Министерство  образования и науки Российской Федерации

     

     Южно-Уральский  государственный  университет

     Кафедра “Физическая химия” 
 
 

     Реферат

       по предмету: «Концепция современного  естествознания»

     на  тему: «Метеориты и их происхождение»

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оглавление  и содержание.

Введение

Глава 1 . “Метеоритное вещество и метеориты”

Глава 2 .  “Начало метеоритных исследований”

Глава 3 . “Тунгусскикий метеорит”

Заключение

Список  литературы

Приложение

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Известно, что тайны нужны, более того, необходимы науки, потому что именно нерешённые загадки заставляют людей искать, познавать непознанное, открывать  то, что не удалось открыть предыдущим поколениям учёных.

       Путь к научной истине начинается  со сбора фактов, их систематизации,  обобщения, осмысления. Факты и  только факты являются фундаментом  любой рабочей гипотезы, рождающейся  в результате кропотливого труда  исследования.

       Ежегодно на Землю выпадает  не менее 1000 метеоритов. Однако  многие из них, падая в моря  и океаны, в малонаселённые места,  остаются необнаруженными. Только 12-15 метеоритов в год на всём  земном шаре поступают в музеи  и научные учреждения.

       Происхождение метеоритов, наиболее  распространена точка зрения, согласно  которой метеориты представляют  собой обломки малых планет. Огромное  количество мелких малых планет, диаметром много меньше километра,  составляют группу, переходную от  малых планет к метеоритным  телам. Вследствие соударений, происходящим  между мелкими малыми планетами  при их движении, идёт непрерывный  процесс их дробления на всё  более мелкие частицы, пополняющие  состав метеоритных тел в межпланетном  пространстве.

        Метеориты получают названия  по наименованиям населённых  пунктов или географическими  объектами, ближайших к месту  их падения. Многие метеориты  обнаруживаются случайно и обозначаются  термином «находка», в отличие  от метеоритов, наблюдавшихся при  падении и называемых «падениями».  Одним из которых является Тунгусский метеорит, взорвавшийся в районе реки Подкаменная Тунгуска.

 
 

     Глава 1

     Метеорит  — тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта. Большинство найденных метеоритов имеют вес от нескольких граммов до нескольких килограммов. Крупнейший из найденных метеоритов — Гоба (вес которого, по подсчетам, составлял около 60 тонн). Полагают, что в сутки на Землю падает 5—6 т метеоритов, или 2 тысячи тонн в год. Космическое тело до попадания в атмосферу Земли называется метеорным телом и классифицируется по астрономическим признакам. Например, это может быть космическая пыль, метеороид, астероид, их осколки, или другие метеорные тела. Пролетающее сквозь атмосферу Земли и оставляющее в ней яркий светящийся след, независимо от того, пролетит ли оно в верхних слоях атмосферы и уйдет обратно в космическое пространство, сгорит ли в атмосфере или упадет на Землю, может называться либо метеором, либо болидом. Метеорами считаются тела не ярче 4-й звёздной величины, а болидами — ярче 4-й звёздной величины, либо тела, у которых различимы угловые размеры. Твёрдое тело космического происхождения, упавшее на поверхность Земли, называется метеоритом. На месте падения крупного метеорита может образоваться кратер (астроблема). Один из самых известных кратеров в мире — Аризонский. Предполагается, что наибольший метеоритный кратер на Земле — Кратер Земли Уилкса (диаметр около 500 км). Другие названия метеоритов: аэролиты, сидеролиты, уранолиты, метеоролиты, бэтилиямы (baituloi), небесные, воздушные, атмосферные или метеорные камни и т. д. Аналогичные падению метеорита явления на других планетах и небесных телах обычно называются просто столкновениями между небесными телами.

     Метеориты, метеоры и метеорные потоки обычно рассматриваются вместе. Последние десятилетия каких-либо новых сведений в этой области не добавили. Метеориты тоже упоминались выше в той же главе. Говорилось, что в качестве метеоритов на Землю могут падать кометные ядра и их обломки, а также небольшие астероиды и т.п. тела.

     В случае столкновения с Землёй кометных ядер и их обломков последние могут  не долетать до твёрдой поверхности  Земли и взрываться от "удара" о земную атмосферу. Так как скорости подобных тел очень велики, воздух представляет для них серьёзное  препятствие. До недавнего времени  было известно всего два случая падения  относительно крупных тел кометного  происхождения - Тунгусский метеорит и  метеорит 1992-го года в Голландии. Оба  они взорвались в воздухе, но ударная  волна (спрессованный болидом воздух) достигла твёрдой поверхности. Тунгусский метеорит диаметром порядка 30 м взорвался  на высоте 10 км и повалил лес на площади 2000 км2 [Силкин, 1994]. Интересно, что непосредственно в той точке, куда "метил Всевышний" вертикальные стволы уцелели, но лишились веток, а вокруг её деревья упали. Небольшие астероиды, их обломки и т.п. объекты сталкиваются с Землёй гораздо чаще. И это вполне объяснимо, так как пояс астероидов находится гораздо ближе к нашей планете, чем облако Оорта.

     Признаки  метеорита:

• кора плавления (толщиной не более 1 мм);
• ямки - регмаглипты (результат сверлящего действия воздуха);
• иногда конусообразная форма, но чаще форма обломков (раскол при ударе об воздух);
• шарики - хондры (видны на изломе в лупу или даже простым глазом).

     Метеориты делятся на три больших класса: железные, каменные и железо-каменные.

     Железные  метеориты состоят в основном из никелистого железа. В земных горных породах естественный сплав  железа с никелем не встречается, так что присутствие никеля в  кусках железа указывает на его космическое (или промышленное!) происхождение.

       Включения никелистого железа  есть в большинстве каменных  метеоритов, поэтому космические  камни, как правило, тяжелее  земных. Главные же их минералы — силикаты (оливины и пироксены). Характерным признаком основного типа каменных метеоритов — хондритов — является наличие внутри них округлых образований — хондр. Хондры состоят из того же вещества, что и весь остальной метеорит, но выделяются на его срезе в виде отдельных зёрнышек. Их происхождение пока не вполне ясно.

     Третий  класс — железокаменные метеориты  — это куски никелистого железа с вкраплениями зёрен каменистых минералов.

         Вообще метеориты состоят из  тех же элементов, что и земные  горные породы, но сочетания этих  элементов, т. е. минералы, могут  быть и такими, какие на Земле  не встречаются. Это связано  с особенностями образования  тел, породивших метеориты.

     Среди падений преобладают каменные метеориты. Значит, таких кусков больше летает в космосе. Что касается находок, то здесь преобладают железные метеориты: они прочнее, лучше сохраняются  в земных условиях, резче выделяются на фоне земных горных пород.

     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 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 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 K_n. В аэродинамике принято учитывать молекулярный подход к сопротивлению воздуха при K_n>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.

     Процесс падения каждого метеороида индивидуален. Нет возможности в кратком рассказе описать все возможные особенности этого процесса.

     Глава 2

     Как справедливо писал в 1819 г. известный  химик Петербургской Академии наук Иван Мухин, "начало преданий о ниспадающих  из воздуха камнях и железных глыбах теряется в глубочайшем мраке  веков протекших".

     Метеориты известны человеку уже многие тысячи лет. Обнаружены орудия первобытных  людей, сделанные из метеоритного железа. Случайно находя метеориты, люди едва ли догадывались об их особом происхождении. Исключение составляли находки "небесных камней" сразу после грандиозного зрелища их падения. Тогда метеориты становились предметами религиозного поклонения. О них слагали легенды, их описывали в летописях, боялись и даже приковывали цепями, чтобы они снова не улетели на небо.

     Сохранились сведения, что Анаксагор (см., например, книгу И.Д. Рожанского "Анаксагор", с. 93-94) считал метеориты обломками Земли или твердых небесных тел, а другие древнегреческие мыслители - обломками небесной тверди. Эти, в принципе, правильные представления продержались до тех пор, пока люди еще верили в существование небесной тверди или твердых небесных тел. Затем на длинное время их сменили совершенно другие идеи, объяснявшие происхождение метеоритов любыми причинами, но только не небесными.

     Основы  научной метеоритики заложил  Эрнст Хладни (1756-1827), уже достаточно известный к тому времени немецкий физик-акустик. По совету своего друга, физика Г.Х. Лихтенберга, он занялся сбором и изучением описаний болидов и сравнением этой информации с той, что была известна о найденных камнях. В результате этой работы Хладни в 1794 г. издал книгу "О происхождении найденной Палласом и других подобных ей железных масс и о некоторых связанных с этим явлениях природы". В ней, в частности, обсуждался загадочный образчик "самородного железа", обнаруженный в 1772 г. экспедицией академика Петра Палласа и впоследствии доставленный в Петербург из Сибири. Как оказалось, эта масса была найдена еще в 1749 г. местным кузнецом Яковом Медведевым и первоначально весила около 42 пудов (около 700 кг). Анализ показал, что она состоит из смеси железа с каменистыми включениями и представляет собой редкий тип метеорита. В честь Палласа метеориты этого типа были названы палласитами. В книге Хладни убедительно доказано, что Палласово железо и многие другие "упавшие с неба" камни имеют космическое происхождение.

     Метеориты делят на "упавшие" и "найденные". Если кто-то видел, как метеорит падал  сквозь атмосферу и затем его  действительно обнаружили на земле (событие редкое), то такой метеорит называют "упавшим". Если же он был  найден случайно и опознан как "космический  пришелец" (что типично для  железных метеоритов), то его называют "найденным". Метеоритам дают имена  по названиям мест, где их нашли.

     3. Случаи падения метеоритов на  территории России

     Старейшая запись о падении метеорита на территории России обнаружена в Лаврентьевской летописи 1091 г., но она не очень подробна. Зато в XX веке в России произошел  ряд крупных метеоритных событий. В первую очередь (не только хронологически, но и по масштабу явления) это падение  Тунгусского метеорита, случившееся 30 июня 1908 г. (по новому стилю) в районе реки Подкаменная Тунгусска. Столкновение этого тела с Землей привело к сильнейшему взрыву в атмосфере на высоте около 8 км. Его энергия (~10¹⁶ Дж) была эквивалентна взрыву 1000 атомных бомб, подобным сброшенной на Хиросиму в 1945 г. Возникшая при этом ударная волна несколько раз обошла земной шар, а в районе взрыва повалила деревья в радиусе до 40 км от эпицентра и привела к гибели большого количества оленей. К счастью, это грандиозное явление произошло в безлюдном районе Сибири и почти никто из людей не пострадал.

     К сожалению, из-за войн и революций  исследование района Тунгусского взрыва началось только через 20 лет. К удивлению  ученых, они не обнаружили в эпицентре  никаких, даже самых незначительных обломков упавшего тела. После многократных и тщательных исследований Тунгусского  события большинство специалистов считает, что оно было связано  с падением на Землю ядра небольшой  кометы.

     Дождь каменных метеоритов выпал 6 декабря 1922 г. близ села Царев (ныне Волгоградской  области). Но его следы были обнаружены только летом 1979 г. Собрано 80 осколков общим весом 1,6 тонны на площади около 15 кв. км. Вес крупнейшего фрагмента составил 284 кг. Это наибольший по массе каменный метеорит, найденный в России, и третий в мире.

     К числу самых крупных, наблюдавшихся  при падении метеоритов, относится  Сихоте-Алиньский. Он упал 12 февраля 1947 г. на Дальнем Востоке в окрестностях хребта Сихоте-Алинь. Вызванный им ослепительный болид наблюдали в дневное время (около 11 ч утра) в Хабаровске и других местах в радиусе 400 км. После исчезновения болида раздавались грохот и гул, происходили сотрясения воздуха, а оставшийся пылевой след медленно рассеивался около двух часов. Место падения метеорита быстро обнаружили по сведениям о наблюдении болида из разных пунктов. Туда немедленно отправилась экспедиция Академии наук СССР под руководством акад. В.Г. Фесенкова и Е.Л. Кринова - известных исследователей метеоритов и малых тел Солнечной системы. Следы падения были хорошо видны на фоне снежного покрова: 24 кратера диаметром от 9 до 27 м и множество мелких воронок. Оказалось, что метеорит еще в воздухе распался и выпал в виде "железного дождя" на площади около 3 кв. км. Все найденные 3500 обломков состояли из железа с небольшими включениями силикатов. Крупнейший фрагмент метеорита имеет массу 1745 кг, а общая масса всего найденного вещества составила 27 т. По расчетам начальная масса метеороида была близка к 70 тоннам, а размер - около 2,5 м. По счастливой случайности этот метеорит также упал в ненаселенном районе, и никто не пострадал.

     И наконец, о последних событиях. Одно из них также произошло на территории России, в Башкирии, близ г. Стерлитамак. Очень яркий болид наблюдали 17 мая 1990 г. в 23 ч 20 мин. Очевидцы сообщили, что на несколько секунд стало светло, как днем, раздались гром, треск и шум, от которых зазвенели оконные стекла. Сразу после этого на загородном поле обнаружили кратер диаметром 10 м и глубиной 5 м, но нашли только два относительно небольших фрагмента железного метеорита (весом 6 и 3 кг) и много мелких. К сожалению, при разработке этого кратера с помощью экскаватора был пропущен более крупный фрагмент этого метеорита. И только год спустя дети обнаружили в отвалах грунта, извлеченного экскаватором из кратера, основную часть метеорита весом 315 кг.

     20 июня 1998 г., около 17 часов в Туркмении,  близ города Куня-Ургенч днем  при ясной погоде упал хондритовый метеорит. Перед этим наблюдался очень яркий болид, причем на высоте 10-15 км произошла вспышка, сравнимая по яркости с Солнцем, раздался звук взрыва, грохот и треск, которые были слышны на расстояние до 100 км. Основная часть метеорита весом 820 кг упала на хлопковое поле всего в нескольких десятках метров от работавших на нем людей, образовав воронку диаметром 5 м и глубиной 3,5 м.

Глава 3

       Ранним утром 30 июля 1908 г. на  территории южной  части   Центральной Сибири многочисленные  свидетели  наблюдали фантастическое  зрелище: по  небу летело нечто   огромное и светящееся. По словам  одних, это был раскалённый  шар, другие  сравнивали его   с огненным  снопом  колосьями   назад, третьем виделось  горящее  бревно. Двигался  по небосводу,  огненное  тело, оставляя за собой   след, как  падающий метеорит. Его полёт  сопровождался   мощными  звуковыми явлениями,  которые были  отмечены тысячами  очевидцев в радиусе нескольких  сотен километров и вызвали  испуг, а кое- где и  панику.

          Примерно в 7 ч. 15 минут утра  жители фактории Ван авара,  обосновавшаяся на берегу под каменной  Тунгуски, правого притока Енисея, увидели в северной части небосвода ослепительный шар, который казался ярче солнца. Он превратился в огненный столб. После этих световых явлений земля под ногами качнулась, раздался грохот, многократно повторившийся, как громовые раскаты.

        Гул и грохот сотрясали все  окрест. Звук взрыва был слышан  на расстоянии до 1200 км    от места катастрофы. Как подкошенные  падали деревья, из окон вылетали  стёкла, в реках   воду гнало  мощным валом. Более чем в  ста километрах от центра взрыва  также дрожала земля, ломались  оконные рамы.

       Одного из очевидцев отбросило  с крыльца избы на три сажени. Как выяснилось позже, ударной  волной в тайге были повалены  деревья на площади круга радиусом  около 30 км. Из-за мощной световой  вспышки и потока раскалённых   газов  возник лесной пожар,  в радиусе нескольких десятков  километров был сожжен  растительный  покров.

         Отзвуки вызванного взрывом   землетрясения  были зарегистрированы  сейсмографами   в Иркутске  и Ташкенте, Луцке и Тбилиси,  а также в Йене (Германия). Воздушная  волна, порождённая небывалым  взрывом, два раза обошла земной  шар. Она была зафиксирована  в Копенгагене, Загребе, Вашингтоне, Потсдаме, Лондоне, Джакарте и  в других городах нашей планеты.

         Спустя несколько минут  после  взрыва началось возмущение магнитного  поля Земли и продолжалось  около четырёх часов. Магнитная  буря, судя по описаниям, была  очень похожа на геомагнитные  возмущения, которые наблюдались  после взрывов в земной атмосфере  ядерных  устройств. 

         Странные явления происходили  во всём мире в течение нескольких  суток  после  загадочного  взрыва в тайге. В ночь с  30 июня на 1 июля  более чем в  150 пунктах Западной   Сибири, Средней  Азии, европейской  части России  и Западной Европы практически  не наступала  ночь: в небе  на высоте около 80 км отчетливо  наблюдались светящиеся облака.

         В дальнейшем интенсивность «светлых  ночей лета 1908 года» резко спала,  и уже к 4 июля космический  фейерверк в основном завершился. Впрочем, различные  световые  феномены в земной атмосфере  фиксировались до 20-х чисел июля. 

        Ещё один факт, на который обратили  внимание  через две недели  после взрыва 30 июня  1908 г. На  актинометрической станции в  Калифорнии (США) отметили  резкое  помутнение атмосферы и значительное  снижение солнечной радиации. Оно  было сравнимо с тем, что  происходит после крупных вулканических   извержений.

        А между тем этот год, как   сообщали газеты и журналы,  изобиловал и другими не менее  внушительными и странными как  «небесными», так и вполне «земными»  событиями.

        Так, например, ещё весной 1808г.  отмечались необычные  половодья  рек и сильнейший снегопад (в  конце мая) в Швейцарии, а  над  Атлантическим океаном  наблюдалась густая пыль. В печати  того времени регулярно появлялись  сообщения о кометах, которые  были видны с территории России, о нескольких землетрясениях, загадочных  явлениях и чрезвычайных происшествиях,  вызванных неизвестными причинами.

        Остановимся особо на одном  интересном оптическом явлении,  которое наблюдалось над Брестом  22 февраля. Утром, когда стояла  ясная погода, на северо-восточной  стороне небосвода над горизонтом  появилось светлое блестящее  пятно, быстро принимавшее V-образную  форму. Она заметно перемещалось с востока на север. Блеск его, сначала очень яркий, уменьшался, а размеры увеличивались. Через полчаса видимость пятна стала очень малой, а спустя ещё полтора часа оно исчезло окончательно. Длина его обеих ветвей была огромна.

         И всё же наиболее неожиданные  события и явления непосредственно  предшествовали катастрофе...

           На средней Волге 17-19 июня наблюдалось  северное сияние.

          С 21 июня 1908г., т.е. за девять  дней до катастрофы, во многих  местах Европы и Западной Сибири  небо пестрело яркими цветными  зорями.  

          23-24 июня над окрестностями Юрьева (Тарту) и некоторыми другими  местами Балтийского побережья  вечером и ночью разлились  пурпуровые зори, напоминавшие те, что наблюдались четверть века  раньше после извержения вулкана  Кракатау.

          Белые ночи перестали быть  монополией северян. В небе  ярко светились длинные серебристые  облака, вытянутые с востока на  запад. С27 июня число таких  наблюдений повсеместно стремительно  нарастало. Отмечались частые  появления ярких метеоров. В природе  чувствовалось напряжение, приближения  чего-то необычного... 

         Нужно отметить, что весной, летом  и осенью 1908г., как отмечалось  позже        исследователями   Тунгусского метеорита, было зафиксировано  резкое повышение болидной активности. Сообщений о наблюдении болидов  в газетных публикациях того  года было в несколько раз  больше, чем в предыдущие годы. Яркие болиды видели в Англии  и европейской части России, в  Прибалтике и Средней Азии, Сибири  и Китае.

       В конце июня 1908г. на Катонге - местное название Под каменной Тунгуски - работала экспедиция члена Географического Общества А. Макаренко. Удалось найти его краткий отчёт о работе. В нём сообщалось, что экспедиция произвела съёмку берегов Катонги, сделала промер её глубин, фарватеров и т.д., однако никаких упоминаний о необычных явлениях, в отчёте нет... И это одна из самых больших тайн тунгусской катастрофы. Как могли остаться незамеченными экспедицией Макаренко световые явления и страшный грохот, которым сопровождалось падение такого гигантского космического тела?

       К сожалению, до настоящего  времени не имеются никаких  сведений о том, были ли среди  наблюдателей феноменального явления  учёные и предпринял ли кто  из них попытку разобраться  в его сущности, не говоря уже  о посещении «по горячим следам» место катастрофы.

        Первая же экспедиция, о которой  имеются совершенно достоверные  данные, была организована 1911г. Омским  управлением шоссейных и водных  дорог. Её возглавил инженер  Вячеслав Шишков, ставший впоследствии  известным писателем. Экспедиция  прошла далеко от эпицентра  взрыва, хотя и обнаружила в  районе Нижней Тунгуски огромный  вал леса, происхождение которого  связать с падением метеорита  не удалось.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Литературный  список

1. Рожанский И.Д. Анаксагор. М: Наука, 1972
2. Гетман В.С. Внуки Солнца. М: Наука, 1989.
3. Флейшер М. Словарь минеральных видов. М: "Мир", 1990, 204 с.
4. Симоненко А.Н. Метеориты - осколки астероидов. М: Наука, 1979.
5. И. А. Климишин . Астрономия наших дней. - М.: «Наука».,1976. - 453 с.
6. А. Н. Томилин. Небо Земли. Очерки по истории астрономии/ Научный редактор и автор предисловия доктор физико-математических наук К. Ф. Огородников. Рис. Т. Оболенской и Б. Стародубцева. Л., «Дет. лит.», 1974. - 334 с., ил.
7. Энциклопедический словарь юного астронома/ Сост. Н. П. Ерпылев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Педагогика, 1986. - 336с., ил.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Приложение.

     

                                  Метеорит

       

     Тунгусский  метеорит