Когда мы видим, как метеор вспыхивает в небе и исчезает, кажется, что причина проста – трение воздуха. Более того, если вы опросите своих друзей или коллег, то вероятнее всего, 80% ответят о причине именно ссылаясь на трение воздуха. Но на самом деле процесс гораздо сложнее и включает аэродинамику, физику плазмы, теплопередачу и даже химию разрушающихся материалов. Разберём его на высоком уровне.
Объекты, входящие в атмосферу Земли, движутся со скоростью от 7,8 км/с (орбитальная) до 70 км/с (метеоры). При таких скоростях воздух перед телом не успевает разбежаться и сжимается до экстремальных плотностей. Это не просто «воздушное сопротивление» - это ударная волна, где температура может превышать 3 000–10 000 °C, а молекулы кислорода и азота начинают диссоциировать и ионизироваться, превращая газ в плазму.
Воздух перед телом резко сжимается, и его температура растёт по закону адиабатического сжатия. Для метеора со скоростью 15 км/с такое приводит к ионизации воздуха и формированию плазменного кокона вокруг объекта.
В результате на поверхности космического тела образуется светящийся плазменный слой. Его температура может быть выше, чем температура плавления большинства металлов и каменных пород. При этом важную роль играет не только контактный нагрев, но и радиационное излучение плазмы, которое буквально обжигает объект изнутри световым потоком.
Материал поверхности начинает разрушаться особым образом — через абляцию.
Это процесс, при котором слой материала испаряется или отслаивается, унося с собой тепло и снижая температуру глубинных слоёв. Именно поэтому теплозащитные экраны космических аппаратов делают из композитов на основе углерода, феноловых смол и кварцевых волокон — они испаряются контролируемо, не допуская перегрева корпуса. Это называется абляционной защитой.
На финальных стадиях объект испытывает не только нагрев, но и колоссальные аэродинамические нагрузки - динамическое давление может достигать сотен мегапаскалей. Это приводит к тому, что метеоры буквально взрываются на высоте 20–40 км, как это сделал Челябинский метеорит в 2013 году.
Не забывайте ставить лайки 👍 и подписываться на канал ✔️, если материал понравился! Так вы увидите больше интересных статей, а моему каналу это поможет развиваться.