Библиотека | Статьи

О механизме образования «бабочки» Куликовского вывала
В. М. Кувшинников

24 ноября 2019 года скончался член Томского отделения РГО, ветеран КСЭ Валерий Михайлович Кувшинников.

Валерий Михайлович Кувшинников родился в 1933 году в Ленинграде. Участник 19-ти экспедиций КСЭ, начиная с 1959 года. Принимал участие в работах по поиску вещества Тунгусского метеорита. Это прирожденный Кулибин, изобретатель, рационализатор, конструктор, активист томского коллектива исследователей Тунгусской проблемы.

Аннотация: Выражается сомнение в возможности образования вывала действием баллистической волны, а для объяснения анизотропности взрыва предлагается механизм экранирования его инертным веществом, из чего вытекает существование двух тел.

Основным и неоспоримым следом, оставленным Тунгусским метеоритом на Земле, является вывал леса. Чтобы разгадать загадку Тунгусского метеорита, необходимо, прежде всего понять механизм образования этого вывала. Его основные особенности: большие размеры, радиальность структуры, образованная поваленными деревьями, и не круговая форма контура площади, похожая на бабочку [Флоренский, 1963; Васильев и

Это образное название «бабочка» было дано этой фигуре автором сорок пять лет назад и стало общеупотребительным. Но тогда, до понимания механизма ее образования исследователи [Фаст, 1967] связали ось симметрии этой бабочки с траекторией, и это стало само собой разумеющимся, почти фактом, и из этого стали исходить.

Из всех гипотез, выдвинутых для объяснения Тунгусского явления, только одна, кометно-астероидная, претендует на понимание механизма образования Куликовского вывала, объясняя это проявлением действия сильной баллистической волны или ее сочетанием с конечным взрывоподобным разрушением тела в воздухе [Цикулин, 1961]. Однако и она встречается с известными трудностями.

Для формирования нужной величины баллистической волны требуются большая скорость и значительные размеры тела с соответствующей массой. При этом возникает серьезное противоречие между массой тела , несколько миллионов тонн [Бронштэн,2000], и полным отсутствием выпавшего вещества. Объяснение этого противоречия необычным составом тела - из замерзших газов и льдов без примеси тугоплавкого материала -кажется сомнительным.

Понятно, что одна лишь баллистическая волна не могла вызвать радиальный вывал, для этого нужна ударная волна, идущая из одной центральной точки или малой зоны. Согласно гипотезе, такая ударная волна возникла в результате взрывоподобного разрушения тела, происшедшего вследствие быстрого увеличения его эффективного сечения из-за лавинообразно прогрессирующего дробления. При этом тело превратилось в диск, состоящий из мелких частиц, и потому быстро затормозившийся в гак называемой точке остановки, вызвав при этом мощную ударную волну.

Но в таком случае этот диск должен был вызвать ударную волну, преимущественно направленную в сторону движения, в дальнейшем вырождающуюся через некоторое расстояние в близкую к круговой, уменьшая постепенно свое преимущественное действие вперед. Однако, согласно контуру бабочки вывала, действие ударной волны вперед не было ни преимущественным, ни даже равным но силе с другими направлениями - оно было многократно слабее. Самое сильное действие ударной волны было назад и в стороны, что плохо согласуется и с законом сохранения импульса в механике.

Кроме того, при высокой скорости (30 км/сек.) моментальная полная остановка тела над эпицентром с взрывоподобным разрушением трудно представима из-за недостаточно большой массы воздуха, противостоящей этому крупному телу.

Действительно, для существенного торможения тела требуется встречная тормозящая масса того же порядка, а между тем масса одного кубического километра воздуха составляет всего один миллион тонн, следовательно, для торможения тела массой в несколько миллионов тонн требуется большой объем воздуха, а значит и большой путь торможения, даже если площадь поперечного сечения тела мгновенно возрастёт в сотни раз и составит целый квадратный километр. Таким образом, для быстрой остановки такого тела на коротком пути нет оснований, а значит, и нет возможности для возникновения сферической ударной волны, нужной для образования радиального вывала. В метеоритике известно, что тела массой более 10 тонн сохраняют большую часть своей космической скорости до самой поверхности Земли [Шорт, 1968].

При натурных экспериментах [Зоткин, Цикулин, 1966; Анфиногенов, Будаева, 1998] подбором длины и конфигурации заряда взрывчатого вещества, а также угла наклона траектории, который должен быть при этом около 40 градусов, удается получить фигуру, имитирующую вывал, похожую на бабочку, правда, без характерных особенностей в головной части. Но получить при этом с достаточной точностью радиальную структуру вывала не удается [Васильев, 2004; Злобин, 1996]. Очевидно, при требуемом наклоне траектории около 40 градусов и скорости 30 км/сек время полета тела в атмосфере составляет секунды, что вступает в противоречие с показаниями очевидцев, видевших полет тела значительно дольше. К тому же многие очевидцы видели полет тела высоко в небе, находясь за несколько сот километров от эпицентра, что свидетельствует о гораздо более пологой траектории, чем 40 или даже 30 градусов, а также и о невысокой скорости полета [Эпиктетова, 1976]. По-видимому, не следует игнорировать или считать недостоверными показания многочисленных очевидцев явления.

Вообще, представляется неправомерным моделировать процесс, в основе которого лежит направленное движение, воздействующее на воздух преимущественно в одну сторону, взрывом неподвижного заряда, образующего ударную волну, действующую во все стороны одинаково. Полет тела, а тем более роя частиц, думается, правильнее было бы моделировать сверхзвуковой струей из форсунки. Кроме того, возникают сомнения, сохраняется ли подобие в соотношениях нелинейных процессов в модели, отличающейся по масштабу от реальности на девять порядков.

Существуют расчеты [Бронштэн, Бояркина, 1975; Коробейников и др. 1976; 1980; Бронштэн, 2000], авторы которых считают, что им удалось показать возможность образования Куликовского вывала баллистической волной. Однако, не понятно, каким математическим приёмом можно преодолеть противоречие между требованием превосходства баллистической волны над центральным взрывом для объяснения крыльев бабочки и требованием превосходства центрального взрыва над баллистической волной для объяснения радиальности структуры. А при компромиссном варианте, совмещающем эти воздействия, не получается ни хорошо выраженной бабочки, ни хорошей радиальности, проявляется «елочка».

Сторонники достаточно стройной гипотезы объемного взрыва [Никольский и др., 2008; Цынбал, Шнитке, 2008] считают источником энергии газовоздушную смесь, но, привлекая особенности рельефа и неодинаковость древостоя, все же не настаивают, что этим можно объяснить «пресловутую» бабочку.

Тунгусский метеорит - явление уникальное. Теория прогрессивного дробления предназначена персонально для него, другие метеориты в ней не нуждаются. Здесь было нечто принципиально иное, остающееся без ясного ответа. Все попытки объяснить образование бабочки вывала действием баллистической волны сопровождаются многочисленными противоречиями и неувязками, делающими такое объяснение неубедительным и заставляющим искать иные механизмы процесса. Ситуация состоит в том, что имел место анизотропный центральный взрыв, при котором ударная волна пошла резко неравномерно в разных направлениях, и задача состоит в объяснении причин этого.

В качестве реальной причины анизотропности ударной волны можно предложить эффект экранирования взрыва массой вещества, в неодинаковом количестве присутствовавшего в разных направлениях от центра взрыва.

Так могло быть, если взрыв произошел внутри большого тела, но не в самом его центре. Поскольку ударная волна взрыва была слабее всего вперед по траектории, то здесь должно быть больше всего инертного вещества, назад - меньше, а в стороны - еще меньше. Тогда тело представим по рис. 1

Однако, такая модель не может вызвать Куликовский вывал - прежде всего потому, что разница в силе ударной волны вперед по траектории и в крылья бабочки очень велика. Действительно, вперед до границы вывала 8-10 км, в крыльях - до 45 км, разница в пять раз. Если принять степень затухания волны пропорционально квадрату расстояния, то разница в силе удара в центре взрыва получается 25 раз, а если учесть, что ударная волна с увеличением расстояния от центра стремится выравниваться в круговую, то еще больше. Таким образом, вещества, препятствующего распространению волны в стороны, должно быть очень мало, и тело должно выглядеть как на рис. 2.

Но и в этом случае мы не получим картину реального вывала, так как максимальное действие волны здесь направлено просто в стороны.

Чтобы максимальная сила ударной волны была направлена с отклонением назад, нужно, чтобы границы массы экранирующего вещества были расположены согласно рис. 3.

И тогда получается, что Тунгусский метеорит состоял из двух тел, большого и маленького, а взрыв произошел в точке их соприкосновения, рис. 4.

Восстановив по вывалу структуру фронта ударной волны с учетом взаимодействия его с земной поверхностью и зная энергию взрыва, можно, по-видимому, рассчитать массу и размеры этих тел. Эти массы могут оказаться существенно отличными от прежних оценок, а энергии 10 23 эрг может быть достаточно для их полного испарения.

Ось симметрии бабочки при этом отражает не траекторию, а взаимное расположение тел в момент взрыва.

Известные осесимметричные отклонения от радиальности в восточных и западных квадрантах вывала могут быть объяснены искажением фронта ударной волны продуктами испарения этих тел, образовавшимися немного позже в процессе взрыва. Несовпадение осей симметрии площади вывала и осесимметричных отклонений могло быть следствием несносности центров масс тел с центральной точкой взрыва.

Эффект мозаичности направлений вывала в зоне хаоса вокруг эпицентра мог быть связан со сложной формой тела и наличием обломков, частично экранировавших ударную волну и испарившихся в последующий момент. С этих позиций могут быть рассмотрены также области лучистого ожога, пожара, термолюминесценции, версия множественности взрывов и болидов и другие наблюдавшиеся явления.

Данные результаты вытекают из рассмотрения особенностей вывала, чего нельзя сказать о причине и источнике энергии взрыва.

В заключение приходится сознавать, что презумпция естественности запрещает рассматривать явление «Тунгусский метеорит» в данном ключе [Амнуэль,1988], но еще более недопустимо снимать противоречия, закрывая глаза на неопровержимые факты.

Литература

Амнуэль,П.Р. Загадки для знатоков. История открытия и исследования пульсаров [Текст]/ П.Р.Амнуэль.- М.: Знание, 1988. - 192с.

Анфиногенов, Дж.Ф. Тунгусские этюды. Опыт комплексной разработки научного подхода к решению проблемы Тунгусского метеорита [Текст]/ Дж.Ф.Анфиногенов, Л.И. Будаева. - Томск, 1998. - 107с.

Бронштэн, В. Тунгусский метеорит: история исследования [Текст]/ В. Бронштэн.- М: Изд-во Сельянов, 2000. - 308 с.

Бронштэн, В.А. Расчеты воздушных волн Тунгусского метеорита [Текст]/ В.А.Бронштэн, А.П.Бояркина// Проблемы метеоритики: сб. ст.Новосибирск: Наука, 1975.-С.47-63. Васильев, H.B., Тунгусский метеорит. Космический феномен лета 1908г. Текст Н.В.Васильев.- М.: Русская панорама, 2004. - 360с.

Васильев, Н.В. Современное состояние проблемы Тунгусского метеорита [Текст]/ Н.В.Васильев, В.К.Журавлев и др. // Проблема Тунгусского метеорита: Сб.ст.- Томск: Изд-во Том. ун-та, 1967.-Вып -2. С.5-20.

Злобин, А.Е. Загадка Тунгусского метеорита на пороге XXI века [Текст]/ А.Е.Злобин.-Москва: ЦИАМ, 1996.- 26с.

Зоткин, И. Т. Моделирование Тунгусского взрыва [Текст]/ И.Т.Зоткин, М.А. Никулин// Природа.-1966.- №6.- С.81-89.

Коробейников, В.П. Моделирование и расчет взрыва Тунгусского метеорита [Текст]/ В.П.Коробейников, П.И. Чушкин, Л.В. Шуршалов // Взаимодействие метеоритного вещества с Землей: сб. ст.- Новосибирск: Наука, 1980.С.115-137.

Коробейников, В.П. О расчете наземных разрушений при воздушном взрыве метеорита [Текст]/ В.П. Коробейников, П.И. Чушкин, Л.В. Шуршалов // Космическое вещество на Земле: сб. ст. - Новосибирск: Наука, 1976.- С. 54-65.

Никольский, Г.А. Согласованная модель Тунгусского явления [Текст]/ Г.А. Никольский,

Ю.Д. Медведев, Э.О. Шульц, 100 лет Тунгусскому кометному телу. Материалы

конференции 25 марта 2008. Санкт-Петербург, 2008. - С. 49 - 62.

Фаст, В.Г. Статистический анализ параметров Тунгусского вывала. [Текст]/ Проблема

Тунгусского метеорита. Вып. 2. Томск: ТГУ, 1967. - С. 40 - 61.

Цикулин, М.А. Приближенная оценка параметров Тунгусского метеорита 1908 г. по

картине разрушения лесного массива [Текст]/ М.А. Цикулин // Метеоритика, 1961.-

Вып.20.-С. 87-91.

Цынбал М.Н. Уточненная модель газовоздушного взрыва Тунгусского болида и его последствий. [Текст]/ М.Н. Цынбал, В.Э. Шнитке, 100 лет Тунгусскому кометному телу. Материалы конференции 25 марта 2008 г. Санкт-Петербург, 2008. - С. 62 - 73. Шорт, Н.М. Ударные процессы в геологии [Текст]/ Н.М. Шорт // Взрывные кратеры на Земле и планетах: сб.ст. - М.:Мир, 1968.- С. 30-67.

Эпиктетова,Л.Е. Новые показания очевидцев падения Тунгусского метеорита [Текст]/ Л.Е.Эпиктетова // Вопросы метеоритики. Проблема Тунгусского метеорита: сб. ст. -Томск: Изд-во Том. ун-та, 1976.- С. 20-34.

Материалы опубликованы в сборнике

«Феномен Тунгуски: многоаспектность проблемы».

Новосибирск, 2008. ООО ИПФ АГРОС -С. 161 - 164.

Автор: Кувшинников Валерий Михайлович, КСЭ, радиоинженер, Томск, НИИ Кардиологии, дом. адрес: 634012, Томск, пер. Нахимова, 10, кв. 13. тел. 54-13-61