Метеорити и техният произход (страница 1 от 7)

Министерство на висшето образование

Южноуралски държавен университет

Катедра по физическа химия

Метеорити и техният произход

Изпълнено от студент гр. EiU-265

Проверено от доцента на катедра "PhysChem"

Както справедливо пише през 1819 г. известният химик от Петербургската академия Иван Мухин, „началото на легендите за камъни и железни блокове, падащи от въздуха, се губи в най-дълбоката тъмнина на изминалите векове“. Например, до наши дни е оцеляла информация, че Анаксагор и други древногръцки мислители са смятали метеоритите за фрагменти от небесния скал. Тази по принцип правилна идея продължи само докато хората все още вярваха в съществуването на небесния скал. По-късно, за доста дълго време, той е заменен от напълно различни идеи, които обясняват произхода на метеоритите по някаква причина, но не небесна. Но метеоритите са били известни преди много стотици и хиляди години. Известни са редица находки на инструменти на първобитни хора, изработени от метеоритно желязо. При случайни находки на метеоритна материя хората едва ли са знаели за особения му произход. Единственото изключение бяха находките на „небесни камъни“ непосредствено след неочакваните и грандиозни гледки от падането им. Тогава метеоритите стават обекти на култово или религиозно поклонение. За тях се правят легенди, описват се в аналите, страхуват се и дори са оковани, за да не полетят отново към небето. проникват в земната атмосфера.

Основите на научната меоритика са поставени от Ернст Хладни, известен по това време германски акустичен физик. По съвет на своя приятел, също физик Г.Х. Лихтенберг, той се зае да събира и изучава подробни описания на огнените топки и сравнява тази информация с това, което се знаеше за намерените камъни. Въз основа на това изследване, Chladni през 1794 г. публикува книга, озаглавена „За произхода на железните маси, намерени от Палада и други подобни на нея, и за някои природни явления, свързани с това“. В тази книга, по-специално, беше обсъден фактът на откритието през 1772 г. от академика на Петербургската академия на науките Питър Палас по време на експедицията му в Сибир на мистериозна маса „самородно желязо“. Масата е открита през 1749 г. от местния ковач Яков Медведев и тежи повече от 600 кг. Неговият анализ показа, че той е съставен от смес от желязо и скалисти включвания и е рядък вид метеорит. След Палада метеоритите от този тип се наричат ​​палазити. В тази книга и други публикации Хладни убедително показа, че желязото на Палада и много други камъни, „паднали от небето”, са от космически произход.

§ един. Физически явления, причинени от метеороидни тела в земната атмосфера

Когато метеороидно тяло навлезе в земната атмосфера, се случват много интересни явления, които ще споменем само. Скоростта на всяко космическо тяло винаги надвишава 11,2 km/s и може да достигне 40 km/s в близост до Земята с нейната произволна посока. Линейната скорост на движението на Земята около Слънцето е средно 30 km/s, така че максималната скорост на сблъсък на метеороид със земната атмосфера може да достигне около 70 km/s (при противоположни траектории). Първо, тялото влиза във взаимодействие с много разредена горна атмосфера, където разстоянието между газовите молекули е по-голямо от неговия диаметър. Очевидно взаимодействията с молекули на горните слоеве на атмосферата практически не оказват влияние върху скоростта и състоянието на достатъчно масивно тяло. Но ако масата на тялото е малка (сравнима с масата на молекулата или я надвишава с 2-3 порядъка), тогава тя може напълно да се забави вече в горните слоеве на атмосферата и бавно да се уталожи на земната повърхност под влиянието на гравитацията. Оказва се, че по този начин, тоест под формата на прах, лъвският дял от твърдата космическа материя пада върху Земята. Вече е изчислено, че всеки ден на Земята пристигат от 100 до 1000 тона извънземна материя, но само 1% от това количество е представено от големи отломки, които могат да излетят на нейната повърхност. Три основни сили действат върху движещо се достатъчно голямо тяло: спиране, гравитация и бутане (Архимедова сила), които определят неговата траектория на движение. Ефективното спиране на най-големите обекти започва само в плътните слоеве на атмосферата, на височини по-малки от 100 км. Движението на метеороид, подобно на всяко твърдо тяло в газообразна среда с висока скорост, се характеризира с числото на Мах - съотношението на скоростта на тялото към скоростта на звука. Този брой варира на различни височини на полета на метеороида, но често надвишава 50. Пред метеороида се образува ударна вълна под формата на силно компресирани и нагряващи се атмосферни газове. Самата повърхност на тялото в резултат на взаимодействие с тях се загрява до топене и изпаряване. Настъпващите газови струи пръскат и отнасят разтопен (а понякога и твърд смачкан) материал от повърхността му. Този процес се нарича аблация. Горещите газове зад фронта на удара, както и капчици и частици материя, отнесени от повърхността на тялото, светят и създават феномена на метеор или огнена топка. При достатъчно голяма телесна маса появата на огнена топка понякога се придружава не само от ярко сияние, но и от различни звукови ефекти (силен взрив, като когато самолет преминава свръхзвукова бариера, гръмотевица, съскане и т.н.). Ако масата на тялото не е твърде малка и не много голяма, а скоростта му е в диапазона от 11 km/s до 22 km/s (това е възможно при траектории, „догонващи“ Земята), тогава то има време за забавяне в атмосферата без изгаряне. След това метеороидът се движи с такава скорост, при която аблацията вече не е ефективна и може да лети непроменена до земната повърхност. Ако масата на тялото не е много голяма, тогава по-нататъшното намаляване на скоростта му продължава, докато силата на въздушното съпротивление се изравни със силата на гравитацията и почти вертикалното му падане започне със скорост 50-150 m/s. Повечето метеорити са паднали на Земята с такава скорост. При голяма маса метеороидът няма време нито да изгори, нито да забави силно и се сблъска с повърхността с космическа скорост. В този случай се получава експлозия, причинена от прехода на голяма кинетична енергия на тялото в топлинна, механична и други видове енергия и на земната повърхност се образува експлозивен кратер. В резултат значителна част от метеорита и земната повърхност, подложени на удар, се топи и изпарява.

Често се наблюдават метеорни потоци. Те са образувани от фрагменти, които са унищожени от падането на метеороидите. Най-графичният пример е метеорният поток Сихоте-Алин. Изчисленията показват, че когато едно твърдо тяло намалее в плътните слоеве на земната атмосфера, върху него действат огромни аеродинамични натоварвания. Например, за тяло, движещо се със скорост 20 km/s, разликата в налягането на предната и задната му повърхност варира от 100 атм. на височина от 30 км до 1000 атм. на височина 15 км. Такива товари са способни да унищожат по-голямата част от падащите тела. Само най-трайните монолитни метални или каменни метеорити са в състояние да ги издържат и да летят към земната повърхност. Сега са създадени така наречените мрежи огнени топки - много наблюдателни пунктове или обсерватории, оборудвани със специално оборудване, което позволява регистриране и проследяване на падащите метеороиди, изучаване на възникващите явления и бързо определяне на координатите на възможни падания на метеорити. Те са създадени в САЩ, Канада, Англия, Западна Европа и Русия и обхващат територии от приблизително 106 кв. км.