Waardoor explodeert een meteoriet?

[Bartjes]

Het is begrijpelijk dat een op aarde inslaande meteoriet door de plotseling vrijkomende kinetische energie een explosie oplevert. Maar wat gebeurt er als een meteoriet in de lucht explodeert? Waar komt die energie dan vandaan?

Zou het komen doordat de meteoriet bij het uiteenvallen plotseling een veel grotere wrijving ondervindt en daardoor ineens nog veel heter wordt?

[axumuxa]

Het is niet de wrijving van de lucht en de meteoriet die de meeste warmte genereert maar wel de lucht die samengeperst wordt door de meteoriet die de grootste hoeveelheid warmte genereert nog voor dat het de meteoriet heeft aangeraakt.

Ik neem aan dat het uiteenspatten in de lucht wel eens iets met water te maken kan hebben dat sneller opwarmt en uitzet dan het kan ontsnappen. Dus iets zoals een uiteenspattende kastanje in een microgolfoven.

[Michel Uphoff]

Zou het komen doordat de meteoriet bij het uiteenvallen plotseling een veel grotere wrijving ondervindt en daardoor ineens nog veel heter wordt?

Correct.

Meteorieten exploderen in het algemeen niet, althans niet op de klassieke manier. Wel vallen grotere meteorieten door de enorme g-krachten vaak uiteen, waardoor de kleinere brokstukken met een plots veel groter oppervlak bij gelijke massa veel sneller afremmen en vrijwel tegelijk verdampen. Het in zeer korte tijd vrijkomen van al die kinetische energie kan een enorme vuurbal en knal veroorzaken door de plotselinge expansie van gassen van de metoriet en de atmosfeer.

Soms veroorzaken grotere meteorieten ook een sonic boom, maar die is minder krachtig.

Soms vallen er resten van kometen (vuil ijs en steen) de atmosfeer binnen, en die kunnen wel degelijk door de heftige uitzetting van de waterdamp klassiek exploderen. De grote meteoriet van 1908 in Tunguska, Siberië wordt ervan verdacht een stuk van een komeet te zijn geweest. Bij de explosie op kilometers hoogte kwam zoveel energie vrij dat alle bomen in een oppervlak ter grootte van de provincie Groningen platgeslagen werden. Mogelijk is het toch een uiteengevallen meteoriet geweest, maar dan zouden er waarschijnlijk toch wel wat brokstukken gevonden moeten worden. Dat is niet het geval.

Als een meteoriet van forse omvang echt inslaat, kan dat natuurlijk een enorme hoeveelheid energie vrijmaken, met explosieve gevolgen.

De recente meteoriet in de Oeral is niet ingeslagen, maar viel uiteen en heeft het Aardoppervlak niet bereikt. Gezien de enorme lichtflits zal hier gebeurd zijn wat in het begin beschreef; de metoriet is uiteengevallen en heeft al haar kinetische energie in zeer korte tijd omgezet in warmte met een zware knal als gevolg:

[Benm]

Dat lijkt inderdaad de verklaring. Overigens is het ook niet zo vreemd - zo'n meteoriet warmt op tot extreme temperaturen, wellicht tot het smelt of zelfs kookpunt van een deel ervan. Als het dan uiteenvalt in kleine deeltjes die relatief meer oppervlak hebben dan 1 grote bal gaat het vrij snel en krijg je zo'n lichtflits.

Overigens is dat wellicht wel een meevaller, als het hele gevaarte in de grond was geslagen denk ik dat het een stuk slechter was afgelopen dan pakweg 1000 gewonden als gevolg van rondvliegend glas.

Het lijkt me een goede reminder wat de gevaren betreft, zeker op een dag waarop even later een behoorlijk grotere kei vlak langs de aarde scheerde. Die werd wel gevolgd en het was duidelijk dat hij zou missen, maar wel op een haartje na - de afstand was kleiner dan de afstand tot geostationaire satelieten, en ongeveer 1/6e van de afstand tot de maan. Als een brokstuk van die massa inslaat zijn de gevolgen amper te overzien.

[Bartjes]

Dank voor alle antwoorden.

[Michel Uphoff]

De berichtgeving over deze meteoriet is op zijn zachts gezegd tegenstrijdig:

Diverse bronnen beweren dat de vrijgekomen energie tussen 300 en 500 kiloton TnT zou liggen. Dat is dus 20 tot 33 keer de energie van de Hiroshima atoombom.

Tegelijk wordt er door dezelfde bronnen beweerd, dat de meteoriet een massa van ongeveer 10 ton had en met een snelheid van 30 km/s de atmosfeer zou zijn binnengedrongen.

De kinetische energie kan, indien dit laatste correct is, op ongeveer 4,5TJ geschat worden, dat is ruwweg slechts 1 kiloton TnT.

Andersom, als de inschatting van de vrijgekomen energie correct is, moet de meteoriet bij een (vrij hoge) snelheid van 30 km/s ruim 5000 ton gewogen hebben en ruwweg 10-15 meter in diameter geweest zijn.

Indien de meteoriet inderdaad op ongeveer 40 km hoogte gedesïntegreerd is, moet het gebied dat (voornamelijk glas-) schade door de drukgolf ondervonden heeft zeer groot zijn. En dat lijkt te kloppen nu behalve in Chelyabinsk ook schade gemeld is in Tyumen, Kurgan en Sverdlovsk, een gebied van ruwweg 400 bij 400 kilometer.

Dat lijkt consistent met een zeer forse meteoriet van rond 5000 ton, 10-15 meter doorsnede en bij 30 km/s. Een zeldzaam verschijnsel dat gemiddeld eens per 40 jaar voorkomt. Dat dit soort meteorieten dagelijkse kost is zoals sommige bronnen beweren, is onzin.

Eigenlijk valt bij deze omvang te verwachten dat brokstukken het aardoppervlak bereikt zouden hebben. Of die in het dunbevolkte gebied ten westen van Chelyabinsk ooit gevonden zullen worden is de vraag.

Een gelukkige omstandigheid was dat de naderingshoek zeer vlak was, waardoor de meteoriet meer dan 1000 kilometer door de atmosfeer trok en al op grote hoogte vrijwel volledig desïntegreerde. Bij een echt steile hoek was hij mogelijk ingeslagen of op veel lagere hoogte gedesïntegreerd met mogelijk afschuwelijke gevolgen.

[Perseus]

Tegelijk wordt er door dezelde bronnen beweerd, dat de meteoriet een massa van ongeveer 10 ton had en met een snelheid van 30 km/s de atmosfeer zou zijn binnengedrongen.

De massa van de meteoriet wordt geschat op 10000 ton (zie http://en.wikipedia.org/wiki/2013_Russian_meteor_event).

[Bartjes]

Eigenlijk valt bij deze omvang te verwachten dat brokstukken het aardoppervlak bereikt zouden hebben. Of die in het dunbevolkte gebied ten westen van Chelyabinsk ooit gevonden zullen worden is de vraag.

http://www.youtube.com/results?search_query=Chebarkul+Lake+meteorite&oq=Chebarkul+Lake+meteorite

[Michel Uphoff]

@Perseus:

10.000 ton zou goed kunnen naar mijn mening, maar dan moet de snelheid dus lager hebben gelegen dan de vrij hoge schatting van 30 km/s. Ze melden daar 15 km/s en 17 meter diameter. Dat is dan in ieder geval met elkaar in overeenstemming en ongeveer overeenkomstig wat ik hierboven meldde.

In de VK van vandaag (en vele andere media waaronder de BBC, ABC) staat 10 tot 50 ton en 'enkele meters' wat volgens mij dus onzin moet zijn. Het was echt een heel zware jongen.

@Bartjes:

O, mooi! Toch in ieder geval een brokstuk aangetoond. In het aangehaalde Wikipedia artikel worden nog twee andere mogelijke inslagen gemeld.

Ergens meldde een bron dat de krater die zo'n meteoriet bij inslag zou veroorzaken wel 15 meter groot was... Een meteoriet van slechts 25 ton kan bij gunstige omstandigheden (steile hoek, hoge snelheid) al een krater van 100 meter doorsnede en 20 meter diep slaan, laat staan zo'n joekel als deze. Maar goed dat dat ding uiteen is gevallen.

[Benm]

Het is zeker een geluk dat de hoek zo vlak was. Bij een vrijwel verticale impact had het ding een hele stad weggevaagd, als ie er toevallig eentje geraakt had althans.

Gelukkig is de kans klein dat zoiets ooit echt een stad raakt - 80% kans op een inslag op zee, en van het land is wereldwijd eigenlijk ook maar een procent of wat min of meer stedelijk gebied.

[Bartjes]

Nog een berichtje:

http://nos.nl/video/475254-gat-in-ijs-was-het-een-meteoriet-of-een-raket.html

[Michel Uphoff]

Omstanders roepen wat in het wilde weg en de Nos brengt het als nieuws.

Er zijn ook brokstukjes van de meteoriet op het ijs gevonden:

impact_debris 2090 keer bekeken

[Bartjes]

Omstanders roepen wat in het wilde weg en de Nos brengt het als nieuws.

Er zijn ook brokstukjes van de meteoriet op het ijs gevonden:

[attachment=12532:impact_debris.jpg]

Heb je ook een link voor die brokstukjes?

[Michel Uphoff]

klik klik en klik

Even scrollen voor de juiste foto.

Close-up:

Chebarkul 2086 keer bekeken

[Michel Uphoff]

Inmiddels is er wat meer duidelijkheid over de snelheid, baangegevens en fysieke gegevens van deze meteoriet.

Nu er een brok van ongeveer 1 kg gevonden is, staat vast dat het om een chondriet type L of LL gaat, een van de meest voorkomende soorten.

Chelyabinsk meteorite piece 2121 keer bekeken

Ongeveer 1 kg chondriet van de Oeral meteoriet

Hierdoor kan een dichtheid worden ingeschat van minimaal 2,38 en maximaal 3,96 kg/dm³ met 3,28 als meest waarschijnlijke parameter. bron: klik

Een (voorlopig) onderzoek klik van Zulunga en Ferrin (instituut voor fysica Colombia) wijst uit, dat de meteoriet waarschijnlijk behoort tot de Apollo familie klik.

In dit onderzoekje berekent men dat de snelheid van de meteoriet t.o.v. het Aardoppervlak tussen 13,34 en 19,65 km/s lag, met 18 km/s als meest waarschijnlijke snelheid.

Hier de animatie van de baan van deze meteoriet



Het CTBTO infrasound netwerk heeft de vrijgekomen energie door middel van infrasoundmetingen vastgesteld, en samen met andere metingen kan worden aangenomen dat deze energie gelegen heeft tussen 300 en 500 kiloton TnT equivalent, met 470 kiloton als meest waarschijnlijke uitkomst.

Chelyabinsk meteortie infrasound waveform and spectorgram 2093 keer bekeken

Infrasound spectogram. Bron: ctbto

Een kiloton TnT equivalent komt overeen met 4,184 TeraJoule (TJ) klik

Aan de hand van deze gegevens kan mbv. eenvoudige natuurkunde de minimale, maximale en waarschijnlijke massa en afmeting van deze meteoriet worden berekend:

De kleinst mogelijke massa en afmeting op basis van de hoogste snelheid (19,65 km/s) , grootste dichtheid (3,96 kg/dm³) en laagste energie (300 kton TnT) komt uit op 6500 ton en een diameter van 14,64 meter (bij een ideale bolvorm).

De grootst mogelijke bolvormige afmeting komt uit op een diameter van 26,5 meter, bij een massa van ruim 23000 ton.

De meest waarschijnlijke parameters zijn een snelheid van 18 km/s, 470 kton TnT energie en 3,28 kg/dm³ dichtheid. Dat leidt tot een massa van 12000 ton en iets meer dan 19 meter diameter. Maar meterorieten zijn zelden bolvormig dus de lengtemaat zal waarschijnlijk groter zijn geweest.

Rekenvoorbeeldje kleinst mogelijke diameter: massa = Ek/ 0,5v2 dichtheid 3,96 kg/dm3 300 kiloton TnT equiv. = 1,2552 .1015J snelheid 19,65 km/s , -> 0,5v2 = 1,931.108 m2/s2 m = 1,2552 .1015kgm2/s2 / 1,931.108 m2/s2 = 6.501.000 kg (6501 ton) volume=6501000kg / 3,96kg/dm3 = 1642000 dm3(1652 m3) r3= volume / 4/3 pi d = 14,64 meter

Het is opvallend hoe veel onzin gerenommeerde nieuwsbronnen in hun haast ten minste iets van het nieuws te kunnen rapporten hebben uitgekraamd. Kennelijk is er door vrijwel niemand een rekenmachine gehanteerd en werden veelal uit de lucht gegrepen gegevens kritiekloos overgenomen.

Wetenschapsjournalisten die met droge ogen beweerden dat het ding waarschijnlijk tien ton zwaar en een paar meter groot was, en tegelijk meenden dat de vrijgekomen energie mogelijk 500 kton TnT equivalent was, werden niet gehinderd door het feit dat tussen deze grootheden een factor 250 tot 1000 zit.

Anderen die meldden dat het waarschijnlijk om een ijzermeteoriet ging, die gezien de interne sterkte dan wel zeker ingeslagen was.

Verklaringen van een 'sonic boom' van deze meteoriet (enige tientallen knallen zijn na het main event goed hoorbaar op deze video), van de energie die vrijkwam door de 'explosie' van het ruimtepuin alsof het een bom was, en over een krater van wel 15 meter groot als het ding ingeslagen zou zijn.

Anderen die aan de hand van de massa de energie gingen inschatten alsof de afmetingen van het ding vast stond, en weer anderen die beweerden dat dit soort verschijnselen dagelijkse danwel jaarlijkse fonomenen waren. Copy & paste en het gezwam werd door velen kritiekloos als nieuws doorgegeven.

Zelfs de Nasa sloeg de plank pijnlijk mis met haar bericht dat de meteoriet een noord-zuid baan had, terwijl de filmpjes zonneklaar (pun intended) maken dat het ding uit het oosten kwam, uit de richting van de opkomende zon.

Mogelijk zitten bovenstaande schattingen er ook nog naast, maar dan niet meer dan een factor twee of daaromtrent. En daarmee staat vast dat dit de zwaarste meteoriet was sedert de beroemde Tunguska uit 1908 die met 10 tot 15 megaton TnT equivalent wel 20 tot 30 keer zo zwaar was.

Voor een verzameling van filmpjes mbt deze 'Oeral' meteoriet kijk hier