Атмосферно-сейсмический эффект Челябинского метеороида

Abstract

Предмет и цель работы: Исследованы параметры ударно-волнового источника в атмосфере и вызванных им сейсмических колебаний. Методы и методология: Проведено моделирование атмосферных и сейсмических процессов, вызванных пролетом и взрывом Челябинского метеороида 15 февраля 2013 г. Результаты моделирования сравнены с результатами наблюдений, выполненных на ряде сейсмических станций. Результаты: Показано, что продолжительность ударно-волнового воздействия была близка к 97 с, время запаздывания ударной волны в местах разрушений по отношению к моменту ее генерации на высотах 23÷53 км составляло 77÷295 с при удалениях 23÷84 км. Установлено, что длина области разрушений под действием ударной волны при избыточном давлении не менее 0.7 кПа составила 125÷130 км, а ее ширина на разных участках траектории метеороида – 16÷60 км. Найдена регрессия для зависимости длительности сейсмического сигнала от пройденного сейсмической волной расстояния. По результатам расчетов и наблюдений характерное время воздействия сейсмического источника составляло около 40 с. Для сейсмических колебаний с периодом 20÷50 с установлена зависимость групповой скорости от периода. По оценкам, глубина затухания сейсмических волн с частотами 0.25÷3.0 Гц была около 10÷20 Мм, а скорость движения земной коры – 5.7÷7.0 мкм/с.

Предмет і мета роботи: Досліджено параметри ударно- хвильового джерела в атмосфері та викликаних ним сейсмічних коливань. Методи та методологія: Виконано моделювання атмосферних та сейсмічних процесів, викликаних прольотом та вибухом Челябінського метеороїду 15 лютого 2013 р. Результати моделювання порівняно з результатами спостережень, виконаних низкою сейсмічних станцій. Результати: Показано, що тривалість ударно-хвильового впливу була близькою до 97 с, час запізнення ударної хвилі в місцях руйнувань відносно моменту її генерації на висотах 23÷53 км складав 77÷295 с на віддаленнях 23÷84 км. Встановлено, що довжина зони руйнувань під дією ударної хвилі за надмірного тиску не менш ніж 0.7 кПа склала 125÷130 км, а її ширина на різних ділянках траєкторії метеороїду – 16÷60 км. Знайдено регресію для залежності тривалості сейсмічного сигналу від пройденої сейсмічною хвилею відстані. За результатами розрахунків та спостережень характерний час впливу сейсмічного джерела склав близько 40 с. Для сейсмічних коливань з періодом 20÷50 с встановлено залежність групової швидкості від періоду. За оцінками, глибина згасання сейсмічних хвиль з частотами 0.25÷3.0 Гц була близькою до 10÷20 Мм, а швидкість руху земної кори – 5.7÷7.0 мкм/с.

Purpose: The parameters of the shock-wave source in the atmosphere and seismic oscillations that this source caused are investigated Design/methodology/approach: The atmospheric and seismic processes caused by the passage and explosion of Chelyabinsk meteoroid on February 15, 2013 have been modelled. The model results are compared with the observation results obtained at several seismic stations. Findings: The shock-wave impact duration is shown to be equal to approximately 97 s, and the time delays of the shockwave at the sites of destruction relative to its generation time at altitudes of 23 - 53 km are shown to be equal to 77 - 295 s in the distance range interval of 23  84 km. The length of the area destructed by the shock with the access pressure of no less than 0.7 kPa is determined to be equal to 125 - 130 km, and its width to 16 - 60 km at various parts of the meteoroid path. The regression relation between the duration of the seismic signal and the length of the seismic wave path has been determined. The characteristic scale time of seismic source impact is equal to approximately 40 s. In the 20 - 50 -s period range of seismic oscillations, the dependence of the group speed on period is established. The attenuation depth of seismic waves is estimated to be approximately 10 - 20 Mm in the frequency range of 0.25 - 3.0 Hz, and the Earth’s crust speed to 5.7 - 7.0 μm/s.