Ефекти Камчатського метеороїда в геомагнітному полі

1Чорногор, ЛФ
1Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна, Харків, Україна
Kinemat. fiz. nebesnyh tel (Online) 2022, 38(1):35-70
Start Page: Динаміка і фізика тіл Сонячної системи
Мова: українська
Анотація: 

З використанням даних магнітних станцій Паратунка, Магадан, Якутськ і Хабаровськ (Російська Федерація), Memambetsu, Kanoya, Kakioka (Японія), Cheongyang (Республіка Корея), Shumagin і College (США) проведено аналіз часових варіацій компонентів геомагнітного поля в день падіння Камчатського метеороїда (18 грудня 2018 р.) і в контрольні дні (17 і 19 грудня 2018 р.). Відстань r від місця вибухоподібного виділення енергії метеороїдом до обсерваторій змінювалася від 1.001 до 4.247 Мм. Виявилося, що проліт у магнітосфері та атмосфері Камчатського метеороїда супроводжувався варіаціями переважно H-компонента геомагнітного поля. Магнітний ефект магні- тосфери спостерігався двічі: за 51 і 28 хв до вибуху метеороїда, амплітуда збурень геомагнітного поля не перевищувала 0.2...1 нТл, тривалість — близько 20 і 10 хв відповідно. Після вибуху метеороїда з часом запізнення від 8 до 13 хв для r від 1.004 до 4.247 Мм спостерігалися знакозмінні сплески рівня H-компонента. Амплітуда коливань змінювалася приблизно від 0.5 до 0.1 нТл при збільшенні r. Тривалість магнітного ефекту іоносфери при цьому варіювала для всіх відстаней у межах 16...25 хв. Видима швидкість поширення збурень у цій групі була близькою до 10 км/с. Збурення мали МГД-природу. Для другої групи збурень час запізнення збільшувався від 56 до 218 хв при збільшенні згаданої відстані. Тривалість збурення становила приблизно 30...65 хв, видима швидкість — близько 336 м/с, період — 5...10 хв. Дане збурення магнітного поля викликане атмосферною гравітаційною хвилею, яка поширюється від місця вибуху метеороїда. Представлено теоретичні моделі спостережуваних магнітних ефектів і виконано теоретичні оцінки. Результати спостережень і оцінок узгоджуються між собою.

Ключові слова: атмосферна гравітаційна хвиля, геомагнітне поле, горизонтальний компонент, Камчатський метеороїд, магнітний ефект іоносфери, магнітний ефект магнітосфери, МГД-збурення
References: 

1. I. S. Astapovich, Meteoritic Phenomena in the Earth’s Atmosphere (Fizmatgiz, Moscow, 1958) [in Russian].

2. V. A. Bronshten, Tunguska Meteorite: A History of Research (A. D. Sel’yanov, Moscow, 2000) [in Russian].

3. V. A. Bronshten, “Magnetic effect of the Tungus meteorite,” Geomagn. Aeron. (Engl. Transl.) 42, 816–818 (2002).

4. V. D. Gol’din, “On the interpretation of some geophysical phenomena accompanying the fall of the Tunguska meteorite,” in Cosmic Matter and the Earth (Nauka, Novosibirsk, 1986), pp. 44–62 [in Russian].

5. E. I. Gordeev, S. N. Kulichkov, P. P. Firstov, O. E. Popov, I. P. Chunchuzov, D. I. Budilov, and D. V. Chebrov, “Infrasonic waves and assessment of the explosion energy of the Bering Sea meteoroid on December 19, 2018,” Dokl. Earth Sci. 489, 1436–1439 (2019).
https://doi.org/10.1134/S1028334X19120043

6. E. E. Gossard and W. H. Hooke, Waves in the Atmosphere: Atmospheric Infrasound and Gravity Waves, Their Generation and Propagation (Elsevier, Amsterdam, 1975; Mir, Moscow, 1978).

7. A. V. Zolotov, The Problem of 1908 Tunguska Catastrophe (Nauka i Tekhnika, Minsk, 1969) [in Russian].

8. K. G. Ivanov, “Geomagnetic effects that were observed at the Irkutsk Magnetographic Observatory after the explosion of the Tunguska meteorite,” Meteoritika 21, 46–48 (1961).

9. K. G. Ivanov, “On the causes of the subsequent field changes in the geomagnetic effect of the Tunguska meteorite,” Geomagn. Aeron. 1, 616–618 (1961).

10. K. G. Ivanov, “Geomagnetic effects of explosions in the lower atmosphere,” Geomagn. Aeron. 2, 153–160 (1962).

11. K. G. Ivanov, “Geomagnetic effect of Tunguska event,” Meteoritika 24, 141–151 (1964).

12. K. G. Ivanov, “Revisiting the problem of simulation of the geomagnetic effect induced by the Tunguska impact,” Geomagn. Aeron. 42, 857–858 (2002).

13. G. M. Idlis and Z. V. Karyagina, “On the cometary origin of the Tunguska meteorite,” Meteoritika 21, 32–43 (1961).

14. A. G. Kalashnikov, “Observation of the magnetic effect of meteors by the induction method,” Dokl. Akad. Nauk SSSR 66, 373–376 (1949).

15. A. G. Kalashnikov, “Magnetic effect of meteors,” Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Geofiz. 6, 7–20 (1952).

16. Catastrophic Events Caused by Cosmic Objects, Ed. by V. V. Adushkin and I. V. Nemchinov (Akademkniga, Moscow, 2005; Springer-Verlag, Dordrecht, 2008).
https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6452-4

17. A. T. Kovalev, I. V. Nemchinov, and V. V. Shuvalov, “Ionospheric and magnetospheric disturbances caused by impacts of small comets and asteroids,” Sol. Syst. Res. 40, 57–67 (2006).
https://doi.org/10.1134/S0038094606010023

18. A. F. Kovalevskii, “Revisiting the problem of geomagnetic effects of large explosions,” Tr. Sib. Fiz.-Tekh. Inst. Tomsk. Univ. 41, 87–91 (1962).

19. A. F. Kovalevskii, “Magnetic effect of the Tunguska meteorite explosion,” in The Problem of Tunguska Meteorite (Tomsk. Gos. Univ., Tomsk, 1963), pp. 187–194 [in Russian].

20. O. A. Molchanov, Low-Frequency Waves and Induced Radiation in the Near-Earth Plasma (Nauka, Moscow, 1985) [in Russian].

21. G. O. Obashev, “On the geomagnetic effect of the Tunguska meteorite,” Meteoritika 21, 49–52 (1961).

22. K. A. Skripko, “Bering Sea meteor huge explosion,” Zhizn Zemli 41 (2) (2019).

23. V. M. Sorokin and G. V. Fedorovich, Physics of Slow MHD Waves in the Ionospheric Plasma (Energoizdat, Moscow, 1982) [in Russian].

24. L. F. Chernogor, Radiophysical and Geomagnetic Effects of Rocket Engine Burn: Monograph (Khark. Nats. Univ. im. V. N. Karazina, Kharkiv, 2009) [in Russian].

25. L. F. Chernogor, “Oscillations of the geomagnetic field caused by the flight of Vitim bolide on September 24, 2002,” Geomagn. Aeron. (Engl. Transl.) 51, 116–130 (2011).
https://doi.org/10.1134/S0016793211010038

26. L. F. Chernogor, Physics and Ecology of the Catastrophes (Khark. Nats. Univ. im. V. N. Karazina, Kharkiv, 2012) [in Russian].

27. L. F. Chernogor, “Large-scale disturbances in the Earth’s magnetic field associated with the Chelyabinsk meteorite,” Radiofiz. Elektron. 4(18) (3), 47–54 (2013).

28. L. F. Chernogor, “The main physical effects associated with the Chelyabinsk bolide passage,” in Asteroids and Comets. Chelyabinsk Event and Study of the Meteorite Falling into the Lake Chebarkul: Proc. Int. Sci.-Pract. Conf., Cherbakul, Russia, June 21–22, 2013 (Krai Ra, Chelyabinsk, 2013), pp. 148–152.

29. L. F. Chernogor, “Plasma, electromagnetic and acoustic effects of meteorite "Chelyabinsk”,” Inzh. Fiz., No. 8, 23–40 (2013).

30. L. F. Chernogor, “Geomagnetic field effects of the Chelyabinsk meteoroid,” Geomagn. Aeron. (Engl. Transl.) 54, 613–624 (2014).
https://doi.org/10.1134/S001679321405003X

31. L. F. Chernogor, “Magnetic and ionospheric effects of a meteoroid plume,” Geomagn. Aeron. (Engl. Transl.) 58, 119–126 (2018).
https://doi.org/10.1134/S0016793218010048

32. L. F. Chernogor, “Magnetospheric effects during the approach of the Chelyabinsk meteoroid,” Geomagn. Aeron. (Engl. Transl.) 58, 252–265 (2018).
https://doi.org/10.1134/S0016793218020044

33. L. F. Chernogor, “Effects of the Lipetsk meteoroid in the geomagnetic field,” Geomagn. Aeron. (Engl. Transl.) 60, 355–372 (2020).
https://doi.org/10.1134/S0016793220030032

34. L. F. Chernogor, “Kamchatka meteoroid effects in the lithosphere–atmosphere– ionosphere–magnetosphere system,” in Problems of Geocosmos: Proc. 13th Int. Conf. and School, St. Petersburg, Russia, Mar. 24–27, 2021 (VVM, St. Petersburg, 2021), pp. 400–410.

35. L. F. Chernogor, K. P. Garmash, Q. Guo, V. T. Rozumenko, and Y. Zheng, “Ionospheric effects of the Kamchatka meteoroid: Results of multiple-path oblique incidence,” in Problems of Geocosmos: Proc. 13th Int. Conf. and School, St. Petersburg, Russia, Mar. 24–27, 2021 (VVM, St. Petersburg, 2021), pp. 380–388.

36. L. F. Chernogor, “Geomagnetic variations caused by the Lipetsk meteoroid’s passage and explosion: Measurement results,” Kinematics Phys. Celestial Bodies 36, 79–93 (2020).
https://doi.org/10.3103/S0884591320020038

37. L. F. Chernogor, O. I. Liashchuk, and M. B. Shevelev, “Parameters of the infrasonic signal generated by the Kamchatka meteoroid,” Kinematics Phys. Celestial Bodies 36, 222–237 (2020).
https://doi.org/10.3103/S0884591320050037

38. J. Borovička, M. Setvák, H. Roesli, and J. K. Kerkmann, “Satellite observation of the dust trail of a major bolide event over the Bering Sea on December 18, 2018,” Astron. Astrophys. 644, A58 (2020).
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202039393

39. P. G. Brown, J. D. Assink, L. Astiz, R. Blaauw, M. B. Boslough, J. Borovička, N. Brachet, D. Brown, M. Campbell-Brown, L. Ceranna, W. Cooke, C. De Groot-Hedlin, D. P. Drob, W. Edwards, L. G. Evers, M. Garces, J. Gill, M. Hedlin, A. Kingery, G. Laske, A. Le Pichon, P. Mialle, D. E. Moser, A. Saffer, E. Silber, P. Smets, R. E. Spalding, P. Spurný, E. Tagliaferri, D. Uren, R. J. Weryk, R. Whitaker, and Z. Krzeminski, “500-kilotone airburst over Chelyabinsk and an enhanced hazard from small impactors,” Nature 503, 238–241 (2013).
https://doi.org/10.1038/nature12741

40. P. Brown, R. E. Spalding, D. O. ReVelle, E. Tagliaferri, and S. P. Worden, “The flux of small near-Earth objects colliding with the Earth,” Nature 420, 294–296 (2002).
https://doi.org/10.1038/nature01238

41. Center for Near Earth Object Studies.
https://cneos.jpl.nasa.gov/fireballs/. Accessed July 11, 2021.

42. L. F. Chernogor, “Physical effects of the Kamchatka meteoroid,” in Proc. Astronomy and Space Physics in the Kyiv University, Kyiv, Ukraine, May 27–29, 2020 (Kyiv Nats. Univ. im. T. Shevchenka, Kyiv, 2020), pp. 70–71.

43. L. F. Chernogor, “Litosphere–atmosphere–ionosphere–magnetosphere effects of the Kamchatka meteoroid,” in Problems of Geocosmos: Proc. 13th Int. Conf. and School, St. Petersburg, Russia, Mar. 24–27, 2021 (VVM, St. Petersburg, 2021), Section STP: Solar-Terrestrial Physics, paper id. STP004.
https://geo.phys.spbu.ru/geocosmos/ 2020/data/data/htmls/STP/STP004.html.

44. L. F. Chernogor and N. Blaunstein, Radiophysical and Geomagnetic Effects of Rocket Burn and Launch in the Near-the-Earth Environment (CRC/Taylor & Francis, Boca Raton, Fla., 2013).

45. L. F. Chernogor, K. P. Garmash, Q. Guo, V. Rozumenko, and Yu. Zheng, “Ionospheric effects of the Kamchatka Meteoroid,” Problems of Geocosmos: Proc. 13th Int. Conf. and School, St. Petersburg, Russia, Mar. 24–27, 2021 (VVM, St. Petersburg, 2021), Section STP: Solar-Terrestrial Physics, paper id. STP002.
https:// geo.phys.spbu.ru/geocosmos/2020/data/data/htmls/STP/STP002.html.

46. L. F. Chernogor, O. I. Liashchuk, and M. B. Shevelev, “Infrasonic effects of the Kamchatka meteoroid,” in Proc. Astronomy and Space Physics in the Kyiv University, Kyiv, Ukraine, May 27–29, 2020 (Kyiv Nats. Univ. im. T. Shevchenka, Kyiv, 2020), pp. 71–72.

47. B. G. Gavrilov, V. A. Pilipenko, Y. V. Poklad, and I. A. Ryakhovsky, “Geomagnetic effect of the Bering Sea meteoroid,” Russ. J. Earth Sci. 20, ES6009 (2020).
https://doi.org/10.2205/2020ES000748

48. Infrasound Monitoring for Atmospheric Studies, Ed. by A. Le Pichon, E. Blanc, and A. Hauchecorne (Springer-Verlag, Dordrecht, 2019).
https://doi.org/10.1007/978-3-319-75140-5

49. Y. Luo, L. F. Chernogor, K. P. Garmash, Q. Guo, V. T. Rozumenko, S. N. Shulga, and Y. Zheng, “Ionospheric effects of the Kamchatka meteoroid: Results from multipath oblique sounding,” J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 207, 105336 (2020).
https://doi.org/10.1016/j.jastp.2020.105336

50. Y. Luo, Y. Yao, and L. Shan, “Analysis of ionospheric disturbances caused by the 2018 Bering Sea meteor explosion based on GPS observations,” Sensors 20, 3201 (2020).
https://doi.org/10.3390/s20113201

51. C. Pilger, P. Gaebler, P. Hupe, T. Ott, and E. Drolshagen, “Global monitoring and characterization of infrasound signatures by large fireballs,” Atmosphere 11, 83 (2020).
https://doi.org/10.3390/atmos11010083

52. O. P. Popova, “Chelyabinsk meteorite,” in Oxford Research Encyclopedia of Planetary Science (Oxford Univ. Press, 2021).
https://doi.org/10.1093/acrefore/9780190647926.013.22

53. O. P. Popova, P. Jenniskens, V. Emel’yanenko, A. Kartashova, E. Biryukov, S. Khaibrakhmanov, V. Shuvalov, Y. Rybnov, A. Dudorov, V. I. Grokhovsky, D. D. Badyukov, Q.-Z. Yin, P. S. Gural, J. Albers, M. Granvik, L. G. Evers, J. Kuiper, V. Kharlamov, A. Solovyov, Yu. S. Rusakov, S. Korotkiy, I. Serdyuk, A. V. Korochantsev, M. Yu. Larionov, D. Glazachev, A. E. Mayer, G. Gisler, S. V. Gladkovsky, J. Wimpenny, M. E. Sanborn, A. Yamakawa, K. L. Verosub, D. J. Rowland, S. Roeske, N. W. Botto, J. M. Friedrich, M. E. Zolensky, L. Le, D. Ross, K. Ziegler, T. Nakamura, I. Ahn, J. I. Lee, Q. Zhou, X.-H. Li, Q.-L. Li, Liu Yu, G.-Q. Tang, T. Hiroi, D. Sears, I. A. Weinstein, A. S. Vokhmintsev, A. V. Ishchenko, P. Schmitt-Kopplin, N. Hertkorn, K. Nagao, M. K. Haba, M. Komatsu, and T. Mikouchi, “Chelyabinsk airburst, damage assessment, meteorite, and characterization,” Science 342, 1069–1073 (2013).
https://doi.org/10.1126/science.1242642

54. O. P. Popova, P. Jenniskens, V. Emel’yanenko, A. Kartashova, E. Biryukov, S. Khaibrakhmanov, V. Shuvalov, Y. Rybnov, A. Dudorov, V. I. Grokhovsky, D. D. Badyukov, Q.-Z. Yin, P. S. Gural, J. Albers, M. Granvik, L. G. Evers, J. Kuiper, V. Kharlamov, A. Solovyov, Yu. S. Rusakov, S. Korotkiy, I. Serdyuk, A. V. Korochantsev, M. Yu. Larionov, D. Glazachev, A. E. Mayer, G. Gisler, S. V. Gladkovsky, J. Wimpenny, M. E. Sanborn, A. Yamakawa, K. L. Verosub, D. J. Rowland, S. Roeske, N. W. Botto, J. M. Friedrich, M. E. Zolensky, L. Le, D. Ross, K. Ziegler, T. Nakamura, I. Ahn, J. I. Lee, Q. Zhou, X.-H. Li, Q.-L. Li, Liu Yu, G.-Q. Tang, T. Hiroi, D. Sears, I. A. Weinstein, A. S. Vokhmintsev, A. V. Ishchenko, P. Schmitt-Kopplin, N. Hertkorn, K. Nagao, M. K. Haba, M. Komatsu, and T. Mikouchi, “Supplementary material for Chelyabinsk airburst, damage assessment, meteorite recovery, and characterization,” Science 342 (2013).
https://doi.org/10.1126/science.1242642

55. N. T. Redd, “Fireball over the Bering Sea,” Eos, Mar. 28 (2019).
https://doi.org/10.1029/2019EO119503

56. Space Weather Prediction Center National Oceanic and Atmospheric Administration. ftp://ftp.swpc.noaa.gov/ pub/lists/ace2/. Accessed February 18, 2019.