Понедельник, 23.10.2017, 06:04
Приветствую Вас Гость | RSS

При использовании материалов. ссылка на сайт обязательна.

Пользуйтесь зеркалом | Главная | Оценка погрешности определения направления полёта метеорита Марковка | Регистрация | Вход
Разделы сайта
Наш опрос
Интересуетесь ли вы метеоритами?
Всего ответов: 10
Форма входа
Друзья сайта
Статистика
Rambler's Top100 Союз образовательных сайтов
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
 

 

 

 

Оценка погрешности определения направления полёта метеорита Марковка

ВВЕДЕНИЕ

Настоящая работа посвящена поиску и анализу сведений о фрагментах метеорита Марковка, упавшего близ села Марковка Ключевского района Алтайского края.

В работе приведены и обобщены сведения о метеорите Марковка, полученные в ходе экспедиций Красноярского отделения ВАГО 1986 и 1987 годов, а также экспедицией астрономического кружка СЮТ города Железногорска в 2001 году, и произведен анализ параметров рассеяния метеоритного дождя Марковка.

Общие сведения о метеоритах

В околоземном космическом пространстве движутся 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 ее атмосферу.

Каменные, железные и железокаменные тела, упавшие на Землю из межпланетного пространства, называются метеоритами, а наука, их изучающая,- метеоритикой.

Явления вторжения космических тел в атмосферу имеют три основные стадии:

  1. Полет в разреженной атмосфере (до высот около 80 км), где взаимодействие молекул воздуха носит корпускулярный 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 остается почти неизменной. На этой стадии, однако, внешняя часть космического тела нагревается до тысячи градусов и выше.

  2. Полет в атмосфере в режиме непрерывного обтекания тела потоком воздуха, когда воздух считается сплошной средой и атомно-молекулярный характер его состава 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 также 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, абляция (унос массы набегающим воздушным потоком).

  3. При приближении к поверхности Земли плотность воздуха растет, сопротивление тела увеличивается, и оно либо практически останавливается на какой-либо высоте, либо продолжает путь до прямого столкновения с Землей. При этом часто крупные тела разделяются на несколько частей, каждая из которых падает отдельно.

Метеориты могут выпадать на Землю:

  • как одно тело (большинство метеоритов, например, Тунгусский);

  • в виде нескольких фрагментов (2-6);

  • в виде метеоритного дождя из множества (более 5-6) фрагментов (например, Сихотэ - Алиньский метеорит).

Метеоритный дождь выпадает в виде эллипса рассеяния, в котором более массивные фрагменты в среднем выпадают впереди менее массивных. 

Этому есть следующее физическое объяснение. Из второго закона Ньютона известно, что ускорение торможения пропорционально силе сопротивления, деленной на массу.

  ,

где - сила атмосферного сопротивления,

m - масса тела.

S – площадь Миделя,

V – объем тела,

– характерный линейный размер.

Сила сопротивления пропорциональна площади Миделя (площадь наибольшего поперечного сечения тела относительно направления полета).

Масса пропорциональна объему тела.

Площадь пропорциональна квадрату характерного линейного размера.

Объем пропорционален кубу характерного линейного размера.

Поэтому, чем меньше масса, тем больше будет ускорение торможения.

Следовательно, имея экземпляры метеоритного дождя и зная места их падения, можно определить направление полета метеорита.

Поиски фрагментов метеорита Марковка

Сложность поисков метеорита Марковка обусловлена тем фактом, что документальных свидетельств о его падении не обнаружено. Ничего неизвестно о времени его падения, нет свидетелей, видевших, как это произошло.

Первый экземпляр метеоритного дождя был найден механизатором при весенней вспашке в Ключевском районе Алтайского края в 1967 году.

На письменный запрос Красноярского отделения ВАГО в селах Марковка и Полуямки о времени, месте и обстоятельствах находки метеоритов, из Ключевского района в апреле 1986 года сообщили, что такие камни попадались механизаторам еще несколько раз. 

19 мая 1986 года в селе Зеленая Поляна Ключевского района, которое находится в 10 км на запад от села Марковка, участниками экспедиции красноярского отделения ВАГО было обнаружено у населения два индивидуальных экземпляра метеорита Марковка. Первый из них был найден весной 1982 или 1983 г. механизатором А.Д. Труфманом, второй привезен с поля в начале мая 1986 г. механизатором А.В. Маскальченко. Оба экземпляра были найдены при вспашке полей, расположенных между селами Зеленая Поляна и Марковка. А.Д. Труфман сообщил также, что он и механизатор А.А. Гуков нашли в течение недели сразу три камня, один из которых А.А. Гуков несколько лет возил в ящике трактора.

20 мая 1986 года в селе Марковка, около механических мастерских, с помощью механизаторов были обнаружены еще два осколка метеорита. Оба осколка принадлежали одному индивидуальному экземпляру, найденному весной 1985 года на поле бригадиром Марковского отделения совхоза В.Е. Кузьменко и управляющим того же отделения Ф.Н. Лысенко. В том же году он был расколот на три части и брошен. Еще один индивидуальный экземпляр был обнаружен в кабинете географии средней школы села Зеленая Поляна. Им оказался камень А.А. Гукова, который был принесен в школу учеником 9-го класса Б. Редуновым.

В тот же день участниками экспедиции с помощью 30 школьников 4-8-х классов Зеленополянской средней школы был организован визуальный осмотр части поля размером 3002500 м, на котором уже имели место находки в 1967 и 1985 годах. За один час 20 минут поисков было обнаружено два индивидуальных экземпляра и один осколок метеорита Марковка.

Девятый экземпляр метеорита поступил к участникам экспедиции 26 мая 1986 года из средней школы № 2 райцентра Ключи.

В мае 1987 года в Ключевском и Михайловском районах были дополнительно проведены полевые работы. В экспедиции участвовало 13 человек под руководством С.П. Котельникова и А.Н. Михнова, в том числе 8 учащихся астрономического кружка Дворца Пионеров г. Железногорска.

Участники экспедиции, совместно со школьниками села Зеленая Поляна, обнаружили еще три индивидуальных экземпляра и один осколок метеоритного дождя Марковка.

Участниками экспедиции была проведена привязка находок на местности и выполнена схема мест всех находок метеорита Марковка. Из бесед с механизаторами было выяснено, что подобные камни встречались на полях уже много лет. Механизатор А.Д. Гесь указал поле, где 10-15 лет назад он часто встречал такие камни при обработке поля. Данное поле расположено южнее района основных находок метеорита Марковка.

Участники экспедиции провели рекогносцировочные работы в селах Каип Ключевского района и Ашегуль Михайловского района, расположенных между селами Марковка и Полуямки. Беседы с местными жителями показали, что похожие камни встречались и в окрестностях этих сел, но визуальный осмотр указанной территории положительных результатов не дал.

Район, расположенный между селами Марковка и Полуямки является степным. В степи часто встречаются солончаки и небольшие озера, которые летом высыхают. Большая часть указанного района распахана и ежегодно обрабатывается. На полях посажены лесополосы.

В райцентре Ключи и около него дороги отсыпают щебнем и гравием, который является привозным. В окрестностях сел Зеленая Поляна, Каип, Ашегуль и Полуямки, которые находятся в 25-30 км от железной дороги, щебень и гравий не встречаются. В почве камни практически отсутствуют, что создает благоприятные условия для обнаружения метеоритного вещества. Однако, не исключается возможность обнаружения метеоритного вещества и на территории, прилегающей к селам Каип и Ашегуль.

В августе 2001 года в районе села Марковка работала экспедиция нашего астрономического кружка СЮТ в составе 9-ти человек (в том числе одного из авторов представленной работы) под руководством С.П. Котельникова. В ходе экспедиции получены сведения еще о десяти экземплярах метеорита Марковка.

Были опрошены местные жители, находившие метеориты в 90-х годах. По результатам их опросов были нанесены на карту координаты новых экземпляров 90-х годов (Приложение 1).

Определение направления полета метеорита Марковка.  Оценка погрешности его определения.

Считается, что направление вытянутости области рассеяния фрагментов отвечает проекции траектории метеорита на земную поверхность. Однако, влияние местных условий и селективности выборки при сборе метеоритов может привести к искажению контура зоны рассеяния и к ошибкам в определении азимута траектории.

В работе В.И. Цветкова «Атмосферное дробление крупных метеоритных тел и рассеяние фрагментов метеоритов по поверхности Земли» предлагается способ определения азимута траектории, основанный на формализации явления атмосферной сортировки фрагментов. Этот способ состоит в следующем.

Имеется карта рассеяния, на которую нанесены места падения фрагментов метеоритного дождя Марковка (Приложение 3). Эта карта составлена на основании данных, собранных экспедициями ВАГО 1986-1987 гг. и экспедицией астрономического кружка СЮТ 2001 года (Приложение 1). Перенумеруем образцы в порядке уменьшения масс фрагментов. Так как параметры эллипса рассеяния метеоритного дождя характеризуют только индивидуальные экземпляры, мы вынуждены были исключить из обработки осколки (Приложение 2). 

Выберем теперь некоторое направление на карте и спроецируем на него все точки падений, приписав каждой точке координату xi , отсчитываемую в одном и том же направлении от произвольной точки оси. Рассмотрим всевозможные пары точек. Будем считать, что пара точек с номерами i и j образует инверсию, если xi > xj при i > j . Тогда то направление, в котором число инверсий минимально, есть наиболее вероятное направление траектории. Соответствующая теоретико-вероятностная теорема доказана в вышеназванной работе В.И. Цветкова.

Физический смысл такой операции можно представить следующим образом. Выберем некоторое направление и предположим, что оно соответствует направлению полета, тогда проекции всех образцов вдоль данного направления должны располагаться в порядке возрастания массы, и каждое отклонение (инверсия) от этого характеризует несоответствие с нашим предположением. Таким образом, построив полярную диаграмму чисел инверсий по всем направлениям от 0º до 360º, с каким-то выбранным шагом, можно определить направление полета. Ему будет соответствовать направление с минимальным числом инверсий. 

Для решения данной задачи нами была написана компьютерная программа в редакторе Qbasic (Приложение 5).

Для обозначения точек обнаружения образцов метеорита использовалась, декартова система координат XOY. В начале программы представлена таблица с занесенными в нее исходными данными. По этим данным строилась полярная диаграмма чисел инверсий (Приложение 4, рисунок 2). Для выполнения диаграммы по каждому направлению с выбранным шагом 10º высчитывалось число инверсий, и полученные значения отображались на графике. По этому графику мы определили предполагаемое направление полета метеорита, соответствующее направлению с минимальным числом инверсий.

Для того, чтобы найти погрешность определения направления полета, мы рассматривали различные варианты, исключая из обработки часть фрагментов. Это делалось по той причине, что координаты падения некоторых фрагментов известны не точно, образцы также могли быть передвинуты земледельцами во время вспашки, найдены не все фрагменты, массы фрагментов, обнаруженных после 1987 года известны приблизительно.

Мы рассмотрели несколько случаев. Например:

1 вариант. Отброшены образцы, имеющие самую большую массу, так как масса большей их части известна с недостаточной точностью. (Приложение 4, рисунок 3).

2 вариант. Отброшены образцы с наименьшими массами, так как они могли значительно отклониться от общего направления полета под действием аэродинамического сопротивления (Приложение 4, рисунок 4).

В результате рассмотрения многих возможных вариантов мы нашли наибольшие угловые отклонения направления полета от основного направления по и против часовой стрелки. Область между наибольшими отклонениями от основного направления является погрешностью определения направления полета.

Как видно из полярной диаграммы чисел инверсий (Приложение 4, рисунок 2), направление полета метеорита Марковка соответствует направлению примерно с юго - юго - востока на северо - северо - запад.

Погрешность определения направления полета составила ±30º.

Сравнение данных схемы находок с полученным направлением полета подтвердило теоретически обоснованное предположение, что более массивные и крупные экземпляры метеоритного дождя выпадают в передней части эллипса рассеяния, а более мелкие – в хвостовой.

Из вышеизложенного следует, что более крупные экземпляры метеорита Марковка следует искать в северо-северо-западном направлении от мест предыдущих находок, а более мелкие – в юго-юго-восточном.

Такое исследование по метеоритному дождю Марковка было выполнено впервые.

Результаты работы позволяют наметить направление поиска возможных фрагментов метеоритного дождя.

ВЫВОДЫ

В результате работы:

  1. Составлены таблица и схема находок фрагментов метеорита Марковка.

  2. Определено направление полета метеорита Марковка (юго - юго-восток – северо - северо - запад).

  3. Выполнена оценка погрешности определения направления полета метеорита (±30°).

  4. Определены направления поисков возможных фрагментов метеорита Марковка.

Литература.

  1. Михнов А.Н., Котельникова Н.Д. «Новый метеоритный дождь Марковка». Сборник научных трудов «Метеоритика» М. 1988 г. Выпуск 47, стр. 20-74.

  2. Цветков В.Н. «Атмосферное дробление крупных метеорных тел и рассеяние фрагментов метеоритов по поверхности Земли». Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук.

  3. Сворень Р.А. В просторы космоса, в глубины атома.

  4. Воронцов-Вельяминов Б.А. Очерки о вселенной.

  5. Е.Л. Кринов Метеориты. М.-Л., изд. АН СССР, 1948 г.

  6. Сведения, полученные в ходе алтайской экспедиции астрономического кружка СЮТ г. Железногорска в 2001 году.

© "Метеоритика и астрономия" г. Железногорск 2017 год.