Челябинский метеорит

15 февраля 2013 года жители Южного Урала стали свидетлями столкновения с Землей небольшого астероида. В небе над Челябинском небесное тело разрушилось со взрывом, который выбил стёкла и повредил несколько зданий в городе, привел к многочисленным ранениям людей осколками стёкол... Многочисленные камеры наблюдения и автомобильные видеорегистраторы зафиксировали полет болида и последствия ударной волны - пожалуй, это первый в истории случай, когда падение метеорита наблюдало столько людей и столько видеокамер. Благодаря результатам этих видеозаписей можно очень точно восстановить траекторию его полёта, определить район выпадения осколков, оценить характеристики метеорита. Попробуем и мы провести такое исследование.

Наверное, наиболее эффектно выглядят видеозаписи с автомобильных регистраторов, однако для наших целей их использовать трудно, так как широкоугольные объективы регистраторов сильно искажают изображение и, не зная параметров конкретного устройства, вряд ли можно рассчитывать на какие-то результаты. К тому же на многих записях трудно опознать место съемки. Так что я выбрал для анализа две записи стационарных камер видеонаблюдения, установленных на улицах Челябинска - на площади Революции и в районе железнодорожного вокзала на улице Разина.

   
  Площадь Революции, 2.4Mb               Улица Разина, 42Mb

Правда, сам метеорит на этих записях не виден, но зато прекрасно видна тень, отбрасываемая зданиями и столбами.

Ниже приведены космические снимки из программы Google Earth, этой программой мы и будем пользоваться для измерений.

Челябинск. Площадь Революции

Челябинск. Улица Разина

Попробуем определить, где произошел взрыв метеорита. Так как траектория его полёта проходила почти горизонтально, то в первом приближени можно считать, что наиболее близкий к наблюдателю её участок расположен на максимальной высоте. Поэтому рассмотрим кадр с наиболее короткими тенями.

Восстановив на спутниковом снимке положение тени столба, можно изиерить её длину, высоту столба можно приблизительно определить по фотографиям площади относительно высоты автомобилей - она составляет 12 метров. Теперь можно определить максимальную высоту таектории метеорита:

Аналогичные расчеты можно повторить и для второго видеоролика, здание в левом-нижнем углу кадра - торговый центр "Остров", его высота составляет около 15 метров.

Оценить расстояние до ближайшей точки траектории можно по времени задержки ударной волны. Именно до ближайшей точки, так как метеорит двигался со скоростью, значительно выше скорости звука. Приведенные ролики записаны без звука, однако момент прихода ударной волны можно буквально увидеть по срабатыванию сигнализаций припаркованных автомобилей. На видеоролике с улицы Разина определим момент самой коротной тени от торгового центра и момент срабатывания автосигнализаций:

Зная максимальную угловую высоту траектории и наклонную дальность, можно определить расстояние до ближайшей точки, над которой проходила траектория и её высоту над землей:

Здесь необходимо сделать несколько замечаний. Этот расчёт верен, если предположить, что траектория метеорита была горизонтальна, однако это не так. К сожалению, по наблюдению из одной точки нельзя определить полностью пространственное положение траектории полета, однако мы можем оценить его хотя бы качественно. Так как метеорит снижался и приближался к городу (это видно по большей скорости движения теней в конце полета), то ближайшая точка траектории обязательно должна лежать дальше по направленю полета, чем наивысшая точка, то есть западнее, а это значит, что метеорит двигался не точно с востока на запад, а с юго-востока на северо-запад. Следовательно, высота этой точки может быть несколько ниже, чем мы определили, а дальность до проекции траектории на поверхность земли - больше.

Построим на карте окружность, радиусом D=38.8 км (желтая стрелка) - траектория должна быть касательной к ней (Точнее, как говорилось выше, радиус окружности должен быть несколько больше, но не превышать наклонную дальность d=47 км). Кроме того, отметим приблизительно направления на метеорит в моменты начала и конца вспышки (не менее 45° в каждую сторону от направления на юг) - этот угол не только определяет протяженность участка вспышки, но и задаёт предельные направления траектории, которая обязательно должна пересекать стороны этого угла. Следовательно, направление полета лежит в секторе от 270° до 315°(считая по часовой стрелке от направления на север). Ниже на карте отмечена и реальная трасса пролёта метеорита (красная стрелка) - как видим, она практически совпадает с нашими оценками, с учетом поправок на снижение траектории полета.

Осталось оценить скорость движения метеорита. Для повышения точности это нужно делать для наиболее близкого участка траектории, а значит, в секторе наиболее быстрого движения теней на видео. Просмотрев ещё раз ролик с Площади Революции, видим, что вся вспышка продолжалась около 5.5-6с, а время пролета метеорита второй половины траектории - с южного направления до окончания вспышки составляет не более полутора секунд. За это время метеорит пролетел не менее 20 километров, то есть его скорость на конечном участке вспышки составляла не менее 12-13 км/с, а входил в атмосферу он с ещё более высокой скоростью.