Обратимся теперь к результатам непосредственных исследований выпавших метеоритов. Среди них иногда встречаются метеориты, сохранявшие ориентировку во время полета, что обусловливает их ориентированную форму. Таковы, например, метеориты Каракол и Забродье (рис. 41). Оба они имеют форму конусов со сферическим затуплением, причем «носик» (область затупления) у них гладкий, а далее, на некотором расстоянии, соответствующем 8 «50°, начинается регмаглиптовая структура. Согласно мнению, высказанному автором в 1962 г. [40], рег- маглипты на поверхности метеоритов образуются в результате турбулентных явлений в пограничном слое. Это мнение разделяет большинство специалистов (см., например, [124]). Очевидно при 8 « 50° пограничный слой (оттесненный в лобовой части от поверхности слоем паров) снова подходит вплотную к телу [45]. В этой области и вниз по течению унос массы метеороида происходит в результате взаимодействия турбулентных вихрей с поверхностью, причем плавление и сдувание расплавленной пленки играют существенную роль. § 18. АБЛЯЦИЯ И МОРФОЛОГИЯ МЕТЕОРИТОВ 179 Регмаглиитовая структура характерна не только для каменных, но и для железных метеоритов (Богуславка, Сихотэ-Алинский). Детальное изучение регмаглиптовой Рис. 41. Метеориты Каракол (вверху) и Забродье. структуры многих индивидуальных экземпляров Сихотэ- Алинского метеоритного дождя, выполненное Е. Л. Кри- новым [123, 124], показало, что регмаглипты образуются в основном на головной и боковых сторонах ориентированных метеоритов, причем их размер составляет в среднем 0,09 от диаметра метеорита. Это отношение медленно убывает с ростом диаметра тела: от 0,20 до 0,04 [124]. Довольно характерна регмаглиптовая структу- 180 ГЛ. III. АБЛЯЦИЯ МЕТЕОРОИДОВ pa наибольшего экземляра Сихотэ-Алинского метеоритного дождя, массой 1745 кг (рис. 42). Этот метеорит имеет форму приземистой пирамиды, причем большие оси per- маглиптов ориентированы радиально относительно ее вершины. Подобное расположение наблюдается и у других Рис. 42. Крупнейший экземпляр Сихотэ-Алинского железного метеоритного дождя. Масса 1745 кг. образцов. Сравнение. поверхностей разных образцов позволяет проследить процесс образования регмаглиптов от зачаточной стадии до полного оформления. Это сравнение показывает, что при формировании регмаглиптов растет лишь их глубина, а диаметр остается неизменным. У многих индивидуальных экземпляров метеоритов регмаглиптовый рельеф наблюдается с одной стороны и отсутствует с других. Это обстоятельство также, несомненно, связано с условиями обтекания тела в полете (на тыловой части турбулентные явления отсутствуют). Все сказанное только подтверждает точку зрения автора о формировании регмаглиптов в результате взаимодействия турбулентного пограничного слоя с телом. На роль турбулентных явлений в формировании некоторых деталей коры плавления метеоритов (струйки) неодно- § 18. АБЛЯЦИЯ И МОРФОЛОГИЯ МЕТЕОРИТОВ 18 кратно указывал Е. Л. Кринов [122, 123]. Нужно отметить, что такая структура была получена в модельных экспериментах И. А. Зотикова еще в 1958 г. [85]. Характерные особенности уноса массы моделей из сплава Вуда и сплава Розе в сверхзвуковом потоке были выявлены в экспериментах С. Н. Палкина и др. [177]. Эти эксперименты (как и эксперименты В. А. Бронштэ- на и др. [44]) показали, что наиболее устойчивой формой, которую приобретает обтекаемое тело в ходе абляции, является конус со сферическим затуплением — форма, нередко наблюдаемая, как уже говорилось, у метеоритов. Турбулизация пограничного слоя в условиях опыта начиналась уже с 9 = 16°. На полученных фотографиях наблюдался' срыв пылевого следа при Q = 50°, который С. Н. Палкин и др. объясняют развивающейся динамической неустойчивостью жидкой пленки. Аналогичная картина — срыв пылевого следа при в = 50° — наблюдалась в экспериментах Д. Н. Хлыбова и М. И. Якушина [246]. На многих метеоритах можно обнаружить особенности и детали наружной поверхности, которые так или иначе можно связать с, ходом абляции или поведением тела в полете. Так, на поверхности метеорита Репеев Хутор можно заметить круговые полосы, напоминающие параллели с полюсом в лобовой точке (рис. 43). Очевидно, что этот метеорит имел в полете осевое вращение *). Наоборот, у каменных метеоритов Николаевка [82] и Лафайетт [452] наблюдаются полосы, расходящиеся от лобовой точки подобно меридианам (рис. 44). Регмаглиптовая структура У названных метеоритов отсутствует, что свидетельствует о ламинарном характере обтекания. Очень интересна «волновая» картина рельефа железного метеорита Недаголла [452], показанная на рис. 45. Поскольку_у железных метеоритов большую роль в уносе массы играет плавление, очевидно, мы имеем здесь дело с волнами, образовавшимися на поверхности жидкой пленки под действием обтекающего ее потока воздуха. Нечто подобное, хотя и не в столь явно выраженной форме, наблюдается у каменного метеорита — ахондрита Юртук [82]. *) На это обстоятельство обратил внимание автора книги Е. Л. Кринов. 182 ГЛ. III. АБЛЯЦИЯ МЕТЕОРОИДОВ Рис. 43. Железный метеорит (октаэдрит) Репеев Хутор. Рис. 44. Каменный метеорит Лафайетт (США). § 18. АБЛЯЦИЯ И МОРФОЛОГИЯ МЕТЕОРИТОВ 183 У большинства упавших метеоритов поверхность покрыта темной корой плавления, имеющей толщину от долей миллиметра до 1—2 мм [122]. Такова толщина жидкой пленки при плавлении поверхности метеоритов на участке резкого торможения. У железных метеоритов она меньше, у каменных — больше. Рис. 45. Железный метеорит Недаголла (Индия). На поверхности некоторых метеоритов наблюдаются струйки и брызги, образовавшиеся в результате плавления и разбрызгивания капелек жидкой пленки с выступающих вперед частей метеорита, попадавших затем на другие поверхности (расположенные ниже по потоку) и там застывавших. Классическим примером этих явлений является система брызг и натеков на одном из экземпляров Сихотэ-Алинского метеорита (рис. 46). Этот экземпляр имел впереди выступ (нечто вроде лидирующего острия), с которого и сдувались встречным потоком 184 ГЛ. III. АБЛЯЦИЯ МЕТЕОРОИДОВ Рис. 46. Капли застывшего металла на поверхности одного из фрагментов Сихотэ-Алинского метеорита. Внизу виден выступ, с которого сдувались капли. § 18. АБЛЯЦИЯ II МОРФОЛОГИЯ МЕТЕОРИТОВ 185 капли расплавленной пленки, оседавшие на «основной» поверхности метеорита. Обильный материал, который дают на,м морфологические исследования метеоритов, до сих пор не подвергался какому-либо количественному анализу. В книге В. А. Бронштэна [41] было, правда, показано, что метеориты могут, перед их падением на Землю, двигаться в турбулентном режиме, поскольку числа Рейнольдса в нижних слоях атмосферы при метеорных скоростях достаточно велики (рис. 7, 8). Однако, как хорошо известно, многие метеориты тормозятся в атмосфере настолько, что абляция прекращается, после чего метеорит падает на Землю, потеряв свою космическую скорость, под действием силы тяжести. Торможение приводит к резкому уменьшению числа Re и смене турбулентного режима на ламинарный. К сожалению, только три метеорита: Пршибрам, Лост-Сити и Инисфри были сфотографированы в полете, так что можно, хотя бы в некотором интервале высот, построить график изменения скорости и числа Re. Но последний участок траектории, как правило, остается незафиксированным, либо потому что болид перестает светиться (или его излучение становится ниже порога восприятия аппаратуры), либо потому что он выходит за пределы пластинки. Так, путь болида метеорита Пршибрам был прослежен до высоты 13 км, а метеорита Лост Сити — до 19 км. По имеющимся данным об их скорости и массе (а значит, и размерах) были вычислены значения Re вдоль траектории. Оказалось, что Re, достигнув максимума, затем убывает. Оба метеорита — гладкие с поверхности и лишены регмаглиптовой структуры. Интересно было бы проверить отношение размеров регмаглиптов d к диаметру метеорита D и ход этого отношения в функции D. К сожалению, определение масштаба турбулентности — самый трудный вопрос в теории этого явления. Обычно пользуются эмпирической формулой Никурадзе [861: 1 = 0,14 - 0,08 (l - i)2 - 0,06 (l - |-)4, (18.1) где б — толщина пограничного слоя, у — координата, перпендикулярная к стенке, I — масштаб турбулентности, 186 ГЛ. III. АБЛЯЦИЯ МЕТЕОРОИДОВ Формула Никурадзе определяет масштаб турбулентности в функции у/8. При у = О I = О, при у = б 1 = 0,146. Как видно из (18.1), масштаб турбулентности составляет ~ 0,1 характерного размера. Но если и в случае метеоритов брать в качестве характерного размера б < Z), то согласия с формулой Никурадзе мы не получим. Правда, глубина регмаглиптов £ несколько раз меньше их диаметра. Поэтому, если взять в качестве аналога масштаба I глубину регмаглиптов fe, то согласие с формулой Никурадзе будет достигнуто, если принять у = б, б °° 0,05 Д h со ОДй. Однако не исключено, что для метеорных условий формула Никурадзе непригодна. К сожалению, связь h с D пока никем не изучалась.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Абляция и морфология метеоритов» з дисципліни «Фізика метеоритних явищ»
