Метеориты

                                       Метеориты

МЕТЕОРИТ –  кусок внеземного вещества, упавший  на поверхность Земли; дословно –  «камень с неба».

Метеориты –  это старейшие из известных минералов (4,5 млрд. лет), поэтому в них должны сохраниться следы процессов, сопровождавших формирование планет. Пока на Землю  не были доставлены образцы лунного  грунта, метеориты оставались единственными  образцами внеземного вещества. Геологи, химики, физики и металлурги собирают и изучают метеориты уже более 200 лет. Из этих исследований возникла наука о метеоритах. Хотя первые сообщения о падении метеоритов появились давно, ученые относились к ним весьма скептически. Разнообразные  факты заставили их, в конце  концов, поверить в существование  метеоритов. В 1800–1803 несколько известных  европейских химиков сообщили, что  химический состав «метеорных камней»  из разных мест падения схож, но отличается от состава земных пород. Наконец, когда  в 1803 в Эгле (Франция) разразился ужасный  «каменный дождь», усыпавший землю  осколками и засвидетельствованный  множеством возбужденных очевидцев, Французская  академия наук вынуждена была согласиться, что это действительно были «камни с неба». Теперь считается, что метеориты  – это фрагменты астероидов и  комет.

Метеориты делят  на «упавшие» и «найденные». Если человек видел, как метеорит падал  сквозь атмосферу и затем действительно  обнаружил его на земле (событие  редкое), то такой метеорит называют «упавшим». Если же он был найден случайно и опознан, что типично для  железных метеоритов, то его называют «найденным». Метеоритам дают имена  по названиям мест, где их нашли. В некоторых случаях обнаруживается не один, а несколько осколов. Например, после метеоритного дождя 1912 в Холбруке (шт. Аризона) было собрано более 20 тыс. фрагментов.

Падение метеоритов. До тех пор пока метеорит не достиг Земли, его называют метеороидом. Метеороиды влетают в атмосферу со скоростями от 11 до 30 км/с. На высоте около 100 км из-за трения о воздух метеороид начинает нагреваться; его поверхность раскаляется, и слой толщиной в несколько миллиметров плавится и испаряется. В это время его видно как яркий метеор (см. МЕТЕОР). Расплавленное и испарившееся вещество непрерывно сносится напором воздуха – это называют абляцией. Иногда под напором воздуха метеор дробится на множество фрагментов. Проходя сквозь атмосферу, он теряет от 10 до 90% начальной массы. Тем не менее, внутреняя часть метеора обычно остается холодной, поскольку не успевает прогреться за те 10 с, что длится падение. Преодолевая сопротивление воздуха, небольшие метеориты к моменту удара о землю существенно снижают скорость полета и углубляются в грунт обычно не более чем на метр, а иногда просто остаются на поверхности. Крупные метеориты тормозятся незначительно и при ударе производят взрыв с образованием кратера, такого, например, как в Аризоне или на Луне. Крупнейшим из найденных метеоритов считается железный метеорит Гоба (Южн. Африка), вес которого оценивается в 60 т. Его никогда не сдвигали с того места, где нашли.

Каждый год  несколько метеоритов подбирают  сразу после их наблюдавшегося падения. К тому же все больше обнаруживают старых метеоритов. В двух местах на востоке шт. Нью-Мексико, где ветер  постоянно выдувает почву, было найдено 90 метеоритов. На поверхности испаряющихся ледников в Антарктиде были обнаружены сотни метеоритов. Недавно упавшие  метеориты покрыты остеклованной спекшейся коркой, которая темнее внутренней части. Метеориты представляют большой научный интерес; в большинстве крупных естественно-научных музеев и во многих университетах есть специалисты по метеоритам.

МЕТЕОРИТ, возможно, прилетевший с Марса. Обнаружен в Антарктиде в 1984.

Типы  метеоритов. Встречаются метеориты  из различного вещества. Некоторые  в основном состоят из сплава железа и никеля, содержащего до 40% никеля. Среди упавших метеоритов всего 5,7% железных, но в коллекциях их доля значительно больше, поскольку они  медленнее разрушаются под влиянием воды и ветра, к тому же их легче обнаружить по внешнему виду. Если отполировать срез железного метеорита и слегка протравить кислотой, то часто на нем можно увидеть кристаллический рисунок из пересекающихся полос, образованный сплавами с различным содержанием никеля. Этот рисунок называют «видманштеттеновы фигуры» в честь А.Видманштеттена (1754–1849), первым наблюдавшего их в 1808.

ЖЕЛЕЗНЫЙ МЕТЕОРИТ из Хенбери (Австралия) является типичным метеоритом металлического типа, многие из которых богаты соединениями, встречающимися в железных рудах.

Каменные метеориты  подразделяют на две большие группы: хондриты и ахондриты. Наиболее часто  встречаются хондриты, составляя 84,8% от всех упавших метеоритов. Они  содержат округлые зерна миллиметрового размера – хондры; некоторые из метеоритов почти целиком состоят из хондр. В земных породах хондры не найдены, но похожие по размеру стекловидные зерна обнаружены в лунном грунте. Химики тщательно изучили их, поскольку химический состав хондр, вероятно, представляет первичное вещество Солнечной системы. Этот стандартный состав называют «космическим обилием элементов». В хондритах определенного типа, содержащих до 3% углерода и 20% воды, усиленно искали признаки биологического вещества, но ни в этих, ни в других метеоритах не обнаружили никаких признаков живых организмов. Ахондриты лишены хондр и по виду напоминают лунную породу.

МЕТЕОРИТ-АХОНДРИТ

МЕТЕОРИТ-ХОНДРИТ

Родительские  тела метеоритов. Изучение минералогического, химического и изотопного состава  метеоритов показало, что они являются осколками более крупных объектов Солнечной системы. Максимальный радиус этих родительских тел оцениваются  в 200 км. Примерно такой размер имеют  самые крупные астероиды. Оценка основана на скорости остывания железного  метеорита, при которой получаются два сплава с никелем, образующие видманштеттеновы фигуры. Каменные метеориты, вероятно, были выбиты с поверхности небольших планет, лишенных атмосферы и покрытых кратерами, как Луна. Космическое излучение разрушило поверхность этих метеоритов так же, как и лунных камней. Тем не менее, химический состав метеоритов и лунных образцов настолько различается, что совершенно очевидно – метеориты прибыли не с Луны. Ученые смогли сфотографировать два метеорита в процессе падения и вычислить по фотографиям их орбиты: оказалось, что эти тела пришли из пояса астероидов. Вероятно, астероиды служат основными источниками метеоритов, хотя некоторые из них могут быть частицами испарившихся комет.

МЕТЕОР

МЕТЕОР. Слово  «метеор» в греческом языке использовали для описания различных атмосферных  феноменов, но теперь им обозначают явления, возникающие при попадании в  верхние слои атмосферы твердых  частиц из космоса. В узком смысле «метеор» – это светящаяся полоса вдоль трассы распадающейся частицы. Однако в обиходе этим словом часто  обозначают и саму частицу, хотя по-научному она называется метеороидом. Если часть метеороида достигает поверхности, то ее называют метеоритом. В народе метеоры называют «падающими звездами». Очень яркие метеоры называют болидами; иногда этим термином обозначают только метеорные события, сопровождающиеся звуковыми явлениями.

Частота появления. Количество метеоров, которые  может увидеть наблюдатель за определенный период времени, не постоянно. В хороших условиях, вдали от городских  огней и при отсутствии яркого лунного света, наблюдатель может  заметить 5–10 метеоров в час. У большинства  метеоров свечение продолжается около  секунды и выглядит слабее самых  ярких звезд. После полуночи метеоры  появляются чаще, поскольку наблюдатель  в это время располагается  на передней по ходу орбитального движения стороне Земли, на которую попадает больше частиц. Каждый наблюдатель  может видеть метеоры в радиусе  около 500 км вокруг себя. Всего же за сутки в атмосфере Земли возникают  сотни миллионов метеоров. Полная масса влетающих в атмосферу  частиц оценивается в тысячи тонн в сутки – ничтожная величина по сравнению с массой самой Земли. Измерения с космических аппаратов  показывают, что за сутки на Землю  попадает также около 100 т пылевых  частиц, слишком мелких, чтобы вызывать появление видимых метеоров.

Наблюдение  метеоров. Визуальные наблюдения дают немало статистических данных о метеорах, но для точного определения их яркости, высоты и скорости полета необходимы специальные приборы. Уже около  века астрономы используют камеры для  фотографирования метеорных следов. Вращающаяся заслонка (обтюратор) перед  объективом фотокамеры делает след метеора  похожим на пунктирную линию, что  помогает точно определять интервалы  времени. Обычно с помощью этой заслонки делают от 5 до 60 экспозиций в секунду. Если два наблюдателя, разделенные  расстоянием в десятки километров, одновременно фотографируют один и  тот же метеор, то можно точно  определить высоту полета частицы, длину  ее следа и – по интервалам времени  – скорость полета.

Начиная с 1940-х  годов астрономы наблюдают метеоры с помощью радара. Сами космические частицы слишком малы, чтобы их зарегистрировать, но при полете в атмосфере они оставляют плазменный след, который отражает радиоволны. В отличие от фотографии радар эффективен не только ночью, но также днем и в облачную погоду. Радар замечает мелкие метеороиды, недоступные фотокамере. По фотографиям точнее определяется траектория полета, а радар позволяет точно измерять расстояние и скорость.

Для наблюдения метеоров используют и телевизионную  технику. Электронно-оптические преобразователи  позволяют регистрировать слабые метеоры. Используются и камеры с ПЗС-матрицами. В 1992 при записи на видеокамеру спортивных соревнований был зафиксирован полет яркого болида, закончившийся падением метеорита.

Скорость  и высота. Скорость, с которой  метеороиды влетают в атмосферу, заключена в пределах от 11 до 72 км/с. Первое значение – это скорость, приобретаемая телом только за счет притяжения Земли. (Такую же скорость должен получить космический аппарат, чтобы вырваться из гравитационного поля Земли.) Метеороид, прибывший из далеких областей Солнечной системы, вследствие притяжения к Солнцу приобретает вблизи земной орбиты скорость 42 км/с. Орбитальная скорость Земли около 30 км/с. Если встреча происходит «в лоб», то их относительная скорость 72 км/с. Любая частица, прилетевшая из межзвездного пространства, должна иметь еще большую скорость. Отсутствие столь быстрых частиц доказывает, что все метеороиды – члены Солнечной системы.

ЯРКИЙ МЕТЕОР из потока Персеид.

Высота, на которой  метеор начинает светиться или отмечается радаром, зависит от скорости входа  частицы. Для быстрых метеороидов эта высота может превышать 110 км, а полностью частица разрушается на высоте около 80 км. У медленных метеороидов это происходит ниже, где больше плотность воздуха. Метеоры, сравнимые по блеску с ярчайшими звездами, образуются частицами с массой в десятые доли грамма. Более крупные метеороиды обычно разрушаются дольше и достигают малых высот. Они существенно тормозятся из-за трения в атмосфере. Редкие частицы опускаются ниже 40 км. Если метеороид достигает высот 10–30 км, то его скорость становится менее 5 км/с, и он может упасть на поверхность в виде метеорита.

Орбиты. Зная скорость метеороида и направление, с которого он подлетел к Земле, астроном может вычислить его орбиту до столкновения. Земля и метеороид сталкиваются в том случае, если их орбиты пересекаются и они одновременно оказываются в этой точке пересечения. Орбиты метеороидов бывают как почти круговыми, так и предельно эллиптичными, уходящими дальше планетных орбит.

Если метеороид приближается к Земле медленно, значит, он движется вокруг Солнца в том же направлении, что и Земля: против часовой стрелки, если смотреть с северного полюса орбиты. Большинство орбит метеороидов выходит за пределы земной орбиты, и их плоскости наклонены к эклиптике не очень сильно. Падение почти всех метеоритов связано с метеороидами, имевшими скорости менее 25 км/с; их орбиты полностью лежат внутри орбиты Юпитера. Большую часть времени эти объекты проводят между орбитами Юпитера и Марса, в поясе малых планет – астероидов. Поэтому считается, что астероиды служат источником метеоритов. К сожалению, мы можем наблюдать только те метеороиды, которые пересекают орбиту Земли; очевидно, эта группа недостаточно полно представляет все малые тела Солнечной системы.

У быстрых метеороидов орбиты более вытянуты и сильнее наклонены к эклиптике. Если метеороид подлетает со скоростью более 42 км/с, то он движется вокруг Солнца в направлении, противоположном направлению движения планет. Тот факт, что по таким орбитам движутся многие кометы, указывает, что эти метеороиды являются осколками комет.

Метеорные потоки. В некоторые дни года метеоры  появляются гораздо чаще, чем обычно. Это явление называют метеорным  потоком, когда наблюдаются десятки  тысяч метеоров в час, создавая изумительное явление «звездного дождя» по всему  небу. Если проследить на небе пути метеоров, то покажется, что все они вылетают из одной точки, называемой радиантом  потока. Это явление перспективы, подобное сходящимся у горизонта  рельсам, указывает, что все частицы  движутся по параллельным траекториям.