Пылевое облако Земли и метеоры

ДРАКОНИДЫ

Как известно, ядра комет состоят из смеси льда и пыли. В процессе сублимации пыль освобождается и движется по орбите за кометой, постепенно отставая от нее. Концентрация пыли особенно велика в хвосте кометы, а его длина — сотни миллионов километров. Когда Земля пересекает пылевой хвост кометы, можно наблюдать «метеорный дождь» — небо, усыпанное бесчисленными метеорами.


Во время «метеорного дождя» Драконид (связанных с кометой Джакобини — Циннера) в 1946 году было обнаружено, что большинство метеоров потока появляется на 10—20 км выше спорадических (то есть не входящих в потоки) метеоров тех же яркостей и скоростей. Вскоре после этого установили, что метеороиды (тела, порождающие метеоры) прежде, чем испариться в атмосфере, дробятся на мелкие фрагменты. А дробятся потому, что состоят из рыхлого материала. Американский ученый Э. Эпик выдвинул гипотезу, что метеороиды Драконид особенно рыхлы и поэтому дробятся очень высоко и на мелкие части.

Наблюдения, проведенные автором этой статьи, доказывают ошибочность такого объяснения появления метеоров Драконид на особо больших высотах.

Дело тут в том, что интенсивное испарение вещества всех известных каменных и железных метеоритов начинается при температуре выше 2300 К. Врезавшись с космической скоростью в атмосферу, твердое тело сталкивается с молекулами воздуха и нагревается. Энергия, получаемая телом, расходуется на нагревание, плавление, испарение, тепловое излучение с поверхности тела. Если рассчитать баланс энергии, легко показать, что при скорости Драконид 20 км/с любое, сколь угодно малое тело может нагреться до 2300 К лишь на высоте менее 94 км над поверхностью Земли. Между тем много метеоров Драконид появляется на высоте 100—110 км. Отсюда можно сделать вывод, что большинство метеорных тел этого потока состоит из какого-то вещества, резко отличающегося от вещества всех известных метеоритов. Оно испаряется при температуре ниже 1000 К, а энергия его испарения примерно в десять раз меньше, чем у других метеоритов.

Метеоры на аномально больших высотах, изредка встречающиеся и в других потоках, а также среди спорадических метеоров, теперь называют метеорами «типа Драконид». Из чего же состоят порождающие их метеорные тела?

МЕЖПЛАНЕТНАЯ ОРГАНИКА

Найти ответ на этот вопрос помогли масс-спектрометрические измерения состава пылинок кометы Галлея, проведенные с борта космических зондов «Вега» и «Джото». Оказалось, что около половины всего пылевого вещества в коме кометы Галлея состоит из органики.

Автором выдвинута гипотеза о том, что метеороиды «типа Драконид» также состоят в основном из органических полимеров с небольшой примесью более тяжелых атомов и что вообще в межпланетном пространстве, как и в коме кометы Галлея, около половины пылинок — органические. А в потоке Драконид и поверхностном слое ядра кометы Джакоби-ни-Циннера доля органических пылинок, возможно, составляет 99%.

Свечение метеоров дают главным образом эмиссионные линии атомов Fe, Na, Mg, Са и Si, которых в органических метеороидах мало. Поэтому, чтобы органический метеороид при сгорании светился так же ярко, как силикатный, органический должен быть гораздо большим по массе. И только этим объясняется то, что доля метеоров, наблюдаемых на больших высотах, относительно невелика. Большое количество собранных нами исследований подтверждает правильность этого вывода.

ЕЩЕ РАЗ О ПРИТОКЕ МЕЖПЛАНЕТНОЙ ПЫЛИ

Изучив несколько сотен работ и ознакомившись с различными методиками, по которым подсчитывается количество межпланетной пыли, выпадающей на Землю, мы пришли к заключению, что за сутки выпадает около 100 т силикатной пыли и примерно столько же — органической. Однако из-за того, что температура и энергия испарения органических тел много ниже, чем силикатных, подавляющее большинство органических тел не долетает до Земли, а испаряется в атмосфере на высотах 100—200 км. По этой же причине их нет среди метеоритов и относительно мало среди микрометеоритов, собираемых на высотах менее 100 км.

ОТКРЫТИЕ «МИНИ-КОМЕТ»

Когда с борта американского ИСЗ «Дайне-микс-Эксплорер — 1» удалось с помощью приборов посмотреть с большого расстояния на Землю, то в ультрафиолетовых лучах с длиной волны 120—140 нм увидели множество каких-то очень темных пятен. Их диаметр — десятки километров, а время жизни — несколько минут. Проанализировав это явление, американские ученые Л. Франк, Дж. Сигуорт и Дж. Кревен высказали предположение, что в атмосферу Земли происходит приток ежеминутно около 20 «мини-комет», каждая массой примерно 100 г. Снежные ядра «мини-комет» на высоте 2000—3000 км взрываются, порождая облака пара, которые экранируют ультрафиолетовое излучение Земли. Потому из космоса они видны как темные пятна.

Гипотеза о «мини-кометах» натолкнулась на трудный вопрос, на который ее авторы так и не смогли ответить: почему не происходит быстрая сублимация снежных ядер «мини-комет» в межпланетном пространстве при их нагревании солнечными лучами? Ледяные ядра обычных «больших» комет частично защищены от нагрева и сублимации рыхлым слоем пыли. Он образуется в результате сублимации того же льда, смешанного с пылью. Возможно ли, что такой же слой пыли защищает и снежные ядра «мини-комет»?

Число «мини-комет», влетающих в атмосферу, равно числу метеоров, порождаемых силикатными метеороидами с массами от 1 до 10 г. Поэтому Л. Франк и другие авторы гипотезы полагали, что в ядрах «мини-комет» пыли не более 10 г. Совершенно очевидно, что слой пыли массой всего 10 г не может защитить 100-тонную глыбу снега от нагревания прямыми солнечными лучами и интенсивной сублимации.

ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ В «МИНИ—КОМЕТАХ»

Снежные ядра «мини-комет», в отличие от ледяных ядер„больших»комет, пронизываются космическими лучами насквозь. Поэтому полимеризация органических молекул происходит во всей толще их ядер. По современным ‘представлениям, в ядрах комет не менее 5% органических молекул, то есть в каждом 100-тонном ядре может образоваться примерно 5 т органических полимеров.

В прошлом году автором этой статьи была выдвинута и обоснована гипотеза о том, что снежные ядра «мини-комет» покрыты толстым слоем органической пыли. Эта пыль образуется в результате сублимации снега в космическом вакууме и при отсутствии силы тяжести. Следовательно, такой слой должен быть чрезвычайно рыхлым и обладать очень низкой теплопроводностью. При этом он более прочный, чем слой силикатной пыли. Слолее прочный, чем слой силикатной пыли. Словом, может надежно защищать снежные ядра «мини-комет» от нагрева и сублимации в те-, чение многих миллионов лет.

Но почему же Л. Франк и другие авторы гипотезы считали, что в ядре «мини-комет» не более 10 г пыли? Во-первых, они думали, что пыль там может быть только силикатной. Во-вторых, не учли, что после взрыва снежного ядра на высоте 2000—3000 км образуется быстро расширяющееся облако пара и пыли. На высоте 100—200 км это облако расширяется до десятков километров и порождает не метеоры или болиды, а очень размытое, слабо светящееся на небосводе пятно поперечником в десятки градусов.

В дальнейшем в США были проведены чрезвычайно сложные наблюдения, которые позволили увидеть ядра «мини-комет» на их подлете к Земле, на расстоянии около 140 000 км. Тем самым реальность существования «мини-комет» была полностью подтверждена.

Если считать, что соотношение между содержанием силикатной и органической пыли в «мини-кометах» примерно такое же, как в потоке Драконид и поверхностном слое ядра кометы Джакобини-Циннера, то «мини-кометы» должны ежесуточно приносить в атмосферу Земли порядка 100 000 т очень рыхлой органической пыли и 1000 т очень рыхлой силикатной пыли. Это плюс к тем примерно 100 т более плотной силикатной пыли и 100 т органической пыли, которые влетают в атмосферу Земли из межпланетного пространства.

И ВСЕ ЖЕ ОНО СУЩЕСТВУЕТ!

Итак, при взрывах «мини-комет» на Землю выбрасывается в тысячу раз больше пыли, чем приходит из межпланетного пространства. Следовательно, средняя концентрация пыли вблизи Земли должна быть примерно в тысячу раз больше, чем в межпланетном пространстве. Значит, пылевое облако Земли существует. В нем около 99% очень рыхлой органической пыли, 1% — очень рыхлой силикатной пыли из «мини-комет» и лишь 0,1% — более плотной межпланетной силикатной пыли.

Чрезвычайно рыхлая и легко испаряющаяся органическая пыль обладает весьма низкой пробивной способностью, и поэтому пробойные датчики микрометеоритов ее практически не регистрируют. Очень рыхлая силикатная пыль из «мини-комет» регистрируется пробойными датчиками тоже значительно хуже, чем более плотная межпланетная пыль. А акустические датчики почти одинаково хорошо регистрируют пыль любой плотности и любого состава. Именно этим объясняется огромное расхождение между показаниями пробойных и акустических датчиков в околоземном космическом пространстве и почти полное соответствие их показаний, когда ведутся исследования далеких от Земли космических пространств.

Таким образом, долгий, тридцатилетний спор о том, существует или нет плотное пылевое облако Земли, можно считать близким к завершению. Автор убежден в том, что оно есть. Такой ответ связан главным образом с открытием американскими исследователями неизвестного ранее класса тел солнечной системы — «мини-комет» и после этого — с открытием огромного количества органической пыли в межпланетном пространстве, в метеорных потоках и ядрах комет. Надо полагать, что эти два открытия еще и дальше послужат науке. Астрономам и геофизикам теперь придется пересмотреть многие существующие ныне научные представления. Например, о концентрации воды в верхней атмосфере и природе загадочных серебристых облаков, о происхождении атмосферного кислорода, без которого мы не могли бы жить на Земле, о происхождении и эволюции жизни на Земле, о переносе жизни с планеты на планету.

Доктор физико-математических наук В. ЛЕБЕДИНЕЦ

НиЖ, 12-1991

Сохранить в:

  • Пыль кометы опасность
  • На какой высоте образуются пылевые облака
  • На какой высоте образуются пылевые облака
  • От земли что испаряется в космос
  • Пыль кометы опасность
  • На какой высоте образуются пылевые облака
  • На какой высоте образуются пылевые облака
  • От земли что испаряется в космос
  • Пыль кометы опасность
  • На какой высоте образуются пылевые облака
  • На какой высоте образуются пылевые облака
  • От земли что испаряется в космос
  • Пыль кометы опасность
  • На какой высоте образуются пылевые облака
  • На какой высоте образуются пылевые облака