СЕМИНАР ПО МЕХАНИКЕ ДЕФОРМИРУЕМОГО ТВЕРДОГО ТЕЛА
Руководитель: академик РАН И.Г. ГОРЯЧЕВА
21-ое ЗАСЕДАНИЕ 23 марта 2009 г., 14-00, ауд. 240
профессор Г.А. Тирский (НИИ механики МГУ)
"Проблема Тунгусского метеорита на рубеже двух веков"
Приведены достоверные факты падения космического тела (ТКТ) и его последствий в атмосфере и на поверхности Земли. Создание полного достоверного сценария события ТКТ важно свести к минимальному привлечению необычных или маловероятных представлений, далеких от ясных и очевидных механических и физико-химических процессов, происходящих вдоль баллистической траектории яркого болида. Задача ставится так: с неба (околоземного пространства) падает твердое тело со сверхорбитальной скоростью (более 11,2 км/с) с заданными кинематическими, динамическими и физико-химическими свойствами.
В докладе дается решение этой комплексной задачи. Дается полное аналитическое решение для модели идеального (недеформируемого и нетеплопроводного) метеороида, а также метеороида с учетом уноса массы. Находятся все кинематические характеристики. Показывается, что унос массы для тел с характерным размером ТКТ не превышает нескольких процентов до начала достижения опасных напряжений разрушения. Аналитически решается плоская и осесимметричная (сфера) задачи о напряженно-деформируемом состоянии упругого и термоупругого тела. Находятся зоны опасных нормальных, растягивающих и касательных напряжений, после достижения которых тело начинает дробиться. Модель дробления учитывает повышение прочности осколков на разрушение с уменьшением их размеров согласно статистической теории прочности В.Вейбулла. Дано решение задачи баллистики дробящихся и теряющих свою массу (от аэродинамического нагрева) метеороидов в аналитическом виде для неизотермической атмосферы. Выведена простая и физически ясная формула для максимального числа образующихся осколков. Получено условие образования метеорных дождей, когда на поверхность планеты выпадает до десятков и сотен тысяч метеоритов (Сихотэ-Алиньский метеорит, 1947г.) Для получения эффекта «взрыва» разработаны две модели. По первой модели для получения эффекта «взрыва» необходимо разрушение метеороида на куски размером менее сантиметра, после чего термонапряжения становятся достаточными для того, чтобы разрушить оставшиеся куски далее до крупной пыли, которая за доли секунды плавится и испаряется, образуя в атмосфере концевую вспышку – тепловой «взрыв». По второй модели в разрушенный кластер, состоящий из разрушенных кусков метеороида, проникает радиационный поток от ударного слоя (решена задача о проникающем радиационном потоке в полупрозрачное и прозрачное тело и обнаружена возможность появления максимальной температуры внутри тела), который практически мгновенно испаряет раздробленные куски метеороида, образуя тепловой «взрыв». Это наиболее вероятная картина «взрыва» ТКТ. Образуется взрывная ударная волна, которая вместе с баллистической падает на тайгу и производит повал леса и в эпицентре – пожар. Эта задача решена численно. Горячее облако за ударной волной тормозится, и оно далее начинает подниматься в виде струи (плюма) со скоростью до 2 км/с. Плюм за счет излучения и расширения охлаждается, проскакивает равновесную высоту и далее на высоте 70 – 80 км совершает колебания. Газообразные продукты плюма вступают в хемилюминесцентные (светящиеся) реакции с воздухом и озоновым слоем, продукты которых ветром уносятся на Запад, образуя светящееся ночное небо. Кроме того, образуются азотные соединения, которые выпадают с дождем в виде кислотных дождей, увеличивая скорость произрастания растительности под траекторией ТКТ.
Появление после падения ТКТ магнитной бури, гравитационно-акустических волн, обогнувших земной шар, серебристых облаков, усиление выпадения осадков и др. требует дальнейших исследований для доказательства разрабатываемого сценария этого уникального природного явления, не наблюдавшегося и не упоминавшегося ранее в истории человечества.