Владимир Гетман - Внуки Солнца

Скорости входа метеороидов в земную атмосферу заключены в интервале 11,2—72 км/с. Причем предельные значения скоростей метеороидов определяются так называемой скоростью убегания с Земли и из Солнечной системы (иначе говоря, с соответствующей второй космической скоростью). Скорость убегания с Земли равна 11,2 км/с, и ни один метеороид не может войти в земную атмосферу, имея скорость относительно движения Земли меньше, чем эта. Скорость убегания из Солнечной системы на расстоянии Земли от Солнца равна 42 км/с. Но поскольку скорость орбитального движения Земли вокруг Солнца составляет примерно 30 км/с, то, естественно, максимально возможная скорость относительно Земли у встречного метеороида равна приблизительно 72 км/с. Это очень большая скорость: если переведем ее в более привычные для нас единицы — километры в час, то получим фантастическую скорость — почти 260 000 км/ч. (Для сравнения напомним, что, например, скорость современного сверхзвукового самолета составляет 3000 км/ч, а скорость пули, выпущенной из ружья, еще меньше.)

Благодаря высокой скорости даже ничтожный по массе метеороид обладает огромной кинетической энергией (половина произведения массы тела на квадрат скорости). Кинетическая энергия ружейной пули массой 6,8 г составляет 2 кДж, в то время как энергия метеороида такой же массы, обладающего скоростью 72 км/с, равняется около 20 000 кДж. Влетая в земную атмосферу, такое тело обрушивает на встречные молекулы воздуха удар страшной силы. При этом достается и самому телу: каждое соударение притормаживает его стремительный бег и чуть-чуть разогревает ничтожно малый участок его лобовой поверхности. Чем глубже тело проникает в атмосферу, тем чаще оно ощущает взаимодействие молекул, число которых резко возрастает с приближением к поверхности Земли.

Вспомните, как дождевые капли «взаимодействуют» с зонтиком. Вначале на зонтик падают лишь редкие первые капли, но по мере усиления дождя капли барабанят все чаще и чаще и наконец переходят в сплошной ливень. У метеороида уже на высоте порядка 100 км сила сопротивления молекул воздуха создает давление на каждый квадратный сантиметр поверхности тела в несколько килограммов, а на высоте 60 км — в тысячи раз больше. Поэтому многие метеороиды подвергаются механическому дроблению на отдельные осколки. Хрупкие тела дробятся на больших высотах, прочные — на меньших.

Чрезвычайно быстро происходит разогрев метеороида. За считанные секунды, иногда и доли секунды, температура его лобовой поверхности поднимается до 2000–3000 К, расплавленное метеорное вещество начинает испаряться, образуя вокруг тела плотное светящееся газовое облако. Начало свечения облака и воспринимается нами как появление метеора. В момент наивысшей скорости испарения яркость метеора достигает наибольшего значения.

Обычно вдоль пути метеора его яркость возрастает постепенно до максимального значения, а затем уменьшается до нуля. Но иногда наблюдаются внезапные вспышки яркости. Причина вспышек долгое время была предметом оживленных дискуссий. Не вдаваясь в подробности, заметим, что наиболее правдоподобно выглядела идея, основанная на дроблении метеороида на осколки. Суммарная поверхность множества осколков во много раз превышает поверхность родительского тела, что приводит к резкому увеличению скорости испарения метеорного вещества и, следовательно, к возрастанию яркости метеора. Блестящим подтверждением правильности этого предположения явились снимки метеоров и болидов, полученные в Душанбе методом мгновенной экспозиции.

Проиллюстрируем сказанное на примере замечательного болида, сфотографироваиного в Душанбе 19 июля 1977 года. Болид был медленным, ярким и настолько продолжительным, что позволил получить на снимке 92 изображения вместо обычных 10–20. Появившись на небе едва заметной звездочкой, он стремительно разрастался и через 1,5 с, когда метеороид, пролетев 30 км сквозь все более уплотняющуюся атмосферу, внезапно разделился на множество осколков, увеличил яркость почти в 100 раз. На рис. 15, а представлен снимок болида, полученный обычным методом фотонаблюдений, на рис. 15, б — четыре последовательных снимка, сделанных методом мгновенной экспозиции (направление движения болида на обоих снимках слева направо). Последние снимки воспроизводятся в другом масштабе, поэтому из соображения экономии места общий снимок разделен на четыре последовательных отрезка, помещенных друг под другом. На обычном снимке болид после вспышки выглядит как непрерывная сужающаяся светлая полоса («фотография автогонщика, смазанная его движением»).

Рис. 15. а — Снимок болида, полученный обычным методом фотонаблюдений, б — Четыре последовательных снимка, сделанных методом мгновенных экспозиций. Видно целое семейство осколков, движущихся как самостоятельные метеоры

На мгновенном снимке видна серия «портретов» болида. После вспышки обозначилось целое семейство осколков, движущихся как самостоятельные метеоры. Осколки имеют разные размеры, а траектория одного из них отличается от траекторий остальных. Естественно, что при обработке уникального снимка эта сторона явления вызвала повышенный интерес. На основе точных измерений координат осколков и яркости их следов удалось получить очень ценные сведения о характере торможения метеороидов в атмосфере и оценить энергию дробления. На снимке получены прямые свидетельства того, что процессом, ускоряющим разрушение метеороида, может быть отделение крупных и мелких фрагментов. При этом самые мелкие испаряются сразу после дробления, порождая яркую вспышку.

Исключительную ценность представляет и спектр болида, полученный также по методу мгновенной экспозиции, содержащий большое количество линий железа, магния и натрия.

Откуда же пришел к нам космический странник? Каково его происхождение?

Некоторые косвенные признаки (сравнительно малая скорость входа в атмосферу — 23 км/с, обилие линий железа в спектре) как будто бы указывали на то, что метеороид родился в поясе астероидов. Однако расчеты, основанные на данных наблюдений, дали вытянутую орбиту, простирающуюся за пределы орбиты Юпитера. Подобные орбиты чаще всего имеют кометы. Как мы помним, некоторые из них, разрушаясь под действием солнечного тепла, порождают рои метеороидов. Было заманчиво попробовать найти комету — возможную родительницу метеороида. Сложность задачи усугублялась тем, что влияние тяготения больших планет со временем изменяет орбиты кометы и орбиты порожденных ею метеороидов. Поэтому необходимо проследить эволюцию орбит на сотни и тысячи, а лучше на миллионы лет в прошлое.