Ученые из Института динамики геосфер РАН (ИДГ) создали математическую модель, описывающую последствия падения на Землю крупных космических тел размером более 30 метров. Свои расчеты ученые сравнили с параметрами Челябинского метеорита.
Крупные космические объекты массой в десятки тысяч тонн падают на Землю крайне редко. Самым известным случаем падения такого тела за последние десятилетия было Челябинское событие 15 февраля 2013 года. Первоначальный размер вошедшего в атмосферу метеорита оценили в 17 метров, а его массу — в 10 000 тонн. Мощность энерговыделения составила несколько сотен килотонн в тротиловом эквиваленте, что в 20 раз мощнее бомбы, сброшенной на Хиросиму. Фатальных последствий не было потому, что взрыв произошел на большой высоте, и его энергия рассеялась по обширной площади.
Российские ученые проанализировали данные наблюдений за природными и техногенными катастрофами и разработали комплекс численных моделей, с помощью которых оценили опасные последствия падений на Землю крупных космических тел.
В модели учли основные поражающие факторы, опасные для людей и инфраструктуры, — это параметры ударной волны (её давление и скорость вызываемого ей ветра), тепловое излучение, атмосферные возмущения, в том числе ионосферные (возмущения в верхней части атмосферы, насыщенной ионами и свободными электронами).
Для описания разрушения крупных космических тел в атмосфере планет использовали жидкостную модель. Когда космический объект тормозится, он выделяет энергию и деформируется на высотах, где аэродинамическая нагрузка (давление воздуха) существенно превышает его прочность, поэтому он разрушается, и его рассматривают как жидкость (или состоящее из песка тело). В исследовании ученые показали, что жидкостная модель корректно описывает падение Челябинского метеорита.
«Граница применимости нашей модели — объекты более 30−50 метров, но переходный случай Челябинского метеорита мы смогли описать достаточно хорошо. Получается, что модель применима для всех тел, которые могут принести более или менее существенные разрушения. Мы можем предсказать характеристики ударной волны, размер зоны разрушения и массовых пожаров, амплитуду ионосферных возмущений, размер образовавшегося кратера», — рассказал одни из авторов работы, заведующий лабораторией математического моделирования геофизических процессов ИДГ Валерий Шувалов.
По заверениям специалистов, вероятность падения таких метеоритов, как челябинский и тунгусский (размером около 60−80 метров), крайне невелика, но даже самые мощные телескопы не могут их оперативно зафиксировать. В настоящее время астрономы отслеживают большую часть больших космических тел, диаметр которых измеряется в километрах.
«Объектов диаметром несколько десятков и сотен метров очень много, а обнаружить их на данный момент практически невозможно. Челябинское космическое тело было еще достаточно маленьким, а вот тунгусское, диаметр которого был чуть меньше 100 метров, способно было уничтожить крупный мегаполис, например Москву», — прокомментировал Шувалов.
Результаты работы опубликованы в журнале Planetary and Space Science.