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.
Mary Chang, Гриффиндор
