CC BY
47
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ______________________________________2011, том 54, №4__________________________________
АСТРОФИЗИКА
УДК 523.68
Н.А.Коновалова, О.А.Алимов ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ СУПЕРБОЛИДА 23 ИЮЛЯ 2008 г.
(ТАДЖИКИСТАН)
Институт астрофизики АН Республики Таджикистан
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан П.Б.Бабаджановым 21.02.2011 г.)
В работе представлены сведения о наблюдавшемся 23 июля 2008 года в Таджикистане суперболиде -20.7 звездной величины, оставившим в атмосфере Земли стойкий пылевой след. Приводятся результаты определения высоты яркой вспышки суперболида, горизонтальной скорости дрейфа следа на этой высоте, радиуса акустического источника и размера возмущенной области, в которой произошло основное выделение энергии болида
Ключевые слова: суперболид - метеороид - пылевой след - дрейф - вспышка - сейсмический сигнал.
23 июля 2008 г. в 19 ч 45 мин по Душанбинскому времени, спустя несколько минут после захода Солнца, когда ещё были светлые сумерки, многочисленные очевидцы на протяженной территории Таджикистана наблюдали на вечернем небе редкое явление - ярчайший болид. Яркость вспышки болида составила -20.7 звёздной велличины, что относит наблюдаемый феномен к категории суперболидов, которые появляются в атмосфере Земли от полета крупных, достигающих метровых размеров метеороидов. Вспышка болида была настолько яркой, что очевидцы заметили её отсвет даже внутри помещения. После пролета болида на небе остался стойкий пылевой след, расцвеченный лучами зашедшего Солнца в голубые, оранжевые, перламутровые цвета. В первые мгновения после пролета болида след в точности совпадал с прямолинейной траекторией полета, а уже спустя несколько минут начал причудливо искривляться под воздействием атмосферных течений (дрейф следа) и продержался около 20 минут, пока не рассеялся. Пылевой след формируется мельчайшими пылевыми частичками - продуктами разрушения метеороида в атмосфере земли, к которым по классификации аэрозолей относятся частицы крупнее 10 ц. По статистике пылевые следы наблюдаются в дневное и сумеречное время, в основном ниже 60 км и, как правило, пылевые следы возникают при падении метеоритов [1].
Полет суперболида в атмосфере Земли сопровождался громоподобным звуком, который, по словам очевидцев, был слышен за 40 км к северу от г. Душанбе. В Душанбе звук был слабее, похожий на звук от короткого замыкания в электротрансформаторе, что вполне объяснимо, так как звуковая волна имеет направленность распространения. Суперболид был зарегистрирован также оптическими и инфракрасными датчиками спутниковой системы наблюдений NASA в 14 ч 45 мин 25 с по Мировому времени. Спутниковая система регистрирует болиды ярче -17 звёздной величины, обычно это световые вспышки болидов, которые вызваны разрушением в земной атмосфере достаточно
Адрес для корреспонденции: Коновалова Наталья Андреевна. 734042, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Бухоро, 22, Институт астрофизики АНРТ. E-mail: [email protected]
крупных метеороидов. Энергия в излучении светового сигнала болида, зарегистрированная оптическим датчиком спутника, составила 2-1011 Дж, что эквивалентно 0.05 килотоннам общей реализованной энергии [2].
Высота ярчайшей вспышки болида Hmax была рассчитана по уравнению (1) на основе геодезических данных - географических координатах широты ф0 и долготы Х0 проекции вспышки на земную поверхность, зафиксированных спутником NASA [2], и географических координатах ф и X пункта наблюдения в г. Душанбе:
Hmax = АО ctg Za , (1)
где АО - расстояние между пунктом наблюдения A и проекцией O вспышки на земную поверхность, zA - зенитное расстояние вспышки, измеренное из пункта A. Точность измерения зенитного расстояния zA яркого, долгоживущего сгустка на следе, образовавшегося после вспышки болида, по глазомерным наведениям угломера, поглощает различия в изменении высоты вспышки из-за вертикального дрейфа следа. Согласно [3], по данным радио-метеорных измерений во Фрунзе (ныне Бишкек) и Душанбе на высотах 80-100 км вертикальная коипонента скорости ветра в среднем составляет 0.02 м/с, что может привести к вертикальному дрейфу следа вспышки на 18 м за 15 мин наблюдения следа. В результате проведенных расчетов получено, что вспышка болида, после которой образовался долгоживущий сгусток в следе, произошла на высоте 36.4 ±1.5 км.
По фотографиям можно определить горизонтальную скорость дрейфа следа болида по формулам, приведенным в [4]. На основе данных горизонтальных координат - азимуту ai и зенитному расстоянию zi точки следа в начальный момент времени (i =1) и конечный (i = n) определим координаты Xj, yi :
xi Hmax tg zi cOS aJ, yJ Hmax tg zi sin aJ (2)
Проекция горизонтальной скорости дрейфа Удр. на оси координат: Vx - южное направление Vy - западное направление определяется по формуле:
Vx = (xn - xi)/( tn - ti) ; Vy = (yn - yi)/( tn - ti) (3)
Полная скорость будет иметь вид:
Vдр = (Vx2+Vy2) 1/2 (4)
Направление горизонтальной скорости дрейфа определяется формулой:
tg ¥ = Vy / Vx (5)
На высоте следа, на которой наблюдался яркий, долгоживущий сгусток, образовавшийся после вспышки болида, хорошо отождествляющийся на фотоснимках, по формулам (2-5) были проведены расчеты горизонтальной скорости и направления дрейфа следа. Скорость дрейфа следа суперболида 23 июля 2008 г. на высоте вспышки составила 17.6 м/с в южном направлении.
Движение со сверхзвуковой скоростью крупных, достигающих метровых размеров метеороидов в атмосфере Земли сопровождается образованием ударной волны цилиндрического взрыва. По
уравнению (6) из работы [5] для модели цилиндрического взрыва можно определить радиус акустического источника:
Л = (Ео / ЬРь)12 , (6)
где Е0 - начальная кинетическая энергия метеороида в Дж, определяемая по методике оценки параметров болида по световому импульсу [6]; Ь - протяженность следа в км; Рь _ атмосферное давление в Па на высоте источника. Длину следа Ь, на которой происходит основное выделение энергии, можно оценить как 2Н0, где Н0 _ высота однородной атмосферы [7]. Начальная кинетическая энергия метеороида оценена в 0.5 килотонн (личное сообщение О.Поповой, Институт динамики геосфер РАН), что эквивалентно 2.1-1012 Дж. На высоте 36 км атмосферное давление Рь = 3-103 Па, а высота однородной атмосферы Н0 составляет 8 км, в таком случае длина следа Ь составит 16 км. Подставляя данные значения в (6) получим, что радиус акустического источника цилиндрического взрыва Л = 205 м. Согласно [6], облако фрагментов, образующихся в результате разрушения болида, в первом приближении можно принять за сферическое тело диаметром а. По уравнению (3) из работы [5] можно оценить характерный размер возмущенной области, в которой происходит основное выделение энергии болида:
а = с Л / V, (7)
где с = 312 м/с _ скорость звука на высоте основного выделения энергии болида, V = 14.5 •Ю3 м/с _ скорость болида, принятая как среднестатистическое значение, определенное по опубликованным данным для 20 болидов с подобным энерговыделением и высотным интервалом. Подставляя значения этих величин в (7), получим, что характерный размер возмущенной области а составляет 4.5 м.
Основным источником возмущения атмосферы от пролета крупных, болидо-образующих метеороидов является ударная волна. Ударная волна на расстояниях 1-2 Л, уходящая вертикально вниз, переходит в звуковую волну. Звуковые возмущения распространяются в атмосфере на расстояния, не превышающие 2-2.5 высоты разрушения болида и, достигая поверхности, возбуждают поверхностные сейсмические волны, которые регистрируются на расстояниях в сотни километров [6]. Данные регистрации наземными станциями акустических, инфразвуковых и сейсмических волн, полученные на нескольких станциях, могут быть использованы для расчета траектории полета болида в атмосфере Земли. Сейсмостанцией «Гиссар», удаленной от эпицентра события на расстояние около 45 км, 23 июля 2008 г. был зарегистрирован сигнал силой около 3.5 балла, прибывший во временном интервале, соответствующим событию болида.
Авторы выражают благодарность всем очевидцам этого редкого природного явления, предоставившим свою информацию о нем и особенно фотографии и видео следа болида, а также начальнику Гиссарской сейсмостанции Б.Олимову и зав. лабораторией Института сейсмостойкого строительства и сейсмологии АН РТ Т.Р.Улубиевой за предоставленные сведения о регистрации сейсмосигнала во время пролета болида.
Поступило 21.02.2011 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Астапович И.С. Метеорные явления в атмосфере земли. - М.: Госиздат физ.-мат. литературы, 1958, 640 с.
2. Brown P. (http://astroalert.su/files/bolide).
3. Каримов К.А., Дробжев В.И., Солоницына Н.Ф., Гайнутдинова Р.Д. О некоторых ионо-сферно-магнитосферных и атмосферных эффектах, связанных с сейсмотектонически-ми процессами в Казахстане и Киргизии. - Препринт, Фрунзе: Илим, 1990.
4. Цесевич В.П. Что и как наблюдать на небе. - М.: Наука, 1979, 302 с.
5. Цикулин М.А. Ударные волны при движении в атмосфере крупных метеоритных тел.- М.: Наука, 1969, 132 с.
6. Nemchiniv I.V., Svetlov V.V. et al.- Icarus, 1997, v. 130, № 2, pp.259- 274.
7. Голицын Г.С., Григорьев Г.И., Докучаев В.П. - Изв. АН СССР. ФАО, 1977, т. 13, с. 926-935.
Н.А.Коновалова, О.А.Алимов
БУЗУРГИХ,ОИ ГЕОФИЗИКИИ БОЛИДИ 23 ИЮЛИ 2008 (ТО^ИКИСТОН)
Институти астрофизикаи Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон
Дар макола натичаи та^лили мушохддаи болиди 23 июли соли 2008 (Точикистон), ки аз ш. Душанбе ба расм гирифта шудааст, пешних,од карда мешавад. Баландии алангаи равшанта-рини болид 36.4±1.5 км буда, суръати хдракати горизонталии изи болид дар атмосфера ба сам-ти чануб 17.6 м/сек-ро ташкил медихад. Муайян карда шудааст, ки радиуси садодихди акустикй ба Л = 205 м буда, андозаи максималии абри энергиячудокунии х,иссачах,о d = 4.5 м мебошад. ^увваи сигнали сейсимикие, ки хднгоми парвози болид дар стансияи зилзиласанчии Х,исор ба кайд гирифта шудааст, 3.5 баллро ташкил медихад.
Калима^ои калиди: суперболид - метеороид - изи абри - %аракат - аланга - сигнали сейсмики.
N.A.Konovalova, O.A.Alimov THE GEOPHYSICAL PARAMETRS OF THE SUPERBOLIDE OF JULY 23, 2008 (TAJIKISTAN)
Institute of Astrophysics, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
The results, obtained on the basis of photographs of the fireball of July 23, 2008 (Tajikistan) from the three basic distances (35.1 km, 116.0 km and 134.6 km) are presented. The height of the brightest flare -20.7 magnitude was 36.4±1.5 km and the drift velocity was 17.6 km in southern direction. According to the model of cylindrical explosion the radius of a cylindrical source was 205 m and characteristic size of the perturbation area was 4.5 m. The magnitude of the signal registered at "Hissar" seismostation was about 3.5. Key words: superbolide - meteoroid - trail - driftage - flare - seismic signal.
