От яркого болида к метеоритному дождю.

В Москве на улице Марии Ульяновой находится Комитет по метеоритам Академии наук СССР, в котором висит картина «Падение Сихотэ-Алинского метеорита». Ее написал художник П. И. Медведев, по счастливой случайности оказавшийся очевидцем уникального явления. 12 февраля 1947 года он увидел необычайно яркий болид, пронесшийся по небу и скрывшийся за горизонтом. День был солнечный, но болид светил ярче Солнца. Через несколько минут после исчезновения болида послышались звуки, напоминающие орудийную канонаду. Несколько часов на месте траектории болида был виден его след.

П. И. Медведев был потрясен увиденным и, что называется «не сходя с места», восстановил полет болида на известном теперь холсте. И сегодня каждый из нас, посмотрев картину, может, пусть в малой степени, почувствовать себя свидетелем грандиозного небесного явления. Явления, известного сейчас как падение Сихотэ-Алинского метеорита — самого крупного железного метеорита, полет которого в атмосфере происходил на глазах у многих очевидцев.

Метеорит выпал в отрогах Сихотэ-Алинского хребта в Приморском Крае в виде обильного «железного дождя». За все время исследований района падения было найдено на поверхности и извлечено из грунта множество осколков гигантского тела, имевших массу от долей грамма до нескольких тонн. Общая масса доставленного в Москву метеоритного вещества превысила 37 т, причем предполагается, что много вещества осталось в тайге. Несмотря на то что метеорит был железный, он многократно дробился в атмосфере, породив великое множество осколков. Когда вы пытаетесь бросить ком сухого рыхлого снега, то он, не долетая до цели, рассыпается в полете. На него действует сила сопротивления воздуха. Сихотз-Алинский метеорит во много раз прочнее снежного кома, однако вследствие громадной скорости движения метеорита в атмосфере сила сопротивления воздуха, давящая на метеорит, достигает огромных значений.

Многочисленные осколки, собранные в месте падения, представляли собой не просто части одного целого, но и содержали в себе информацию о критических стадиях разрушения метеорита. Анализируя формы различных осколков, Е. Л. Кринов выделил три стадии дробления метеорита. На первой стадии громадное метеорное тело, сохранявшее космическую скорость, раскололось на осколки, которые в дальнейшем взаимодействовали с атмосферой, оплавляясь и покрываясь корой плавления (при этом сгладились все острые углы и выступы осколков). На второй дробились наиболее крупные осколки, на поверхности которых при дальнейшем полете к Земле сохранились следы оплавления (но углы и выступы сгладиться не успели). На третьей стадии, наступившей на высоте, где скорость метеорита значительно уменьшилась, осколки после дробления даже не оплавились, сохранив поверхности разломов в практически нетронутом атмосферой виде.

По оценкам тело, проникшее 12 февраля 1947 года в атмосферу Земли, имело начальную массу не менее 40 т. Какова же его природа?

Совокупность многих косвенных данных указывает, что Сихотэ-Алинский метеорит является осколком астероида. Биография подавляющего большинства найденных на Земле метеоритов менее определенна. Ведь отсутствуют сведения об орбитах этих метеоритов до их падения на Землю. Восстановить путь вокруг Солнца космических тел, выпавших на нашу планету десятки, сотнп, тысячи и миллионы лет назад, не представляется возможным.

Единственный наиболее надежный здесь путь — это фотографирование атмосферной траектории метеорита с двух или более удаленных друг от друга пунктов. Впервые, случайно, это удалось сделать чехословацким астрономам 7 апреля 1959 года. Болид, порожденный метеороидом, был сфотографирован метеорным патрулем Онджеевской обсерватории и корреспондирующими станциями. В результате детальной обработки снимков было установлено, что космическое тело, породившее болид, не могло полностью разрушиться в атмосфере и остатки его должны выпасть на поверхность Земли. Определив район падения, астрономы организовали поиск и действительно нашли в местечке Пшибрам несколько обломков каменного метеорита. Расчеты показали, что метеорит Пшибрам (метеориты получают названия по месту их падения) имел типично астероидную орбиту.

Это случайное фотографирование атмосферной траектории метеорита стимулировало разработку аппаратуры для подобного рода наблюдений. Поскольку болид — очень яркий метеор, а мы знаем, что число метеоров с увеличением их яркости резко убывает, необходимо постоянно держать под контролем все небо, чтобы не упустить ни одного болида. 3. Цеплеха остроумно решил эту проблему, сконструировав небольшие и сравнительно дешевые камеры, главным элементом которых служило выпуклое алюминированное зеркало, отражающее изображение всего неба в объектив фотоаппарата.

Такие камеры были рассеяны на территории Чехословакии в среднем на расстоянии 100 км друг от друга. Недостатком этих камер являлась малая светосила, позволявшая фотографировать только болиды ярче — 6^m. Впоследствии эта часть камер была заменена на новые миниатюрные камеры, оснащенные светосильными объективами «Рыбий глаз», имеющими поле зрения 180°. Эти камеры охватывают все небо единым взглядом и не требуют применения выпуклого зеркала (рис. 17). Количество станций было увеличено, часть из них была размещена на территории ГДР и ФРГ. Эта система станций получила название Европейской болидной сети. Разворачивались болидные сети и в других странах: СССР, США, Канаде, Великобритании. В США сеть болидных камер была размещена на равнинах прерий и названа Прерийной сетью.

Задача, которую ставили перед собой ученые, заключалась в фотографировании траекторий болидов с нескольких пунктов и в нахождении по ним районов выпадения метеоритов с дальнейшим определением орбит порождающих их тел (рис. 18). После удачи с метеоритом Пшибрам казалось, что специализированные болидные сети могут дать в этом смысле богатейший материал.

Болидов, действительно, было сфотографировано много — только одной Прерийной сетью несколько тысяч. Однако из числа выпавших после них метеоритов удалось найти лишь три: Лост-Сити в США, Иннисфри в Канаде и Хохленлагенбек в ГДР. Определение их орбит показало, что эти метеориты, так же как и метеорит Пшибрам, пришли к нам из пояса астероидов. Почему же при таком обилии болидов метеоритов оказалось ничтожное количество?

Рис. 17. Болид, сфотографированный в ЧССР с помощью объектива «Рыбий глаз».

Еще в 1946 году известный советский исследователь Б. Ю. Левин, исследуя особенности взаимодействия метеорных тел с атмосферой, пришел к заключению, что только те тела могут выпадать на поверхность Земли в виде метеоритов, скорость входа которых не слишком превышает 20 км/с. Тела, врезающиеся в атмосферу с большей скоростью, подвергаются такой тепловой и ударной нагрузке, что неминуемо полностью разрушаются независимо от их механической прочности.

Рис. 18. Снимки болидов, полученные на метеорном патруле Института астрофизики АН ТаджССР.

Показательны в этом отношении все три упоминавшихся выше метеорита. По оценкам начальная масса Иннисфри составляла 15 кг, а Лост-Сити — от нескольких десятков до сотен килограммов. Оба тела вошли в атмосферу со скоростью 14 км/с и «сумели» сохранить относительно большое количество массы: 4,6 и 17 кг соответственно. Начальная масса метеорита Пшибрам оценена в несколько тонн, но до поверхности Земли «добралось» только 9,5 кг. Скорость входа метеорита имела почти критическое значение (20,8 км/с), так что еще чуть-чуть, и падение метеорита могло и не состояться.

Попытки вычислить траектории метеоритов до их падения на Землю предпринимались и до того, как были найдены метеориты Пшибрам, Лост-Сити и Иннисфри. Путем опроса десятков, а порой и сотен очевидцев устанавливались время пролета метеорита в атмосфере, его угловая и линейная скорости, направление движения. Б. Ю. Левин и его ученица А. Н. Симопенко нашли интересную возможность уточнить элементы орбит многих метеоритов. Они исходили из соображения, что интервал возможных скоростей входа метеоритообразующих тел не очень велик: от 11,2 до 22 км/с. Приписывая этим телам все значения скоростей интервала, Б. Ю. Левин и А. Н. Симоненко получили для каждого метеорита сравнительно узкий «пучок» возможных орбит. В результате им удалось показать, что из пестрого многообразия астероидов наиболее щедрыми поставщиками метеоритов являются астероиды групп Амура и Аполлона. (В отличие от семейств группы астероидов это не «родственники», имеющие общую родословную, а случайные близкие «соседи».).

С 15 июля по 21 августа 1988 года на высокогорной обсерватории Санглок Института астрофизики Академии наук Таджикской ССР царило великое напряжение, вызванное сближением астероида Торо с Землей.

Торо — астероид из группы Аполлона, той самой группы, которую давно подозревают в тесной связи с падающими на Землю метеоритами. Именно Торо оказался со своим свойствам ближе всего к одному из типов хондритов.

Американский астрофизик У. К. Хартманн высказал предположение, что выпавшие на Землю хондриты этого типа являются «щебенкой», образовавшейся в результате ударов по поверхности Торо более мелких, но более прочных астероидов.

Однако с момента успешного наблюдения Торо в 1972 году в США прошло 16 лет, за которые возникли новые вопросы, связанные с исследованием природы уникального астероида. Появилось много косвенных свидетельств того, что астероиды группы Аполлона, Амура и Атона могут быть ядрами угасших комет. К большому сожалению, все многочисленное семейство трех «А» — чрезвычайно слабые астероиды, что в значительной степени затрудняет их физические исследования.

Поэтому Торо оказался подарком судьбы. Основная задача, которую поставили перед собой сотрудники института Н. Н. Киселев и Г. П. Чернова, — это оценить альбедо астероида, т. е. отражательную способность поверхности астероида. По современным представлениям ядро кометы должно быть темным, а, следовательно, альбедо очень малым.

К сожалению, объект был настолько слабым, что только многолетний опыт и мастерство давали слабую надежду, что его удастся обнаружить на небе. Его блеск менялся от 13,5^m до 15,5^m, что связано с вращением астероида, в результате которого он поворачивается к наблюдателю то «лицом», то «боком».

Торо приблизился к Земле так близко, что в удачные моменты в искатель однометрового телескопа на Санглоке было видно, как он перемещается по небу: за минуту наблюдений объект смещался в поле зрения на 15 секунд дуги. Такое быстрое перемещение позволило хотя и с трудом, но различить его среди абсолютно неподвижных звезд фотоумножителем. Однако оно же являлось врагом номер один при регистрации света, идущего от астероида. И без того скудные порции фотонов света рассеиваются вдоль изображения траектории.

В самом деле, если вы ложку воды выльете на ковер в одном месте, пятно будет долго сохнуть. А если эту воду будете лить, перемещая ложку, то на ковре вытянется едва заметная влажная полоска, которая высохнет значительно быстрее. При наблюдении слабых объектов астрономы борются за то, чтобы как можно больше фотонов света пришлось на одно и то же место фотопластинки или катода фотоумножителя. Этот способ называется накоплением света. От слабых неподвижных объектов это с большим трудом, но удается сделать. А какое может быть накопление от перемещающегося с большой скоростью по небу астероида! Это та же движущаяся ложка с водой.

И все-таки благодаря мастерству наблюдателей, прекрасным астроклиматическим условиям на Санглоке, редкой по ясности погоде удалось получить немало результатов.

Кстати, оценка альбедо показала, что поверхность астероида обладает достаточно высокой отражательной способностью, заставляющей пока усомниться в кометной природе замечательного астероида. Конечно, окончательный вывод делать преждевременно, но вот одна из важных характеристик небесного тела пока говорит в пользу астероидной природы Торо.