Tunguska: Výbuch tělesa

25. červen 2008

Tunguský meteorit nedopadl až na Zem, ale v několika kilometrech nad povrchem vybuchl. Díky atmosféře Země se těleso při pádu postupně brzdilo, ohřívalo až vybuchlo. Stává se poměrně často, že meteority před pádem vybuchnou, když síly působící na těleso překonají jeho vnitřní pevnost. Ta závisí na typu tělesa, u planetek a komet je různá.

Chybí přesná data
Každá teorie, která se snaží počítat výbuch Tunguského meteoritu vychází z nepřesných údajů. Astronomové vědí přesně vlastně jen čas výbuchu, který zaznamenaly seismometry a barometry. Ve všem ostatním se svědecké výpovědi a jejich interpretace odborníky dost liší. Všichni vědí jen to, že přes oblohu letěl meteor jasný jako slunce a že pak vybuchl. Tlaková vlna oběhla celou Zemi a způsobila zemětřesení 5. stupně. Jenomže pro přesné určení, jestli se jednalo o planetku, kometu nebo nějaký neznámý druh objektu, je potřeba znát mnohem více.

To, co se děje s vesmírným tělesem při průletu atmosférou, závisí na jeho rychlosti, hmotnosti a úhlu klesání

Kdyby dnes vědci věděli, pod jakým úhlem, z jakého směru a jakou rychlostí těleso letělo a jak vysoko nad zemí vybuchlo, mohli by mezi kometou a planetkou snadno rozlišit. Jenomže to neví. Mnoho vědců se pokusilo ze svědeckých výpovědí asi 650 lidí rekonstruovat celou událost, ale jejich závěry se pochopitelně liší.

Údaje pro výpočty
Podle různých vědeckých prací těleso přiletělo od jihovýchodu nebo východu (rozmezí azimutu 104° až 127°) se sklonem dráhy mezi 15° a 40°. Odhadovaná rychlost letu před dopadem asi 7,5 km/s. Souřadnice místa výbuchu jsou známy poměrně přesně, protože se daly opakovaně měřit: 60° 53m 9,6s severní šířky a 101o 53m 40,13s východní délky s chybou asi 185 metrů.

Energie uvolněná při výbuchu Tunguského meteoru byla tisíckrát větší než energie hirošimské atomové bomby

Energie exploze je docela dobře určený parametr, protože se může opřít o záznam seizmických a tlakových vln. Vychází 10na16 - 10na17 Joulů, což odpovídá 2,5 - 25 Megatunám TNT. Celková energie této události je srovnatelná s výbuchem jednoho tisíce hirošimských atomových bomb. Byl to tedy opravdu velice mohutný jev a bylo štěstí, že k němu došlo v téměř neobydlené oblasti. Pokud by se to stalo třeba nad Pardubicemi, mnoho by z města nezbylo. Špatně by dopadlo nejen město, ale určitě i celé jeho široké okolí. Stromy v Tungusce byly pokácené v oblasti 15 km široké a 35 km dlouhé. V případě střetu Země s tělesem této velikosti a s projevy podobného rozsahu můžeme už mluvit přímo o lokální katastrofě.

Marné hledání meteoritu
Od doby, kdy se na místo prvně dostal profesor Kulik, přijelo do oblasti Tunguska mnoho vědeckých expedic. Ty se především pokoušely najít nějaký zbytek původního tělesa. Žádné výpravě se to nepovedlo a mezi vědci začala sílit domněnka, že při explozi došlo k úplnému rozpadu tělesa, z něhož pravděpodobně vůbec žádný hmotnější kus výbuch nepřežil. Prakticky celé těleso se zřejmě rozprášilo a drobné úlomky se ztratily v bažinatém terénu.

Těleso bylo při výbuchu nejspíše zcela zničeno

Dělaly se samozřejmě různé sondáže do zdejších bažin a byla to vzhledem ke klimatickým poměrům nesmírně náročná práce. Na celé ploše 2200 kilometrů čtverečních bylo dokonale zmapováno na desetitisíce padlých stromů, u každého byla přesně určena lokalizace, směr jakým ležel a proběhla spousta výkopových prací, všechno primitivními prostředky. Přestože se žádný meteorit nepovedlo najít, s jistotou dopad alespoň menšího úlomku do nedostupné a nepřehledné tajgy plné močálů, vyloučit nelze.

Kometa nebo planetka?
Zatím není rozhodnuto, jestli Tunguský meteor byl planetka nebo kometa. Protože nebyly nalezeny žádné meteority, nezbylo po tělese vůbec nic, co by se za tímto účelem dalo analyzovat. Astronomové tedy vychází z toho, co znají o pádech jiných těles na Zemi.

Jedna z teorií říká, že Tunguský meteor byl způsoben úlomkem komety Encke

Planetky jsou složeny převážně z kamenných kusů a jsou proto pevnější, zatímco komety mají uvnitř směsici prachu a ledu a proto mají vnitřní strukturu křehčí. Rozdíl je způsoben hlavně vznikem a vývojem. Komety vznikly ve vzdálenějších částech sluneční soustavy, kde převažoval led, ten se smíchal s prachem a z toho vznikly kometární jádra. Planetky vznikly blíže ke Slunci, kde bylo méně vody a jiných těkavých látek a naopak daleko více pevného materiálu, který se stal základem kamenných asteroidů.

Příčiny výbuchu
Díky atmosféře Země se těleso při pádu postupně brzdí, třením ohřívá, vypařuje a velmi rychle ubývá na velikosti. Když síly působící na těleso překonají jeho vnitřní pevnost, dojde k výbuchu. Právě vnitřní stavba vesmírného tělesa, která je u planetek a komet různá, rozhoduje, jak se bude při průletu atmosférou chovat, jestli a jak vysoko nad povrchem vybuchne.

Jedna ze simulací letícího meteoru

Zásadním parametrem je kromě pevnosti materiálu tělesa také velikost sil, které na něj působí. Stejný materiál může v případě, že letí vysokou rychlostí, vybuchnout, kdežto při pomalejším letu může průlet atmosférou přežít. Dokonce většina těles vybuchuje, protože aerodynamické tlaky, které na něj působí ve výškách několika kilometrů nad zemí, jsou nesmírně veliké. Astronomové dnes už ví, že Tunguský meteorit vůbec nebyl výjimečný tím, že vybuchl, byl to naopak spíše typický případ. Mohl by to přežít jen v případě, že by byl kovový, ale žádné extrémně zvýšené koncentrace železa a niklu v oblasti dopadu nalezeny nebyly.

Průběh výbuchu
Do detailů zatím vědci přesně neví, co se při výbuchu meteorů děje, znají jen základní princip. Těleso se řítí atmosférou nadzvukovou rychlostí a doslova před sebou hrne vzduch. Jakmile odpor vzduchu vyvolá na těleso větší tlak, než je pevnost tělesa, tak začne praskat. Protože těleso není jednolité, ale jsou v něm různé pukliny, začne praskat podél nejslabších linií a bortí se jeho struktura. Láme se a rozpadá na stále menší a menší kousky. Během rozpadu se prudce zvětší plocha, kterou vystavuje těleso atmosféře a v tom okamžiku dojde k uvolnění obrovské kinetické energie a explozi.

Část videosekvence pádu a výbuchu Tunguského meteoritu

Vstupní údaje pro výpočet výbuchu Tunguského meteoritu jsem uvedl na začátku článku a vzhledem k jejich velkému rozpětí je zřejmé, že i výsledky výpočtů mají velké rozpětí. Hmotnost Tunguského tělesa pak vychází na sto tisíc až milion tun a rozměry počítané z předpokládané hustoty planetky nebo komety jsou v rozmezí od 38 do 95 metrů.

Spory o původ tělesa pokračují, zastánci komety i planetky mají své argumenty. Také pohled na výbuch se mění. Dnešní doba superpočítačů umožňuje výbuch Tunguského tělesa simulovat a třeba v Národní laboratoři Sandia zjistili, že výbuch se stejnými následky by mohla způsobit i dvakrát menší planetka, než se myslelo (videa z této simulace). Otázka původu i výbuchu tělesa tak stále zůstává otevřena.

Další informace o pádu Tunguského meteoritu se dozvíte ve speciálním vydání pořadu Nebeský cestopis v sobotu 28. června od 20 hodin.
Přehled článků o Tunguském meteoritu na stránkách ČRo Leonardo.

autor: Petr Sobotka
Spustit audio