Главная Архивные документы
Исследования
КСЭ Лирика
Вернуться
Введение
Глава 1
Глава 2
Глава 3
Глава 4
Глава 5
Глава 6
Глава 7
Глава 8
Глава 9
Каталог
Глава 2. ПОВРЕЖДЕНИЕ ДЕРЕВЬЕВ, ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ПОЧВ И ПАЛЕОМАГНИТНЫЙ АСПЕКТ РАЙОНА ТУНГУССКОЙ КАТАСТРОФЫ С ПОЗИЦИИ МЕХАНИКИ ТВЕРДОГО ДЕФОРМИРУЕМОГО ТЕЛА
Карта сайта Версия для печати
Тунгусский феномен » Исследования » Монографии » Кузнецов С.М. Тунгусский метеорит » Глава 2

1. Механизм повреждения деревьев

Анализ большого количества публикаций и фотоматериалов о повреж­дении деревьев в районе Тунгусской катастрофы, имеющих сломленные расщепленные стволы и вертикальные трещины, говорит о том, что растения подверглись удару «снизу». Рассмотрим рис.2.1 из публикации [5].

Рис.2.1. Характер повреждения веток в районе падения Тунгусского метеорита

«Все ветви у стоящих на корню сухих деревьев загнуты дугообразно книзу с выпуклостью к верху, причем тонкие ветки обычно обломаны....». Этот рисунок является ярким примером остаточных деформаций при воз­действии вертикальных ускорений, превышающих предел упругих деформа­ций для древесины. Перечисленные повреждения деревьев типичны для зем­летрясений и мощных наземных взрывов, индуцируемых поверхностные волны Рэлея [11], которые при прохождении с высокой скоростью и производят удар. Необходимо отметить то, что теория удара пока далека от со­вершенства. Имеются трудности и в физике явления и в математическом описании, так как велика неопределенность свойств материала при проведе­нии динамических испытаний. Математические трудности возникают при изучении соударения тел даже простой формы (две сферы, два призматиче­ских стержня), для которых в основном и создана теория. В случае более сложной формы, математические затруднения часто оказываются почти непреодолимыми. Следствием отмеченной сложности является возникновение разнообразных упрощенных теорий [10], решения по которым достаточно трудоемки. Не выходя из материала средней школы, можно ориентировочно определить критическую (для древесины) скорость прохождения поверхно­стной волны. Задача аналогична удару стержня о стенку [2]. Величину силы удара можно найти:

,

где F-сила удара

U - скорость удара (скорость волн Рэлея) 4 104 – 6 105 см/сек,

- плотность древесины (сосна 0,52 10-3 кГ/см3,

Е - модуль Юнга 0,1 • 106 кГ/см3,

S - площадь поперечного сечения ствола дерева, .

Для среднего диаметра ствола дерева, равного 30см, S = 700 см2.

Предел упругости для сосны:

(F/S) max = 73 кГ/см , где S - площадь сечения ствола, равная 700 см2,

тогда F = 51 100 кг.

Найдем критическую скорость прохождения волны Рэлея, при которой материал ствола будет находиться в пределах упругой деформации (растрескиваний стволов и перегибов веток еще нет)

Размерность и значения как в предыдущей формуле.

На первый взгляд кажется, что условий, для того чтобы дереву уцелеть, нет. Слишком уж разительна разница критической скорости волны и реаль­ных скоростей волн Рэлея для криопласта (400 - 6000 м/сек). Рассмотрим рис. 2.2, на котором показан эпицентр «взрыва» (по работам КСЭ) и эпицентр землетрясения - гора Стойкович (они практически совпадают).

Рис.2.2. * эпицентр взрыва -КСЭ, • осциллятор - автор

Только гора Стойкович может быть реальным осциллятором землетря­сения (колебания криопласта), что доказывается наличием «ротора» вывала леса вокруг ее (вызван крутильными колебаниями горы Стойкович при зем­летрясении). Подобные вращательные движения почвы типичны для многих землетрясений. На рис. 2.3 из работы [7] очень убедительно изображена анало­гия «ротора» для строительных конструкций.

Рис.2.3. Обелиск монастыря Св.Бруно в Сан-Стефано, повернутый вращатель­ным движением почвы (drehende oder rotatorische) землетрясения 1783 г.

Характер вывала леса в радиусе первых пяти километров от горы Стойкович хаотичен. Это говорит о том, что криопласт колеблется как пла­стина, а устойчивая волна Рэлея еще не образовалась. Согласно [9] поверх­ностная волна, сформированная интерференцией волн в слое, образуется на расстоянии около 20Н от осциллятора, где Н - толщина слоя. Для нашего случая надо рассматривать толщину криопласта (25м) плюс толщину нижне­го замедляющего водоносного горизонта (200 - 300 м), так как эти слои об­ладают резко отличающимися параметрами поперечных скоростей Us и вы­раженной повышенной сейсмичностью с отчетливыми максимумами частот­ной характеристики [8].

В радиусе первых пяти километров возможно образование фигур Хладни («телеграфник») - узких структур, где образуется устойчивая стоячая волна и где превалируют вертикальные ускорения [4], близкие к критиче­ским значения. Это вызывает повреждение веток (согласно рис.2.1) и вызыва­ет образование вертикальных трещин стволов деревьев. С увеличением ра­диуса распространения от эпицентра землетрясения волна Рэлея становится устойчивой по амплитуде и скорости. Она выворачивает корневую систему деревьев, подобно гравитационным волнам на поверхности раздела, и рас­щепляет стволы. Механизм расщепления при ударе хорошо известен и опи­сан в публикациях по динамическому расчету конструкций, (деформация сжатия порождает трещины по направлению действия силы).

Единственной возможностью уцелеть (для дерева) является его нахождение у глубинной дайки (подножие сопки), где поверхностная волна дифра­гирует с падением амплитуды. Необходимо заметить, что помимо явления дифракции у подножия сопок, глубина оттаивания грунта достигает 1,5 - 2 м, что приводит к рассеиванию волн Рэлея. Увеличивается и удаление ствола от возбудителя - криопласта, что резко снижает силу удара при прохождении волны, рис. 2.4. Согласно исследованиям КСЭ, устойчивый радиальный вывал леса начинается с расстояния от эпицентра 5000 м, что полностью согласует­ся с вышеизложенной гипотезой (на расстоянии 20 толщин сейсмоактивных слоев).

Рис.2.4.

1   - Волна Рэлея на поверхности (показана условно)
2   - Волна рэлея в криопласте (показана условно)
3   - Криопласт
4   - Зона растепления

2.  Механизм образования особенностей термолюменценции почв

В великолепной работе Б.Ф. Бидюкова [1] указано на любопытный фе­номен .... «В зоне от 5 до 15 км вокруг эпицентра отмечается преобладание проб с высоким значением светосумм, в зоне, примыкающей к эпицентру, светосуммы проб низки».

Необходимо отметить, что это полностью коррелирует с воздействием поверхностной волны Рэлея. Рассмотрим механическое воздействие этих волн на частицу почвы. Верхний оттаявший слой почвы имеет толщину 30 - 40 см и состоит из отдельных минеральных частиц размером менее 1 мм. При прохождении волны по криопласту, оттаявший слой мгновенно выпучи­вается и разрыхляется. Реально рассчитать силу удара на отдельную мине­ральную частицу невозможно, но бесспорно, что на поверхности она лежит ниже значения  (сжатия) равной 100 - 150 Мпа.

Рассмотрим рис.2.5 из источника [6]. Экспериментальные исследования деформации пород и минералов под действием динамических нагрузок пока­зали, что деформации могут как увеличивать, так и уменьшать термолюми­несценцию. Очевидно на радиусах прохождения поверхностных волн 5-15 км от эпицентра, сила удара лежит в пределах, указанных пунктиром (а) на рис.2.5. Точные значения деформирующих сил можно получить в результате лабораторного эксперимента.

Рис.2.5.

По оси Y - значения термолюминесценции, по оси X - значения глубины деформации.
I          - зона деформации при закалке,
II         - зона пластической деформации,
III        - зона разрушения и ударной деформации.

3. Механизм образования палеомагнитного феномена

После 1976г., когда в работе [3] были опубликованы материалы А.П. Бояркиной и С.Д. Сидораса, в литературе появилось несколько крайне «фе­номенологических» толкований результатов их исследования. Прежде всего, рассматривали аномалии как следствие работы неизвестных ракетных двига­телей. Давайте рассмотрим этот вопрос более подробно. Прежде всего: на­правление векторов намагниченности лежат в области современного геомагнитного поля (Р=12 1=72).

А теперь проведем наиболее простое материалистическое объяснение «феноменов».

3.1. Низкое значение фактора Кенигсбергера Q

Jn - величина остаточной намагниченности,

X - величина магнитной восприимчивости.

Снижение Q связано с уменьшением Jn. Общеизвестен факт влияния деформаций на остаточную намагниченность. Бесспорно, что в районе ката­строфы было землетрясение, и рыхлый чехол подвергся мощным деформа­циям от прохождения поверхностных волн. Необходимо отметить и то, что рыхлому чехлу свойственны низкие значения Q.

3.2. Хаотическое распределение магнитных векторов западней г. Фарингтон просто объясняется дифракцией поверхностной волны на препятст­вии (при землетрясении).

3.3. Несоответствие азимутального и радиального распределения векторов Jn объясняется разворотом минеральных частиц относительно друг друга при прохождении поверхностной волны (встряхивание со скорость. 0,4 - 1,2 км/сек).

3.4. «Шлейф» Бояркиной это просто остаточная намагниченность по­вторяет ход магнитной восприимчивости. «Шлейф» отражает содержание ферромагнетиков (магнетита) в данном рыхлом чехле. Если провести палеомагнитные исследования на соседних доперитовых дайках («палеовулканах), то можно получить необходимые шлейфы, которые никакого отношения к катастрофе иметь не будут.

Заключение:

На расстоянии 5000 м от эпицентра землетрясения (гора Стойкович) радиально расходящиеся волны Рэлея произвели типичные для землетря­сения последствия:

1.   Вызвали вывал леса.
2.   Повысили значение светосумм при термолюминесценции почв.
3.   Понизили значения фактора Кенигсбергера и вызвали несоответст­вие азимутального и радиального векторов Jn для минеральных частиц почвы.

Литература

  1. Актуальные вопросы метеоритики в Сибири, Новосибирск, Наука, 1988г. Бирюков Б.Ф. «Термолюминесцентный       анализ почв в районе Тунгус­ского падения» стр. 96-104.
  2. Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика, Наука, 1983г.
  3. Вопросы метеоритики, Томск, 1976г. Сидорас С.Д., Бояркина А.П. О результатах палеомагнитных исследо­ваний в районе Тунгусского метеорита, стр.64-73.
  4. Наука и жизнь № 1, 2001г. Калинин А. Лаборатория любителя науки, стр.64-66.
  5. Кринов Е.Л. Тунгусский метеорит, Наука, 1949г.
  6. Минералогическая экспедиция под ред. Фрея, Недра, 1985г.
  7. Неймар М. История земли, С.-Петербург, 1904г.
  8. Сейсмическое   микрорайонирование.   Материалы   совещания   по сейсмическому районированию 14-17 декабря в Иркутске, Иркутск, 1977г.
  9. Сихарулидзе Д.И., Баграмян А.Х. Поверхностные волны в обратных задачах сейсмологии. Изд. АН Армянской ССР,     Ереван, 1987г.
  10. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела, Том №3, Наука, 1981г.
  11. Шолпо В.Н. Земля раскрывает свои тайны, Недра, 1979г.
© Томский научный центр СО РАН
Государственный архив Томской области
Институт систем информатики СО РАН
грант РГНФ №05-03-12324в
Главная | Архивные документы | Исследования | КСЭ | Лирика | Ссылки | Новости | Карта сайта | Паспорт