Небесный огонь: откуда берутся падающие звезды?

Ежедневно в атмосферу Земли из космоса попадают тонны межпланетного и даже инопланетного вещества. Это и мелкая пыль, которая попросту оседает на поверхности, и крупные куски вещества, называемые астероидами или метеорными телами. Когда такое тело входит в атмосферу, то загорается  — наблюдатели видят вспышку метеора или, если уж совсем отвлечься от научной терминологии, падающую звезду.

Но почему пылинка или камень, который вторгается в обширный воздушный слой планеты, сгорает, взрывается или, как минимум, плавится, теряя часть своей массы? В научно-популярной литературе часто пишут, что всему виной трение о воздух. Конечно, оно может разогреть любой объект, который движется с высокими скоростями — а небольшие астероиды падают на Землю со скоростью до 74 километров в секунду. Как тут не сгореть?!

На самом деле феномен имеет совсем другую природу. Хотя трение о воздух вносит небольшой вклад в нагрев и разрушение метеорных тел, в основном процесс существует благодаря сжатию газа. Это явление хорошо знакомо летчикам и техникам по работе сверхзвуковой авиации и носит название аэродинамического нагрева.

Когда объект входит в атмосферу, слой газа впереди него начинает быстро сжиматься. Это значит, что происходит рост плотности, температуры и давления. Раскаленное вещество нагревает небесный объект, который начинает плавиться и светиться. А уж если в нем есть микроскопические трещины, то весьма вероятно полное или частичное разрушение.

При этом от разгоряченного газа тепло передается не только при непосредственном контакте с летящим метеорным телом, но и благодаря излучению. Не стоит также забывать, что из-за взаимодействия с молекулами горячего газа падающий астрономический объект частично испаряется, его просто сдувает слой за слоем…

Установлено, что при движении со скоростью более одного километра в секунду обшивка самолета или ракеты может разогреться до +100 градусов Цельсия.  Если в атмосфере двигается объект, который способен преодолевать восемь километров за секунду, то прилегающий воздух  раскаляется до семи тысяч градусов. Тепло такой воздушной подушки может испепелить небольшое метеорное тело.

Относительно крупные, но рыхлые космические гости под действием аэродинамического нагрева как правило взрываются, иногда не оставляя  после себя каких-то значительных осколков. Так, например, произошло с Тунгусским космическим телом, которое взорвалось на высоте в несколько десятков километров и фактически полностью испарилось.

Но вот тяжелые объекты, чья плотность сравнима с плотностью металлов, могут некоторое время выдерживать аэродинамический нагрев, хотя и теряют при этом часть своей массы. Поэтому земные спускаемые аппараты и крупные астероиды достигают поверхности Земли без значительных повреждений. И если в первом случае это, несомненно, хорошо, то во втором может принести человечеству массу проблем.