Моделирование обнаружения и падения астероидов

[Андрей Астрофизический]

2 килотонный не долеит до поверхности. Маленький он

Я скромно предположу, что событие в Бейруте, в контексте данной темы, уместно сравнивать с 2 килотоннами, долетевшими до Земли.
2кт энергии понятное дело. Кинетической. А не массы.
При входе в атмосферу у него конечно было бы больше. Сколько примерно?

Так будет выглядеть катастрофа локального масштаба.

На самом деле нет. У астероида очень небольшие шансы попасть точно в густонаселенный город. Склады заполненные чем-попало, туда попадают чаще.

[николай теллалов]

В Бейруте промоделирован взрыв в 2 килотонны

1,1 по ТНТ

[Toth]

Есть такой 2011 ES4, который по расчетам должен был пройти 01.09 на расстоянии - номинально 0.32 LD , минимально 0.19 LD.
Но что-то его с 2011 больше не наблюдали.
Попробовал оценить влияние неопределенности на нынешнее положение его в небе.
Делал все по честному, используя матрицу ковариации - https://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=2011%20ES4;old=0;orb=0;cov=1;log=0;cad=0#elem , ибо ошибки элементов орбит - зависимые случайные величины. Сгенерировал 500 вариантов ЭО на ту эпоху, прокрутил их до 20.08.2020 ( примерно 10 дней до сближения ).
И вот результат: где был ES4 20.08.2020  ? А где-то тут, ищи-свищи на половине неба.

[egorC]

Так это в напоавлении на солнце. Если не ошибаюсь.

Егор

[Toth]

Так это в напоавлении на солнце.

Да, в любом варианте - элонгация очень маленькая, до сближения по крайней мере.
Но после сближения в некоторых вариантах - уходит по другую сторону Земли.

[Timur]

В лекциях Бадюкова на Ютубе есть важный график на эту тему, кажется в первой или второй лекции.

[Toth]

Перенес из Болиды и метеориты. Вести с полей

Даже сайт https://cneos.jpl.nasa.gov/fireballs/ ожил, после месячного молчания.
Верхняя строка - как раз этот китайский болид. Оценка энергии = 9.5 кт.
Если перевести геоцентрический вектор скорости , то летел почти на юг - азимут 171.8 (ЮЮВ), очень полого - угол - 4.9 ( у челябинского был ~ -16).
По ЭО - аполлон. a= 2.1; e= 0.54 ; i = 5.9

Toth, а Вы можете рассчитать возможные места падения китайского болида на Земле, если бы он прилетел раньше или позже на 1-2-3-4-5 минут? Есть ли у Вас софт для визуализации орбит объектов в окрестности Земли?

Замечу, что для столкновения объекта с Землей его орбиту придется "настроить" поточнее. Главный параметр - это долгота восходящего узла. Если его взять с точностью до целых градусов, "уронить" астероид на Землю не получится. Надо брать Node=271.310 (долгота Солнца в момент падения 22.975 декабря). Примерные значения остальных элементов орбиты такие: i=5.950, Peri=192.130, a=2.0333, e=0.520, M=356.710 (средняя аномалия на эпоху MJD=59205.975). Если считать в "кометных" элементах, то момент прохождения перигелия получается 2021 01 01.653 UT, расстояние q=0.976 а.е.

И общий вопрос: может кто-нибудь посоветовать работающий симулятор, где можно настраивать вручную элементы орбиты астероида и смотреть точку его столкновения с Землей? "Работающий" - значит проверенный лично Вами и который действительно решает описанную задачу. Желательно с картой материков. Спасибо!

Попробую.

[Toth]

Сначала объясню, как делал и что получилось.
Из того сайта JPL NASA беру исходные данные - время UT1 ( я так понял момент максимума яркости ), координаты, геоцентрический вектор скорости Vvel. Преобразую шир., долг, выс -> геоцнтр. вектор положения Vpos. Vvel, Vpos вращением приводим в инерциальную систему ( используя GAST ), плюс вращением убираем прецессию/нутацию ( ибо географические координаты были для истинного экватора) Получаем Vvel, Vpos в системе J2000.0.
Интегрируем движение назад, например на 2 суток . Я использую метод Эрмита, что-то вроде Рунге-Кутта плюс учитывается еще одна производная - рывок ( jerk )  da/dt.
Получаем Vvel, Vpos за 2 дня до падения, преобразуем в эклиптические, получаем из них ЭО.
При интегрировании - учитываю Землю, Луну, Солнце ( иногда еще и остальные планеты , но они почти не влияют за 2 дня ), учитываю сжатие Земли , но только гармонику J2, не учитываю давление света и сопротивление в атмосфере.

Делал сам чисто по дилетантски, до сих пор не уверен, что нет еще каких-то подводных камней, но проверял, вроде нормально считает.

Какие источники погрешностей.
Погрешности координат - думаю, не играют большой роли. Чисто оттого, что масштабы Земли ничтожны в сравнении с СС.
Погрешности скорости - уже более существенны. Причем они 2 типов -
- в момент вспышки тело уже слегка заторможено . Хотя согласно книге П.Бабаджанова - очень незначительно.
- просто погрешность округления - Vx,Vy,Vz даны с 1 знаком после запятой.
Последнюю погрешность смоделировал. Составляющим Vx,Vy,Vz добавлял ошибку +_ 0.05 , чтобы модуль был в пределах 13.55 .. 13.65 ( в таблице 13.6). Вот результат
   среднее   мин   макс
a   2.0791   2.0742   2.0830
e   0.5308   0.5296   0.5316
i   5.8039   5.7948   5.8246
node   271.3432   271.3431   271.3435
w   192.5086   192.4212   192.6213
M0   356.0630   356.0391   356.0974
         
JD ep   2459204.4755   = 20.12.2020 23:24:42.377 TT   
       = за 2 дня до падения   

Есть ли у Вас софт для визуализации орбит объектов в окрестности Земли?

Прямо чтобы готовой программы - нет. Иногда делаю всякую графику, но приходится возиться со всякими преобразованиями данных.

PS По поводу раньше или позже на 1-2-3-4-5 минут - попробую. Пока что приходит в голову - просто слегка менять среднюю аномалию.

[Toth]

Вот, что-то получилось.
Исходные , " эталонные " ЭО:
a= 2.074170125
e = 0.529638318
i = 5.800018673
nde = 271.3434888
w = 192.4588609
M0= 356.0605642 - меняется
JD TT ep = 2459204.47549047
Падение , точнее макс. свечение было в 22.12.2020 23:24:42 TT

Менял M0, в 11 случаях - есть падение, в 10 - мимо Земли.
PS Падением считал геоцентрическое сближение ближе (6378 + 80) км.

[Денис Денисенко]

Менял M0, в 11 случаях - есть падение, в 10 - мимо Земли.

Спасибо огромное за кропотливый расчет и детальное описание процесса!

Результат на самом деле поражает! Изменение аномалии на 0.00011 градусов - это сдвиг по времени в 30 секунд. Из таблицы, в частности, следует, что прилети астероид всего на полминуты раньше, не было бы никакого метеорита. А если бы он задержался на те же полминуты, бабахнуло бы где-то между Красноярском и Новосибирском. Саяно-Шушенский заповедник очередной раз вошел бы в историю! ;-)

Я понял, что астероид едва чиркнул по краешку земного шара, когда увидел фото с борта самолета в посте юзера варек на Твиттере. Пара сотен километров выше, и астероид потревожил бы только атмосферу.

Какие у вас получаются координаты радианта в момент входа в атмосферу? Я, очевидно, перепутал направление осей координат. Ось Y в правой тройке смотрит не на Галапагосские острова (90W 0S), а в противоположную сторону (90E 0N, между Сингапуром и Шри Ланкой). Поэтому прямое восхождение радианта должно быть не 9h55m, а 21h55m. Склонение остается около 61 градуса. В итоге астероид вылетел не из Большой Медведицы, а из домика Цефея. Который в момент вспышки в Китае находился низко над северным горизонтом. Что очень хорошо видно из Вашей таблицы, где угол входа 7.6.

[Toth]

Какие у вас получаются координаты радианта в момент входа в атмосферу?

Пока не считал. Можно конечно попробовать, только что считать входом - 100 км ( линия Кармана ), 80км ( где примерно у метеороидов начинает что-то светиться), 35.5 км ( из таблицы ). Кроме того, имеет ли это смысл геоцентрически, надо же топоцентрически , то есть для конкретного наблюдателя, при таком малом расстоянии.

Я пока вот что сделал. Рассчитал по "эталонным" ЭО эфемериды, геоцентрические, за 2 суток до падения ( крайняя точка - за 1/2 часа ), плюс, приняв H0=28.5 , блеск. Элонгация практически не менялась ~ 110 град. Вот, на рис.

PS И еще, я принимал с самого начала, что атм. торможения не было. Если все же посчитать, что скорость была бы не 13.6 , а на 10% больше = 15 км/сек, а все остальное то же, то ЭО будут :a= 2.7028;e=0.6410;i= 8.4334 и т.д.

[Toth]

Для того момента, что в таблице , для высоты 35.5 , геоцентрический вектор J2000.0
положение =
(-5442082.52
114931.067
3380704.7478)м
в сферических =
(3.12047684274783
0.555773147343449
6407701.29681087) рад,рад,м =11h 55m  9.6368s ;+31  50  36.441
скорость =
(-5403.8875
-2270.41653
-12039.18105)м/с

PS эти 11h 55m  9.6368s ;+31  50  36.441 можно добавить к рисунку , получится ( внизу, в UMa )

[Toth]

Если взять вектор скорости со знаком минус (5403.8875,2270.41653,12039.18105), по в сферических будет 01h 31m  9.4727s, +64  02  24.464
- в Кассиопее.

[Денис Денисенко]

Пара сотен километров выше, и астероид потревожил бы только атмосферу.

Слушайте, там речь идет даже не о сотнях километров, а о десятках!!! Если формально посчитать расстояние между траекторией пролета болида и "краем Земли" (ближайшей касательной к земной поверхности, параллельной траектории), то получится R*(1-cos(7.6)) = 0.0088*R = 56 км! Полтора месяца назад мы удивлялись астероиду 2020 VT4, который пролетел в 375 км над поверхностью Земли. А этот пролетел в 6.5 раз ближе, только под поверхностью! В этом году происходят чудеса одно удивительнее друг друга.

Кстати, а если посчитать прицельный параметр (отключить гравитацию Земли), то на какой высоте над уровнем моря прошел бы астероид?

    Какие у вас получаются координаты радианта в момент входа в атмосферу?

Пока не считал. Кроме того, имеет ли это смысл геоцентрически, надо же топоцентрически , то есть для конкретного наблюдателя, при таком малом расстоянии.

Да, верно! Я-то считал "на коленке" и для геоцентра. Исходя из того, что на https://cneos.jpl.nasa.gov/fireballs/ выдаются именно геоцентрические составляющие скорости Vx, Vy и Vz. Где ось Z смотрит в северный полюс, ось X - на пересечение экватора с Гринвичским меридианом, а ось Y составляет с ними правую тройку. Звездное время в Гринвиче в 23:23:33 UT 22 декабря было 5h31m27s, то есть ось X смотрела почти на Минтаку. При Vx=-2.6, Vy=5.9 проекция скорости болида на экваториальную плоскость составляла угол 66 градусов = arctg(5.9/2.6) с осью X, то есть 4h24m. Чтобы получить прямое восхождение радианта, их надо либо вычесть из 5h31m27s, либо прибавить к ним.

Похоже, я два раза ошибся, когда считал геоцентрическое R.A.  Сначала ось Y направил в Галапагосы вместо Сингапура. Потом прибавил 4h24m к 5h31m вместо того, чтобы отнять! Со склонением проще: тут надо взять arctg(12.1/sqrt(2.6*2.6+5.9*5.9)). Это получается +61.9 градуса. Действительно, Кассиопея!

[Toth]

Кстати, а если посчитать прицельный параметр (отключить гравитацию Земли), то на какой высоте над уровнем моря прошел бы астероид?

(b-Rэкв) ~ 4500 км.
В течении 2 суток до падения геоцентрические ОЭ конечно "оскулируют ", поэтому и этот параметр меняется.
Построил график (b-Rэкв) , обнаружился горб. Чем вызван, не понял. Убрал Луну ( сделал её массу =0 ), горб пропал.
Хотя к Луне он ближе 200 тыс км не подлетал. И без Луны он тоже упал бы, примерно в то же время ( разница не более 10 минут ).
PS Если еще Солнце убрать, и J2 не учитывать, вообще было бы (b-Rэкв) = const

[VegaStar]

В этом году происходят чудеса одно удивительнее друг друга.

Денис, а можно подробнее и понятнее для неспециалистов. Мне очень интересно, что происходит в этой сфере.

[boch]

Мне очень интересно, что происходит в этой сфере.

Ходить сюда:
https://vk.com/video-193681699_456239109

[VegaStar]

Мне очень интересно, что происходит в этой сфере.

Ходить сюда:
https://vk.com/video-193681699_456239109

Полезное видео. Спасибо. Посмотрел графики в конце. Прилагаю скрин третьего графика "15 астероидов пролетели ближе 10 радиусов Земли". Красным указаны Impacts. Как я понял, это столкновения с Землёй. Всего их 4 на графике: 2008 TC3, 2014 FF, 2018 LA, 2019 MO. Почему тогда нет падения Челябинского метеорита в 2013 году?

[Toth]

Почему тогда нет падения Челябинского метеорита в 2013 году?

Потому что его не обнаружили до падения. А эти 4 шт. - обнаружили, определили орбиту, и присвоили временное обозначение.
Не  2014 FF , а  2014 AA - самый первый в 2014 году.

[VegaStar]

Почему тогда нет падения Челябинского метеорита в 2013 году?

Потому что его не обнаружили до падения. А эти 4 шт. - обнаружили, определили орбиту, и присвоили временное обозначение.
Не  2014 FF , а  2014 AA - самый первый в 2014 году.

Понятно. А есть такой же график или таблица по годам столкновений с Землёй по необнаруженным (или тем и другим) заранее астероидам?

Да, АА. Это всё раскладка клавиатуры.