угрозой столкновения, способного вызвать региональные разрушения.
Близкое столкновение со значительной угрозой столкновения, способного вызвать глобальную катастрофу.
Близкое столкновение с чрезвычайно значительной угрозой столкновения, способного вызвать глобальную катастрофу.
Определенные столкновения

(красная зона)