ppt, 8.74 Мб
advertisement
Тунгусский феномен 1908 года : результаты анализа анатомии древесных колец Е.А. Ваганов П.П.Силкин Сибирский Федеральный Университет Красноярск 2008 Годичные кольца - источники информации о событиях в экосистемах в прошлом «Деревья никогда не лгут (или не врут)» Профессор Фритц Ханс Щвейнгрубер (Швейцария) -34,2 0,8 Содержание изотопа 18О Хронология с убарктики -34,4 0,4 -34,6 0,0 -34,8 -0,4 -35,0 -0,8 -35,2 -1,2 -35,4 -35,6 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 -1,6 2000 Сравнение длительных изменений температуры в Субарктике Евразии по древесно-кольцевым хронологиям и ледовым кернам Гренландии (корреляция +0,54) Первые научные исследования Тунгусского феномена Первые серьёзные исследования Тунгусского феномена были предприняты Л.А. Куликом, организовавшим к эпицентру взрыва несколько экспедиций в период с 1927 по 1939 годы с целью поиска упавшего метеорита В результате экспедиционных работ по радиальной структуре вывала леса был определён эпицентр взрыва Обнаружены ожоги стволов деревьев, подтверждающие взрыв космического тела: «…Комбинация излома по живой древесине с одновременным, в общем равномерным ожогом всего дерева и ожогом излома обязательно. Земной пожар подобной картины не дает…», «…В центральной части, в радиусе 10-15 километров ожег верхушек деревьев обязателен…», «…Ожег чрезвычайно характерен: умерщвлены кроны и обуглены места, не защищенные или плохо защищенные корой и камбием… » Основные характеристики тунгусского взрыва А.В.Золотов. Новые данные о тунгусской катастрофе 1908 г. // ДАН СССР, 1961, Том 136, №1 «Геофизика», С.84-87 С 0 5 10 км 1) Район сплошного вывала леса простирается на расстояние 20-22 км от эпицентра взрыва. Сравнение с экспериментальными данными по крупным взрывам показывает, что такой вывал леса может быть произведён взрывом с полной энергией Еп=4·1023эрг Ю Зона стоячего леса Фронт взрывной волны Фронт баллистической волны 2) Наличие стоячего леса диаметром 10 км в эпицентре взрыва свидетельствует о воздушном взрыве на высоте не менее 5 км. Оценка скорости движения космического тела по величине избыточного давления во фронте баллистической волны А.В.Золотов. Новые данные о тунгусской катастрофе 1908 г. // ДАН СССР, 1961, Том 136, №1 «Геофизика», С.84-87 Избыточное давление обрыва сучьев 0,03-0,05 кГ/см2 0 5 В направлении «Б» сучья не оборваны, поэтому избыточное давление во фронте баллистической волны не более 10 15 км ΔP=0,02 кГ/см2 2 c v S x p 0,0114 3 2 R2 Фронт взрывной волны формула Г.И. Покровского V = 3 км/сек Оценка скорости космического тела по его яркости со слов очевидцев с помощью уравнений газовой динамики даёт V = 4 км/сек А А Б Фронт баллистической волны Б Вывод: скорость недостаточна для взрыва за счёт перехода кинетической энергии в тепловую (необходима не меньше 5 км/сек при ударе о поверхность Земли) Оценка отношения световой энергии тунгусского взрыва к его полной энергии А.В.Золотов. Новые данные о тунгусской катастрофе 1908 г. // ДАН СССР, 1961, Том 136, №1 «Геофизика», С.84-87 Полная энергия взрыва Еп=4·1023эрг Оценка величины энергии светового излучения взрыва 1) Ожог деревьев с возгоранием на расстоянии 15-16 км от эпицентра. Возгорание растущего дерева (свежие доски) происходит при световом импульсе 60-100 кал/см2. Считая световой импульс = 60 кал/см2, энергия светового излучения Е=1,5·1023эрг 2) Воздействие светового импульса взрыва на жителей фактории Ванавара (65 км), 0,6 кал/см2, энергия светового излучения Е=1,1·1023 эрг 3) Сильная световая вспышка отмечена очевидцами с. Кежма (200 км), соизмеримая с дневной освещённостью. Световой импульс = 0,002 кал/см2, энергия светового излучения Е=2,8·1023 эрг Вывод: отношение световой энергии тунгусского взрыва к его полной энергии имеет тот же порядок, что и при ядерном взрыве Тунгусское космическое тело и антивещество Glyde Cowan, C.R. Atluri, W.F. Libby. Possible anti-matter content of the Tunguska meteor of 1908 // Nature, 1965, No. 4987, May 29, 861-865 В результате аннигиляции антивещества тунгусского тела должны были генерироваться высокоэнергичные нейтроны, которые инициируют увеличение радиоуглерода С14 в атмосфере 1909 Исследовалось содержание C14 методами масс-спектрометрии в годичных кольцах пихты и дуба, произрастающих вблизи городов Tucson и Los Angeles, США Оценка возможности теплового взрыва А.В.Золотов. К вопросу о возможности «теплового» взрыва и структуре тунгусского комического тела // ДАН СССР, 1967, Том 172, №4 «Астрономия», С.84-87 Ось симметрии Факты: 1) Наличие радиального вывала леса 2) Отсутствие осесимметричного относительно траектории полосового вывала леса Выводы: 1) Мощность баллистической волны меньше мощности взрывной волны. 2) Мощность баллистической волны недостаточна для вывала леса. Следовательно, избыточное давление баллистической волны в области нерегулярного отражения ≥0,05 кГ/см2 Расчёты, сделанные с помощью уравнений цилиндрического взрыва и метеорной физики для давления баллистической волны ≥0,05 кГ/см2, показали : 1) При скорости тела 30 км/с, его диаметр должен быть не более 23 м, а плотность не менее 13 г/см3. Следовательно, это не рой частиц и не облако космической пыли. 2) Для реальных ледяного, каменного и железных тел (1, 3, 7.8 г/см3) в тунгусском случае при высоте взрыва 7 км скорость не могла быть более 0.6, 2, 5 км/сек соответственно. При такой скорости взрыв космического тела в воздухе за счёт кинетической энергии невозможен. 3) В условиях Тунгусской катастрофы необходимым условием «теплового» взрыва тела с плотностью ≥8 г/см2 и скоростью 30 км/с является соизмеримость мощности взрывной и баллистической волн, их зон разрушение и наличие осесимметричного вывала леса, чего не наблюдается в действительности. Вывод: «Тепловой» взрыв тела плотностью ≥8 г/см2 за счёт его кинетической энергии в данном случае невозможен Оценка параметров «тунгусского» тела А.В.Золотов. Оценка параметров тунгусского космического тела по новым данным // ДАН СССР, 1967, Том 172, №5 «Астрономия», С.1049-1052 Факты: 1) Радиальный вывал леса 2) Отклонение от строгой радиальности вывала леса в отдельных областях. Средний угол отклонения 80 Отклонение от строгой радиальности вывала Р Области суммарного действия взрывной и баллистической волн Выводы: 1) Радиальный вывал леса произведён взрывной сферической ударной волной. 2) Отклонение от строгой радиальности вывала вызвано суммарным действием взрывной и баллистической волн 3) По углу отклонения от радиальности вывала можно оценить количественное соотношение интенсивностей взрывной и баллистической волн По избыточному давлению на фронте ударной волны на границе вывала леса (точка Р), равному 0,06±0,01 кГ/см2, углу отклонения вывала от строгой радиальности (80) и уравнений движения волны сферического взрыва были рассчитаны: скорость тела = 1,2 км/сек, эффективный диаметр тела = 65±15 м и концентрация энергии, выделившейся в результате взрыва = 1012 эрг/см3 Выводы: 1) Скорость тела недостаточна для взрыва тела за счёт его кинетической энергии 2) Концентрация энергии на два порядка превышает концентрацию энергии обычных взрывчатых веществ 3) Тунгусское тело взорвалось за счёт своей внутренней энергии с большой концентрацией энергии в малом объёме, которую не может обеспечить химический взрыв обычных взрывчатых веществ Моделирование тунгусского взрыва И.Т.Зоткин, М.А. Цикулин. Моделирование взрыва тунгусского метеорита // ДАН СССР, 1966, Том 167, №1 «Астрономия», С.59-62 Баллистическая волна воспроизводилась взрывом детонирующего шнура с линейной энергией взрыва 6,3·109 эрг/см и скоростью детонации 7-8 км/сек. Шнур располагался наклонно и заканчивался на некоторой высоте над макетом леса из неупругих проволочек, снабжённых цилиндрической «кроной» из пластика. Наиболее близкое сходство модельного поля вывала с тунгусским достигнуто при наклоне шнура 300, высоте конца 24 см и усилении взрыва в конце в 4 раза Вывод: Вывал леса может быть объяснён баллистической волной. Увеличение энергии баллистической волны соответствует возрастанию площади поперечного сечения движущегося тела в несколько раз, что естественно интерпретировать его как дробление Будни исследователя - дендроэколога Места сбора образцов древесины 2 1 – пробная площадь в распадке горы Вюльфинг 1 2 – лиственница L1-99 3 – лиственница LB-80 3 Траектория полёта и эпицентр взрыва по В.Г. Фасту Структура годичных колец Лиственница 1908 1908 Vaganov et al., Astrobiology, 2004, 4(3): 391-400 2 Лиственница 1 3 Траектория полёта и эпицентр взрыва по В.Г. Фасту 1908 Ель 1908 Лиственница Ширина годичного кольца, индекс Ширина годичного кольца, индекс Хронология изменения радиального прироста годичных колец Larix sibirica 1,8 Контроль 1908 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 1860 1909 1875 1890 1905 1920 1935 1950 1965 1,8 1980 Год 1995 Picea obovata Контроль 1908 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 1909 0,4 0,2 1860 1875 1890 1905 1920 1935 1950 1965 1980 Год 1995 Профили плотности годичных колец Плотность, мг/см3 1400 Larix sibirica L1-99 1200 1000 800 600 400 2 200 1906 1907 0 1908 Плотность, мг/см3 1200 1909 1910 1911 1 Larix sibirica LB-80 3 1000 800 Траектория полёта и эпицентр взрыва по В.Г. Фасту 600 400 200 1906 0 1907 1908 1909 1910 1911 Радиальный размер клеток и толщина их клеточной стенки Picea obovata 7 45 1 40 6 35 5 30 4 25 2 20 3 15 2 10 5 0 1906 1 1908 1907 0 1909 1910 Толщина клеточной стенки, мкм Радиальный размер, мкм 50 1 – радиальный размер клетки 2 – толщина клеточной стенки 2 1 Радиальный размер, мкм 70 12 60 10 1 50 8 40 6 30 2 4 20 10 0 2 1906 1907 1908 1909 1910 0 Толщина клеточной стенки, мкм Larix sibirica 3 Траектория полёта и эпицентр взрыва по В.Г. Фасту Связь толщины клеточной стенки с радиальным размером клетки Толщина клеточной стенки, мкм Picea obovata 7 6 1 – Связь толщины клеточной стенки с радиальным размером клетки в годичном кольце 1908 2 5 4 3 2 1 1 0 0 10 20 30 40 50 Радиальный размер клетки, мкм Толщина клеточной стенки, мкм Larix sibirica 12 2 10 8 6 4 1 2 0 0 10 20 30 40 50 60 Радиальный размер клетки, мкм 70 2 – Связь толщины клеточной стенки с радиальным размером клетки в годичных кольцах до и после года катастрофы Ширина годичного кольца, индекс Ширина годичного кольца, индекс Хронология изменения радиального прироста годичных колец Larix sibirica 1,8 Контроль 1908 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 1860 1909 1875 1890 1905 1920 1935 1950 1965 1,8 1980 Год 1995 Picea obovata Контроль 1908 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 1909 0,4 0,2 1860 1875 1890 1905 1920 1935 1950 1965 1980 Год 1995 Оценка плотности потока световой энергии Длительность светового импульса Δt = 2с Плотность потока энергии, необходимая для нагрева хвоинки до 80 - 1000С (гарантированная денатурация белка) за 2 секунды S J1 Поток световой энергии h dcT 4t = 1,3 -1,7·105 Дж/(с·м2) Плотность потока энергии, необходимая для испарения воды из хвоинки за 2 секунды J J1 d d 4t = 1,5·106 Дж/(с·м2) Денатурация белка J1 Испарение воды из хвоинки J J, Дж/(с·м2) 0 1,5·105 Злобин, 1997 3,4·105 1,1·106 Коробейников и др., 1990 1,3·106 Золотов, 1961 Оценка максимального давления во фронте ударной волны по структуре годичного кольца 1908 2 1 3 Траектория полёта и эпицентр взрыва по В.Г. Фасту Деформация срединной пластинки и первичной клеточной стенки 0 9,8-13,7 кПа 34,3 кПа Зоткин и Цикулин, 1966 Золотов, 1961, 1967 Влажная 9,8-19,6 МПа Воздушно-сухая 58,8 МПа Давление P, Па Благодарю за внимание!
