Рефераты Вторжение космических тел в атмосферу Земли

Вернуться в Астрономия

Вторжение космических тел в атмосферу Земли
1.Метеоритное вещество и метеориты.



Каменные и железные тела, упавшие на Землю из межпланетного
пространства, называются метеоритами, а наука, их изучающая-метеоритикой. В
околоземном космическом пространстве движутся самые различные метеороиды
(космические осколки больших астероидов и комет). Их скорости лежат в
диапазоне от 11 до 72 км/с. Часто бывает так, что пути их движения
пересекаются с орбитой Земли и они залетают в её атмосферу.

Явления вторжения космических тел в атмосферу имеют три основные
стадии:
1. Полёт в разреженной атмосфере (до высот около 80 км), где
взаимодействие молекул воздуха носит карпускулярный характер. Частицы
воздуха соударяются с телом, прилипают к нему или отражаются и передают ему
часть своей энергии. Тело нагревается от непрерывной бомбардировки
молекулами воздуха, но не испытывает заметного сопротивления, и его
скорость остаётся почти неизменной. На этой стадии, однако, внешняя часть
космического тела нагревается до тысячи градусов и выше. Здесь характерным
параметром задачи является отношение длины свободного пробега к размеру
тела L, которое называется числом Кнудсена Kn. В аэродинамике принято
учитывать молекулярный подход к сопротивлению воздуха при Kn>0.1.
2. Полёт в атмосфере в режиме непрерывного обтекания тела потоком
воздуха, то есть когда воздух считается сплошной средой и атомно-
молекулярный характер его состава явно не учитывается. На этой стадии перед
телом возникает головная ударная волна, за которой резко повышается
давление и температура. Само тело нагревается за счет конвективной
теплопередачи, а так же за счет радиационного нагрева. Температура может
достигать несколько десятков тысяч градусов, а давление до сотен атмосфер.
При резком торможении появляются значительные перегрузки. Возникают
деформации тел, оплавление и испарение их поверхностей, унос массы
набегающим воздушным потоком (абляция).
3. При приближении к поверхности Земли плотность воздуха растёт,
сопротивление тела увеличивается, и оно либо практически останавливается на
какой-либо высоте, либо продолжает путь до прямого столкновения с Землёй.
При этом часто крупные тела разделяются на несколько частей, каждая из
которых падает отдельно на Землю. При сильном торможении космической массы
над Землёй сопровождающие его ударные волны продолжают своё движение к
поверхности Земли, отражаются от неё и производят возмущения нижних слоёв
атмосферы, а так же земной поверхности.
Процесс падения каждого метеороида индивидуален. Нет возможности в
кратком рассказе описать все возможные особенности этого процесса. Мы
остановимся здесь на двух моделях входа:
. твёрдых метеоритных тел типа железных либо прочных каменных
легко деформируемых типа рыхлых метеоритных масс и фрагментов голов комет
на примере Тунгусского космического тела.

2. Движение твердого метеороида в атмосфере.

Как уже говорилось выше, всю область полета метеороида можно
разбить на две зоны. Первая зона будет соответствовать большим числам
Кнудсена Kn ( 0.1 ,а вторая зона - малым числам Кнудсена Kn < 0.1.
Эффектами вращения тела принебрегаем, форму его будем считать сферической с
радиусом r. Будем предполагать тело однородным.
Сначала построим модель для первой зоны. В этой зоне изменением
массы метеороида можно приберечь, так как абляции и разрушения тела
практически нет. Уравнения движения следуют из законов ньютоновской
механники:
(4.1)
[pic]
(4.2)
[pic]
(4.3)
(4.4)
[pic]

Здесь
m - масса метеороида,
v - скорость,
( - угол наклона вектора скорости к поверхности Земли,
g - ускорение силы тяжести,
( - плотность атмосферы в точке,
A=(re2 -площадь поперечного сечения метеороида (площадь миделя),
z - высота, отсчитываемая от уровня моря,
t - время ,
CD - коэффициент сопротивления воздуха ,
R3 - радиус Земли
Добавить в Одноклассники    

 

Rambler's Top100