1.Метеорітное речовина і метеорити.

Кам'яні й залізні тіла, що впали на Землю з міжпланетногопростору, називаються метеоритами, а наука, що вивчає їх-Метеоритика. Унавколоземному космічному просторі рухаються самі різні метеороіди
(космічні уламки великих астероїдів і комет). Їх швидкості лежать вдіапазоні від 11 до 72 км/с. Часто буває так, що шляхи їх рухуперетинаються з орбітою Землі і вони залітають в її атмосферу.

Явища вторгнення космічних тіл в атмосферу мають три основністадії:

1. Політ у розрідженої атмосфері (до висот близько 80 км), девзаємодія молекул повітря носить карпускулярний характер. Частинкиповітря соударяются з тілом, прилипають до нього або відображаються і передають йомучастину своєї енергії. Тіло нагрівається від безперервного бомбардуваннямолекулами повітря, але не відчуває помітного опору, і йогошвидкість залишається майже незмінною. На цій стадії, однак, зовнішня частинакосмічного тіла нагрівається до тисячі градусів і вище. Тут характернимпараметром задачі є відношення довжини вільного пробігу до розмірутіла L, яке називається числом Кнудсена Kn. У аеродинаміці прийнятовраховувати молекулярний підхід до опору повітря при Kn> 0.1.

2. Політ в атмосфері в режимі безперервної обтікання тіла потокомповітря, тобто коли повітря вважається суцільний середовищем та атомно -молекулярний характер його складу явно не враховується. На цій стадії передтілом виникає головний ударна хвиля, за якою різко підвищуєтьсятиск і температура. Саме тіло нагрівається за рахунок конвективноїтеплопередачі, а так само за рахунок радіаційного нагріву. Температура можедосягати декілька десятків тисяч градусів, а тиск до сотень атмосфер.
При різкому гальмуванні з'являються значні перевантаження. Виникаютьдеформації тіл, розплавлення і випаровування їх поверхонь, винесення масинабігаючим повітряним потоком (абляція).

3. При наближенні до поверхні Землі густина повітря зростає,опір тіла збільшується, і воно або практично зупиняється набудь-якій висоті, або продовжує шлях до прямого зіткнення з Землею.
При цьому часто великі тіла поділяються на кілька частин, кожна зяких падає окремо на Землю. При сильному гальмуванні космічної масинад Землею супроводжуючі його ударні хвилі продовжують свій рух доповерхні Землі, відбиваються від неї і виробляють обурення нижніх шаріватмосфери, а так само земної поверхні.

Процес падіння кожного метеороіда індивідуальний. Немає можливості вкороткій розповіді описати всі можливі особливості цього процесу. Мизупинимося тут на двох моделях входу:
. твердих метеоритних тел типи залізних або міцних кам'янихлегко деформуються типу пухких метеоритних мас і фрагментів голів кометна прикладі Тунгуського космічного тіла.

2. Рух твердого метеороіда в атмосфері.

Як вже говорилося вище, всю область польоту метеороіда можнарозбити на дві зони. Перша зона буде відповідати великим числах
Кнудсена Kn (0.1, а друга зона - малим числах Кнудсена Kn <0.1.
Ефектами обертання тіла прінебрегаем, форму його будемо вважати сферичної зрадіусом r. Будемо припускати тіло однорідним.

Спочатку побудуємо модель для першої зони. У цій зоні зміноюмаси метеороіда можна приберегти, так як абляції і руйнування тілапрактично немає. Рівняння руху випливають із законів ньютонівськоїмеханнікі:

(4.1)

(4.2)

(4.3)

(4.4)

Тут m - маса метеороіда, v - швидкість,

(- кут нахилу вектора швидкості до поверхні Землі, g - прискорення сили тяжіння,

(- щільність атмосфери в точці,

A = (re2-площа поперечного перерізу метеороіда (площа міделю), z - висота, відраховується від рівня моря, t - час ,

CD - коефіцієнт опору повітря,

R3 - радіус Землі.

Зміна щільності повітря з висотою будемо знаходити по барометричноїформулою:

де (-щільність на рівні моря. Коефіцієнт CD можна вважатизалежать від числа Кнудсена, причому він зменшується з висотою і міняється вмежах 2> CD> 0.92 при зміні Kn від 10 до 0.1.

Систему (4.1) - (4.3) потрібно вирішувати в припущенні, що початковиймомент часу при t = 0 задані ze = z, (e = (, ve = v, me = m, тобто параметривходу метероіда. За координату z, можна взяти ту висоту, де згідно
(4.1) сила тяжіння Землі вирівнюється з опором, тобто колирівняння (4.5) при заданих m = me, v = ve, можна вважати за визначення.
Пренебрежем також зміною кута, тобто приймемо (e = ((це не внесепохибок, бо є мала величина для діапазону швидкостей від 11до <70 км/с

(<0.001 c-1).

Після інтегрування рівняння (4.1) за умови нехтування силоюmg sin (і для z 10) тіла, складеного з сферичного затупленія радіусу іпримикає до нього циліндра товщиною 2rm. Уздовж траєкторії вказанібезрозмірні тиску (p = p/v2 (1 за фронтом балістичної хвилі для випадкуrm = 70 м, (e = 35 (, коли передня частина хвилі перебувати на висоті 7 км над
Землею. Нестаціонарних процесів обтікання наближено можна враховуватилише міняючи p1, (1 і швидкість руху тіла, які визначаються ізтракторних розрахунків (наприклад типу представлених на рис. 2).

На рис 6, а схематично дані хвилі для чотирьох послідовнихмоментів часу. У момент часу t відзначено прихід хвиль до земноїповерхні та їх відображення як у околиці кінцевої точки траєкторії, такі в її балістіческой частини. Виявляється, що в площинах, перпендикулярнихдо руху тіла (див. перетин S на рис.16, б), протягом газу аналогічнотакому при вибуху шнурової заряду з питомою енергією E0. Цеобставина використовувалося для наближення розрахунку балістичних хвиль.
Задавалися значення E0 відповідно до (4.21) і потім по теоріїциліндричних вибуху визначалися параметри балістичних хвиль при їхпроходженні в атмосфері. Тиску в Лобо-вої-якій частині тіла за головною ударноюхвилею можуть бути обчислені за умовами на ударної хвилі і за законамизбереження для течії в околиці критичної точки. Виявляється, щотиск у лобової частини тіла. Параметри балістичних хвиль уздовжтраєкторії можна розрахувати за допомогою ЕОМ для широкого набору значень E0 (s)уздовж шляху s по траєкторії. Процеси в кінцевій частині траєкторії (момент t4на рис. 6, б) моделювалися розширенням газової кулі (розпечені залишкитіла плюс повітря) з тиском pm *. Повна енергія цієї кулі приймаласярівною E (об'ємний сферичний вибух).

Кут нахилу кінцевої частини траєкторії (z0, її висота z0, а такоженергії E (s). E підбиралася так, щоб система ударних хвиль у кінцевийчастини польоту метеорита виробляла на Землі вивал лісу, аналогічнийщо спостерігається. Розрахунок на ЕОМ розповсюдження ударних хвиль в атмосфері від
Тунгуського тіла був проведений для багатьох значень E0 (s), E0 *, z0. Виявилося,що якщо E0 = const = 1.4 (1017ерг/см, E = 1023ерг, z = 6.5 км, vz0 = 40, то картинавивала лісу аналогічна що спостерігається в районі падіння. На рис.7 данопорівняння розрахованою форми вивала лісу і спостерігається на місцевості.
Наведені тут і далі дані спостережень отримані в роботах томськихдослідників метеорита (Н.В.Ва-сільев, В. Г. Фаст та ін.) На рис. 7, асуцільні криві - "векторні лінії" повалених дерев (обробкаспостережень); на рис.7, б стрілки - напрямку течії повітря (розрахунок).
Видно як якісне, так і кількісне згоду. З результатіврозрахунків можна зробити додаткові висновки. Так як E0 = const, то
(vrm) (1/(1, або vrm ((0-1/2er/2H. Звідси дається оцінка: r = 350 м пришвидкості в кінці траєкторії v = 2 км/с. Ця величина збігається з оцінкоюрозміру за свідченнями очевидців.

З тракторних розрахунків виходило, що ve