Спливання метеороїдного терміка в атмосфері Землі

1Чорногор, ЛФ, 1Милованов, ЮБ
1Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна, Харків, Україна
Рубрика: Динаміка і фізика тіл Сонячної системи
Мова: російська
Анотація: 

Отримано числовий розв’язок системи нелінійних диференційних рівнянь, що описують швидкість підйому, радіус терміка та надлишок температури в ньому як функцію висоти та часу підйому терміка. Встановлено, що швидкість підйому змінюється немонотонно: спочатку вона швидко збільшується, швидкість її збільшення по мірі зростання сили опору набігаючого повітря зменшується, протягом тривалого часу (десятки — тисячі секунд) ця швидкість близька до максимальної (біля 10... 180 м/с), потім вона порівняно повільно (за сотні — тисячі секунд) зменшується до нуля. Що більше нагрітий термік та більший його розмір, то швидше він піднімається та досягає більших висот за більший час. У процесі підйому радіус терміка збільшується в 6...25 разів в залежності від його початкового розміру та початкової температури за рахунок приєднання холодного повітря. Швидкість збільшення радіуса терміка тим більша, чим більше поточне значення радіусу. Малорозмірний термік у більшу кількість разів збільшує свій розмір, ніж великий термік. Збільшення радіуса терміка відбувається до повної його зупинки. Менш нагріті терміки, повільніше піднімаючись, приєднують меншу масу холодного повітря і менше збільшуються в розмірах. Показано, що швидкість охолодження пропорційна швидкості підйому терміка та є максимальною при досягненні максимального значення цієї швидкості. Більш нагрітий термік охолоджується швидше, ніж менш нагрітий. Швидкість охолодження терміка порівняно слабко залежить від його початкового розміру. Обговорюються обмеження використовуваної моделі: однорідність та ізотермічність атмосфери, нехтування впливом на охолодження терміка теплового випромінювання, вітрів та турбулентності. Незважаючи на них, в цілому модель підтверджується результатами спостережень за підйомом терміка, утвореного під час вибуху Челябінського метеороїда.

Ключові слова: метеороїд, охолодження терміка, радіус терміка, термік, час і висота підйому, швидкість підйому
References: 

1. Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра / Под ред. Б. М. Шустова, Л. В. Рыхловой. М.: Физматлит, 2010. 384 с.

2. Горькавый Н. Н., Тайдакова Т. А. Взаимодействие Челябинского болида с атмосферой // Метеорит Челябинск — год на Земле: Материалы Всероссийской научной конференции. Под ред.: Н. А. Антипинаидр. //Челябинск, Агентство CIP Челябинской ОУНБ. Челябинский государственный краеведческий музей, 2014. С. 124—129.

3. Горькавый Н. Н., Тайдакова Т. А., Проворникова Е. А., Горькавый И. Н., Ахметвалеев М. M. Аэрозольный шлейф Челябинского болида // Метеорит Челябинск — год на Земле : Материалы Всероссийской научной конференции. Под ред.: Н. А. Антипина и др. // Челябинск, Агентство CIP Челябинской ОУНБ. Челябинский гос. краеведческий музей, 2014. С. 130—135.

4. Госсард Э. Э., Хук У. X. Волны в атмосфере. М.: Мир. 1978. 532 с.

5. Гостинцев Ю. А., Шацких Ю. В. О механизме генерации длинноволновых акустических возмущений в атмосфере всплывающим облаком продуктов взрыва. Физика горения и взрыва. 1987. № 2. С. 91—97.

6. Катастрофические воздействия космических тел / Под ред. В. В. Адушкина и И. В. Немчинова. — Москва: ИХЦ «Академкнига». 2005.—310 с.

7. Черногор Л. Ф. Плазменные, электромагнитные и акустические эффекты метеорита «Челябинск». Инженерная физика. 2013. № 8. С. 23—40.

8. Черногор Л. Ф. Физические эффекты пролета Челябинского метеорита. Доп. Нац. акад. наук України. 2013. № 10. С. 97—104.

9. Черногор Л. Ф. Атмосферные эффекты газопылевого следа Челябинского метеороида 2013 года. Изв. РАН. Физ. атмосферы и океана. 2017.53.№3. С. 296—306.

10. Черногор Л. Ф. Магнитоионосферные эффекты метеороидного плюма. Геомагнетизм и аэрономия. 2018. 58, № 1. С. 125—132.

11. Morton B. R., Taylor G., Turner J. S. Turbulent gravitational convection from maintained and instantaneous sources. Proc. Roy. Soc. London A. 1956. 234. N 1196. P. 1—23.

12. Popova O. P., Jenniskens P., Emelyanenko V., et al. Chelyabinsk airburst, damage assessment, meteorite, and characterization. Science. 2013. 342. P. 1069—1073.