А.Ю. Ольховатов Москва Вывал леса в Тунгусском событии (ТС) на первый взгляд, является одним из самых веских аргументов в пользу метеоритной интерпретации ТС. Ниже автор попытается показать, что, на самом деле более детальный анализ особенностей лесоповала говорит против метеоритной теории.
Начнем с того, что наличие значительной радиальной симметрии в форме лесоповала в рамках метеоритной интерпретации может быть объяснена только тем, что "взрыв Тунгусского метеорита" произошел исключительно за счет его внутренней энергии, а не кинетической. Говоря другими словами, гипотетический Тунгусский метеорит должен был бы состоять из сверхэффективной взрывчатки.
Рассмотрим этот вопрос подробнее. Группой исследователей, под руководством Коробейникова В.П.[1] были проведены расчеты повреждений леса, производимые взрывом заряда, который представляет собой наклонный шнур взрывчатки с переменной толщиной. В простейшем случае это однородный шнур с утолщением (навеском) на нижнем конце ("трость"). По мнению этих исследователей, взрыв основной части такого шнура (без нижнего утолщения), создающий цилиндрическую ударную волну моделирует баллистическую ударную волну порожденную движением метеорита в атмосфере (когда он летит практически не разрушаясь), а взрыв концевого утолщения, создающий сферическую ударную волну моделирует "взрыв" самого метеорита на последнем участке его полета. Сферическая ударная волна, порождаемая этим концевым взрывом и ответственна за значительную радиальную симметрию лесоповала. В каких случаях такая модель верна, мы обсудим чуть ниже, а пока обратимся к результатам, полученным этими исследователями.
Их результаты довольно интересны. Им удалось подобрать параметры заряда таким образом, чтобы в первом приближении (о том, что не удалось смоделировать - чуть позже) получить форму лесоповала напоминающую "Тунгусскую бабочку". Кроме того, оказалось, что для того, чтобы затормозится и не упасть на землю Тунгусский метеорит должен был бы взорваться, превращаясь в газ, с энергией взрыва не менее примерно 25% от его кинетической энергии в этот же момент. А так как по их расчетам скорость "Тунгусского метеорита" в момент взрыва была около 20 км/с, то отсюда получаем удельную энергию взрыва "Тунгусской взрывчатки" - не менее 500 МДж/кг. Для сравнения, удельная энергия взрыва тротила составляет 40 МДж/кг.
Но главное даже не в этом. Вернемся еще раз к используемой исходной модели "взрыва Тунгусского метеорита" - взрыв неподвижного заряда с определенным распределением энергии взрыва по длине. Так вот, эта модель применима только в том случае, если ВЗРЫВ "ТУНГУССКОГО МЕТЕОРИТА" ПРОИЗОШЕЛ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ЗА СЧЕТ ЕГО ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ! Доказать это можно буквально в две строчки. Дело в том, что взрыв метеорита за счет его кинетической энергии, на самом деле представляет собой рассыпание метеорита за счет увеличения аэродинамических нагрузок, превышающих предел прочности метеорита. При этом образуется облако обломков, которое, имея гораздо большее аэродинамическое сопротивление, быстро тормозится, отдавая свою энергию, в том числе, мощной воздушной ударной волне (модель: раскрывающийся в полете зонтик или парашют). Но, при этом порождаемая воздушная ударная волна НЕ МОЖЕТ БЫТЬ СФЕРИЧЕСКОЙ, как этого требует метеоритная модель лесоповала. Это немедленно следует из закона сохранения импульса, так как полный импульс порождаемой "взрывом" метеорита ударной волны равен импульсу метеорита непосредственно перед "взрывом", и она не может быть, так как полный импульс последней равен нулю (поэтому она и может порождаться взрывом неподвижного заряда за счет его внутренней энергии, когда полный импульс равен нулю). Таким образом, в отличие от случая взрыва неподвижного заряда взрывчатки, "взрыв" (точнее - рассыпание) метеорита за счет его кинетической энергии не способен генерировать сферическую ударную волну! Если рассмотреть физику "взрыва" метеорита, то станет ясно почему по-другому и быть не может. Действительно, для того, чтобы генерируемая ударная волна была сферической, необходимо, чтобы ее скорость была везде одинаковой, в том числе, как вперед, так и назад относительно направления полета. Однако скорость порождающего ее газодинамического возмущения относительно метеорита в направлении "вперед" складывается со скоростью метеорита, а назад - вычитается, поэтому результирующая ( т.е. скорость ударной волны в неподвижной системе координат) никогда не будет одинаковой "вперед" и "назад". Проиллюстрируем это примером. Пускай "взрыв" метеорита за счет его кинетической энергии породил газодинамическое возмущение, расширяющееся со скоростью (в системе координат метеорита), например 1 км/с. Тогда, при скорости метеорита в момент взрыва, например, 20 км/с, скорость ударной волны в неподвижной системе координат будет 20км/с + 1км/с = 21км/с "вперед" и 20км/с - 1км/с = 19 км/с "назад". Напомним, что в сферической ударной волне величины этих скоростей равны по модулю и имеют противоположные знаки, т.е., например, 21 км/с и -21 км/с.
Таким образом, рассыпание метеорита не может создать ударную волну даже отдаленно напоминающую сферическую (за исключением вырожденного случая вертикальной траектории метеорита, когда воздействующая на лес ударная волна будет отдаленно напоминать сферическую из-за азимутальной изотропии). Можно даже предсказать, что по форме ударная волна от такого "взрыва" очень близка к "обычной" баллистической (т.е. конической, что является еще лучшим приближением к реальности, чем используемая группой Коробейникова цилиндрическая). Это наглядно видно не только из закона сохранения импульса, но и из того, что многочисленные расчеты различных исследователей указывают на величину поперечной (перпендикулярной направлению полета метеорита) скорости расширения облака "обломков взрыва метеорита", составляющую не более нескольких процентов (обычно около 1%) от скорости метеорита [2,3]. Таким образом, наблюдатель, летящий рядом с облаком обломков метеорита видел бы, в полном соответствии с законом сохранения импульса, коническую ударную волну, только медленно "расширяющуюся".
Как происходит "взрыв" метеорита за счет его кинетической энергии, можно увидеть на рисунках в статьях Светцова В.В. [4,5]. И хотя автор не совсем согласен со Светцовым в отношении расчета тепловых потоков, это единственная известная автору работа, где проведен прямой расчет формы ударной волны при "взрыве Тунгусского метеорита". И в полном соответствии с законом сохранения импульса она практически ничем не отличается от конической, даже отдаленно не напоминая сферическую!
Так почему же взрывом неподвижного заряда нельзя моделировать ударную волну от "взрыва" метеорита за счет его кинетической энергии, в то время как баллистическую ударную волну вроде бы можно? Заметим, что, строго говоря, и баллистическая ударная волна также моделируется с известной натяжкой - ведь она не цилиндрическая, а коническая (фактически это означает пренебрежение торможением метеорита). Дело в том, что в данном случае используется т.н. "принцип взрывной аналогии", дающий более или менее удовлетворительные результаты только при больших гиперзвуковых скоростях в стационарном ( с неизменяющимися, или очень медленно меняющимися параметрами) случае. Но ведь к "взрыву" метеорита это неприменимо, так как в последнем принципиально большую роль играют нестационарные и относительно низкоскоростные процессы!
Подведем первые итоги: расчеты группы Коробейникова справедливы только в том случае, если "взрыв Тунгусского метеорита" произошел исключительно за счет его внутренней энергии. А чтобы читатель не тратил время зря, стараясь придумать метеорит, со свойствами ядерной боеголовки, сразу укажем, что даже если кто-то исхитрится придумать такой метеорит, то его взрыв все равно не будет способен объяснить нижеследующие особенности вывала леса.
- Первая особенность заключается в том, что в рамках предположения о том, что лесоповал обусловлен комбинацией конической и сферической ударных волн при "взрыве" метеорита (последняя, как мы только что видели, может быть порождена только взрывом за счет внутренней энергии), приходится признать, что часть метеорита уцелела при таком мощнейшем взрыве (около 15 Мгт), но и срикошетировав, продолжила полет по восходящей ветви траектории. Этот основывается на том, что "впереди по траектории полета метеорита за эпицентром взрыва" обнаружены такие же особенности лесоповала (только менее ярко выраженные), как и перед эпицентром взрыва (последние приписываются влиянию баллистической ударной волны). Однако элементарный расчет показывает, что одни только возникающие при взрыве и рикошете нагрузки намного превышают возможные пределы прочности гипотетического метеорита, поэтому ни о каком рикошете и "улете" части метеорита не может быть и речи.
- Вторая труднообъяснимая с метеоритных позиций особенностей состоит в том, что в эпицентральной области лесоповала выявлен статистически значимый поворот поваленных деревьев относительно их радиального (от эпицентра) положения в среднем на 2,5 градуса по часовой стрелке. Этот эффект убывает с увеличением расстояния от эпицентра, прослеживаясь на расстояниях до 10-15 км от последнего [6]. Таким образом, силовое воздействие, валившее деревья имело вихревую компоненту! Но каким образом взрыв метеорита мог породить такой огромный момент импульса? Ведь (как и в случае с импульсом) из закона сохранения момента импульса следует, что он может быть порожден только моментом импульса самого метеорита, например, вращением последнего вокруг своего центра масс. Однако, легко подсчитать, что согласно моделям "Тунгусского метеорита", последний должен был бы вращаться вокруг своей оси с такой огромной угловой скоростью, при которой центробежные силы превышают порог прочности вещества метеоритов. Говоря другими словами, такой быстровращающийся метеорит не мог бы существовать [7].
Заметим, что, в целом, лесоповал в ТС имеет пространственно неоднородный характер. Еще Кринов Е.Л. писал, что "взрывная волна", как бы выхватывала отдельные области леса и валила его.
Еще одной загадкой для метеоритной интерпретации является вывал леса на хребте Чувар (расстояние от эпицентра 23км по азимуту 279 град.). Согласно сообщениям эвенков, он произошел в то же утро, что и основной (куликовский). Впервые он был исследован в 1959г. Его площадь составляла 30-40 кв. км. и повреждения деревьев датировались примерно 1908г. Однако, особенность этого лесоповала состояла в том, что он носил полосовой характер, причем деревья лежат вершинами на восток - т.е. в направлении противоположном от ожидаемого при "взрыве метеорита".
Таким образом, ВЫВАЛ ЛЕСА В ТС НЕ МОЖЕТ БЫТЬ ОБЪЯСНЕН ВЗРЫВОМ МЕТЕОРИТА ИЛИ ДРУГОГО ИЗВЕСТНОГО КОСМИЧЕСКОГО ТЕЛА.
ЛИТЕРАТУРА
1. Коробейников В.П., Чушкин П.И., Шуршалов Л.В. Тунгусский феномен:газодинамическое описание. // в кн. Следы космических воздействий на Землю. -Новосибирск: Наука, 1990, с.59.
2. Hills J.G., Goda M.P. The fragmentation of small asteriods in the atmosphere. // Astron. Journ. 1993, v.105, N3, p.1114.
3. Мелош г. Образование ударных кратеров: геологический процесс: Пер с англ.- М.: Мир, 1994. - 336с.
4. Светцов В.В. Куда делись осколки Тунгусского метеороида? // Астрономический вестник 1996, т.30, N5, с.427.
5. Svetsov V. V. Total ablation of the debris from the 1908 Tunguska explosion. // Nature 1996 24 October, p.697.
6. Фаст В.Г. Статистический анализ параметров Тунгусского вывала. // Проблема Тунгусского метеорита. вып.2 ТГУ, Томск 1967, с.40.
7. Ольховатов А.Ю. Миф о Тунгусском метеорите. Тунгусский феномен 1908 года - земное явление. М., ИТАР - ТАСС - Ассоциация "Экология Непознанного", 1997, 128 с.