Фізичні ефекти Київського метеороїда. 1

1Чорногор, ЛФ
1Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна, Харків, Україна
Kinemat. fiz. nebesnyh tel (Online) 2023, 39(5):24-53
Мова: українська
Анотація: 

Мета роботи — комплексний аналіз та оцінка механічних, оптичних і газодинамічних ефектів, які супроводжували політ і вибух Київського метеороїда. Вибух стався над Білоцерківським районом Київської області (Україна). За даними Міжнародної метеорної організації (IMO) зоряна величина становила –18m. За нашими оцінками потужність свічення була 215 ГВт за ефективної тривалості 2.4 ± 0.2 с, а повна енергія свічення — 25.2 ± 2.5 ГДж, початкова кінетична енергія — 0.09 ± 0.01 кт ТНТ або 375 ± 35 ГДж. Початкову масу космічного тіла оцінено у 0.89 ± 0.09 т, об’єм — 0.250 ± 0.025 м3, а розмір — 79 ± 3 см. Початкова швидкість метеороїда сягала 29 км/с. Кут нахилу траєкторії до горизонту дорівнював 32°. За висотою вибуху, яка дорівнювала 38 км, і кутом нахилу оцінено щільність речовини, яка є близькою до щільності кам’яного тіла (близько 3.5 т/м3). Проаналізовано енергетику процесів, механічні, оптичні та газодинамічні ефекти космічного тіла. Основне енерговиділення, яке супроводжувало гальмування фрагментів тіла, що руйнувалося при динамічному тиску порядку 2.5 МПа, мало місце в області довжиною 2 км на висоті близько 38 км. Припускались квазібезперервне дроблення та степеневий закон розподілу по масі фрагментів. Оцінено основні параметри балістичної та вибухової ударної хвиль. При числі Маха, яке дорівнювало 97, радіус балістичної ударної хвилі був близьким до 77 м, а фундаментальний період — 0.7 с. За рахунок дисперсії він збільшувався від 3.7 до 11.5 с при збільшенні відстані, яку проходить хвиля, від 50 до 5000 км. Радіуси циліндричної та сферичної вибухових ударних хвиль були близькими до 0.28 та 0.34 км відповідно, а фундаментальні періоди — 2.6 та 3.2 с відповідно. Ці періоди збільшувалися від 9.5 до 30.0 с та від 11.1 до 35.1 с при збільшенні відстані від 50 до 5000 км. Поблизу вибуху метеороїда відносний надлишковий тиск був максимальним. При зменшенні висоти він зменшувався, а при збільшенні висоти зростав приблизно до висоти 120...150 км, де він досягав 6...7 процентів, а потім зменшувався до одиниць процентів. Абсолютне значення надлишкового тиску було максимальним поблизу висоти вибуху, потім зменшувалось при зменшенні висоти до 20...25 км, далі знову збільшувалось. В епіцентрі вибуху воно було близьким до 94 Па для хвилі циліндричного типу або 99 Па для хвилі сферичного типу, чого недостатньо для пошкоджень наземних об’єктів. При збільшенні висоти надлишковий тиск зменшувався від 8...15 Па до одиниць мікропаскалів. Максимальна потужність світлового спалаху при її ефективній тривалості близько 2.4 с дорівнювала 21 ГВт, щільність потоку потужності поблизу вогняної кулі, точніше конуса довжиною 0.5 км і діаметром 2.4 м, становила 5.1 МВт/м2. При цьому температура поверхні була близькою до 3100 К, а довжина хвилі Віна — 9.4*10–7 м.

Ключові слова: абляція, балістична ударна хвиля, газодинамічний ефект, гальмування, кут нахилу, метеороїд, механічний ефект, надлишковий тиск, оптичний ефект, сферична ударна хвиля, фундаментальний період