IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ЧЕЛЯБИНСКИЙ МЕТЕОРИТ
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
15 февраля 2013 года над Челябинском пролетел метеорит, который упал в озеро Чебаркуль. Свидетелями падения метеорита стали тысячи жителей Казахстана, Тюменской, Курганской, Свердловской и Челябинской областей (см. приложение 1, 2). Из-за распространения ударной волны, образовавшейся при прохождении метеоритом плотных слоёв атмосферы со сверхзвуковой скоростью, в Челябинске около тысячи жителей были ранены осколками разбитых стёкол, пострадало около 7 тыс. 200 зданий.
Данное природное явление оставило след в летописи нашего края – как яркое природное событие, как природное событие катастрофического характера. Благодаря этому событию, о Челябинске заговорил весь мир, многие в мире узнали о нашем городе.
Это событие вызвало большой интерес науки и общественности. 21-22 июня в г.Чебаркуле прошла международная научно-практическая конференция, 20-22 мая 2014 года – III всероссийская научно-практическая конференция с международным участием. Поиск метеорита проводилось Челябинским региональным отделением Русского географического общества (С.Г.Захаров) совместно с коллегами из чешского Карлова Университета под руководством Г.Клеточки[2]. Дальнейшие исследования метеорита продолжались научно-исследовательскими институтами России и за рубежом.
усского
Цель работы: собрать материал о Челябинской метеорите.
Задачи:
-Описать процесс падения метеорных тел на Землю
-Дать классификацию метеоритов и следах внеземной органики в метеоритах
-Описать Челябинский метеорит.
-Ответить на вопрос: почему Жители Южного Урала - «счастливцы».
Объект исследования – метеорит, предмет исследования – Челябинский метеорит.
Гипотеза – Челябинский метеорит – космический странник, рождённый за пределами Солнечной системы. А жители Южного Урала - «счастливцы».
Глава 1.Метеориты. Процесс падения метеорных тел на Землю
Твёрдое тело космического происхождения, упавшее на поверхность Земли, называется метеоритом. Особо яркие метеоры называют болидами.
Изучением метеоритов занимались академики В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман, известные энтузиасты исследования метеоритов П. Л. Драверт, Л. А. Кулик и многие другие.
В Российской академии наук сейчас есть специальный комитет, который руководит сбором, изучением и хранением метеоритов. При комитете есть большая метеоритная коллекция.
Метеорное тело входит в атмосферу Земли на скорости от 11 до 72 км/с. На такой скорости начинается его разогрев и свечение. За счёт обгорания вещества метеорного тела, масса тела, долетевшего до поверхности значительно меньше его массы на входе в атмосферу. Например, небольшое тело, вошедшее в атмосферу Земли на скорости 25 км/с и более, сгорает почти без остатка.
Если метеорное тело не сгорело в атмосфере, то по мере торможения оно теряет горизонтальную составляющую скорости. Это приводит к изменению траектории падения от часто почти горизонтальной в начале до практически вертикальной в конце. По мере торможения, свечение метеорного тела падает, оно остывает.
Кроме того, может произойти разрушение метеорного тела на фрагменты, что приводит к выпадению метеоритного дождя. Разрушение некоторых тел носит катастрофический характер, сопровождаясь мощными взрывами, и нередко не остаётся следов метеоритного вещества на земной поверхности, как это было в случае с Тунгусским болидом.
При соприкосновении метеорита с земной поверхностью на больших скоростях (порядка 2000-4000 м/с) происходит выделение большого количества энергии, в результате метеорит и часть горных пород в месте удара испаряются, что сопровождается мощными взрывными процессами, формирующими крупный округлый кратер, намного превышающий размеры метеорита. Примером этому служит Аризонский кратер.
Предполагается, что наибольший метеоритный кратер на Земле — Кратер Земли Уилкса (диаметр около 500 км) [4,5].
Крупные современные метеориты, обнаруженные на территории России
Тунгусский феномен (на данный момент неясно именно метеоритное происхождение тунгусского феномена. Подробно см. в статье Тунгусский метеорит[4]). Упал 30 июня 1908 года в бассейне реки Подкаменная Тунгуска в Сибири. Общая энергия оценивается в 40-50 мегатонн в тротиловом эквиваленте.
Метеорит Царёв (метеоритный дождь). Упал предположительно 6 декабря 1922 г. вблизи села Царёв (ныне — Волгоградской области). Каменный метеорит. Многочисленные осколки собраны на площади около 15 кв. км. Их общая масса 1,6 тонны. Самый крупный фрагмент весит 284 кг.
Сихотэ-Алинский метеорит (общая масса осколков 30 тонн, энергия оценивается в 20 килотонн). Железный метеорит. Упал в Уссурийской тайге 12 февраля 1947 г.
Витимский болид. Упал в районе посёлков Мама и Витимский Мамско-Чуйского района Иркутской области в ночь с 24 на 25 сентября 2002 года. Событие имело большой общественный резонанс, хотя общая энергия взрыва метеорита, по-видимому, сравнительно невелика (200 тонн тротилового эквивалента, при начальной энергии 2,3 килотонны), максимальная начальная масса (до сгорания в атмосфере) 160 тонн, а конечная масса осколков порядка нескольких сотен килограммов.
Находка метеорита — довольно редкое явление. Лаборатория метеоритики сообщает: «Всего на территории РФ за 250 лет было найдено только 125 метеоритов»[4,5].
Глава 2. Классификация метеоритов.«Организованные элементы»
Метеориты по составу делятся на три группы:
1. Каменные
2. Железные
3. Железо-каменные
Наиболее часто встречаются каменные метеориты (92,8 % падений).
Железные метеориты состоят из железо-никелевого сплава. Они составляют 5,7 % падений.
Железо - каменные метеориты имеют промежуточный состав между каменными и железными метеоритами. Они сравнительно редки (1,5 % падений).
При исследовании каменных метеоритов обнаруживаются так называемые «организованные элементы» — микроскопические (5-50 мкм) «одноклеточные» образования, часто имеющие явно выраженные двойные стенки, поры, шипы и т. д.[5]
На сегодняшний день не доказано, что эти окаменелости принадлежат останкам каких-либо форм внеземной жизни. Но эти образования имеют такую высокую степень организации, которую принято связывать с жизнью[5].
Кроме того, такие формы не обнаружены на Земле.
Особенностью «организованных элементов» является их многочисленность: на 1г. вещества углистого метеорита приходится примерно 1800 «организованных элементов» [4,5].
2.1. Челябинский метеорит
Паде́ние метеори́та в Челя́бинске — столкновение с земной поверхностью фрагментов небольшого астероида, разрушившегося в результате торможения в атмосфере Земли 15 февраля 2013 года примерно в 9 часов 20 минут по местному времени. Суперболид взорвался в окрестностях Челябинска на высоте 15—25 км[1].
В этот день астероид диаметром около 17 метров и массой порядка 10 тыс. тонн (по расчётам НАСА) вошёл в атмосферу Земли на скорости около 18 км/с. Судя по продолжительности атмосферного полёта, вход в атмосферу произошёл под очень острым углом. Спустя примерно 32,5 сек после этого небесное тело разрушилось. Разрушение представляло собой серию событий, сопровождавшихся распространением ударных волн. Общее количество высвободившейся энергии по оценкам НАСА составило около 440 килотонн в тротиловом эквиваленте. По оценкам НАСА это самое большое из известных небесных тел, падавших на Землю после Тунгусского метеорита в 1908 году, оно соответствует событию, происходящему в среднем раз в 100 лет.
Небесное тело не было обнаружено до его вхождения в атмосферу. Скорость метеорита при падении составила от 20 до 70 километров в секунду. Через 5 часов после события в СМИ появились сведения о предположительном месте падения метеорита — в озере Чебаркуль в 1 км от города Чебаркуль. Момент падения метеорита наблюдали рыбаки около озера Чебаркуль. По их словам, пролетело около 7 фрагментов метеорита, один из которых упал в озеро, взметнув столб воды 3—4 метров в высоту.
Первые осколки, в виде небольших метеоритов, были найдены несколькими днями позже. Власти Челябинской области выделили 3 миллиона рублей на поиск и подъем фрагментов метеорита из озера Чебаркуль. В сентябре 2013 года началась подготовка к подъёму основной части метеорита, покоящейся в озере Чебаркуль на глубине примерно 11 метров под пятиметровым слоем ила. 16 октября 2013 года он был поднят. Вес основного осколка челябинского метеорита, который был найден в озере Чебаркуль в октябре прошлого года, составил 654 кг. Однако при подъеме из озера и при взвешивании он раскололся на несколько частей. В итоге основным осколком принято считать самый крупный сохранившийся фрагмент весом 540 кг, который ныне хранится в Челябинском краеведческом музее. Более мелкие осколки находятся в различных исследовательских учреждениях, в частности, в ЧелГУ (см. приложение 3).
По данным Челябинского географического общества: «суперболид взорвался на высоте 23-26 км[2]. Взрывная волна до центра города (около 40 км по прямой линии) шла около трёх минут; основной и последующие взрывы (они практически сливались) были зафиксированы в 9-20. Ещё до того, как к Челябинску подошла ударная волна, ледовый покров озера Чебаркуль пробил самый «весомый «осколок весом от 800 кг до тонны (максимальный вес 1800 кг). Падение произошло в центральной части озера в зоне глубин 10±0,5 метров, в 150 м от восточного, вдающегося в озеро мыса полуострова Крутик[2].
Метеорит каменный с низким содержанием металлов. Есть цинк, вольфрам, никель. Больше всего меди. Основное вещество метеорита образовалось 4,5 млрд лет назад, около 300 млн лет назад метеорит откололся от материнского тела, а несколько тысяч лет назад в результате столкновения с третьим телом образовались трещины, заполненные расплавом, что не позволяет определить возраст однозначно[1,6].
2.2. Жители Южного Урала - «счастливцы»
Выдвигая гипотезу о том, что Челябинский метеорит – космический странник, рождённый за пределами Солнечной системы и мы – жители Южного Урала - счастливцы, я пользуюсь следующими данными:
В этот день астероид диаметром около 17 метров и массой порядка 10 тыс. тонн (по расчётам НАСА) вошёл в атмосферу Земли на скорости около 18 км/с[1,5].
Первая космическая скорость, или круговая скорость - скорость, необходимая для обращения спутника по круговой орбите вокруг Земли или другого космического объекта. Для Земли она равна 7.9 км/с. Вторая космическая скорость, называемая также скоростью убегания, или параболической скоростью - минимальная скорость, которую должно иметь свободно движущееся тело на расстоянии R от центра Земли или другого космического тела, чтобы, преодолев силу гравитационного притяжения, навсегда покинуть его. Для Земли равна 11.2 км/с.Кроме этих общепринятых существуют еще две редко употребимые величины: 3-я и 4-ая космические скорости - это скорости ухода, соответственно, из Солнечной системы и Галактики[3].
Если наш метеорит двигался со скоростью 18 км/с, что выше 2 космической скорости – значит он гость нашей Солнечной системы.
2. Второй интересный факт – почему заранее никто не обнаружил летевший к нам астероид и метеорит???
- «Небесное тело не было обнаружено до его вхождения в атмосферу». В этот день астероид диаметром около 17 метров и массой порядка 10 тыс. тонн (по расчётам НАСА) вошёл в атмосферу Земли. На уроках географии в 5 классе мы изучали, что ближайшей планета- гигант Юпитер – «Защитница Земли». Из-за большой массы она многие небесные тела небольших размеров, гостей Солнечной системы, притягивает и «поглощает». Но иногда она «выплёвывает» их обратно. И не известно, куда полетит это небесное тело. Может быть, никто не предполагал о нашем госте, т. к. его выплюнул Юпитер. И поэтому к нашему пришельцу никто не был готов?
3. Спустя примерно 32,5 сек после входа в атмосферу, небесное тело разрушилось на высоте 15—25 км. Мы «счастливцы, т.к. если бы оно не разрушилось на этой высоте, а упало на землю, то разрушения были бы очень значительные. «Общее количество высвободившейся энергии по оценкам НАСА составило около 440 килотонн в тротиловом эквиваленте, по оценкам РАН — 100−200 килотонн, по оценкам сотрудников ИНАСАН — от 0,4 до 1,5 Мт в тротиловом эквиваленте. Мощность взрыва была равносильна разрыву минимум двух десятков хиросимских бомб[1,5]. Самое счастливое, что не было человеческих жертв.
4. Что никто не пострадал – нас защитило озеро Чебаркуль – если бы осколок упал на землю – то последствия были бы больше, чем описано «Научный журнал Geophysical Research Letters (англ.), со ссылкой на результаты, полученные после анализа учёными французского Комиссариата атомной энергии данных сенсорных станций, дал оценку в 460 килотонн в тротиловом эквиваленте (самый высокий показатель за всё время наблюдений за ядерными испытаниями), и заявил, что ударная волна дважды обогнула Землю» [1,5].
5. С.Г. Зазаров, доцент ЧГПУ, участвующий в организации работ по подьёму осколка метеорита со дна озера Чебаркуль написал: «В связи с этим представляется рациональным организация на озере Чебаркуль первого в России метеоритного заказника, захватывающего самую восточную часть полуострова Крутик и прилегающий к нему с севера участок акватории примерно 300x300 м. В пределах этой зоны возможно плавание маломерных судов, проведение организованных экскурсий и свободный доступ граждан. В пределах территории и акватории заказника должны быть запрещены неорганизованные погружения с аквалангом и добыча метеоритного материала магнитами с плавсредств и ледового покрова.
Организация особо охраняемой природной территории - Чебаркульского метеоритного заказника послужит и делу привлечения в регион туристов; в пределах заказника можно поставить памятный знак (СТЕЛЛА, МАЯК)». С.Г. Зазаров предлагает организовывать экскурсии к месту падения небесного тела, второго по мощности после Тунгусского метеорита[2]. Я считаю, что создание заказника – это достойная дань уважения к нашему гостю Солнечной системы.
Заключение
Челябинский (чебаркульский) метеорит нанёс большой ущерб.
По сообщению губернатора Челябинской области Михаила Юревича, ущерб превысил миллиард рублей, из них ущерб наиболее пострадавшему ледовому дворцу «Уральская молния» составил 200 млн рублей. Разбилось минимум 200 тыс. квадратных метров стекла. Наиболее пострадали Челябинск и Копейск. Из бюджета области было выделено около 9 млн рублей (см. приложение 4).
Обломки челябинского метеорита вмонтированы в центр десяти золотых медалей для зимней олимпиады 2014 года в Сочи, которые разыграны в первую годовщину падения метеорита — 15 февраля 2014 года. В Челябинске, Чебаркуле, пос. Тимирязевский поставлены памятники в честь этого события (см. приложение 5-7).
«Сотрудники NASA назвали жителей Южного Урала «счастливцами», а Челябинск – самым везучим городом планеты, так как то, что произошло 15 февраля утром, можно объяснить лишь чудом. Метеорит разорвался на высоте 20-25 километров над городом-миллионером. Мощность взрыва была равносильна разрыву минимум двух десятков хиросимских бомб. Что еще удивило ученых из разных стран: несмотря на количество пострадавших, при ЧС никто не погиб» [1,5].
В своей работе:я собрала материал о Челябинской метеорите, описала процесс падения метеорных тел на Землю, дала классификацию метеоритов и следах внеземной органики в метеоритах, описала Челябинский метеорит.
На основе знаний ученицы 5 класса выдвинула гипотезу и сделав анализ фактов доказала, что Челябинский метеорит – космический странник, рождённый за пределами Солнечной системы, а жители Южного Урала - «счастливцы».
Список используемой литературы
Анфилогов, В. Н. Вещественный состав обломков Челябинского метеорита: доклад/ Анфилогов, В. Н. и др. - Миасс : Институт минералогии УрО РАН, 2013.
Захаров, С.Г. Экоститема озера Чебаркуль до и после падения метеорита/ С.Г. Захаров. - Челябинск : Край ра, 2014.
Космические скорости. Большая советская энциклопедия. — URL: http://bse.sci-lib.com/article065144.html.
Метеорит. Энциклопедия Кругосвет. — URL:http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/astronomiya/METEORIT.html.
Падение метеорита. Челябинск. — URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/
Симоненко, А.Н. Метеориты – осколки астероидов/А.Н. Симоненко. - М.: Наука, 1979.
Челябинский метеорит Приложение 1
Фотография Марата Ахметвалеева
Взрыв метеорита Приложение 2
Приложение 3
Карта следа падения и воронка на озере Чебаркуль, в месте падения метеорита
Фотография Николая Середина
Подъём метеорита Приложение 4
Приложение 5
Памятник метеориту на оз.Чебаркуль открылся 15 февраля 2014 года, спустя год после падения земного тела на Землю. ...
Фотография Евгения Архипова
Памятник метеориту в пос. Тимирязевский
Фотография Шкериной С.В.
Верблюд с метеоритом - новый памятник в Челябинске установлен в часть дня города в сентябре 2015 года (фотография нашего класса)
(Рафаэль Сайфулин, автор скульптуры, учился в Ленинградском высшем художественно-промышленном училище имени В. И. Мухиной и позднее переехал в Финляндию)