Читать книгу Механизм взрыва Тунгусского и Челябинского «метеоритов». Природа аномалий при землетрясениях и цунами - - Страница 6

Примерно в 9:20 по местному времени 15 февраля 2013 г. в районе города Челябинск в атмосфере взорвался метеороид. В публикациях, посвященных Челябинскому событию, авторы акцентируют внимание на внушительных размерах объекта. Существующими средствами космического и наземного наблюдения за небесными телами, его появление у границ Земли не зарегистрировали. Удивительно, что в научном сообществе сложился консенсус о причине редкого явления. О происшествии судят [50—57, 61—65] безапелляционно: событие 15.02.2013 г. является типичным случаем входа космического метеорита в атмосферу Земли. Коллегиально принимают постулат: крупное космическое тело, проникая в земную атмосферу, вызывает возмущения в ионосфере и изменяет ее характеристики. Исследования, как правило, охватывают не полный объем картины происшествия, а разорванную цепочку взаимосвязанных событий. Предполагая, что ионосфера Земли отреагировала на вторжение метеорита, ученые выдвигают гипотезы. Анализ и выводы большого количества ученых втиснуты в рамки одной догмы. Официальная версия трактовки происшествия: в небе над Челябинской областью произошел взрыв крупного небесного тела, незаметно проникшего в атмосферу Земли. Однако никто не может точно сказать, откуда появился небесный странник. В редких публикациях событие рассматривают как не естественное для природы явление.

В работе [67] предложена гипотеза «теплового» взрыва в земной атмосфере суперболида, типа Челябинского, за счет его кинетической энергии. Предполагается, что прохождение через атмосферу Земли болидов как кометного, так и астероидного происхождения сопровождается их интенсивным аэродинамическим разрушением и поперечным растеканием под действием градиента давления на лобовой поверхности болида. Эти процессы завершаются резким аэродинамическим торможением и "мгновенным" превращением кинетической энергии болида в тепловую энергию частиц болида в сравнительно очень тонком слое, во "взрывной" зоне, с генерацией ударной волны и высокой температуры. Мощность образовавшейся ударной волны авторы связывают с высокой скоростью полета болида и сложными динамическими процессами разрушения метеороида. Можно допустить, что метеоритное вещество была раскалено, так как в атмосфере образовался след после пролета метеороида. Нагрев тела до высокой температуры еще ничему его не обязывает. Для взрыва необходимо, чтобы элементы составляющие вещество метеорита, представляли взрывоопасную смесь. Однако шлейф из паров и газов, растянувшийся на десятки километров, вел себя нейтрально.

В публикации [68] названа причина взрыва метеорита – образование сверхзвукового фронта ударной волны. Рассматривают вариант, когда твердое космическое тело вошло в плотные слои атмосферы с гиперзвуковой скоростью (10—20 км/с). В качестве фактора, сопровождавшего разрушение метеорита (болида) в плотных слоях атмосферы, ученые предлагают модель «парового взрыва». Приводят пример: перегретая вода в паровом котле высокого давления, в случае аварийного сброса давления, мгновенно вскипает, что приводит к формированию ударной волны разрушающей агрегат. Ученые исключают присутствие в метеорите химических соединений традиционных для взрывчатых веществ. Предусматривается формирование горячего пограничного слоя на поверхности метеорита и адиабатическое сжатие его до высоких давлений. Допускается перегрев тела объекта значительно выше температуры кипения образующих его веществ. При резком торможения тела и снижении фронтального давления за ультракороткий промежуток времени происходит вскипание в массивном теле болида. Переведенное в газопаровое состояние вещество, сжатое до высоких давлений, взрывоподобно распадается. Происходит «объемный паровой взрыв», который формирует ударную волну.

Не очевидные постулаты, на которых базируется гипотеза, не позволяют согласиться с моделью «парового взрыва» [68]. С поверхности пролетавшего объекта выделялось в пространство вещество, похожее на газы и водяные пары. След в воздухе постепенно терял первоначальную форму и исчезал. Наблюдение инверсионного следа является серьезной проблемой для тех, кто развивает (поддерживает) гипотезу теплового и парового взрыва болида. В публикации игнорируют конденсационный след, оставленный после пролета метеорита. Известно, что нагрев и испарение вещества начинается с наружной поверхности тела. Для соблюдения подобия с «паровым взрывом» модели не хватает прочной оболочки, которая способна удерживать какое-то время высокое давление в дезинтегрированном теле. Без этого схема не будет работать. Имеется и дополнительное препятствие для взрыва. Независимо от принятых значений конечная скорость метеорита (v_к) и конечная масса (М_к), необходимая для взрыва, должны заключаться в пределах: 16 км/с < v_к < 30 км/сек, 2 ⋅ 10⁴ т < М_к < 7,5 ⋅ 10⁴ т [69].

Модель формирования высокоскоростными объектами ударных волн в атмосфере, во время их торможения и разрушения, нуждается в существенной корректировке [70]. Большая часть якобы найденных "фрагментов" Челябинского метеорита представлена светло-серым хондритом. Около 20 % обломков имели размер не более 1 см. Некоторые фрагменты, якобы, не достигли почвенного слоя и были извлечены из снега с глубины 20—50 см (при мощности снежного покрова на тот момент около 60—70 см) [70]. В снегу оставлены вертикальные или наклонные отверстия (с отклонением от вертикали до 20º), иногда извилистой формы. Нижняя половина входных отверстий была заполнена зернистым льдом, верхняя часть местами была частично укрыта снегом. Кусочки, застрявшие в снежном покрове, были окружены льдом толщиной в несколько миллиметров. Убежденность в том, что упавший с высоты нескольких десятков километров раскаленный хондрит, размером до 1 см, не способен пробить и растопить 70 см снежного покрова, демонстрирует произвольное толкование фактов. Вокруг полыньи в озере, в которое упал обломок "метеорита", образовался небольшой вал изо льда. Его обнаружили сразу после взрыва. Со дна озера подняли якобы кусок метеорита весом в десятки килограммов. Материал метеоритного вещества, представленный в музее города Челябинск и у частных коллекционеров, не имеет научной достоверности. Такого не бывает, чтобы массивный кусок вещества, упавший с высоты 20 км, не поднял в озере волну вокруг полыньи и не снес водой лед и снег в радиусе нескольких десятков метров.

Можно оценить картину иначе: ионизированные газы поднялись со дна озера. Силой, поднимавшей газовый пузырь вверх, взломало лед, и он направился к плазмоиду. Ходы в снежном покрове проложили ионизированные газы, идущие снизу вверх. Почему они не пробились? Вероятно, было кратковременное действие локального поля, поляризованные частицы приобрели не достаточно энергии. Известно, что поиски вещества Тунгусского метеорита в течение ста лет не увенчались успехом. По мнению группы ученых, его сходство с метеоритом было только в том, что «нечто» летело по небу, затем произошла серия взрывов. В стволах деревьев диаметром 40-60 см, переживших катастрофу 1908 года, члены московской экспедиции обнаружили в 1996 г. овальные дыры и круглые углубления [71]. Авторы объясняли их «следами шаровых молний». При взрыве «ядра небольшой кометы» на высоте примерно около 14 км над поверхностью Земли ничего подобного не могло произойти. Один из соавторов в предисловии к книге [72] пояснил мотив появления экстравагантной идеи: «Ни метеорит, ни комета, ни болид и т. д. не могут неоднократно менять свою траекторию и тем более взрываться несколько раз в различных районах. И все гипотезы, опирающиеся на взрыв небесного пришельца, сразу оказываются не востребованными. Остается только гипотеза о выходе из глубин Земли гравиболида и его полете по ломаной траектории…».

Взрыв "болида" 15.02.2013 г., на высоте 23 км нарушил целостность зданий и сооружения на площади в 750 километров квадратных. По характеристикам инфразвука и светового излучения была оценена кинетическая энергия метеороида: 500±100 килотонн в тротиловом эквиваленте [52], что равно энергии нескольких десятков атомных бомб, сброшенных американцами на Хиросиму. На уровне поверхности земли действие ударной волны распространилось неравномерно по направлениям. О разногласии гипотезы и фактов открыто говорят авторитетные российские ученые: «Моделирование зон поражения ударной волной при ударах каменных метеоритов показало, что тела размером менее 30 м не производят разрушений зданий» [56]. Эксперты утверждают, что ни одно из известных космических тел не может само взорваться и выделить энергию десятка атомных бомб. Чтобы выделить огромное количество энергии и произвести разрушения на площади нескольких сотен квадратных километров, тело, взорвавшееся над Челябинском, очевидно, должно быть больших размеров.

Жители РК стали свидетелями падения неизвестного небесного тела [73]. Жители Костанайской и Актюбинской областей первыми увидели движение тела по небу в 9:15 (3:15 UTC). Гражданка Сахова А., проживающая в города Костанай, сообщила в издательство газеты "НГ" по телефону: «Это был большой огненный шар с дымовым шлейфом, потом он куда-то упал. Это продолжалось всего несколько секунд. Наш рабочий кабинет озарился красным светом» [74]. В редакцию поступило еще несколько звонков от очевидцев. Жители Оренбурга увидели объект в 9:21 (3:21 UTC) [31]. Сведенья о времени наблюдения "болида" в населенных пунктах Казахстана, длительность полета, от момента обнаружения до вспышки, не подтверждают высокой скорости движения космического тела (v > 15 км/с). Не все однозначно и с наблюдаемой траекторией полета. По видеосъемкам были рассчитаны азимуты движения "болида" в атмосфере. Для городов, близлежащих к эпицентру, получены следующие результаты [75]: Троицк – 337,5°, Еманжелинск – 302,8°, Миасс – 114,4°, Снежинск – 174,3°, Каменск—Уральский – 200,2°. По съемкам с различных улиц города Челябинска наблюдается разброс азимутов полета: поворот трассы М5 на Малково – 94,5°, улица Первой Пятилетки – 226,1°, улица Бейвеля – 211,4°. Время пролета Челябинского "болида" через определенные географические пункты – известно. Если в соседней стране (РК) наблюдали пролет того же тела, которое взорвалось в 03:20:33 UTC неподалеку от Челябинска, то его скорость была гораздо меньше той, которую ученые заложили в расчетах. Расстояние между городами Костанай и Челябинск – 259 км. Допустим, что расстояние до первой точки наблюдения светящегося тела было в два раза больше. Отрезок пути длиной L = 518 км, метеорит пролетел за 333 секунды. При средней скорости v_м = 15 км/. "болид" должен был подлетать к месту вспышки за 35 секунд (в 03:15:35 UTC). В течение следующих 5 минут он должен был удалиться от Челябинска на 4470 км. Расхождение будет еще больше, если скорость тела оценивать v_м > 15 км/с.

Частный случай равномерно ускоренного движения – свободное падение. Сила тяжести создает ускорение свободного падения. У метеорита была горизонтальная и вертикальная составляющая скорости. Предположим, что падение метеорита началось при начальной вертикальной скорости v = 0 км/с и продолжалось в течение t = 333 с. Для этого движения справедливы формулы:

h = gt²/2 = [9.81(333)²]/2 = 548900 м, (5.1)

где g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения; t = 333 с – время, в течение которого наблюдалось падение; h – высота, м. За то время, которое видели "болид", он должен был успеть долететь с высоты 549 км до поверхности Земли. Если начать падать с высоты h = 100 км, с начальной скоростью равной нулю, то через 143 секунды тело достигает поверхности Земли. Отталкиваясь от времени наблюдения метеороида в рассмотренных географических пунктах, мы не можем получить высотного взрыва и скорости "болида", заявленной учеными. Если свидетели наблюдали полет и высотный взрыв одного и того же "болида", то падать он должен был с другой высоты и взорваться вдалеке от расчетной точки. С помощью видеозаписи из Каменска-Уральского (рис . 4, 1) [76. Замоздра С.И. Характеристики челябинского суперболида. Челябинский физико-математический журнал. 2014. № 1 (330). С. 6-15.] установлено, что начало первой вспышки болида было на высоте 45 км между Курганской и Челябинской областями, вблизи населенных пунктов Азналино и Боровое.

Легенду о проникновении метеорита в атмосферу Земли, разрушает снимок (Рис. 2а) [75]. Съемка выполнялась с поверхности земли. Фотография запечатлела инверсионный след и момент вспышки взорвавшегося тела. Видеозапись сделана возле города Чебаркуль, на трассе M5. На опубликованном снимке зафиксирована фаза полета "болида" во время взрывного разрушения. На снимке показано стрелкой направление движение метеороида. Впереди по линии траектории, под углом ~ 55° в направлении от поверхности земли, движется вверх голова светящегося тела. Метеороид должен был двигаться по нисходящей траектории. Если бы тело приближалось к поверхности Земли, то движение головной части на снимке должно быть направленным вниз, т. е. иметь отрицательный угол наклона к плоскости горизонта. На фотографиях, выполненных Е. Андреевым и М. Ахметвалеевым [50, 75], в небе виден пролетающий "болид". На снимках запечатлен момент, когда впереди яркая вспышка, а за нею тянется след. Из точки съемки, удаленной от траектории "болида", зафиксирована голова светящегося тела, движущаяся вверх по траектории. Фотография М. Ахметвалеева (рис. 6) [50] была сделана со штатива в Челябинске у реки Миасс (в одном километре от пруда Коммунаров), т. е. на удалении приблизительно 30 км от проекции траектории светящегося тела. Тело, изображенное на фотографии, движется по траектории от поверхности земли, т. е. вверх.

Тунгусский "метеорит", по показаниям очевидцев, летел по отличающимся траекториям. По истечении многих лет, основываясь на свидетельских показаниях, можно построить лишь приближенную траекторию полета. По результатам своих исследований ученые определили разнообразные направления траектории на метеорит. Азимуты составляли: 104° – Зоткин И.Т. (вывал леса); 99° – Фаст В.Г., Баранник А.П., Разин С.А. (вывал леса); 96,4° – Емельянов Ю.М. и др. (прирост деревьев); 95° – Львов Ю.А., Васильев Н.В. (лучистый ожог); 95° – Воробьев В.А., Демин Д.В. (лучистый ожог) [2. С. 183]. Средний азимут проекции траектории метеорита равен А = 97,9°. Магнитное склонение для точки взрыва, определенное на 1908 г. составляло: d₁ = + 5,996°.  С учетом этой поправки линия траектория "болида" проходила по азимуту А_d1 ≈ 93°. В работе [77] утверждают: область вывала леса может быть разделена на четыре квадранта, симметричных относительно линии, проходившей с востока—юга—востока на запад—севера—запад через эпицентр, под углом 99° к линии географического меридиана.

Утром 15.02.2013 г. с направления А = 103° к Челябинску приближался "болид". Траектория полета проходила южнее города примерно в 30 км [28]. Азимут магнитного склонения в точке взрыва составлял d₂ = + 13,320°. Если учитывать склонение, то угол между силовой линией, по которой проходила траекторией светящегося тела, и плоскостью меридиана составлял А_d2 ≈ 89,7°. В обоих случаях (1908 и 2013 гг.) "болиды" летели практически перпендикулярно к линии меридиана (А_d1 ≈ 93°, А_d2 ≈ 89,7°). Ученые часто сталкивались в свидетельских показаниях с расхождением наблюдаемого азимута полета светящегося тела. Не стыковку можно трактовать в пользу наблюдения нескольких малых плазменных тел, движущихся от разных мест к невидимому плазменному телу, расположенному вокруг силовых линий. Вероятно, перемещение объектов происходило по кратчайшему пути к той точке пространства, где располагался центр положительных зарядов протяженной плазменной структуры и проходил ток ГЭЦ.

Показания свидетелей убеждают нас в том, что в происшествии участвуют несколько малых плазменных тел. Поэтому они отличались разными углами наклона и направлениями. Поведение "метеороида" характерно для явлений, связанных с полетом и взрывом электрофорных тел. Чем меньше расстояние от тела малого плазмоида до протяженной плазменной структуры, тем больше сила электростатического притяжения полярных зарядов сторон и скорость "болида". Известно, что очевидцы наблюдали траектории светящегося тела в разных направлениях. Трудно рассуждать об одной скорости полета, в случае наблюдения разных болидов над территорией России и в соседнем государстве (РК). Установленные учеными характеристики полета объекта не достаточно корректны, чтобы соотнести его с одним метеороидом (метеоритом). Множественность вспышек болида показывает построенная [56] световая кривая излучения. Для более объективных выводов требуется дополнительное исследование характеристик зафиксированных видеокамерами светящихся тел.

Спутниковые снимки NOAA/AVHRR показали наличие положительных тепловых аномалий, которые связаны с крупными линейными структурами и системами разломов земной коры [78]. Сейсмическая активность и тепловые аномалии зафиксированы в Средней Азии, Камчатке, в Китае, Индии, Японии. Аномалии имели сотни километров в длину и десятки – в ширину, появлялись за одну-две недели до толчка, их амплитуда достигала 5—7 °С [79].

В рамках единой концепции подготовки сейсмического события [80], наблюдаемые эффекты разделили на три категории: тепловые, атмосферные или облачные и электромагнитные или ионосферные. Вблизи поверхности земли тепловые аномалии проявляются в виде линейных структур, вытянутых вдоль активных разломов. Температура воздуха над областью подготовки землетрясения выше, чем вне нее. Вследствие градиентов температуры и давления образуется вертикальный восходящий поток. Процесс развития приводит к образованию крупномасштабной структуры – теплового пятна на уровне верхней кромки облаков 10—12 км (OLR – убегающее длинноволновое инфракрасное излучение). Вертикальная конвекция выносит кластерные ионы наверх, что приводит к вытеснению легких ионов и изменению проводимости атмосферы в пограничном слое. По мнению ученых, вертикальное электрическое поле над разломами поддерживает линейную структуру потоков кластерных ионов, что приводит к образованию линейных облачных структур, краткосрочных предвестников землетрясений.