Моделирование взаимодействия метеороида с атмосферой при переменном и постоянном параметре абляции


Просмотр статьи
PDF, 3,1 МБ

Modeling the interaction of a meteoroid with the atmosphere with variable and constant ablation parameters

The interaction with the atmosphere of a meteoroid and its fragments after disruption is modeled within the framework of the meteor physics (MF) equations, the main parameter of which, along with the drag coefficient, is the ablation parameter equal to the ratio of the heat transfer coefficient to the effective heat of ablation. In the literature, this parameter is usually assumed constant and is fitted so that the calculation results correspond to the observational data. In this paper, for different conditions of body entry into the atmosphere, numerical solutions of the MF equations are obtained both for constant values of the ablation parameter and for a variable ablation parameter determined depending on the body size, velocity and flight altitude using correlation formulas previously proposed by the authors. It is investigated how using a constant ablation parameter instead of a variable one effects on the simulated characteristics: the meteoroid mass loss, velocity, energy deposition and trajectory, including the prediction of meteorite fall places. Applicability of a constant ablation parameter at various initial velocities, sizes and angles of entry of a celestial body into the atmosphere is discussed.

meteoroid, interaction with the atmosphere, ablation parameter

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.27.2.1294


Том 27, выпуск 2, 2026 год



Взаимодействие с атмосферой метеороида и его фрагментов после разрушения моделируется в рамках уравнений метеорной физики (МФ), основным параметром которых, наряду с коэффициентом сопротивления, является параметр абляции, равный отношению коэффициента теплопередачи к эффективной теплоте абляции. В литературе этот параметр обычно считается постоянным и подбирается так, чтобы результаты расчетов соответствовали наблюдательным данным. В данной работе для разных условий входа тела в атмосферу получены численные решения уравнений МФ как при постоянных значениях параметра абляции, так и при переменном параметре абляции, определяемом в зависимости от размера тела, скорости и высоты полета по предложенным ранее авторами корреляционным формулам. Исследуется, как влияет использование постоянного параметра абляции вместо переменного на моделируемые характеристики: потерю массы, скорость, энерговыделение и траекторию метеороида, в том числе на определение мест падения метеоритов. Обсуждается применимость постоянного параметра абляции при разных начальных скоростях, размерах и углах входа небесного тела в атмосферу.

метеороид, взаимодействие с атмосферой, параметр абляции

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.27.2.1294


Том 27, выпуск 2, 2026 год



1. Брыкина И.Г., Егорова Л.А. Влияние модели абляции на моделирование траектории, уноса массы и энерговыделения метеорных тел в атмосфере // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2025. Т. 26. Вып. 6. http://chemphys.edu.ru/issues/2025-26-6/articles/1216/.
2. Бронштэн В.А. Физика метеорных явлений. М.: Наука, 1981. 416 с.
3. Ceplecha Z., Revelle D.O. Fragmentation model of meteoroid motion, mass loss, and radiation in the atmosphere // Meteorit. Planet. Sci. 2005. V. 40. Pp. 35–54.
4. Unsalan O., Jenniskens P., Yin Q.-Z., Kaygisiz E., Albers J., Clark D., Granvik M., Demirkol I., Erdogan I.Y., Bengu A.S., Ozel M.E., Terzioglu Z., et al. (The Sariçiçek Meteorite Consortium). The Sariçiçek howardite fall in Turkey: Source crater of HED meteorites on Vesta and impact risk of Vestoids // Meteorit. Planet. Sci. 2019. V. 54. Pp. 953–1008.
5. Borovička J., Tóth J., Igaz A., Spurny P., Kalenda P., Haloda J., Svoren J., Kornos L., Silber E., Brown P.G., Husarik M. The Košice meteorite fall: Atmospheric trajectory, fragmentation, and orbit // Meteorit. Planet. Sci. 2013. V. 48. Pp. 1757–1779.
6. Borovička J., Spurný P., Shrbený L. Two strengths of ordinary chondritic meteoroids as derived from their atmospheric fragmentation modeling // Astronomical J. 2020. V. 160. Pp. 42.
7. Borovička J, Spurný P., Šegon D., Andreić Ž., Kac J, Korlević K., Atanackov J., Kladnik G., Mucke H., Vida D., Novoselnik F. The instrumentally recorded fall of the Križevci meteorite, Croatia, February 4, 2011 // Meteorit. Planet. Sci. 2015. V. 50. Pp. 1244–1259.
8. Borovička J., Spurný P., Grigore V.I., Svoreň J. The January 7, 2015, superbolide over Romania and structural diversity of meter-sized asteroids // Planet. Space Sci. 2017. V. 143. Pp. 147–158.
9. Borovička J., Popova O., Spurný P. The Maribo CM 2 meteorite fall—Survival of weak material at high entry speed // Meteorit. Planet. Sci. 2019. V. 54. Pp. 1024–1041.
10. Borovička J., Bettonvil F., Baumgarten G., Strunk J., Hankey M., Spurný P., Heinlein D. Trajectory and orbit of the unique carbonaceous meteorite Flensburg // Meteorit. Planet. Sci. 2021. V. 56. Pp. 425–439.
11. Brown P.G., McCausland P.J.A., Hildebrand A.R., Hanton L.T.J., Eckart L.M., Busemann H., Krietsch D., Maden C., Welten K., Caffee M.W., Laubenstein M., Vida D., et al. The Golden meteorite fall: Fireball trajectory, orbit, and meteorite characterization // Meteorit. Planet. Sci. 2023. V. 58. Pp. 1773–1807.
12. McMullan S., Vida D., Devillepoix H.A.R., Rowe J., Daly L., King A.J., Cupák M., Howie R.M., Sansom E.K., Shober P., Towner M.C., Anderson S., et al. The Winchcombe fireball—That lucky survivor // Meteorit. Planet. Sci. 2024. V. 59. Pp. 927–947.
13. Kareta T., Vida D., Micheli M., Moskovitz N., Wiegert P., Brown P.G., McCausland P.J.A., Devillpoix H.A.R., Malečić B., Prtenjak M.T., Śegon D., Shafransky B., Farnocchia D. Telescope-to-Fireball Characterization of Earth Impactor 2022 WJ1 // Planet. Sci. J. 2024. V. 5. Pp. 253.
14. Egal A., Vida D., Colas F., Zanda B., Bouley S., Steinhausser A., Vernazza P., Ferrière L., Gattacceca J., Birlan M., Vaubaillon J., Antier K., et al. Catastrophic disruption of asteroid 2023 CX1 and implications for planetary defence // Nature Astronomy. 2025. V. 9. Pp. 1624–1637.
15. Брагин М.Д., Брыкина И.Г. О моделировании энерговыделения фрагментированного метеороида в атмосфере // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 4. С. 123–134.
16. Попова О.П., Дженнискенс П., Глазачев Д.О. Фрагментация Челябинского метеороида // Динамические процессы в геосферах. Cб. науч. тр. ИДГ РАН. № 5. 2014. Pp. 59–78.
17. Register P.J., Mathias D.L., Wheeler L.F. Asteroid fragmentation approaches for modeling atmospheric energy deposition // Icarus. 2017. V. 284. Pp. 157–166.
18. McMullan S., Collins G.S. Uncertainty quantification in continuous fragmentation airburst models // Icarus. 2019. V. 327. Pp. 19–35.
19. Wheeler L.F., Mathias D.L., Stokan E., Brown P.G. Atmospheric energy deposition modeling and inference for varied meteoroid structures // Icarus. 2018. V. 315. Pp. 79–91.
20. Borovička J., Spurný P., Brown P., Wiegert P., Kalenda P., Clark D., Shrbený L. The trajectory, structure and origin of the Chelyabinsk asteroidal impactor // Nature. 2013. V. 503. Pp. 235–237.
21. Brykina I.G., Bragin M.D. On models of meteoroid disruption into the cloud of fragments // Planet. Space Sci. 2020. V. 187. Pp. 104942.
22. Брыкина И.Г., Егорова Л.А. Аппроксимационные формулы для радиационного теплового потока при больших скоростях // Изв. РАН. МЖГ. 2019. № 4. С. 123–134.
23. Брыкина И.Г., Егорова Л.А. О влиянии эффективной теплоты абляции на моделирование взаимодействия метеороидов с атмосферой // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2022. Т. 23. Вып. 2. http://chemphys.edu.ru/issues/2022-23-2/articles/995/
24. Брыкина И.Г., Егорова Л.А. О параметре абляции в задаче о входе метеорного тела в атмосферу // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2021. Т. 22. Вып. 5. http://chemphys.edu.ru/issues/2021-22-5/articles/959/
25. Брыкина И.Г., Егорова Л.А. Моделирование движения, абляции и энерговыделения метеороида в атмосфере с учетом криволинейности траектории // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2020. Т. 21. Вып. 2. http://chemphys.edu.ru/issues/2020-21-2/articles/903/.
26. Johnston C.O., Stern E.C., Wheeler L.F. Radiative heating of large meteoroids during atmospheric entry // Icarus. 2018. V. 309. Pp. 25–44.
27. Ceplecha Z. Geometric, dynamic, orbital and photometric data on meteoroids from photographic fireball networks // Bulletin of the Astronomical Institutes of Czechoslovakia. 1987. V. 38. No 4. Pp. 222–234.
28. Biberman L.M., Bronin S.Y., Brykin M.V. Moving of a blunt body through the dense atmosphere under conditions of severe aerodynamic heating and ablation // Acta Astronautica. 1980. V. 7. № 1. Pp. 53–65.