Космические помои

[knizhnik]

Каждый год за год на планете Земля оседает около 40 тыс. тонн космической пыли и 2 тыс. тонн метеоритов. Первое, что интересует: точность и неизменность этих цифр. То есть всегда ли оседает именно такая масса, и если да, то чем обеспечено такое постоянство? Следующий вопрос: какой в среднем химический состав оседающих метеоритов и пыли, какие элементы и соединения в них преобладают? Отдельный вопрос насчет метеоритов:

Цитата:

Метеорное тело входит в атмосферу Земли на скорости от 11 до 72 км/с. На такой скорости начинается его разогрев и свечение. За счёт абляции (обгорания и сдувания набегающим потоком частиц вещества метеорного тела) масса тела, долетевшего до поверхности, может быть меньше, а в некоторых случаях 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. При такой скорости вхождения в атмосферу из десятков и сотен тонн начальной массы до поверхности долетает всего несколько килограммов или даже граммов вещества. Следы сгорания метеорного тела в атмосфере можно найти на протяжении почти всей траектории его падения.

В данном случае я не могу понять сам механизм горения. Ясно, что сопротивление воздуха может вызвать нагрев метеорного тела, его деконструкцию и распад на более мелкие куски. При этом высокая температура и взаимодействие с атмосферой также могут запустить разного рода реакции, изменение химического состава. Но для того, чтобы произошло именно горение (окисление), метеорит должен состоять приемущественно из горючих веществ. Верно? Затем, даже если метеориты сгорают, они в любом случае включаются в атмосферу. И тут вопрос: куда они в среднем больше всего попадают? Включаются в атмосферу, в гидросферу? Или в основном они остаются на поверхности в виде твердых пород? Конечно, 2 тыс. тонн может показаться несущественной цифрой, но масса Земли благодаря этому таки увеличивается. Меня интересует не столько масштаб, сколько сам процесс. Я заранее одобряю все ваши рекомендации книг и статей на эту тему.

[Pphantom]

knizhnik в сообщении #1189258 писал(а):

Каждый год за год на планете Земля оседает около 40 тыс. тонн космической пыли и 2 тыс. тонн метеоритов. Первое, что интересует: точность и неизменность этих цифр. То есть всегда ли оседает именно такая масса, и если да, то чем обеспечено такое постоянство?

Это, естественно, средняя оценка, массу для какого-то конкретного года никто не измерял. Примерное постоянство (естественно, на разумных промежутках времени) - следствие отсутствия заметных флуктуаций плотности межпланетной среды и малых тел в окрестности орбиты Земли.

knizhnik в сообщении #1189258 писал(а):

Следующий вопрос: какой в среднем химический состав оседающих метеоритов и пыли, какие элементы и соединения в них преобладают?

Метеориты в основном - обычные камни (и, как следствие, разные соединения кремния: с кислородом, железом, алюминием, магнием...). Сравнительно мало - железо-никелевые. Пыль - примерно то же самое плюс обычный водяной лед.

knizhnik в сообщении #1189258 писал(а):

В данном случае я не могу понять сам механизм горения. Ясно, что сопротивление воздуха может вызвать нагрев метеорного тела, его деконструкцию и распад на более мелкие куски. При этом высокая температура и взаимодействие с атмосферой также могут запустить разного рода реакции, изменение химического состава. Но для того, чтобы произошло именно горение (окисление), метеорит должен состоять приемущественно из горючих веществ. Верно?

Смотря что считать горючим веществом. Например, сталь Вы к таковым относите (безотносительно ее наличия в метеоритах)? Хотя, конечно, в подобном контексте под "сгоранием" нередко понимается и термическое разрушение.

knizhnik в сообщении #1189258 писал(а):

Затем, даже если метеориты сгорают, они в любом случае включаются в атмосферу. И тут вопрос: куда они в среднем больше всего попадают? Включаются в атмосферу, в гидросферу? Или в основном они остаются на поверхности в виде твердых пород? Конечно, 2 тыс. тонн может показаться несущественной цифрой, но масса Земли благодаря этому таки увеличивается. Меня интересует не столько масштаб, сколько сам процесс. Я заранее одобряю все ваши рекомендации книг и статей на эту тему.

Давайте для начала определимся с понятиями. Метеорит - это твердое тело, уже упавшее на поверхность Земли. Соответственно, эти 2 тонны либо лежат где-то на поверхности суши, либо на дне водоемов в твердой фазе. Остальное первоначально поступает в основном в атмосферу в виде газа.

Массу Земли это, конечно, увеличивает, но испарение атмосферы ее, наоборот, уменьшает... в целом это все равно ловля блох.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Междисциплинарный раздел» в форум «Астрономия»
Причина переноса: тематика.

[SergeyGubanov]

Pphantom в сообщении #1189280 писал(а):

Хотя, конечно, в подобном контексте под "сгоранием" нередко понимается и термическое разрушение.

Скорость воздушного потока (70 км/с) на порядок больше скорости звука в веществе из которого состоит падающее небесное тело (в железе 6 км/с), то есть тут наверное даже не термическое разрушение, а что-то вроде гидродинамического размыва (как струя воды размывает замок из песка).

[DimaM]

SergeyGubanov в сообщении #1189289 писал(а):

Скорость воздушного потока (70 км/с) на порядок больше скорости звука в веществе из которого состоит падающее небесное тело (в железе 6 км/с), то есть тут наверное даже не термическое разрушение, а что-то вроде гидродинамического размыва (как струя воды размывает замок из песка).

Как мне кажется, нужно сравнивать не скорость со скоростью звука, а динамический напор $\rho v^2/2$ с пределом текучести.

[Pphantom]

SergeyGubanov в сообщении #1189289 писал(а):

то есть тут наверное даже не термическое разрушение, а что-то вроде гидродинамического размыва (как струя воды размывает замок из песка).

Этот эффект тоже есть, но термическое разрушение существенно эффективнее. Поскольку:

DimaM в сообщении #1189300 писал(а):

Как мне кажется, нужно сравнивать не скорость со скоростью звука, а динамический напор $\rho v^2/2$ с пределом текучести.

... а плотности малы.

[knizhnik]

Pphantom в сообщении #1189280 писал(а):

Смотря что считать горючим веществом. Например, сталь Вы к таковым относите (безотносительно ее наличия в метеоритах)?

Само существование сталелитейных заводов с температурами в печах до 1500-1600 градусов по Цельсию заставляет в этом сомневаться. Но при определенном давлении, в чистом (или почти чистом) кислороде, при сильном разогреве железо таки будет гореть. Думаю, горючесть должна обратно зависеть от специфичности условий возгорания.

Pphantom в сообщении #1189280 писал(а):

Это, естественно, средняя оценка, массу для какого-то конкретного года никто не измерял.

А как это вообще измеряется? Как технически прогнозировать 'метеоритные дожди' из космоса или, наоборот, их отсутствие на ближайшие несколько лет?

Pphantom в сообщении #1189281 писал(а):

Метеориты в основном - обычные камни (и, как следствие, разные соединения кремния: с кислородом, железом, алюминием, магнием...). Сравнительно мало - железо-никелевые. Пыль - примерно то же самое плюс обычный водяной лед.

Скажем, методами геохимии удалось определить состав земной коры: 47% в ней составляет кислород, и 29,5% приходится на кремний. Разумеется, есть и космохимия, но занимается ли она столь частными вопросами, как изучение химического состава падающих на Землю небесных тел? Меня интересует процентное содержание элементов и соединений в падающих метеорах и пыли, и как чисто технически определить это содержание. Долетевшие до поверхности куски не проблема исследовать. А как исследовать их состав в момент вхождения в атмосферу?

Pphantom в сообщении #1189280 писал(а):

Примерное постоянство (естественно, на разумных промежутках времени) - следствие отсутствия заметных флуктуаций плотности межпланетной среды и малых тел в окрестности орбиты Земли.

А чем обусловлено в свою очередь отсутствие этих флуктуаций? А разве менее важна скорость сближения с объектом, чем близость к орбите? И как все это исследуется и прогнозируется?

[Munin]

knizhnik в сообщении #1191246 писал(а):

Меня интересует процентное содержание элементов и соединений в падающих метеорах и пыли, и как чисто технически определить это содержание. Долетевшие до поверхности куски не проблема исследовать. А как исследовать их состав в момент вхождения в атмосферу?

А что, спектроскопию уже отменили?

[Pphantom]

knizhnik в сообщении #1191246 писал(а):

Само существование сталелитейных заводов с температурами в печах до 1500-1600 градусов по Цельсию заставляет в этом сомневаться.

Каким образом?

knizhnik в сообщении #1191246 писал(а):

А как это вообще измеряется?

Например, по наблюдениям оценивается число метеоров и примерная масса соответствующих метеорных тел (по яркости).

knizhnik в сообщении #1191246 писал(а):

Как технически прогнозировать 'метеоритные дожди' из космоса или, наоборот, их отсутствие на ближайшие несколько лет?

Известные метеорные дожди повторяются (хотя и с немного разной интенсивностью) каждый год, когда Земля проходит через кольцо частиц из соответствующего потока. Спорадические метеоры, конечно, так не предсказать, но их и сравнительно немного.

knizhnik в сообщении #1191246 писал(а):

Разумеется, есть и космохимия, но занимается ли она столь частными вопросами, как изучение химического состава падающих на Землю небесных тел?

А чем, собственно, ей еще заниматься? До появления АМС это было основным источником информации.

knizhnik в сообщении #1191246 писал(а):

Меня интересует процентное содержание элементов и соединений в падающих метеорах и пыли, и как чисто технически определить это содержание. Долетевшие до поверхности куски не проблема исследовать. А как исследовать их состав в момент вхождения в атмосферу?

По спектрам. В общем, особой разницы нет (с уже упомянутой поправкой на водяной лед и отчасти $\text{CO}_2$).

knizhnik в сообщении #1191246 писал(а):

А чем обусловлено в свою очередь отсутствие этих флуктуаций?

А почему они должны быть?

knizhnik в сообщении #1191246 писал(а):

А разве менее важна скорость сближения с объектом, чем близость к орбите?

Этот вопрос я просто не понял.

[knizhnik]

Munin в сообщении #1191257 писал(а):

А что, спектроскопию уже отменили?

Отменили, да? Я не знаю.

Pphantom в сообщении #1191260 писал(а):

knizhnik в сообщении #1191246 писал(а):

А чем обусловлено в свою очередь отсутствие этих флуктуаций?

А почему они должны быть?

Ну, ввиду неизолированности Солнечной системы.

[Pphantom]

knizhnik в сообщении #1191282 писал(а):

Ну, ввиду неизолированности Солнечной системы.

И как Вы это себе представляете?

[knizhnik]

У меня вообще скудные представления. Но каким-то образом неизоляция может сказываться:

Цитата:

Кроме того, имеется предположение, что орбита Седны была изменена под действием гравитации проходящей рядом с Солнечной системой звезды из рассеянного звёздного скопления или даже, что она была захвачена из другой звёздной системы.

[Pphantom]

knizhnik в сообщении #1191299 писал(а):

Но каким-то образом неизоляция может сказываться:

В таком виде эта цитата просто неверна. Но в любом случае близкие сближения Солнца с другими звездами - не те события, которые бывают раз в несколько лет. Раз в сотни тысяч лет - да, но это явно превосходит продолжительность наблюдений.

[Евгений Машеров]

knizhnik в сообщении #1191246 писал(а):

Само существование сталелитейных заводов с температурами в печах до 1500-1600 градусов по Цельсию заставляет в этом сомневаться.

Сталь на сталелитейном заводе находится в нейтральной или восстановительной атмосфере. И даже если оказывается в контакте с воздухом - окисляется поверхностный слой (см. "окалина" и "ржавчина"). Порошок железа горюч, скажем, в бенгальских огнях (хотя основное "топливо" там - алюминий или магний, а прежде добавляли серу или канифоль). Практически горение железа применяется, например, в газорезке, где в пламя дополнительно вводится кислород, а для усиления температуры и разжижения окислов могут ещё подаваться железные опилки.