Взрыв над Челябинском: наблюдения и модели
Марк Бослоу
Национальная лаборатория Сандия, Альбукерке, Нью-Мексико, США 15 февраля 2013 года примерно в 40 км в направлении к ЮЮЗ от Челябинска взорвался астероид. Такая близость привела к многочисленным ранениям и повреждениям от ударной волны, но также принесла множество данных с камер наблюдения и видеорегистраторов. В сочетании с сейсмическими, инфразвуковыми и спутниковыми данными, это предоставило богатые и разнообразные возможности определения размера тела и параметров входа в атмосферу и разработки целостной модели. Мы представим результаты первого физического моделирования, в которое может быть внесено точное значение выделенной энергии, полученное из наблюдений.
Наилучшей оценкой мощности взрыва является 400-500 килотонн, что делает Челябинское событие наиболее мощным наблюдаемым после Тунгусского (3-5 мегатонн). Анализ видео с последовавшей калибровкой по звездам на месте события позволяют точно определить скорость (19 км/с) и угол (17°) входа в атмосферу и высоту наибольшей яркости (29 км). Из этого следуют диаметр до входа в атмосферу около 20 м и масса около 1200 тонн. Спутниковые датчики отметили максимум излучения в 03:20:33 UT с полной излученной энергией 3,75·1014 Дж (90 килотонн). Исходя из типичной излучательной способности болида 20%, полная энергия составила около 450 килотонн, что согласуется с инфразвуковыми и другими наблюдениями. Максимальная сила излучения составила 2,7·1013 Вт/стерадиан, что соответствует величине -28.
Небольшой угол входа в атмосферу привел к большой продолжительности болида (16,5 с), а энергия была рассеяна вдоль сотен километров, что вызвало почти горизонтальный, длинный прямолинейный взрыв. Ударная волна была распределена на большой площади и была гораздо слабее, чем при крутом падении и более концентрированном взрыве у поверхности. Это направление также привело к явлениям, отличающимся от ожидаемых при более вертикальном падении. Отсутствовали выбросы от взрыва, наблюдавшиеся при падении кометы Шумейкер-Леви 9 (45°) и рассчитанные для Тунгусского метеорита (35°). Вместо этого неустойчивость выталкивающей силы привела к грибовидным облакам и разделила след от падения на два вихря с противоположным вращением.
Челябинское и Тунгусское события считаются происходящими один раз в столетие и один раз в тысячелетие соответственно. Из этих исключений следует, что частота крупных атмосферных взрывов недооценена. Из моделей также следует, что они имеют более разрушительные последствия чем ядерные взрывы такой же мощности (обычно приводимые для оценки опасности столкновения). Таким образом, угрозы, связанные с взрывами в атмосфере, более серьезны чем считалось ранее.
«Сандия» является многопрофильной лабораторией, работающей в составе корпорации «Сандия», принадлежащей компании «Локхид Мартин», для Министерства энергетики США по контракту DEAC04-94AL85000.