Обсудить в классе, страница 13 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 1. Внутренняя энергия. Параграф 2. Внутренняя энергия. Вопросы - страница 13.

Условие.

Почему метеориты, прочертив яркий огненный след, сгорают в атмосфере Земли?

Решение.

Сгорание метеоритов (а точнее, метеороидов — космических тел до их входа в атмосферу) в атмосфере Земли — это сложный физический процесс, обусловленный их огромной скоростью. Основной причиной является не трение, как часто ошибочно полагают, а экстремальное сжатие воздуха перед летящим телом.

1. Огромная скорость и кинетическая энергия

Метеороиды входят в атмосферу Земли на космических скоростях, варьирующихся от 11 до 72 км/с. Из-за этого они обладают колоссальной кинетической энергией, которая описывается формулой $E_k = \frac{mv^2}{2}$, где $\text{m}$ — масса тела, а $\text{v}$ — его скорость. Поскольку энергия пропорциональна квадрату скорости, даже небольшой по массе объект несет в себе огромное количество энергии, которая при торможении в атмосфере переходит в тепло и свет.

2. Адиабатическое сжатие воздуха

На сверхзвуковой скорости метеороид создает перед собой ударную волну. Воздух в этой волне не успевает "расступиться" и сжимается до чрезвычайно высокого давления. Этот процесс сжатия происходит так быстро, что тепло не успевает рассеяться в окружающее пространство (такой процесс называется адиабатическим). Вся работа, затраченная на сжатие воздуха, превращается в его внутреннюю энергию, что приводит к нагреву газа перед метеороидом до температуры в несколько тысяч градусов Цельсия. Именно этот раскаленный слой воздуха является главным источником тепла.

3. Абляция и ионизация

Интенсивное тепло от раскаленного воздуха передается поверхности метеороида, вызывая его плавление и испарение. Этот процесс разрушения и уноса вещества с поверхности называется абляцией. Испарившиеся частицы вещества самого тела вместе с молекулами окружающего раскаленного воздуха ионизируются — теряют электроны и превращаются в светящуюся плазму. Именно свечение этой плазмы мы и видим с Земли как яркий огненный след, называемый метеором ("падающей звездой"). Большинство метеороидов из-за интенсивной абляции полностью испаряются в атмосфере. Только самые крупные или прочные из них могут долететь до поверхности, и их остатки называют метеоритами.

Ответ: Метеориты (метеороиды) сгорают в атмосфере Земли из-за резкого торможения и адиабатического сжатия воздуха перед ними, вызванного их огромной космической скоростью. Это сжатие нагревает воздух до тысяч градусов. Раскаленный газ, в свою очередь, плавит и испаряет вещество космического тела (абляция), создавая вокруг него оболочку из светящейся плазмы, которую мы наблюдаем как яркий огненный след.