"...И, Куликом сооруженный,
Под дубом тем стоит лабаз,
Он безотказно кормит нас..."
 
  В.К. ЖУРАВЛЕВ (Новосибирск)

АНАЛИЗ КАРТЫ ЗОЛЬНОСТИ ТОРФА
В РАЙОНЕ ВЫВАЛА 1908 ГОДА

Окончил Томский гос. университет, радиофизический факультет. Работал в Томском политехническом институте, в институтах Новосибирского Академгородка. Кандидат физико-математических наук. Один из организаторов и участников Комплексной самодеятельной экспедиции по изучению Тунгусского метеорита. Участвовал в полевых работах 11 экспедиций в район падения Тунгусского метеорита. Автор и соавтор научных статей, монографий и изобретений. В 80-90 гг. был директором Новосибирского филиала Центра по изучению аномальных явлений (СибНИЦ АЯ).

1. Аналог поля зольности

Многолетние исследования слоя торфа, возникшего из мха прироста 1908 г. в районе Тунгусской катастрофы, проводившиеся под руководством Н.В. Васильева и Ю.А. Львова, позволили составить карту территориального распределения колонок торфа, в которых слой, включающий год катастрофы, обогащен минеральной фракцией (Рис. 1). Авторы этой публикации отметили, что выявленная структура является необычно сложной, неожиданной и "требует тщательной расшифровки" [1]. Хотя эта карта была опубликована еще в 1976 г., до сих пор в научной литературе не было сделано попыток ее интерпретации.

Рис.1 Схематическая карта территориального распределения проб торфа, в которых в 1969 - 1970 гг. выделяли слой 1908 года.
Пунктиром обведены зоны, включающие пробы с пиком содержания золы в этом слое.
Обозначения: Б - большая дугообразная зона, М - малая дугообразная зона, Э - малая зона на востоке, Ф - эпицентр Фаста, ОО* - отрезок, выбранный как масштаб схемы (расстояние между фронтами дуг). Углы: α - угол визирования концов дуги М из точки О, угол, обозначенный в табл. 1 β - размах дуги Б, угол, обозначенный в табл.1 μ - размах дуги М. Угол ψ визирует симметричные зоны на западе из центра зоны Э, угол φ - визирует симметричные зоны на западе из эпицентра Ф. Пустые кружки - пробы без пика зольности.

В 1994 г. в книге В.К. Журавлева и Ф.Ю. Зигеля [2] было предложено ее истолкование на качественном уровне, которое, однако, не вызвало интереса в среде исследователей проблемы Тунгусского метеорита. В настоящей работе эта интерпретация излагается более подробно с применением некоторых количественных оценок имеющегося фактического материала.

Рис.2 Схема линий равных давлений (изобар), полученная при компьютерном моделировании контактного взрыва [3,4].
Отрезки и углы, нанесенные на схему, аналогичны построенным на Рис.1. Обозначения те же.
Оси координат - горизонтальная - R, вертикальная - D.

Автор обращает внимание на неожиданное и, на первый взгляд трудно объяснимое сходство схематической карты зольности торфа с полем ударной волны, возникающей при контактном наземном взрыве. Американские исследователи опубликовали схемы изобар двухмегатонного заряда, заглубленного на несколько сантиметров в скальную вулканическую породу (туф). Двумерные схемы изобар были получены на компьютере в рамках гидродинамической модели в разные моменты времени после инициирования заряда [3, 4]. Одна из этих схем приведена на Рис. 2 , она показывает поле изобар в горной породе в момент времени через 0,10 миллисекунд после инициирования заряда.

Взрыв на границе скала-воздух порождает в трехмерном пространстве горной породы почти полусферическую ударную волну, имеющую довольно сложную структуру: внешние изобары образуют, грубо говоря, полусферу, внутренние - гиперболоид. Через 1x10 -4 с от момента взрыва поле избыточного давления возмущает горную породу на глубину до 9 м. Отраженная ударная волна, как следует из результатов машинного эксперимента, формируется не на геометрической границе скала-воздух, а в скале на глубине нескольких метров.

На рис. 2 видно, что в момент Т = 1,0x10 -4 с на глубине 4 м формируется "обратный" гиперболоид М, ограничивающий зону давления, соизмеримую по величине давления с зонами падающей ударной волны, но меньшую по геометрическим размерам. Уже через 1 мс фронт большого гиперболоида Б достигает глубины около 20 м, при этом давление на его границах падает с 5000 до 500 кбар. На глубине около 10 м давление в этот момент времени падает до 100 кбар. Отраженная ударная волна, генерированная в виде малого гиперболоида М, уходит в атмосферу, превращаясь в воздушную ударную волну. Она идет вслед за воздушной ударной волной, распространяющейся от верхней части заряда. Воздушные ударные волны на схемах изобар не показаны.

Мы выдвигаем предположение, что поля повышенной зольности торфа на рис. 1 представляют собой "запись" изобар ударной волны, действовавшей на поверхность Земли в момент взрыва Тунгусского метеорита. На местности большая дуга Б находится в той же зоне, что и изодинама с минимальной дисперсией, отвечающей на карте Фаста максимальному значению горизонтальной компоненты ударной волны. Возможность такой "записи" ударных волн моховой подушкой является неожиданностью, не предсказанной ранее никакой моделью. Такое "странное" предположение оправдывается вытекающими из него нетривиальными следствиями. О них будет сказано далее.

Можно рассмотреть два возможных физических механизма регистрации ударной волны моховым покровом болот.

Авторы работы [1] построили схему территориального распределения зон с повышенным содержанием минерального остатка после озоления слоя торфа 1908 г. Геометрически правильное, симметричное распределение пыли взорвавшегося тела возможно, если отрыв фронта ударной волны от трехмерного "поршня" продуктов взрыва еще не произошел, когда ударная волна коснулась поверхности земли. Размеры Тунгусского космического тела (ТКТ) по масштабам центральной зоны вывала исследователи обычно оценивают как величину порядка 102 м. Как известно из теории химического взрыва, ударная волна отрывается от подпирающих ее продуктов взрыва на расстоянии 8-15 радиусов заряда [5]. Высота взрыва над эпицентром Фаста разными авторами оценивалась как 5-11 км. Следовательно, это объяснение могло бы быть правдоподобным, если бы объемная плотность энергии взрыва была бы на один-два порядка выше, чем та, которая имеет место при взрыве химического заряда. Поскольку такие оценки публиковались [6], этот вариант следует рассматривать как возможный.

Другой вариант объяснения механизма действия природного "запоминающего устройства" сводится к предположению, что слой мха катастрофной эпохи был смят и уплотнен при прохождении ударной волны и его повышенная зольность связана не с привнесением минерального вещества, а с повышенной плотностью торфа в этом слое.

2. Сравнение геометрии поля зольности с эталоном

Рассматривая поля изобар, полученных при моделировании мощного взрыва, как эталон при изучении схемы поля зольности торфа в области вывала леса 1908 г., выполним простые геометрические построения, позволяющие изучить поставленную задачу количественно. Результат построения дан на рис. 3.

Рис. 3. Модель формирования системы ударных волн при воздушном взрыве полого объекта и возникновение отпечатков на поверхности земли.
Обозначения зон на земле и ударных волн, их породивших, те же, что на рис.1 и 2.
DD' и RR' - оси координат, аналогичные осям координат рисунка 2.

Сопоставляем поле, очерченное на рис. 2 изобарой 5000 кбар с самым крупным полем, заключающем в себе пробы с повышенной зольностью - с "большой дугой" и обозначим эти зоны на обоих рисунках Б. На обеих схемах видим "обратную" малую дугу, которую обозначим М. На рис. 2 источник энергии взрыва окружен изобарой 2000 кбар в виде эллипсовидного контура Э. Находим ему соответствующее небольшое поле и на рис. 1. На схеме распределения проб зольности есть еще два почти симметрично расположенных небольших пятна на запад от эпицентра вывала Ф, рассчитанного Фастом. На схеме эталона такие зоны отсутствуют. Никаких особенностей на рис. 2, которые можно было бы сопоставить с точкой Ф, нет. Выбираем два эталонных расстояния - большую ось эллипса Э, обозначая ее как e и расстояние между фронтами большой Б и малой М дуг ОО*, которую обозначим как h. Теперь - в результате измерений на рис. 3 - можно убедиться, что сходство полей, представленных на рис. 1 и рис. 2 - не только можно воспринять визуально, оно доказывается количественными совпадениями большинства геометрических параметров. Исключением является расстояние S между точкой О и центром эллипса Э - на схеме зольности это расстояние в 2 раза больше, чем на эталонной схеме. Таблица 1 позволяет сравнить угловые характеристики исследуемой схемы с эталонной, таблица 2 - характерные линейные величины.

Таблица 1. Характерные углы полей контактного взрыва и полей зольности торфа в районе Тунгусской катастрофы

Углы Обозначения углов Для контактного
взрыва, градусы
Для полей зольности, градусы
Угол визирования дуги М из точки О α 47 50
Угол раствора дуги Б β 102 103-110
Угол раствора дуги М μ 106 105
Угол визирования из центра зоны Э локальных зон на западе ψ - 28-30
Угол визирования из эпицентра Фаста локальных зон на западе φ - 57-60

Таблица 2. Относительные расстояния на схеме изобар контактного взрыва и на схеме полей зольности торфа в районе Тунгусской катастрофы

Характерные расстояния Обозначения
(безразмерные единицы)
Для контактного взрыва Для полей зольности
Хорда дуги Б b/e 5,5 5
Хорда дуги М m/e 1,9 1,4
Хорда дуги Б b/h 1,95 2,3
Хорда дуги М m/h 0,68 0,65
Отношения хорд дуг Б и М b/m 2,9 3,3-3,6
Расстояние от фронта дуги Б до центра Э S/h 1,25 2,6

Примечание. Обозначения эталонных расстояний: Большая ось эллипса Э - е; Расстояние ОО* - h.

Убедившись в близости углов и относительных расстояний на обеих схемах, обратим внимание на абсолютные величины характерных расстояний на них. На карте зольности расстояния выражены в километрах, на эталонной схеме - в метрах. При этом на поверхности земли в районе вывала 1908 г. нет никаких следов наземного контактного взрыва - не только в виде кратера, неизбежного при мегатонных взрывах, но и каких-либо особенностей в характере или структуре вывала, ни в зоне Э, ни в местах, запечатлевших "отпечатки" ударных волн. Эти факты требуют считать, что ударная волна, зарегистрированная моховым покровом и ударная волна, породившая вывал леса, не идентичны. В то же время эпицентр Фаста занимает не случайное положение в структуре рис.1.

Все эти на первый взгляд противоречивые особенности исследуемой структуры можно естественно объяснить в рамках следующей гипотезы.

Структура, выявленная при изучении зольности торфа, порождена полым источником ударной волны, находившимся в момент взрыва на расстоянии порядка 10 км от поверхности земли. Взрыв произошел внутри сфероидальной оболочки толщиной несколько метров. Граница между полостью и оболочкой имитирует условия на границе скала-воздух. При этом формируется система ударных волн того же типа, что при моделировании сильного взрыва в работаx [3, 4]. Источник взрыва, поперечник которого согласно модели рис.2, имел размеры порядка нескольких метров, исчезает как твердое тело.

Оказавшись в воздухе, сформировавшаяся система ударных волн автомодельно расширяется, сохраняя свою форму и характерные отношения размеров. В некоторый момент она встречается с поверхностью земли, на которой ее могут зарегистрировать "запоминающие устройства" биосферы (рис. 3).

Динамическое давление определяется как объемная плотность кинетической энергии Е:

E = 0,5dV2 ,

где d - плотность сред, V - cкорость частиц.

3. Некоторые количественные оценки

Полученные данные могут быть положены в основу компьютерного и натурного моделирования поля зольности торфа, обнаруженного в районе вывала 1908 г. Приведенные в таблицах 1 и 2 данные указывают на некоторые интересные выводы, следующие из предложенной модели.

Так, то обстоятельство, что отношение S/h на карте зольности в 2 раза больше, чем на схеме изобар, можно связать с движением источника ударной волны в случае Тунгусской задачи (американские авторы при моделировании считали источник взрыва неподвижным). Это предположение дает возможность рассчитать скорость ТКТ в последние доли секунды перед взрывом. Поправка на смещение системы координат, связанной с головной ударной волной, получается около 15 км. (Расстояние от точки О - переднего фронта ударной волны, зарегистрированной полем зольности на местности, до центра зоны Э приблизительно 30 км). В типичных случаях время достижения ударной волной высотного мегатонного взрыва земной поверхности находится в пределах 10-100 с. Отсюда скорость смещения системы координат, связанной с головной ударной волной, может оказаться в пределах от 1,5 до 0,15 км/с.

Определим минимальную толщину передней стенки оболочки заряда, которую в интервале времени от нуля до Т = 10 -4 с (т.е. времени формирования структуры рис.2) можно было бы рассматривать как неограниченную среду с плотностью твердого тела. Скорость детонации D для обычных взрывчатых веществ порядка 104 м/с, для сверхмощных - порядка 105 м/с. Следовательно, искомая толщина L = DT будет находиться в пределах от 1 до 10 м.

Две небольшие зоны загрязненного торфа, выделенные авторами [1] на запад от эпицентра Фаста, расположенные симметрично относительно траектории ТКТ и оси симметрии выделенных дуг, из центра зоны Э визируются под углом ψ, близким к 30 градусам. Из эпицентра Фаста этот угол увеличивается точно в 2 раза: φ = 60 градусов. Интересно, что угол 30 градусов совпадает с величиной, которую нашел Д.В. Дёмин из совершенно других данных, применяя фазово-корреляционный анализ для выделения регулярной лучевой структуры, замаскированной дисперсией направлений поваленных деревьев во внешней зоне вывала [7].

Хотя однозначная интерпретация этих закономерностей и совпадений является пока преждевременной, очевидно, что разнообразная информация о Тунгусской катастрофе, записанная "запоминающими устройствами" биосферы, ясно указывает на признаки высокоорганизованных процессов, сопровождавших этот феномен.

Литература
1. Львов Ю.А., Васильев Н.В., Ваулин П.П., Грязнова С.Н., Менявцева Т.А. Зола в слое торфа 1908 года. // Вопросы метеоритики. Томск: изд-во Томск. ун-та, 1976, с. 94-98.
2. Журавлев В.К., Зигель Ф.Ю. Тунгусское диво (История исследования Тунгусского метеорита). Новосибирск: ЦЭРИС, 1994, с. 337-339.
3. Броуд Г.Л. Действие ядерного взрыва // Действие ядерного взрыва. М.: Мир, 1971, с. 9-88.
4. Броуд Г.Л., Бьорк Р.Л. Образование воронки при мегатонном контактном взрыве. Там же, с.121-162.
5. Андреев К.К., Беляев А.ф. Теория взрывчатых веществ. М.: Оборонгиз, 1960, с.344.
6. Золотов А.В. Проблема Тунгусской катастрофы 1908 г. Минск: Наука и техника, 1969, с. 117, 155.
7. Дёмин Д.В. О некоторых особенностях энергоактивной зоны Тунгусского феномена 1908 г. Вопросы устойчивого и бескризисного развития. № 4/2 (секция наук о Земле). Новосибирск: Изд-во ИДМИ, 2001, с. 44-52.

 
Назад
 
 
Ходка!

Новости

Тунгусское Событие
(ликбез)

Гурман
(литературные странички)

Алёнино озеро

Лабаз
(проблемные статьи)

На грани фантастики

Командорка

Рабочка

Библиотека

Заповедник

Сезон

Эхо сезона
(отчеты о сезонах, дневники, "медвежьи истории", фотогалерея, Общие сборы)

Сибирская юбилейная
научная конференция
“100 лет Тунгусскому метеориту”
“50 лет КСЭ”

Помним...
(мемориал)

Сайты наших коллег

Кто мы

 

 

  Начало страницы