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 простран-ства, называются метеоритами, а наука, их изучающая-метеоритикой. В околоземном космическом пространстве движутся самые различные метеороиды (космические ос-колки 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 ста-дии:1. Полёт в разреженной атмосфере (до высот около 80 км), где взаимодейст-вие 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 возду-ха, то есть когда воздух считается сплошной средой и атомно-молекулярный характер его состава явно не учитывается. На этой стадии перед телом возникает головная удар-ная волна, за которой резко повышается давление и температура. Само тело нагревается за счет конвективной теплопередачи, а так же за счет радиационного нагрева. Темпера-тура может достигать несколько десятков тысяч градусов, а давление до сотен атмо-сфер. При резком торможении появляются значительные перегрузки. Возникают де-формации тел, оплавление и испарение их поверхностей, унос массы набегающим воз-душным потоком (абляция).3. При приближении к поверхности Земли плотность воздуха растёт, сопро-тивление 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 вто-рая зона - малым числам Кнудсена Kn < 0.1. Эффектами вращения тела принебрегаем, форму его будем считать сферической с радиусом r. Будем предполагать тело однород-ным.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) (4.2) (4.3)(4.4) Здесьm - 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.Изменение плотности воздух с высотой будем находить по барометрической формуле: где -плотность на уровне моря. Коэффициент CD можно считать зависящим от числа Кнудсена, причём он убывает с высотой и меняется в пределах 2>CD>0.92 при изменении Kn от 10 до 0.1.Систему (4.1)-(4
Добавить в Одноклассники    

 

Rambler's Top100