Tunguska.Ru
Добро пожаловать, %1$s. Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.
17 Ноябрь 2018, 16:43:40

:    
9242 985 63
: ЕК
*
+  Tunguska.Ru
|-+  Вести из обсерватории
| |-+  Кометы, метеориты, астероиды (Модераторы: vitrom, obat)
| | |-+  Челябинский болид 15-02-2013
0 и 1 Гость просматривают эту тему. « предыдущая тема следующая тема »
: [1]
: Челябинский болид 15-02-2013  ( 15739 )
vitrom
Moderator
Tunguska.Ru
*****

Карма: Каждому свой досуг +3/-0
Оффлайн Оффлайн

: 1254



« : 16 Февраль 2013, 02:45:45 »

Принимая во внимание, что значимая часть коллектива нашего сайта, сегодня улетает в Новую Зеландию с астрономическими задачами, адресую всех заинтересованных на ветку сайта, где сосредоточена наиболее полная информация по Челябинскому болиду: http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,104303.0.html


* ff-Дмитрий-Макарович-Даньшин.jpg (595.67 КБ, 1800x1200 - просмотрено 1868 раз.)
« : 20 Июнь 2013, 00:14:00 vitrom »

Виталий Ромейко
vitrom
Moderator
Tunguska.Ru
*****

Карма: Каждому свой досуг +3/-0
Оффлайн Оффлайн

: 1254



« #1 : 20 Июнь 2013, 00:13:14 »

Куда делись тысячи тонн Челябинского метеорита?

 Евгений ДМИТРИЕВ
15 февраля под Челябинском тысячи людей наблюдали полет необычно яркого болида. Его полет сопровождался сильными ударными волнами, напугавших жителей и вызвавших бой оконных стекол и разрушение ряда строений. По мнению ученых, это падение по силе воздействия на местность можно поставить на второе место после Тунгусской катастрофы 1908 г. Однако науке в данном случае крупно повезло. Если Тунгусский метеорит упал в глухом труднодоступном районе Сибири, практически без свидетелей взрыва, то здесь условия для фиксации события были почти идеальны - большое число свидетелей и разнообразных средств видеонаблюдения. Все это позволило хорошо воссоздать картину произошедшего события. Кроме того, в отличие от Тунгусской катастрофы, где не было найдено ни одного традиционного метеорита, здесь образцы метеоритов стали находить сразу после пролета болида.
По оценке NASA, мощность выделившейся энергии в атмосферу при полете метеорита составила от 0,3 до 0,5 мегатонн тротила, что соответствует примерно мощности 20 атомных бомб, сброшенных на Хиросиму. Масса тела была в пределах 7000 - 10000 тонн, диаметр – 17 м, скорость 18 км/сек., яркая вспышка произошла на высотах 19 - 24 км. Российские ученые по мощности и массе тела дают несколько заниженные значения. Приведенные данные будут со временем уточняться.
Метеорит оказался обычным хондритом, правда, довольно редкого типа. На сегодня, всего собрано несколько килограммов образцов, в основном сантиметровых размеров. Можно ожидать, что при сходе снежного покрова количество находок резко увеличиться. Однако уже сейчас ясно, что масса выпавшего вещества, по сравнению с первоначальной массой метеорита будет незначительной. Хондриты, по хорошо обоснованной гипотезе считаются осколками астероидов главного пояса, расположенного между орбитами Марса и Юпитера. Взаимные столкновения и удары комет (комета при столкновении с астероидом выбивает из него массу вещества в 20 раз превышающую массу кометы) приводят к появлению в межпланетном пространстве огромного количества осколков, один из которых, по-видимому, и стал Челябинским метеоритом. Кстати, в его образцах хорошо видны трещины, заполненные стеклом, что является следствием ударного процесса.
Так куда же делись тысячи тонн метеоритного вещества? Попытаемся разобраться в этой проблеме. Из метеоритики хорошо известно, что вторгшееся в атмосферу космическое тело имеет гиперзвуковую скорость и будет подвергаться сильнейшей абляции – унос набегающим потоком расплава с ее поверхности. Одновременно с абляцией в действие вступает еще один, гораздо более интенсивный процесс, разрушающий метеорит – это т.н. вихри Гёртлера. Они возникают в пограничном слое набегающего потока вблизи неровностей и представляют собой бешено вращающиеся плазменные микросмерчи. Вихри буквально впиваются в поверхность метеорита и высверливают углубления на его поверхности (См. Рис. 1 и Рис.2), что, в свою очередь способствует массовому выбросу в стороны небольших фрагментов, которые быстро тормозятся в атмосфере и, если полностью не испарятся, то выпадут метеоритами на Землю вдоль траектории полета болида. Подобно голодной стае пираний, вихри Гёртлера набросились на метеорит и менее чем за 2 сек, буквально растерзали его тело. Имеющиеся представления о разрушении поверхности только от нагрева, не соответствуют действительности, т.к. из-за малой тепловодности каменного метеорита, он не успевает за секунды глубоко погреться, тем более что поверхностный слой интенсивно обновляется абляцией.
На рис. 3 показан стоп-кадр полета болида. Хорошо видно, как меняется светимость болида вдоль траектории полета. В течение 1,7 сек она резко возрастает и затем сходит практически на нет, после чего лишь небольшие светящиеся обломки продолжили свой полет. Все картина указывает на то, что метеорит практически полностью "растаял" всего за 1,7 сек, полетев за это время 30 км. По-видимому, резкое увеличение светимости болида связано с появлением вихрей Гёртлера, благодаря чему поверхность свечения резко возросла, за счет выбросов с поверхности метеорита большого количества фрагментов. Если бы не возникли вихри Гёртлера, а действовала только абляция, то мы бы наблюдали полет ярко светящейся точки с небольшим хвостом, и не более того.
Таким образом, благодаря наклонной траектории болида (14-200), выделение кинетической энергии метеорита в атмосфере произошло на высоте ~ 20 км , в течении ~2 сек и на участке траектории в 30 км, что способствовало рассеянию этой энергии в атмосфере и лишь незначительная ее часть в виде ударных волн достигла поверхности Земли.
Кроме рассмотренных механизмов быстрого разрушения метеорита существует еще один вариант, т.н. механизм прогрессивного дробления метеорита, количественная оценка которого была разработана в 1976 г. академиком РАН С.С. Григоряном. Суть его идеи заключается в том, что при внедрении метеорита в плотные слои атмосферы в его теле, после достижения некоторого критического давления на лобовой поверхности, фронт разрушения начинает перемещаться, со скоростью звука в твердом теле, что приводит к взрывному разрушению метеорита и полному испарению его вещества. Если бы такой механизм действовал в теле Челябинского метеорита, то расчеты показывают, что он должен был одноразово разрушиться, за 0085 сек, чего не наблюдалось. Кстати, Тунгусский метеорит, благодаря своей массе в 1 млн. тонн и более крутой траектории полета (30-400) проник в нижние слои атмосферы, где взорвался на высоте 10 км.
В случае если Челябинский болид также имел бы более крутую траекторию, то разрушение метеорита произошло значительно быстрее и закончилось существенно ближе к поверхности, что привело к выделению всей его кинетической энергии метеорита в ограниченном объеме атмосферы. Короче говоря, здесь мы имели практически полный аналог ядерного взрыва в 0,5 мт ТНТ со всеми его атрибутами воздействия на местность, за исключением радиации. Нельзя также исключить, что из-за резкого повышения аэродинамического давления на метеорит - а такой процесс подобен удару - то вполне возможно сработал бы механизм прогрессивного разрушения метеорита по Григоряну, что еще более усугубило ситуацию. Теперь посмотрим, во что превратился Челябинский метеорит.
Как известно, полет болида сопровождался мощным шлейфом (См. Рис. 4), что, с учетом его больших угловых размеров и месторасположением на высоте 20 км, может указывать на его огромную массу. Другими словами мы наблюдаем протяженное газопылевое облако – след исправившегося вещества метеорита. Облачный вид шлейфу могли придать пары и частицы, как самого метеорита, так и окислы азота воздуха, которые неизменно образуются при высоких температурах. То, что метеорит во время интенсивного торможения не разделился на части, говорить о его высокой объемной прочности, т.е. в его теле не было крупных трещин, и он, по-видимому, представлял собой монолит.
На Рис. 5 дана фотография шлейфа на заключительном этапе его рассеяния. На снимке отчетливо видно, что он стал темного цвета. Это указывает на то, что паровая фракция облака улетучилась, а остались, только микросферулы - застывшие капли расплава метеоритного вещества. Большие угловые размеры темного шлейфа так же указывает на его внушительную массу. Короче говоря, здесь наглядно представлено, во что, в конце концов, превратился Челябинский метеорит. Большой интерес для науки представляют находки метеоритов и определение зон выпадения на почву микросферул. Для сбора метеоритов наиболее благоприятное время - это конец схода снежного покрова. Когда толщина снега будет составлять несколько сантиметров, то темные метеориты будут хорошо видны на снегу, а на солнечных участках они будут лежать в снежных ямках, образовавшихся от теплового излучения нагретого метеорита, что еще более повысит вероятность их обнаружения. Особенно это явление будет проявляться вокруг метеоритов массой более 1 кг. Поисковикам нужно обязательно взять с собой хороший бинокль. Осмотр открытой местности лучше вести с возвышенностей или деревьев. Сбор метеоритов вести под траекторией полета болида. Может быть, со временем удаться получить суммарную массу выпавшего на землю метеоритного вещества. Для выявления зон рассеяния микросферул можно воспользоваться богатым опытом, накопленным исследователями Тунгусского метеорита.
Характер выпадения челябинских метеоритов вселяет определенную надежду все же обнаружить осколки Тунгусской кометы. Дело в том, что движение Тунгусского тела, до достижения им высоты ~ 10 км происходило, по-видимому, по сценарию Челябинского метеорита. Далее, благодаря своей огромной массе (~1 млн. тонн) он сохранил высокую скорость, и когда на высоте ~10 км давление на его лобовой поверхности превысило критического давление, сработал механизм прогрессивного дробления и метеорит взорвался, что привело к полному испарению его вещества.
Зная эти особенности полета Тунгусского тела, автор в своих работах неоднократно призывал полевых исследователей вести поиск выпавших объектов под траекторией полета болида. Однако, несмотря на то, что именно под траекторией полета вблизи эпицентра была обнаружена малая ударная воронка с целым набором космических частиц, его призыв так и остался не услышанным.
В заключении нужно сказать, что местным жителям благодаря пологой траектории полета Челябинского болида, можно сказать, крупно повезло, и поэтому они просто обязаны отмечать каждый год дату 15 февраля, ни больше, ни меньше, как “День Метеорита” и благодарить судьбу за свое чудесное спасение от космической катастрофы.
март 2013 |Статья размещена: http://bourabai.kz/dmitriev/where.htm


* where60.jpg (186.17 КБ, 500x399 - просмотрено 1318 раз.)

* where61.jpg (142.89 КБ, 835x398 - просмотрено 2480 раз.)

* where62.jpg (77.5 КБ, 263x621 - просмотрено 2437 раз.)

* where63.jpg (120.46 КБ, 750x442 - просмотрено 2712 раз.)

* where64.jpg (111.95 КБ, 611x642 - просмотрено 2514 раз.)

Виталий Ромейко
Юрий-2
Tunguska.Ru
***

Карма: Каждому свой досуг +66/-0
Оффлайн Оффлайн

: 238


« #2 : 01 Август 2013, 11:58:03 »

А что это за тёмная полоса около следа? Пыль или просто тень на атмосфере?
 Из тех снимков и фоток, что я видел - мною был сделан вывод, что кроме льда, в составе этого метеорного тела больше почти ничего не было...
« : 01 Август 2013, 11:59:38 Юрий-2 »
vitrom
Moderator
Tunguska.Ru
*****

Карма: Каждому свой досуг +3/-0
Оффлайн Оффлайн

: 1254



« #3 : 05 Декабрь 2013, 00:11:46 »

Кучеров В.И. О ЧЕЛЯБИНСКОМ ЯВЛЕНИИ.

Так же, как Тунгусское космическое тело (ТКТ), Челябинское космическое тело (ЧКТ) 15.02.2013г двигалось в земной атмосфере непосредственно от Солнца. Поэтому, для оценки основных характеристик ЧКТ можно воспользоваться гелиофизико-хими-ческой моделью Тунгусского явления, которая изложена на сайте [1]. Согласно этой модели, началом траектории ЧКТ следует считать недра Солнца, а само тело идентифицировать как плазменный сгусток солнечного вещества, химический состав которого: 78% водорода, 19,8% гелия и 1,8% по массе – суммарное количество других химических элементов, способных образовывать устойчивые соединения минералоподобного состава [2].
По своей природе сгусток-выброс ЧКТ близок к объектам типа шаровой молнии в земной атмосфере. Существенные отличия заключаются в химическом составе плазмы, её температуре, массе, размерах, мощности магнитного поля и времени «высвечивания» энергии лучеиспусканием. Температура ЧКТ перед вторжением в атмосферу Земли составляла несколько тысяч градусов, но была несколько ниже, чем у ТКТ, т.к., при меньших размерах имело большую поверхность на единицу объёма и остывало быстрее, высвечивая энергию лучеиспусканием. Наблюдать ЧКТ оказалось возможным лишь при непосредственном сближении с Землёй, т.к. на начальной стадии полёта ЧКТ либо проектировалось на солнечный диск, либо находилось в его непосредственной близости.
Скорость движения ЧКТ при вторжении в земную атмосферу оценивается специа-листами как чуть более 19 км/c [3]. Расчётная мгновенная скорость ТКТ в момент инициирования взрыва составляла после замедленного движения в атмосфере 12,1-19,6 км/c [1]. ЧКТ имело скорость вторжения в атмосферу меньшую, чем ТКТ.
При движении в земной атмосфере в результате смешения ЧКТ с воздухом проис-ходило образование четырёхкомпонентной газовой смеси водорода с азотом, кислоро-дом и гелием – сгустка-смеси ЧКТ. В отличие от метеоритов, которые возгораются при вторжении в земную атмосферу ЧКТ, смешиваясь с воздухом, понижало свою температу-ру. В объёме ЧКТ при этом происходила конденсация и кристаллизация твёрдой фазы чаще всего по схеме газ → жидкость → твёрдое тело, реже по схеме газ → твёрдое тело.
Последовательность конденсации химических элементов и соединений элементов из газоплазменного состояния должно происходить в соответствии с температурой их кипения или сублимации (возгонки). При охлаждении солнечной плазмы в объёме сгустка-смеси ЧКТ в первую очередь из газовой фазы конденсировались в жидкость тугоплавкие металлы W, Re, Ta, Hf, Os, Tc, Th, Nb, Mo, Zr, Ir и другие металлы по порядку убывания их температуры кипения в соответствии с данными работы [4], сплавы металлов, а также углерод, который в виде графита при температуре 4827⁰С способен появляться непосредственно из газовой фазы в твёрдом виде [4]. При высоких температурах в объёме ЧКТ конденсировались жидкие расплавы тугоплавких окислов AL2O3, MgO, CaO, SiO2 и их соединений, а также газообразные окислы СО и NО. NO при охлаждении обычно окисляется до NO2 (бурого газа). Пилоты самолёта, оказавшиеся вблизи от ЧКТ, заметили три крупных куска в его объёме до взрыва тела [5]. Порядок кристаллизации минералоподобных химических соединений и сплавов при температурах ниже 1500⁰С установлен в работах [6].
Твёрдофазная и минеральная составляющая ЧКТ формировалась в объёме тела как в виде отдельных пемзообразных крупных кусков, так и в виде тонкодисперсной фракции, а углерод – в виде сажи.
Процессы конденсации и кристаллизации обычно сопровождаются выделением скрытой теплоты в и замедляют естественное охлаждение космического тела. Факт кон-денсации металлов и жидких минеральных растворов из газоплазменной фазы в присут-ствии твёрдого углерода-графита возможно проливает свет на природу образования ме-теоритов типа углистых хондритов, а также метеоров – продуктов дезинтеграции комет.
Водород – главная составная часть сгустка-выброса ЧКТ начал гореть, срываемый потоком воздуха с поверхности тела, сразу после появления достаточного количества ки-слорода, образуя пары воды и конденсационный след белого цвета. Движение же обыч-ных метеоритов любого типа оставляет в атмосфере тёмный дымный след, состоящий из мельчайших частиц окислов железа и других химических элементов.
Реакция взаимодействия водорода с кислородом с образованием воды происхо-дит с выделением большого количества тепла:
2Н2 + О2 = 2Н2Огаз  + 115,6 ккал.
Реакция обратима. При низких температурах водород с кислородом не реагируют. Заметное взаимодействие начинается с температур около 300⁰С, а при 700⁰С реакция образования воды протекает мгновенно. Взрывной характер образование воды приобретает при 700 - 1500⁰С. При температурах 2000 - 4000⁰С реакция обратима, а при температурах более 4000⁰С вода со взрывом распадается на водород и кислород [7].
Движение ЧКТ со сверхзвуковой скоростью в атмосфере вызывало образование головной ударной волны – «скачка» уплотнения воздуха с повышенной температурой и давлением. Плотность твёрдофазной составляющей ЧКТ на 4 – 5 порядков превышала плотность плазмы сгустка-смеси и, обладая большей инерцией, перемещалась в головную часть ЧКТ. Инициирование химического взрыва произошло вследствие местного касания головной ударной волны с выдвинувшимся за пределы сгустка пемзообразным куском твёрдой фазы ЧКТ, пропитанным горючей водородно-кислородной смесью газов. По современным представлениям [8] при взрыве в газовых горючих смесях взрывная волна распространяется с постоянной скоростью в виде узкой зоны химической реакции, разделяющей исходные компоненты от высокотемпературных продуктов реакции. Скорость движения взрывной волны в водородно-кислородных смесях составляет 2,8 км/с по данным [9] и достигает 3,5 км/с по данным [8].
Особенность химического взрыва ЧКТ так же, как и ТКТ, является встречное движение взрывной волны относительно движения тела по траектории [1]. Если для простоты расчётов принять форму ЧКТ шарообразной, а продолжительность взрыва равной 2 секундам [10], то диаметр взорвавшегося сгустка-смеси составлял: 2 × (2,8-3,5) = 5,6-7,0 км, а взорвавшийся объём -91,9-179,5 км3. По аналогии с Тунгусским явлением взорвавшийся объём сгустка-смеси примерно равен объёму сгустка-выброса т.к. уменьшение объёма тела при остывании примерно компенсируется увеличением массы сгустка от смешения с воздухом атмосферы [1]. При плотности сгустка-выброса 0,98∙10-6-1,20∙10-6 г/см3 [1] его масса при вторжении в земную атмосферу составляла 90,1∙103-215,4∙103т, а количество минеральной части в его составе (90,1∙103-215,4∙103)×0,018 = 1621,8-3877,2т. Если пренебречь некоторым количеством кислорода, который связывался при образовании окислов, то примерно такое же количество твёрдофазных продуктов образовалось в объёме ЧКТ при остывании тела и после взрыва выпало на Землю. Официальная наука оценивает массу ЧКТ в 11-13т [3].
Количество водорода в объёме сгустка-выброса ЧКТ составляло (90,1∙103-215,4∙103)×0,78 = 70,3∙103-168,0∙103т, количество гелия – (90,1∙103-215,4∙103)×0,198 = 17,8∙103-42,6∙103т. Количество азота и кислорода воздуха, поглощённое при движении ЧКТ в атмосфере, оценить трудно, т.к. взрыв сгустка-смеси произошёл с избытком водорода, о чём свидетельствует белый конденсационный след паров воды от движущихся кусков и тонкодисперсной твёрдой фазы после взрыва. На видеозаписях события, например [11], хорошо виден участок следа ЧКТ с разогретой примерно до 700-800⁰С остывающей и прекратившей движение по траектории тонкодисперсной составляющей твёрдой фазы на фоне конденсационного следа паров воды от движущегося с высокой скоростью пропитанного водородом массивного куска твёрдой фазы. Инертный лёгкий гелий, а также тёплый воздух выносят эту тонкодисперсную часть твёрдой фазы ЧКТ выше конденсационного следа (см. фото и комментарии в [12]). Тонкодисперсная составляющая в том числе и сажа, выносимая вверх гелием, в виде тёмного столба хорошо видна на видео, снятом в Миассе [3].
Часть траектории массивного куска ЧКТ после завершения взрыва и остывания продуктов оказывается тёмной, т.к. при низких температурах водород, углерод и углево-дороды тонкодисперсной части ЧКТ перестают гореть, т.е. взаимодействовать с кислоро-дом, выделяя тепло. Массивный же кусок ЧКТ остывал гораздо медленнее и его горючие компоненты продолжали гореть вплоть до остывания ниже температур воспламенения (300-400⁰С) и возможной фрагментации тела.
Взрыв ЧКТ в отличие от взрыва ТКТ происходил в одну стадию, когда скорость движения тела по траектории превышала встречную скорость взрывной волны химического взаимодействия водорода с кислородам. Поэтому все компоненты ЧКТ и главный продукт взрыва – водяной пар выбрасывались вперёд по ходу движения ЧКТ с небольшим угловым отклонением от траектории. Увеличивающийся объём высокоскоростных продуктов взрыва ЧКТ образовывал свою ударную волну продуктов, которая и привела к наземным разрушениям в Челябинске.
Ударная волна достигла Челябинска примерно через 2 минуты, сопровождаясь громовым раскатом, после которого раздалось примерно 7-8 более скромных ударов по-хожих на артиллерийскую канонаду. В работе [1] предлагалось связывать такого рода канонаду после взрыва ТКТ с преодолением крупными кусками минеральной части тела звукового барьера. Твёрдофазная составляющая ЧКТ выпала на Землю в виде примерно 7-8 крупных кусков общей массой≈1,6-3,9т.
Количество воды, образовавшееся при взрыве ЧКТ, составило 6,33∙105-1,51∙106т, что в несколько раз меньше, чем при взрыве ТКТ (5,2∙106т [1]). Энерговыделение при взрыве ЧКТ без учёта торможения тела в процессе взрыва составило 2,0∙1012-4,9∙1012ккал или 8,5∙1022-2,1∙1023эрг, что примерно в 10-20 раз выше официальных оценок [3] (500кт в тротиловом эквиваленте). Энергия взрыва ТКТ для сравнения составляла от 2∙1023 до 6∙1024эрг.
След полёта ЧКТ оставался видимым на небосводе в течение нескольких часов. Потемнение следа со временем объясняется окислением окиси азота NO до двуокиси NO2  -газа бурого цвета. Реакция присоединения кислорода к NO происходит с выделением тепла. Поэтому NO2 вместе с тёплым воздухом оказывается в верхней части следа.
Исследования образцов метеорита «Челябинск» [3] показали, что по химическому составу и структуре он относится к обыкновенным хондритам, которые составляют около 80% всех земных метеоритов. Уместно отметить, что метеорит «Кагарлык», выпавший примерно через 4,5 часа после взрыва ТКТ 30.06.1908г в районе села Кагарлык на Украине тоже является хондритом обыкновенным.
Структура хондритов содержит хондры – сферообразные округлые образования преимущественно силикатного химического состава, включённые в обломочную или мелкокристаллическую матрицу, которая чаще всего отличается лишь кристаллическим строением, а не химическим составом. Принято считать, что состав хондритов практиче-ски полностью повторяет химический состав Солнца, за исключением легчайших газов – водорода и гелия. По установившимся представлениям хондриты образовались непо-средственно из протопланетного облака путём конденсации материи и аккреции пыли с промежуточным нагреванием.

Литература
1.   Кучеров В.И. Тунгусское явление – взрыв новорождённой Солнцем кометы (ге-лиофизико-химическая модель события), vikucha37@narod.ru
2.   Гибсон Э. Спокойное солнце, М., Мир, 1977.
3.   Южноуральский болид и…новый каменный метеорит Челябинск, Лаборатория метеоритики ГЕОХИ РАН, http://www.meteorites.ru/menu/press/yuzhnouralsky2013.php?active=chelscience.
4.   Эмсли Дж. Элементы, М., Мир, 1993.
5.   http://forum.airbase.ru/2013/02/t87595,16--padenie-meteorita-15-fevralya-2013-na-urale.html
6.   Grossman L. Condensation in the primitive solar nebula // Geochim. Cosmochim. Acta. 1972. V 36, р 597-619. Grossman L., Larimer J.W. Early Chemical History of the Solar System // Rev. Geophys. and Space Phys. 1974. V 12. № 1. р 71-101.
7.   Перельман В.И. Краткий справочник химика, М., ГХИ, 1963.
8.   Семёнов Н.Н. Цепные реакции, М., Наука, 1986.
9.   Хитрин Л.Н. Физика горения и взрыва, М., МГУ, 1957.
10.   http://forums.ru/2013/02/t87595,29--padenie-meteorita-15-fevralya-2013-goda-na-urale.html
11.   http://www.rg.ru/2013/02/15/hronika-site.html RUSSIAN METEOR EXPLOSION! ALL THE BEST CLIPS! FEB 15TH 2013.
12.   http://forums.airbase.ru/2013/02/t87595,6--padenie-meteorita-15-fevralya-2013-goda-na-urale.html

Виталий Ромейко
Евплухин В.П.
Tunguska.Ru
*****

Карма: Каждому свой досуг +1/-4
Оффлайн Оффлайн

: 1483


« #4 : 05 Декабрь 2013, 19:29:20 »

ЦИТАТА Кучеров В.И. «Температура ЧКТ перед вторжением в атмосферу Земли составляла несколько тысяч градусов, но была несколько ниже, чем у ТКТ, т.к., при меньших размерах имело большую поверхность на единицу объёма и остывало быстрее, высвечивая энергию лучеиспусканием.
В отличие от метеоритов, которые возгораются при вторжении в земную атмосферу ЧКТ, смешиваясь с воздухом, понижало свою температуру. В объёме ЧКТ при этом происходила конденсация и кристаллизация твёрдой фазы чаще всего по схеме газ → жидкость → твёрдое тело, реже по схеме газ → твёрдое тело.
Часть траектории массивного куска ЧКТ после завершения взрыва и остывания продуктов оказывается тёмной, т.к. при низких температурах водород, углерод и углеводороды тонкодисперсной части ЧКТ перестают гореть, т.е. взаимодействовать с кислородом, выделяя тепло. Массивный же кусок ЧКТ остывал гораздо медленнее…».

Однако почему-то не рассмотрен главный вопрос, каким образом «сконденсировавшийся» из плазмы метеорит (и, значит, имеющий нулевой возраст) вдруг резко постарел и стал ровесником Солнечной системы:D

ЦИТАТА: «Челябинский метеорит имеет возраст, практически совпадающий с возрастом Солнечной системы — 4,56 миллиарда лет», — заявил на конференции в Институте космических исследований академик РАН Михаил Маров.
http://chel.dkvartal.ru/news/uchenye-ustanovili-vozrast-chelyabinskogo-meteorita-236797692#ixzz2mcJwPS7h

Не очень понятно также, почему хондры, образующиеся при высоких температурах, погружены в тонкозернистое вещество, которое практически идентично по составу с хондрами, но никогда не испытывало значительного нагрева, ввиду присутствия связанной воды. Или космохимики ошибаются?  :D

ЦИТАТА: «Хондриты — это древнейшая известная материя. Они образовались одновременно с нашей звездой, Солнцем, выкристаллизовавшись в первичной досолнечной туманности в форме сфероподобных образований, так называемых хондр. Хондры сконденсировались вместе с другой досолнечной материей в более мелкие или более крупные куски породы и в последующие 4,5 млрд. лет почти не претерпели изменений».
http://www.meteoritica.ru/classification/stone-meteorites/khondrity.php
vitrom
Moderator
Tunguska.Ru
*****

Карма: Каждому свой досуг +3/-0
Оффлайн Оффлайн

: 1254



« #5 : 15 Апрель 2014, 23:20:03 »

Кучеров В.И. О СТРУКТУРЕ ХОНДРИТОВ ЧЕЛЯБИНСКОГО КОСМИЧЕСКОГО ТЕЛА (ЧКТ)

Исследования [1, 2]показали, что фрагменты метеорита «Челябинск» относятся к хондритам обыкновенным и их микроструктуру составляют хондры, брекчия и ударный расплав (Рис.1 и 2). Хондры – округлые образования размером до 1мм являются главны-ми структурными составляющими хондритов и представляют собой затвердевшие капли силикатного расплава. По общепринятым предположениям хондры образуются либо в результате резкого перепада температур при вторжении метеорита в плотные слои зем-ной атмосферы, либо путём конденсации вещества и аккреции пыли с промежуточным нагреванием из протопланетного облака при образовании солнечной системы [3].
Структурными составляющими сплавов по определению являются отдельные эле-менты их микроструктуры, которые под микроскопом имеют своё характерное строение. Структурные составляющие могут быть как отдельной фазой (твёрдым раствором, хими-ческим соединением и др.) так и смесью фаз (эвтектики, эвтектоиды). Эвтектики – смеси твёрдых фаз, образовавшиеся при их одновременной кристаллизации из жидких раство-ров – расплавов. Эвтектоиды – смеси твёрдых фаз, которые одновременно образуются в процессе охлаждения при распаде твёрдой фазы. Природа образования эвтектик и эвтек-тоидов в структуре кристаллических тел – физико-химическая, а определяющим процес-сом структурообразования является диффузия.
Брекчиями обычно называют горные породы, сложенные из сцементированных угловатых обломков одной или нескольких горных пород. Различают вулканогенные, осадочные и тектонические брекчии. Все эти варианты предполагают разные способы сцементирования механически раздробленных обломков горных пород [4]. В общем случае структурную составляющую хондритов, окружающую хондры, часто называют матрицей, которая обычно имеет мягкую, пористую мелкозернистую структуру, подобную губчатому графиту [5]. И хондры и матричный материал метеоритов содержат в своём составе минералы оливин (Mg, Fe)2∙[SiO4] и пироксен (AB∙[Si2O6]), где А – Mg, Fe2+,Na, Ca, Li, B – Mg, Fe2+, Fe3+, Al, Mn2+,Ni2+, Ti3+, Ti4+, Cr3+, V3+ или продукты их изменения [5].
Частичное оплавление структуры фрагментов Челябинского метеорита (ЧМ) с позиций гелиофизико-химической модели явления объясняется их нагревом выше температуры плавления (температуры солидуса) наиболее легкоплавкой эвтектической составляющей структуры в процессе химического взрыва водорода с кислородом [6] или непосредственно после него, а не только следствием удара (ударный расплав), как это официально представляется. Например, в металлических физико-химических системах частичное оплавление структуры при нагреве сплавов выше температуры солидуса называют пережогом, который приводит к практически полной потере пластичности сплавов и является неисправимым браком. Нарушения сплошности (растрескивание) и частичное разрушение при ударе о земную поверхность являются следствием малой прочности и низкой пластичности частично оплавленных фрагментов ЧМ.
В рамках гелиофизико-химической модели Челябинского явления [6] конденсация и кристаллизация материи происходила в основном по схеме: газ → жидкость → твёрдое тело, а некоторых элементов по схеме газ → твёрдое тело. После конденсации тугоплавких металлов по порядку убывания их температуры кипения, сплавов, графита и воды в объёме ЧКТ при температурах выше примерно 2300⁰С образовался сложный жидкий раствор – силикатный расплав тугоплавких окислов MgO, CaO, Al2O3, FeO на основе SiO2. Кремний по содержанию на Солнце располагается на шестом месте после Н, Не, О, С, и N, опережая другие породообразующие элементы.
Присутствие воды в остывающем плазменном сгустке-выбросе не должно вызы-вать удивления поскольку водород и кислород располагаются на первом и третьем месте по содержанию на Солнце, а вода распадается на элементы при нагреве выше примерно 4000⁰С [7]. Газообразная вода при температурах 2000-4000⁰С находится в обратимом равновесии с водородом и кислородом [7]. После полного остывания в космическом про-странстве вода солнечного сгустка-выброса образует снег и лёд комет, которые совре-менная наука представляет нам, как «грязный ком снега» со всеми вытекающими из этого определения последствиями. Напрашивается простой вывод: Солнце, а не облако Оорта - главный поставщик воды в солнечной системе.
Химический состав одного из образцов метеорита «Челябинск» по данным [8] вы-глядит так: 44%Si, 29%Fe, 20,3%Mg, 5,34%Al, 0,51%Ni остальное - другие элементы. Крем-ний, большая часть железа, магний и алюминий присутствуют в образце в виде окислов, образуя силикаты сложного химического состава (оливины, пироксены, плагиоклаз стёкла и др). Некоторая часть железа и никеля образует сульфиды (FeS, Ni3S2) [2], а та небольшая часть железа, которая образовала сплав с никелем, сохраняется в металлическом виде. Известно, что добавка никеля к железу повышает его жаростойкость – стойкость против окисления.
В общем случае при анализе формирования структуры твёрдых кристаллических тел используют равновесные диаграммы состояния физико-химических систем. Диаграмма состояния - наглядная графическая модель равновесия фаз или структурных составляющих системы при различных значениях факторов равновесия (температура, давление, концентрация сплавов). Опираясь на справочные материалы по равновесным диаграммам, гораздо проще прогнозировать реальные варианты отклонений от состояния равновесия физико-химических систем.
Важной особенностью двойных и более сложных диаграмм тугоплавких окислов является тот факт, что у сплавов, богатых SiO2, при повышенных температурах существуют области расслоения однородного жидкого раствора. Эти области имеются в двойных системах: SiO2-MgO, SiO2-CaO, SiO2-FeO, SiO2-MnO [9], в тройных системах: SiO2-MgO-FeO, SiO2-MgO-CaO, SiO2-MgO-Al2O3, SiO2-CaO-Al2O3 [10], а также несомненно существуют в более сложных силикатных системах. Другой тоже весьма важной особенностью силикатных систем является очень высокая склонность сплавов к переохлаждению, стеклообразованию, причём, чем больше содержание двуокиси кремния, тем больше эта склонность.
На Рис.3а представлена двойная диаграмма SiO2-MgO [11]. Точки, соответствующие составам всех двухкомпонентных сплавов, образуют горизонталь диаграммы, по вертикальной оси отложена температура. Сплавы, содержащие более 69% SiO2 по массе, остальное MgO, при температурах выше примерно 2150⁰С (точка «k») образуют ненасыщенные однородные жидкие растворы-расплавы Ж. В интервале температур 2150-1703⁰С однородная жидкость расслаивается на две несмешивающиеся насыщенные жидкости разного химического состава (Ж1+Ж2). Ограниченная растворимость компонентов в жидком состоянии на диаграмме (Рис.3а) изображается кривой «nkm», которая называется бинодальной или бинодалью. Химический состав Ж1 соответствует левой ветви бинодальной кривой «nk» и богаче MgO, состав Ж2 изменяется в зависимости от температуры по правой ветви бинодали «km» и богаче SiO2.  Если различие в плотностях двух несмешивающихся насыщенных жидкостей незначительно, то расслоение расплавов в земных условиях реализуется в виде эмульсии – включений капель одной жидкости в другую. В космическом пространстве, в невесомости расслоение жидкости всегда приводит к образованию эмульсии.
При постоянной температуре 1703⁰ из капель расплава Ж2 при отводе тепла от сис-темы в присутствии Ж1 выделяются кристаллы SiO2 по монотектической реакции:
Ж2 →.Ж1+ SiO2. Эту реакцию можно также трактовать, как распад жидкой фазы одного со-става на жидкость другого состава и кристаллы SiO2. Когда вся жидкость Ж2 израсходуется, в системе останутся в равновесии лишь две фазы Ж1+ SiO2, которые могут сосуществовать при переменной температуре в интервале 1703-1543⁰С. При этом из жидкости Ж1 с понижением температуры от 1703 до 1543⁰С в соответствии с линией ликвидуса «en» будут выделяться кристаллы SiO2 (Рис.3а).
Формирование структуры сплавов обычно поясняют с помощью анализа кривых охлаждения сплавов. На Рис.3б представлена кривая охлаждения силикатного сплав «Х», содержащего примерно 75% SiO2, остальное MgO. Характер критических точек на кривой охлаждения (перегиб или температурная остановка) определяется правилом фаз Дж.В.Гиббса: С=К-Ф+1, где С – вариантность или количество степеней свободы системы,
К – количество компонентов, Ф – количество равновесных фаз, 1 – количество внешних факторов равновесия (температура). Вариантность равновесий различных фаз сплава «Х» на Рис.3б указана справа от кривой охлаждения.
При температурах выше t1 сплав «Х» представляет собой ненасыщенный однород-ный жидкий раствор Ж (Рис.3а). При t1 раствор Ж оказывается насыщенным SiO2 и из этого раствора состава точки «1» (Ж11)выделяется насыщенный жидкий раствор состава точки «2» (Ж22), более богатый SiO2. В интервале температур охлаждения от t1 до 1703⁰С (С=1) состав Ж1 изменяется от точки «1» до точки «n», состав Ж2 – от точки «2» до точки «m» по соответствующим ветвям бинодали «nkm» (Рис.3а). Расслоение жидкостей происходит в виде эмульсии – каплеобразных включений Ж2 в Ж1 .
При температуре 1703⁰С достигается предел насыщения Ж2 двуокисью кремния (точка «m», Рис.3а) и в присутствии Ж1 в каплях Ж2 происходит кристаллизация SiO2 по трёхфазной монотектической реакции: Ж2m→Ж1n+SiO2 (С=0). Форма выделений SiO2 в кап-лях-будущих хондрах в общем случае может быть различной скелетной, зернистой, пла-стинчатой и зависит в основном от природы кристаллов и условий охлаждения расплава.
Охлаждение сплава «Х» в интервале температур от 1703 до 1543⁰С сопровождается уменьшением растворимости SiO2 в жидкости Ж1 и выделением кристаллов двуокиси кремния из Ж1 как в объёме капель-хондр, так и в окружающем матричном расплаве. Наиболее благоприятные условия для выделений этих кристаллов SiO2 возникают на готовых поверхностях уже существующих выделений SiO2 как внутри капель-хондр, так и на границе хондр с матричным расплавом. Зёрна кристаллов SiO2, выделившиеся из Ж1, часто образуют кайму вокруг хондр, а в объёме матричной жидкости распределяются произвольно.
При постоянной температуре 1543⁰С (С=0) матричная жидкость Ж1 состава точки «е» кристаллизуется в виде эвтектической смеси (эвтектики) двух твёрдых кристалличе-ских фаз SiO2 и MgSiO3, которая как бы «цементирует» хондры. Внутренняя структура эв-тектических смесей в общем случае может быть зернистой, пластинчатой, скелетной или похожей на «обломочную», брекчийобразную в зависимости от типа кристаллических решёток фаз.
Реакции вторичной кристаллизации в твёрдом состоянии: эвтектоидная при 1010⁰С и перитектоидная при 995⁰С (Рис.3а) происходят лишь в отдельных фазах сложных структурных составляющих (хондры, эвтектика) и существенных изменений в структуру сплава «Х» при низких температурах не вносят. Структура сплава «Х» при комнатной температуре в равновесных условия кристаллизации состоит из хондр сложного внутреннего строения, выделений SiO2 и зёрен-колоний двойной эвтектики – смеси (SiO2 + MgSiO3).
На рис.4 представлена двойная диаграмма SiO2-FeO [9], в которой сплавы, содер-жащие примерно до 42% FeO, остальное SiO2, кристаллизуются путём, аналогичным спла-ву «Х», с той лишь разницей, что двойную эвтектику в структуре при низких температурах образует смесь кристаллов SiO2 и Fe2SiO4.
В реальных условия охлаждения силикатных расплавов при высоких температурах, когда процесс диффузии достаточно развит, кристаллизация происходит в условиях, близких к равновесным. При умеренных и низких температурах, когда диффузия затруднена, кристаллизация прекращается, происходит стеклообразование, переохлаждение жидкого раствора. Процесс стеклообразования может начаться на любом из этапов кристаллизации сплава, если ускорится его охлаждение.
В отличие от сравнительно простой двухкомпонентной системы в тройных и более сложных силикатных системах возможно образование двойных, тройных и более слож-ных эвтектик – физико-химических смесей твёрдых кристаллических фаз. На Рис.4 пред-ставлена тройная диаграмма состояния SiO2-MgO-FeO [10]. Компоненты системы располагаются в вершинах равностороннего концентрационного треугольника. Всем составам трёхкомпонентных сплавов соответствуют точки, которые располагаются на плоскости, этого треугольником. В области сплавов, богатых SiO2 (Рис.4, верхний угол треугольника), существует обширная область расслоения однородного жидкого раствора. В сплаве «Y» после расслоения расплава Ж→Ж1y-c+Ж2a-b, монотектической реакции Ж2b-bˈ→Ж1c-cˈ+SiO2 и выделения SiO2 из Ж1 по кривой «cd» эвтектическая реакция кристаллизации двойной эвтектики Жd-e→эвт.(SiO2+MgSiO3f-k) происходит при переменном составе жидкости и MgSiO3 в интервале температур, начинаясь в точке «с» примерно при 1500⁰С и, заканчиваясь в точке тройной эвтектики «е» при 1305⁰С. В масштабе изображения диаграммы точки «b» и «bˈ», «с» и «сˈ» - вершины треугольников (геометрических образов трёхфазного равновесия) практически совпадают и на Рис.4 не показаны. Первичная кристаллизация сплава «Y» с участием жидкости заканчивается в этой точке кристаллизацией тройной эвтектики при постоянной температуре 1305⁰С по реакции Же→эвт.(SiO2+MgSiO3k+2FeO∙SiO2) (Рис.4).
Структура сплава «Y» при 20⁰С после равновесной кристаллизации состоит из хондр, выделений SiO2, двойной и тройной эвтектик. Поскольку двойная эвтектика кри-сталлизуется при более высоких температурах, то её зёрна-колонии и дисперсность фаз смеси заметно крупнее зёрен-колоний и дисперсности фаз тройной эвтектики. Так фор-мируются крупнозернистая и мелкозернистая фракции в структуре силикатов.
Авторы работы [2] выделяют крупно- и мелкозернистые агрегаты в структуре фраг-мента метеорита Челябинск (Рис.1). Причём хондры содержатся лишь в крупнозернистом агрегате округлой формы, а мелкозернистую составляющую считают продуктом его частичного «проплавления» в далёком прошлом. В соответствии с изложенным выше путём кристаллизации сплава «Y» крупнозернистую составляющую структуры, окружающую хондры, следует считать двойной эвтектикой, а мелкозернистую составляющую – более сложной эвтектической смесью фаз, которая затвердевает при более низких температурах и, поэтому, имеет более тонкое и зернистое и внутреннее строение.
Авторы работы [2] отмечают наличие большого количества сферических пустот (пузырей) в мелкозернистом агрегате. Это не что иное, как рассеянная усадочная пористость, которая образуется в тех объёмах расплава, которые затвердевают в последнюю очередь (в объёмах кристаллизации сложной эвтектики). Сферичность и рассеянный характер пористости позволяет предположить, что кристаллизация твёрдофазной составляющей ЧКТ произошла до вторжения тела в земную атмосферу.
Процессы конденсации и кристаллизации элементов и их соединений начинались в объёме сгустков-выбросов ЧКТ и ТКТ задолго до вторжения в земную атмосферу в условиях невесомости и сравнительно низкого давления. Учитывая подлётное время, которое для ТКТ составляло 7-9 суток [12], а для ЧКТ примерно такого же порядка, и сравнительно высокую температуру тел можно заключить, что эти процессы происходили в условиях, весьма близких к равновесным. При вторжении сгустков-выбросов в земную атмосферу происходит смешение частично конденсированной солнечной плазмы с воздухом и образование четырёхкомпонентной газовой смеси водорода с кислородом, азотом и гелием. Температура сгустка-смеси при этом быстро понижается и условия конденсации и кристаллизации твёрдой фазы существенно отклоняются от равновесных. Агрегатное состояние вещества сгустка-выброса к моменту вторжения в атмосферу в целом может быть различным и зависит от общей массы сгустка и времени подлёта. Ускоренное охлаждение космического тела при движении в атмосфере может начаться с любого этапа неравновесного структурообразования и окончательная структура твёрдых минералоподобных продуктов кристаллизации может быть весьма разнообразной.
По земным меркам размеры сгустков-выбросов ЧКТ и ТКТ весьма велики (диаметр 5,6 – 12,4 км) [12]. Это приводит к значительной физической и химической неоднородности их объёмов в процессе конденсации солнечной плазмы. Различие в химическом составе разных образцов ЧМ отмечают и авторы работы [2]. В различных объёмах сгустков-выбросов может формироваться структура метеоритов всех видов: каменных, железокаменных и железных, а также тектитов (стекол с повышенным по сравнению с метеоритами содержанием кремнезёма).
Разогрев метеоритов при движении в атмосфере приводит к частичному оплавле-нию в первую очередь легкоплавких многофазных силикатных эвтектик, которые после резкого охлаждения оказываются остеклованными. Корка частичного оплавления струк-туры на поверхности метеоритов вследствие повышенной хрупкости и усадки при охлаж-дении растрескивается и отслаивается подобно окалине на поверхности нагретых сталь-ных полуфабрикатов и изделий.
Образование хондр в структуре реальных силикатов зависит от их сложного хими-ческого состава. Расслоение жидкого силикатного расплава отсутствует лишь в двойной системе SiO2-Al2O3 [9], а область расслоения жидкости в тройной системе SiO2–MgO-Al2O3 [10] сильно уменьшена (Рис.6). При содержании примерно более 5%Al2O3 все сплавы этой тройной системы кристаллизуются из однородного расплава без расслоения в жидком состоянии, т.е. без образования хондр. По данным автора работы [13] содержание Al2O3 в силикатной фазе обыкновенных хондритов составляет 2,60-2,81%, а в углистых хондритах 1,62-2,93% и, как следствие, метеориты этого типа образуют хондритообразные структуры. Каменные метеориты - ахондриты содержат в своём составе повышенное количество окиси алюминия (9,66-13,9% Al2O3) и поэтому кристаллизуются в структуры, не содержащие хондр.
Структура каменных метеоритов всех видов вполне может быть объяснена на ос-нове известных диаграмм состояния соответствующих систем и не требует обращения к протопланетному облаку и столкновению астероидов в очень далёком прошлом.
Литература

1. http://www.xchg.belastro.net/af13/%D0%98%D0
2. Шарыгин В.В., Карманов Н.С. и др. Метеорит Челябинск: сообщения 1-9, http://www.igm.nsc.ru/Menu/News.aspx.
3. http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Хондры&oldid=54104372
4. http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Брекчия&oldid=57508083
5. http://cometasite.ru/sostav-meteoritov/
6. Кучеров В.И. О ЧЕЛЯБИНСКОМ ЯВЛЕНИИ, http://tunguska.ru/forum/index.php?PHPSESSID=c13vqsjjj3g10nj873f2jqubn3&action=printpage;t...,Кометы, метеориты, астероиды, Челябинский болид 15-02-2013; Кучеров В.И. Тунгусское явление – взрыв новорождённой Солнцем кометы (гелиофизико-химическая модель события), vikucha37@narod.ru
7. Перельман В.И. Краткий справочник химика, М., ГХИ, 1963.
8. http://www.meteoritics.ru/forum/viewtopic.php?t
9. Торопов Н.А. и др. Диаграммы состояния силикатных систем. Справочник. Выпуск пер-вый. Двойные системы. Л., «Наука», 1969.
10. Торопов Н.А. и др. Диаграммы состояния силикатных систем. Справочник. Выпуск тре-тий. Тройные системы. Л., «Наука», 1972.
11. Перепелицын В.А. Основы технической минералогии и петрографии, М., Недра, 1987.
12. Кучеров В. О ПОЛОЖЕНИИ СОЛНЦА В МОМЕНТ ВЗРЫВА ТКТ, Tunguska.Ru Обсуждение статей, 04.01.2012.
13. Кинг Э. Космическая геология Введение, М., «МИР», 1979.


* рис-1,2-О-СТРУКТУРЕ-ХОНДРИТОВ-ЧМ.jpg (448.24 КБ, 900x747 - просмотрено 1200 раз.)

* рис-3,4-О-СТРУКТУРЕ-ХОНДРИТОВ-ЧМ.jpg (163.82 КБ, 649x820 - просмотрено 2224 раз.)

* рис-5,6-О-СТРУКТУРЕ-ХОНДРИТОВ-ЧМ.jpg (155.79 КБ, 625x1015 - просмотрено 2139 раз.)
« : 16 Апрель 2014, 10:34:33 vitrom »

Виталий Ромейко
: [1]  
« предыдущая тема следующая тема »
:  

Powered by MySQL Powered by PHP SMF 2.0.15 | SMF © 2017, Simple Machines Valid XHTML 1.0! Valid CSS!
0.108111