Главная > Наука и вселенная

Последствия падения на Землю метеоритов различного диаметра

Ruslan / Июн.30.2014. / / 13 комментариев

В предыдущем посте была дана оценка опасности астероидной угрозы из космоса. А здесь рассмотрим, что будет если (когда) метеорит того или иного размера всё-таки упадёт на Землю.

Метеоритный дождь над ПарижемСценарий и последствия такого события как падение на Землю космического тела, конечно же зависит от многих факторов. Перечислим основные:

Размер космического тела

Этот фактор, естественно, первоочередной. Армагеддон на нашей планете может устроить метеорит размером километров в 20, поэтому в данном посте рассмотрим сценарии падения на планету космических тел размером от пылинки до 15-20 км. Больше — нет смысла, так как в этом случае сценарий будет простой и очевидный.

Состав

Малые тела Солнечной системы могут иметь различный состав и плотность. Поэтому разница есть, упадёт ли на Землю каменный или железный метеорит, или же рыхлое, состоящее из льда и снега ядро кометы. Соответственно, чтобы нанести такие же разрушения, ядро кометы должно быть в два-три раза больше, чем осколок астероида (при одинаковой скорости падения).

Для справки: больше 90 процентов всех метеоритов — каменные.

Скорость

Тоже очень важный фактор при столкновении тел. Ведь тут происходит переход кинетической энергии движения в тепловую. А скорость вхождения космических тел в атмосферу может различаться в разы (примерно, от 12 км/с до 73 км/с, у комет — даже больше).

Самые медленные метеориты — это догоняющие Землю или догоняемые ею. Соответственно, летящие нам на встречу, сложат свою скорость с орбитальной скоростью Земли, пройдут сквозь атмосферу гораздо быстрее, и взрыв от их удара о поверхность будет в разы мощнее.

Куда упадёт

В море или на сушу. Трудно сказать в каком случае разрушения будут больше, просто всё будет по-разному.

Метеорит может упасть на место хранения ядерного оружия или на ядерную электростанцию, тогда вреда для окружающей среды может быть больше от загрязнения радиоактивными веществами, чем от удара метеорита (если он был относительно небольшой).

Угол падения

Большой роли не играет. При тех огромных скоростях, при которых космическое тело врезается в планету, не важно под каким углом оно упадёт, так как в любом случае кинетическая энергия движения перейдёт в тепловую и высвободится в виде взрыва. От угла падения эта энергия не зависит, а только от массы и от скорости. Поэтому, кстати, все кратеры (на Луне, например) имеют круговую форму, и совсем нет кратеров в виде неких пробуренных под острым углом траншей.

Как ведут себя тела разного диаметра при падении на Землю

В данном обзоре будем считать, что речь идёт о самом обычном каменном метеорите, летящем со средней для них скоростью (пусть будет 30-40 км/сек), входящем в атмосферу под средним углом (40-60°). Менять будем только диаметр.

До нескольких сантиметров

Полностью сгорают в атмосфере, оставляя яркий след длиной в несколько десятков километров (общеизвестное явление под названием метеор). Самые крупные из них долетают до высот 40-60 км, но большинство таких «пылинок» сгорают на высоте более 80 км.метеорный поток лириды

Массовое явление — в течение всего лишь 1 часа в атмосфере вспыхивают миллионы (!!) метеоров. Но, принимая во внимание яркость вспышек и радиус обзора наблюдателя, ночью за один час можно увидеть от нескольких штук до десятков метеоров (во время метеорных потоков — более сотни). За сутки, масса осевшей на поверхность нашей планеты пыли от метеоров исчисляется в сотнях, и даже в тысячах тонн.

От сантиметров до нескольких метров

Болиды — наиболее яркие метеоры, яркость вспышки которых превышает яркость планеты Венера. Вспышка может сопровождаться шумовыми эффектами вплоть до звука взрыва. После этого в небе остаётся дымный след.

Осколки космических тел такого размера достигают поверхности нашей планеты. Происходит это так:

  • метеороид врезается в атмосферу Земли (высота около 120 км.);
  • почти сразу же он нагревается до температуры свечения, его скорость постепенно уменьшается;
  • падая, тело собирает впереди себя всё больше и больше молекул воздуха, то есть создаёт зону повышенного давления;
  • если в какой-то момент летящий булыжник не выдерживает созданного им самим давления, то происходит взрыв;
  • на высоте нескольких километров космическая скорость тела или его осколков полностью гасится и, то что осталось начинает просто падать подчиняясь силе тяготения.яркий болид

При этом каменные метеороиды и тем более ледяные, от взрыва и нагрева обычно дробятся на осколки. Металлические могут выдержать давление и упасть на поверхность целиком:

 

железный метеорит гоба

Железный метеорит «Гоба» размером около 3 метров, который упал «целиком» 80 тысяч лет назад на территории современной Намибии (Африка)

Если скорость входа в атмосферу была очень большой (встречная траектория), то такие метеороиды имеют гораздо меньше шансов долететь до поверхности, так как сила их трения об атмосферу будет намного больше. Количество осколков, на которые дробится метеороид может доходить до сотен тысяч, процесс их падения называется метеоритный дождь.

За сутки на Землю в виде космических осадков может выпасть несколько десятков небольших (около 100 грамм) осколков метеоритов. С учётом того, что большинство из них падают в океан, и вообще, они трудно отличимы от обычных камней, находят их довольно редко.

Количество вхождений в нашу атмосферу космических тел размером порядка метра — несколько раз в год. Если повезёт, и падение такого тела будет замечено, есть шанс найти приличные осколки весом в сотни грамм, а то и в килограммы.

17 метров — Челябинский болид

Суперболид — так иногда называют особенно мощные взрывы метеороидов, подобные тому, что взорвался в феврале 2013 года над Челябинском. Первоначальный размер, вошедшего тогда в атмосферу тела по различным экспертным оценкам различается, в среднем он оценивается в 17 метров. Масса — около 10000 тонн.Чебаркульский метеорит

Объект вошёл в атмосферу Земли под очень острым углом (15-20°) со скоростью около 20 км/сек. Взорвался он через полминуты на высоте примерно 20 км. Мощность взрыва составила несколько сотен килотонн в тротиловом эквиваленте. Это в 20 раз мощнее Хиросимской бомбы, но здесь последствия были не столь фатальные потому, что взрыв произошёл на большой высоте и энергия рассеялась по большой площади, в значительной мере вдали от населённых пунктов.

До Земли долетело менее десятой части первоначальной массы метеороида, то есть около тонны или меньше. Осколки рассеялись по площади длиной более 100, и шириной около 20 км. Было найдено множество мелких осколков, несколько весом в килограммы, самый большой кусок весом 650 кг был поднят со дна озера Чебаркуль:Обломок Чебаркульского (Челябинского) метеорита

Ущерб: пострадало почти 5000 зданий (в основном выбитые стёкла и рамы ), осколками стёкол поранило около 1,5 тысяч человек.Выбитые окна домов - последствия падения метеорита

Тело такого размера вполне могло достичь поверхности не развалившись на осколки. Этого не произошло из-за слишком острого угла входа, ведь прежде чем взорваться, метеороид пролетел в атмосфере несколько сотен километров. Если бы Челябинский метеороид упал вертикально, то вместо воздушной ударной волны, побившей стёкла, произошёл бы мощный удар об поверхность, повлёкший за собой сейсмический толчок, с образованием кратера диаметром 200-300 метров. Об ущербе и количестве жертв, в этом случае судите сами, всё бы зависело от места падения.

Что касается частоты повторения подобных событий, то после Тунгусского метеорита 1908 года — это самое крупное упавшее на Землю небесное тело. То есть, за одно столетие можно ожидать одного или нескольких таких гостей из космоса.

Десятки метров — небольшие астероиды

Детские игрушки закончились, переходим к более серьёзным вещам.

Если вы читали предыдущий пост, то знаете, что малые тела Солнечной системы размером до 30 метров, называются метеороиды, более 30 метров — астероиды.

Если астероид, даже самый маленький встретится с Землёй, то он точно не развалится в атмосфере и его скорость не замедлится до скорости свободного падения, как это происходит с метеороидами. Вся огромная энергия его движения высвободится в виде взрыва — то есть перейдёт в тепловую энергию, которая расплавит сам астероид, и механическую, которая создаст кратер, разбросает вокруг земную породу и осколки самого астероида, а также создаст сейсмическую волну.

Чтобы количественно оценить масштаб такого явления, можно рассмотреть для примера астероидный кратер в Аризоне:Метеоритный кратер диаметром 1200 метром в Аризоне

Этот кратер образовался 50 тысяч лет назад от удара железного астероида диаметром 50-60 метров. Сила взрыва составила 8000 Хиросим, диаметр кратера — 1,2 км, глубина — 200 метров, края возвышаются над окружающей поверхностью на 40 метров.

Ещё одно сравнимое по масштабам событие — Тунгусский метеорит. Мощность взрыва составила 3000 Хиросим, но здесь имело место падение небольшого ядра кометы диаметром от десятков до сотен метров по разным оценкам. Ядра комет часто сравнивают с грязными снежными лепёшками, поэтому в данном случае никакого кратера не возникло, комета взорвалась в воздухе и испарилась, повалив лес на территории 2 тыс. квадратных километров. Если бы такая же комета взорвалась над центром современной Москвы, она разрушила бы все дома вплоть до кольцевой автодороги.

Частота падения астероидов размером в десятки метров — один раз в несколько веков, стометровые — раз в несколько тысяч лет.

300 метров — астероид Апофис (наиболее опасный из известных на данный момент)

Хотя по последним данным NASA вероятность попадания в Землю астероида «Апофис» при его пролёте вблизи нашей планеты в 2029, а затем в 2036 году практически равна нулю, всё же рассмотрим сценарий последствий его возможного падения, так как существует множество ещё не открытых астероидов, и подобное событие всё равно может произойти, не в этот, так в другой раз.

Итак.. астероид Апофис вопреки всем прогнозам падает на Землю..

Мощность взрыва составляет 15000 Хиросимских атомных бомб. При попадании в материк, возникает ударный кратер диаметром 4-5 км и глубиной 400-500 метров, ударной волной сносятся все кирпичные строения в зоне радиусом 50 км, менее прочные строения, а так же деревья валятся на расстоянии в 100-150 километров от места падения. В небо поднимается столб пыли похожий на гриб от ядерного взрыва высотой несколько километров, затем пыль начинает распространяться в разные стороны, и в течение нескольких дней равномерно расползается по всей планете.зоны разрушений Тунгусского метеорита и астероида Апофис - сравнение

Но, не смотря на сильно преувеличенные страшилки, которыми обычно пугают людей СМИ, ядерной зимы и конца света не настанет — калибр «Апофиса» для этого маловат. По опыту имевших место в не очень давней истории мощных извержений вулканов, при которых так же происходят огромные выбросы пыли и пепла в атмосферу, при такой мощности взрыва эффект «ядерной зимы» будет небольшим — падение средней температуры на планете на 1-2 градуса, через полгода-год всё возвращается на свои места.

То есть, это катастрофа не глобального, а регионального масштаба — если Апофис попадёт в небольшую страну, он разрушит её полностью.

При попадании Апофиса в океан, от цунами пострадают прибрежные районы. Высота цунами будет зависеть от расстояния до места падения — первоначальная волна будет иметь высоту около 500 метров, но если Апофис упадёт в центр океана, то до берегов дойдут 10-20-ти метровые волны, что тоже немало, причём длиться шторм с такими мега-волнами будет несколько часов. Если удар в океан произойдёт недалеко от берега, то сёрферы в прибрежных (и не только) городах смогут прокатиться на такой волне: :) (простите за чёрный юмор)Цунами, от астероида накрывает город

Периодичность повторения событий подобного масштаба в истории Земли измеряется в десятках тысяч лет.

Переходим к глобальным катастрофам..

1 километр

Сценарий тот-же, что и при падении Апофиса, только масштабы последствий в разы серьёзней и уже дотягивают до глобальной катастрофы низкого порога (последствия ощущает всё человечество, но угрозы гибели цивилизации нет):

Мощность взрыва в «хиросимах»: 50000, размер образовавшегося кратера при падении на сушу: 15-20 км. Радиус зоны разрушения от взрывной и сейсмической волны: до 1000 км.

При падении в океан, опять же, всё зависит от расстояния до берега, так как возникшие волны будут хоть и очень высокие (1-2 км), но не длинные, а такие волны довольно быстро затухают. Но в любом случае, площадь затопленных территорий будет огромна — миллионы квадратных километров.

Понижение прозрачности атмосферы в данном случае от выбросов пыли и пепла (или водяного пара при падении в океан) будет заметно на протяжении нескольких лет. При попадании в сейсмически опасную зону, последствия могут усугубиться спровоцированными взрывом землетрясениями.

Однако, сколько-нибудь заметно наклонить земную ось или повлиять на период вращения нашей планеты астероид такого диаметра не сможет.

Несмотря не всю драматичность этого сценария, для Земли это довольно рядовое событие, так как оно уже тысячи раз случалось на протяжении её существования. Средняя периодичность повторения — раз в 200-300 тысяч лет.

Астероид диаметром 10 километров — глобальная катастрофа планетарного масштаба

  • Мощность взрыва в «хиросимах»: 50 миллионов
  • Размер образовавшегося кратера при падении на сушу: 70-100 км, глубина — 5-6 км.
  • Глубина растрескивания земной коры составит десятки километров, то есть вплоть до мантии (толщина земной коры под равнинами составляет в среднем 35 км). Начнётся выход магмы на поверхность.
  • Площадь зоны разрушения может составить несколько процентов площади Земли.
  • При взрыве облако пыли и расплавленной породы поднимется на высоту десятки км, возможно — до сотни. Объём выброшенных материалов — несколько тысяч кубических километров — этого достаточно для лёгкой «астероидной осени», но недостаточно для «астероидной зимы» и начала ледникового периода.
  • Вторичные кратеры и цунами от осколков и крупных кусков выброшенной породы.
  • Небольшой, но по геологическим меркам приличный наклон земной оси от удара — до 1/10 доли градуса.
  • При попадании в океан — цунами с километровыми(!!) волнами, уходящими далеко вглубь материков.
  • В случае интенсивных извержений вулканических газов, в последствии возможны кислотные дожди.

Но и это — ещё не совсем Армагеддон! Даже такие грандиозные катастрофы наша планета переживала уже десятки или даже сотни раз. В среднем это происходит один раз в 100 миллионов лет. Случись это в настоящее время, количество жертв было бы беспрецедентным, в худшем случае могло бы измеряться в миллиардах человек, к тому же, неизвестно к каким социальным потрясениям это бы привело. Однако, не смотря на период кислотных дождей и нескольких лет некоторого похолодания из-за уменьшения прозрачности атмосферы, лет через 10 климат и биосфера полностью бы восстановились.

Армагеддон

Для такого знаменательного в истории человечества события требуется астероид размером 15-20 километров в количестве 1 штука.

Наступит очередной ледниковый период, большая часть живых организмов погибнет, но жизнь на планете сохранится, хотя уже не будет такой как прежде. Как обычно, выживут сильнейшие..

Такие события так же неоднократно случались в истории Земли. С момента возникновения жизни на ней армагеддоны случались как минимум несколько, а быть может и десятки раз. Считается, что последний раз это произошло 65 миллионов лет (Чиксулубский метеорит), когда погибли динозавры и почти все остальные виды живых организмов, остались только 5% избранных, в том числе наши с вами предки.Гибель динозавров

Полный Армагедец

Если в нашу планету врежется космическое тело размером со штат Техас, как было в известном фильме с Брюсом Уиллисом, то не выживут даже бактерии (хотя, кто их знает?), жизни придётся возникать и эволюционировать заново.Гибель Земли

Вывод

Хотел написать обзорный пост про метеориты, а получились сценарии Армагеддона. Поэтому хочу сказать, что все описанные события начиная с Апофиса (включительно), рассматриваются как теоретически возможные, так как в ближайшие лет сто минимум они точно не произойдут. Почему так — подробно изложено в предыдущем посте.

Ещё хочу добавить, что все приведённые здесь цифры, касательно соответствия размеров метеорита и последствий его падения на Землю, очень приблизительны. Данные в разных источниках отличаются, плюс начальные факторы при падении астероида одного и того же диаметра могут очень сильно варьироваться. Например, везде написано, что размер Чиксулубского метеорита 10 км, но в одном, как мне показалось, авторитетном источнике я прочитал, что 10-ти километровый камень таких бед натворить бы не смог, поэтому у меня Чиксулубский метеорит вошёл в 15-20 километровую категорию.

Так что, если вдруг Апофис всё таки упадёт в 29-ом или 36-ом году, а радиус зоны поражения будет сильно отличаться от того, что здесь написано — пишите, исправлю :)

13 комментариев

  • Что-то с математикой не так. Масса челябинского метеорита — около 10000 тонн. Долетело до земли менее десятой части — то есть около тонны.

  • Где бы найти методику расчёта последствий падения крупных объектов на Землю?
    Хочу просчитать возможные последствия падения на Землю астероида 1989 FC «Асклепий» (на сушу и в океан).

  • Ппц так страшно я теперь не могу спать вот лишь бы он пролетел около юпитера

  • Не бойтесь Мы даже можем избежать этого удара если этот камень будет проходить рядом с Юпитером и Юпитер перехватывает тела которые находятся близко к нему и отбрасывает их на вопрос в одном куда он может его броситья

  • А у меня есть пара осколков метеорита, больший весит 450 грамм! Представьте моё счастье, когда я нашёл его на поле с клубникой. Просто дед рассказал, как он лет 30 назад видел падение метеорита в соседнем лесу, как потом по полям разбросало осколки, и как эти осколки выглядели. Мои осколки на вид похожи на кремний с пятнами «вспученного» железа, есть множество серебристых точек, не сомневаюсь — никель, это одна из главных черт метеоритов. Кстати, мне стало интересно, какого размера был метеорит, убивший динозавров, на моей настенной карте. Диаметр нашей Земли (на моей карте) — 1.5 метра, метеорита — 1 мм (!!!). Господа учёные, вы стебаетесь? Что-то нам недоговаривают…

  • Очень доступно все написано, сценарии описаны максимально приближенно к научным предположениям. Спасибо.

  • как дожить до завтра

  • Мне очень страшно. Помогите всё понять.

  • Интересно какого размера должен быть астероид чтобы взрывная, тепловая волна полностью покрыла всю планету?

  • Здравствуйте!
    Сейчас не могу найти первоисточники этой информации, так как этот пост писал уже давно. Я изучаю итальянский язык, поэтому часто нахожу первоисточники в итальянском интернете, скорее всего так и было в данном случае. Конкретно по отрывку, который вы приводите могу привести ссылку на статью в итальянской «Википедии»: http://it.wikipedia.org/wiki/Meteorite В частности там говорится: «..Каждый год на Землю падает около 500 камней размером с бейсбольный мяч и больше, из которых находят в среднем только 5-6..»
    Отсюда можно примерно прикинуть: камень размером с бейсбольный мяч весит полкило, даже больше, значит стограммовых осколков должно быть на порядок больше, то есть несколько тысяч в год. В среднем это уже даёт с десяток таких осколков в день. Но так как метеорная активность распределена в течение года очень неравномерно, а имеет явно выраженные максимумы во время прохождения Землёй метеорных потоков, то в такие периоды до поверхности нашей планеты действительно МОГУТ долететь десятки стограммовых осколков. 3/4 из них, естественно, упадут в океан.
    График метеорной активности в течение года:
    График метеорной активности в течение года
    Спасибо за вопрос!

  • Здравствуйте!
    Скажите, пожалуйста, первоисточник информации:
    «За сутки на Землю в виде космических осадков может выпасть несколько десятков небольших (около 100 грамм) осколков метеоритов.»

    Весь интернет прошерстила, ничего не смогла найти. Есть только инфа о 4гр и ниже. Спасибо!

  • Не так и важны точные размеры штата Техас в контексте этого поста, потому что для конца света хватит и пары десятков км. Всё же, из любопытства померил линейкой в «google earth» : от угла до угла этот штат простирается на 1300 км.

  • Штат Техас, штат Техас, как будто каждый знает какие у него размеры.
    А кстати какого диаметра метеорит (в километрах) со штат Техас?

Оставить комментарий