Акустические эффекты Челябинского метеороида

Abstract

Предмет и цель работы: Исследуются параметры акустического сигнала (период, время запаздывания, скорость прихода, длительность, коэффициент затухания), сгенерированного при пролете и взрыве Челябинского метеороида 15 февраля 2013 г., вместе с параметрами атмосферы. Методы и методология: С использованием временных зависимостей уровня акустических сигналов, зарегистрированных на ряде инфразвуковых станций, получены основные параметры сигналов и проведено их сравнение с результатами моделирования. Результаты: Показано, что время запаздывания инфразвукового сигнала увеличивалось примерно по линейному закону при увеличении расстояния между акустическим источником и местом наблюдения. Средняя скорость прихода инфразвуковой волны была около 270 м/с. В спектре сигнала наблюдались составляющие с периодом (10 - 100 с, преобладала гармоника с периодом около 30 с. Длительность инфразвукового сигнала определялась протяженностью его источника (50 - 90 км) и дисперсионным расплыванием инфразвукового сигнала в атмосфере, зависящим от расстояния, проходимого волной. Общая длительность сигнала составляла 6 - 30 мин при расстоянии 540 - 5780 км. Найдены регрессионные зависимости времени запаздывания и удлинения акустического сигнала от пройденного расстояния.Характерная длина затухания инфразвука в зависимости от трассы составляла 1000 - 3000 км. Показано, что эффект взрывной ударной волны был значительно сильнее эффекта баллистической волны почти на всех высотах.

Предмет і мета роботи: Досліджуються параметри акустичного сигналу (період, час запізнення, швидкість приходу, тривалість, коефіцієнт згасання), згенерованого польотом та вибухом Челябінського метеороїду 15 лютого 2013 р., разом з параметрами атмосфери. Методи та методологія: З використанням часових залежностей рівня акустичних сигналів, зареєстрованих низкою інфразвукових станцій, отримано основні параметри сигналів та виконано їх порівнняння з результатами моделювання. Результати: Показано, що час запізнення інфразвукового сигналу збільшувався приблизно за лінійним законом зі збільшенням відстані між акустичним джерелом та місцем спостереження. Середня швидкість приходу інфразвукової хвилі становила близько 270 м/с. У спектрі сигналу спостерігались складові з періодом 10 -100 с, переважала гармоніка з періодом близько 30 с. Тривалість інфразвукового сигналу визначалась протяжністю його джерела (50 - 90 км) та дисперсійним розпливанням інфразвукового сигналу в атмосфері, яке залежало від відстані, що проходила хвиля. Загальна тривалість сигналу складала 6 - 30 хв для відстані 540 - 5780 км. Знайдено регресійні залежності часу запізнення та подовження акустичного сигналу від пройденого шляху. Характерна довжина згасання інфразвуку в залежності від траси складала 1000 - 3000 км. Показано, що ефект вибухової ударної хвилі був значно сильнішим ефекту балістичної хвилі майже на всіх висотах.

Purpose: The parameters (period, time delay, celerity, duration, and the rate of attenuation) of the acoustic signal which was generated during the Chelyabinsk meteoroid passage and explosion on February 15, 2013 are investigated along with atmospheric parameters. Design/methodology/approach: With the temporal variations in the level of the acoustic signals acquired at an array of acoustic stations, the principal signal parameters are determined and their comparison made with the model results. Findings: The time delay of the infrasound signal has been shown to increase approximately linearly with the distance between the acoustic source and an observation station. The mean celerity of the infrasound wave is approximately 270 m/s. The signal spectrum exhibits components with periods of 10 - 100 s, and the harmonic with an approximately 30-s period prevails. The duration of the infrasound signal is established by its source length (50 - 90 km) and the infrasound signal spreading due to dispersion in the atmosphere that depends on the distance the wave has traveled. The overall duration of the signal is equal to 6  30 min for the range of 540 - 5780 km. The regression relations between the time delays and the acoustic signal spreading have been determined as a function of path length. The characteristic scale length of infrasound attenuation depends on a specific path and varies within 1000 - 3000 km. The effect of the moving shock created by the explosion is shown to be much greater than the effect of the ballistic wave almost at all altitudes.