Главная Архивные документы
Исследования
КСЭ Лирика
Вернуться
ТРАНСФОРМАЦИЯ
О журнале
СОДЕРЖАНИЕ
К НАШИМ ЧИТАТЕЛЯМ И КОРРЕСПОНДЕНТАМ
Памяти Алексея Васильевича Золотова
Д.Демин На известие об убийстве А.В.Золотову
О.Мухина Еще один товарищ старый...
Удел еретика
В.Кожемякин Песня астронавта
Мир проходящему!
Д.В.ДЕМИН ВЕРСИИ КАТАСТРОФЫ: СЛЕДСТВИЕ ПРОДОЛЖАЕТСЯ
Международная конференция ИНТЕРКАРТО - 3
В.К.ЖУРАВЛЕВ К ВОПРОСУ ОБ ЭНЕРГИИ И МАССЕ ТУНГУССКОГО БОЛИДА
Д.А.Бидюков, ... АРГОНО-ГЕЛИЕВЫЙ МЕТОД В ОПРЕДЕЛЕНИИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ...
В.А.РОМЕЙКО ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ ОСВЕЩЕННОСТИ ...
ВТОРОЙ МОСКОВСКИЙ СЕМИНАР ТУНГУССКОГО СООБЩЕСТВА
Б.Ф.Бидюков ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ АНОМАЛИИ В ЗОНЕ ДЕЙСТВИЯ ТУНГУССКОГО ФЕНОМЕНА
А.Е.ЗЛОБИН ОЦЕНКА ТЕПЛОВОГО ИМПУЛЬСА ТУНГУССКОГО ВЗРЫВА ПО ОЖОГУ ВЕТВЕЙ ДЕРЕВЬЕВ И ТЛ-ОТЖИГУ КВАРЦЕВОГО ШЛИХА
Г.М.ИВАНОВА СИХОТЭ - АЛИНСКИЙ МЕТЕОРИТ - ЮБИЛЯР
Н.Абрамов, ... НОСТАЛЬГИЯ ПО-НАСТОЯЩЕМУ
О.Блинова "Вот уже август, и вот уже дождь ..."
В.Кожемякин "Самолеты летят на восток ..."
Д.Демин "Отстреляна птица, попрятались рыбы ... "
Марина Абдульменова "Нагулялось наше лето по лесам ..."
Д.Н.Петров "ЧАЙНИК" НА ТУНГУСКЕ
Гарри Мэйсон Событие в стиле "мини-Тунгусска"
В.А.БРОНШТЭН А БЫЛ ЛИ МАЛЬЧИК?
А.ГОРШЕНИН ПОЭЗИЯ "ТУНГУССКОГО ДИВА"
СЕМИНАРЫ КСЭ В НОВОСИБИРСКЕ
Астероидно-кометная опасность
В.Ю.КОЖЕМЯКИН КОМЕТА 1997 ГОДА БУДЕТ ЯРЧЕ САМОЙ ЯРКОЙ ЗВЕЗДЫ
Космическая миссия
АВТОРЫ ВЫПУСКА
Каталог
А.Е.ЗЛОБИН (Москва)
ОЦЕНКА ТЕПЛОВОГО ИМПУЛЬСА ТУНГУССКОГО ВЗРЫВА ПО ОЖОГУ ВЕТВЕЙ ДЕРЕВЬЕВ И ТЛ-ОТЖИГУ КВАРЦЕВОГО ШЛИХА
Карта сайта Версия для печати
Тунгусский феномен » Исследования » Тунгусский Вестник » Тунгусский Вестник КСЭ №5 » А.Е.ЗЛОБИН ОЦЕНКА ТЕПЛОВОГО ИМПУЛЬСА ТУНГУССКОГО ВЗРЫВА ПО ОЖОГУ ВЕТВЕЙ ДЕРЕВЬЕВ И ТЛ-ОТЖИГУ КВАРЦЕВОГО ШЛИХА

За многие годы исследований был накоплен большой фактический материал, характеризующий термическое воздействие Тунгусского метеорита на различные объекты. Как известно, указанное терми­ческое воздействие вызвало ожог ветвей деревьев, пожар, отжиг термолюминесценции ( ТЛ ) и даже было зафиксировано как обжигающее воздействие на кожу человека. Для понимания физической при­роды Тунгусского явления принципиально важно знать величину теплового импульса, сопро­вождавшего взрыв космического тела. В настоящей работе величина теплового импульса оценивается по двум индикаторам - ожогу ветвей деревьев и ТЛ-отжигу кварцевого шлиха.

В "Тунгусском Вестнике" № 3 за 1996 год я опубликовал заметку, посвященную эксперимен­тальному и математическому моделированию ожога ветвей деревьев, переживших Тунгусскую ката­строфу [16]. Была сделана оценка нижней границы теплового импульса, необходимого для слабого ожо­га веток сосны - J = 2,5 кал/см2. Представляет интерес оценка величины теплового импульса по ТЛ-отжигу, который максимально выражен в эпицентральной области и, соответственно, характеризует верхнюю границу величины теплового импульса.

На московском семинаре КСЭ в 1996 г. автор этой заметки и Б. Ф. Бидюков обсудили возмож­ность определения величины теплового импульса в эпицентральной области гга основе анализа отжига ТЛ. Область интенсивного отжига ТЛ обнаружена внутри зоны ожога и совпадает с зоной максималь­ных ожоговых повреждений веток лиственниц. Согласно представлениям Б. Ф. Бидюкова, отжиг, т. е. существенное ослабление ТЛ, был обусловлен тепловым воздействием. Поэтому температуру начала термовысвечивания (То) можно отождествить с температурой, до которой минеральный шлих был на­грет под воздействием теплового импульса Тунгусского взрыва. Таким образом, моделируя нагрев ми­нерального шлиха до температуры начала термовысвечивания, можно оценить величину теплового им­пульса в эпицентральной области.

Исходя из указанных выше соображений, Б. Ф. Бидюковым были представлены следующие ис­ходные данные для тепловых расчетов. Шлих состоит преимущественно из частичек кварца размером в среднем 0,3 мм (от 0,2 до 0,5 мм). В расчетах необходимо ориентироваться на пробы [4], для которых минимальное значение светосуммы не превышает 4 -5 единиц и совпадает с температурой начала термо­высвечивания 200° С и выше.

Среди образцов почв района Тунгусской катастрофы, термолюминесцентные характеристики которых представлены в работе [4], содержится ряд проб, отвечающих заданным условиям, например:

№ 65 То = 230° С              S = 1
№126 То = 200° С             S = 2
№ 224 (2,3) То = 240° С    S = 1
№388 То = 210° С             S = 2

На основе этих данных для оценки максимального значения теплового импульса принимается температура То = 240° С, и далее считается, что именно до этой температуры кварцевые частички шлиха были нагреты тепловым излучением Тунгусского взрыва. Продолжительность теплового воздействия по аналогии с [21, 22] принимается равной 2 сек.

Далее рассматриваются два варианта нагрева кварцевого шлиха. Первый вариант - нагрев от­дельной кварцевой частички, находящейся в воздухе (этот вариант соответствует раннему приходу ударной волны и подъему значительной части шлиха (пыли) в воздух). Второй вариант - нагрев квар­цевого шлиха как сплошной среды, состоящей из множества частиц и имеющей соответствующие такой сплошной среде теплофизические характеристики ( фактически, нагрев поверхности песчаной почвы).

Расчеты нагрева шлиха как для первого, так и для второго вариантов выполнялись методом конечных элементов (двумерная нестационарная задача теплопроводности при заданных граничных условиях теплообмена на поверхности). Для отдельной кварцевой частички (0,3х0,3мм) принимались теплофизические характеристики кварца. Для песчаной почвы - теплофизические характеристики сухо­го мелкого речного песка [9,28]. Плотность теплового потока задавалась на поверхности, обращенной к источнику излучения. Считалось, что имеет место теплообмен с окружающим воздухом (температура воздуха Т=20°С, коэффициент теплоотдачи а = 10 ккал/(м2*час*град).

Расчеты показали, что нагрев отдельной кварцевой частички (вариант 1) до температуры 240° С происходит при воздействии на нее в течение 2 секунд теплового импульса J = 4 кал/см2. При этом частичка прогревается достаточно равномерно по всему объему, и указанная температура является средней для всей расчетной области. Нагрев песчаной почвы (вариант 2), напротив, отличается значи­тельной неравномерностью. Температура поверхности почвы за 2 секунды достигает 240° С при воз­действии теплового импульса J = 5 кал/см2. Однако в этом случае при т = 2 сек уже на глубине более 2 мм температура песчаной почвы не превышает Т = 30° С (рис. 1).

Распределение температуры по глубине для песчанной почвы
при воздействии в течение 2 сек. теплового импульса 1=5 кал/см2 

Рисунок 1

Обращает на себя внимание тот факт, что полученный уровень теплового импульса значительно превышает определенный ранее по слабому ожогу ветвей сосны. Это хорошо соответствует существую­щим представлениям о более интенсивном термическом воздействии взрыва в эпицентральной области. Однако полученные значения, вероятно потребуют некоторой коррекции. Во-первых, шлих реально выделялся из почв типа "суглинок", во-вторых, поверхность почвы могла быть не абсолютно сухой и в-третьих - тепловое воздействие взрыва могло быть в определенной степени экранировано раститель­ностью. Кроме того, следует учитывать данные работы [25], согласно которой собранные на горе Стой­кович легковоспламенимые гигроскопические лесные горючие материалы загораются при воздействии в течение 2 секунд теплового импульса J = 6 кал/см2.

Учитывая все сказанное выше, изменение теплового импульса от границы слабого ожога до эпицентра предварительно можно оценить диапазоном J = 3 - 7 кал/см2. Как видно из рис. 2, при таком диапазоне теплового импульса достаточно надежно реализуются все рассмотренные эффекты (ожог ветвей, ТЛ-отжиг шлиха и возникновение низового пожара ). В дальнейшем этот результат необходимо уточнить на большем материале, включая сильный ожог ветвей дерeвьeв и более слабые эффекты ТЛ- отжига. Полезная информация может быть получена также при использовании моделирующих подхо­ дов при оценке картины пожара [10].

Ожог ветвей деревьев и ТЛ-отжиг кварцевого шлиха хорошо согласуются между собой по вели­чине теплового импульса. Совместное использование этих двух индикаторов имеет взаимодополняю­щий характер, и может одновременно рассматриваться как подтверждение каждого из них в отдель­ности. Представляется целесообразным продолжить исследования в этом направлении, уделяя особое внимание локальным эффектам.

Следует отметить, что полученный ранее в [21, 22] диапазон J = 16-52 кал/см2 является совер­шенно нереальным. На это уже указывали авторы работы [29], справедливо отмечая завышение величи­ны теплового импульса в несколько раз. Проведенные автором настоящей работы эксперименты и рас­четы также не подтверждают высоких значений J. На местности отсутствуют следы столь мощною теп­лового воздействия.

Действительно, уже при J = 25 - 30 кал/см2 должен происходить переход кварцевого шлиха в другую кристаллическую модификацию и его оплавление. Тем не менее, следы оплавленного шлиха в действительности отсутствуют. При тепловом импульсе в эпицентре J = 52 кал/см2 граница области слабого ожога ветвей деревьев будет соизмерима с границей "бабочки" вывала, что в действительности не наблюдается. Наконец, при скорости накопления почв 0,2 мм/год [27], даже при J = 3 - 7 кал/см2, се­мена деревьев в почве могут быть "сварены" (см. рис. 1). Однако в почве все же сохранились семена, обеспечившие восстановление погибшего леса уже с 1909 - 1910 гг.

Особое место занимают показания двух очевидцев из Ванавары, которые ощутили обжигающее воздействие Тунгусского метеорита. Именно эти показания обычно приводятся в подтверждение ядер­ной природы Тунгусского взрыва и дают завышенную оценку теплового импульса [11, 17]. Но ядерная природа Тунгусского взрыва была достаточно убедительно опровергнута в работе [19], и показания очевидцев из Ванавары целесообразно оценивать без привлечения гипотезы ядерного взрыва. Одно из достаточно убедительных объяснений приводится в работе [29]. Интересна также позиция, изложенная в работе [24], согласно которой очевидцы ощутили не только тепловое излучение взрыва, но и излучение болида, пролетевшего, практически, над Ванаварой. Направление движения метеороида с юга на север перед взрывом наиболее хорошо обосновано [1, 2] и подтверждается как гонкой структурой поля ожога [7], так и характерным следом конуса баллистической волны в южном секторе "бабочки" вывала [15].

Диапазон характерных значений теплового импульса

По оси X:
1 - Примерная нижняя граница теплового импульса, необходимого дня слабого ожога веток сосны [16].
2 - Тепловой импульс, необходимый дня нагрела квар- цевой частички в воздухе до температуры 240° С.
3 - Тепловой импульс, необходимый для нагрева поверхности песчаной почвы до температуры 240° С.
4 - Тепловой импульс, при котором происходит зажи­ гание наиболее легковоспламенимых гигроскопиче­ских лесных горючих материалов [25].
5 - Нижняя граница светового импульса, при котором воспламеняется сухая трава, хвоя, что может вызвать низовые пожары в лесах [20|.
6 - Нижняя граница светового импульса, при котором могут появиться ожоги второй степени у людей и животных ( появление пузырей на коже ) [20].
7 - Величина светового импульса, свыше которой загораются материалы, и могут возникнуть пожары [23].

Рисунок 2.

Литература

1. Астапович И. С. Несостоятельность гипотезы падения на Землю Тунгусского метеорита 30 июня 1908 г., Астрономический циркуляр № 238 от 15 апреля 1963 г., Москва, Тип. Астросовета АН СССР.
2. Астапович И. С. К вопросу о траектории и орбите Тунгусской кометы // Физика комет и метеоров. Киев: Наук. думка, 1965, с. 105 - 112.
3. Бидюков Б. Ф. Термолюминесцентный анализ почв района Тунгусского падения //Актуальные вопро­ сы метеоритики в Сибири. Новосибирск: Наука, 1988, с. 96 - 104.
4. Бидюков Б. Ф., Красавчиков В. О., Разум В. А. Термолюминесцентные аномалии почв района Тунгус­ского падения // Следы космических воздействий на Землю. Новосибирск: Наука, 1990, с. 88 - 108.
5. Василенко В. Б., Демин Д. В., Журавлев В. К. Термолюминесценный анализ пород из района Тунгус­ского падения // Проблема Тунгусского метеорита. Томск: изд-во Томск, ун-та, 1967, с. 227 - 231.
6. Васильев Н. В., Ковалевский А. Ф., Разин С. А., Эпиктетова Л. Е. Показания очевидцев Тунгусского падения. Томск, 1981, 304 с. Деп. в ВИНИТИ 24.11.81, № Б350-81.
7. Воробьев В. А., Демин Д. В. Новые результаты исследования термических поражений лиственниц в районе падения Тунгусского метеорита // Вопросы метеоритики. Проблема Тунгусского метеорита. Томск, изд-во Томск, ун-та, 1976, с. 58 - 63.
8. Воробьев В. А., Ильин А. Г., Шкута Б. Л. Изучение термических поражений веток лиственниц, перeживших Тунгусскую катастрофу // Проблема Тунгусского метеорита. Томск, изд-во Томск, ун-та, 1967, с. 120- 122.
9. Гордов А. Н. Основы пирометрии. Металлургия. М., 1971.
10. Гришин А. М. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск: Наука, 1992.
11. Журавлев В. К. К оценке световой энергии Тунгусского взрыва // Проблема Тунгусского метеорита. Томск, изд-во Томск, ун-та, 1967, с. 120 - 122.
12. Журавлев И. И. О возможной причине повреждений ветвей лиственницы в районе падения Тунгус­ ского метеорита // Проблема Тунгусского метеорита. Томск, изд-во Томск, ун-та, 1967, с. 118 - 119.
13. Зенкин Г. М., Ильин А. Г. О лучевом ожоге деревьев в районе взрыва Тунгусского метеорита //Метеоритика, вып. XXIV, 1964, с. 129 - 140.
14. Злобин А. Е. Загадка Тунгусского метеорита на пороге XXI века. М., тип. ЦИАМ, 1996.
15. Злобин А. Е. Траектория и вывал: все не так просто... Новая Сибирская газета, 29.08.1996, с. 8.
16. Злобин А. Е. Экспериментальное и математическое моделирование ожога ветвей деревьев, пере­ живших Тунгусскую катастрофу // Тунгусский Вестник, 1996, № 3, с. 19 - 22.
17. Золотов А. В. Проблема Тунгусской катастрофы 1908 г. Минск: Наука и техника, 1969.
18. Каталог лучевых поражений деревьев, переживших Тунгусский взрыв. Томск, 1968, 76 с. ( Архив Томского отделения ВАГО ).
19. Колесников Е. М., Лаврухина А. К., Фисенко А. В. Новый метод проверки гипотез аннигиляционно- го и термоядерного характера Тунгусского взрыва 1908 г. // Проблемы метеоритики. Новосибирск: Нау­ ка, 1975, с. 102- 110.
20. Колибернов Е. С, Корпев В. И., Сосков А. А. Справочник офицера инженерных войск. М., Военное изд-во, 1989.
21. Коробейников В. П., Путятин В. В., Чушкин П. И., Шуршалов Л. В. Об эффектах излучения в усло­ виях неоднородной атмосферы при Тунгусском явлении // Метеоритные и метеорные исследования. Но­ восибирск: Наука, 1983, с. 5 - 24.
22. Коробейников В. П., Чушкин П. И., Шуршалов Л. В. Тунгусский феномен: газодинамическое моде­ лирование. В кн.: Следы космических воздействий на Землю. Новосибирск: наука, 1990, с. 59 - 79.
23. Котляревский В. А., Ганушкин В. И., Костин А. А. и др. Убежища гражданской обороны. Конструк­ ция и расчет. М., Стройиздат, 1989, с. 25.
24. Кринов Е. Л. Тунгусский метеорит. М. - Л., Изд-во АН СССР, 1949 .
25. Курбатский Н. П. О возникновении лесного пожара в районе падения Тунгусского метеорита // Проблемы метеоритики. Новосибирск: Наука, 1975,
26. Львов Ю. А., Васильев Н. В. Лучистый ожог деревьев в районе падения Тунгусского метеорита // Вопросы метеоритики. Проблема Тунгусского метеорита. Томск, изд-во Томск, ун-та, 1976, с. 53 - 57.
27. Соботович Э. В., Ковалюх Н. Н., Васильев Н. В. и др. Оценка степени космогенности силикатной составляющей почв из района падения Тунгусского метеорита по радиоуглеродным данным // Взаимо­ действие метеоритного вещества с Землей. Новосибирск: Наука, 1980, с. 80 - 87.
28. Справочник машиностроителя, том 1. М., Государств. науч.-техн. изд-во машиностроительной лит­ ры, 1951, с. 486-487.
29. Цынбал М. Н., Шнитке В. Э. Об ожоге и пожаре в районе падения Тунгусского метеорита // Акту­альные вопросы метеоритики в Сибири. Новосибирск: Наука, 1988, с. 41 - 72.

© 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