Чувашской республики
жүктеу/скачать 146 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- АСТЕРОИДНО – КОМЕТНАЯ ОПАСНОСТЬ
- 1. МАЛЫЕ ТЕЛА СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
- 2. АСТЕРОИДЫ, ПРОХОДЯЩИЕ ВБЛИЗИ ЗЕМНОЙ ОРБИТЫ
- 3. ПОСЛЕДСТВИЯ ПАДЕНИЯ КРУПНЫХ МЕТЕОРИТОВ НА ЗЕМЛЮ
- 4. ТУРИНСКАЯ ШКАЛА АСТЕРОИДНОЙ ОПАСНОСТИ
- 5. САМЫЕ ОПАСНЫЕ АСТЕРОИДЫ ДЛЯ ЗЕМЛИ
- 6. МЕТОДЫ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ АСТЕРОИДНО-КОМЕТНОЙ ОПАСНОСТИ
- Способы воздействия на ОСЗ для предотвращения астероидно-кометной опасности
- Тип воздействия Длительность воздействия Тип средств
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И МОЛОДЁЖНОЙ ПОЛИТИКИ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ РГОУ НПО «ПУ № 29 пгт. Вурнары» Секция 5. Космос рядом с нами. АСТЕРОИДНО – КОМЕТНАЯ ОПАСНОСТЬ Автор: Андреева Любовь Альбертовна, учащаяся группы №21, 2 курса. Руководитель: Ведин Сергей Васильевич, преподаватель физики, тел: 8-919-658-35-84. Вурнары, 2009
Введение 4 1. Малые тела Солнечной системы 5 2. Астероиды, проходящие вблизи земной орбиты 6 3. Последствия падения крупных метеоритов на Землю 7 4. Туринская шкала астероидной опасности 8 5. Самые опасные астероиды для Земли 10 6. Методы противодействия астероидно-кометной опасности 12 Заключение 14 Литература 15 АНОТАЦИЯ В данной работе оценивается уровень астероидно-кометной опасности, рассматриваются возможные последствия падения крупных метеоритов на Землю и пути противодействия данной угрозе. ВВЕДЕНИЕ В пятницу, 13 апреля 2029 года ученые предсказывают событие, к которому будет приковано внимание, без преувеличения, всего мира. Впервые за историю человечества к Земле почти вплотную подойдет астероид Апофис. Многие с определенной долей вероятности прогнозируют его столкновение с нашей планетой и катастрофу планетарного масштаба, сравнимую с гибелью динозавров 50 миллионов лет назад, которая, скорее всего, была вызвана подобным событием. Проблема астероидной опасности – это абсолютно четкая научная проблема, которая разрабатывается не только в России, и даже не столько в России. Она разрабатывается по всему миру, и приоритет у нее очень высок. Большинство наблюдений ведется несколькими оптическими телескопами в США, Италии, Японии и Австралии. Существуют и специальные программы, суммирующие собранные ими данные – например, проект LINEAR, занимающийся сбором и каталогизацией всех таких объектов. Им помогают и тысячи астрономов-любителей со всего мира – в итоге в базе данных LINEAR новый объект появляется буквально каждые несколько дней. События столкновения Земли с астероидами и с кометами были многочисленными. Наиболее интенсивно этот процесс протекал при возникновении Солнечной системы, когда наша планета в значительной степени была сформирована за счет ударов астероидов и комет, сыпавшихся на нее в громадном количестве. Важной задачей астрономии является изучение проблемы астероидно-кометной опасности, получение надежной оценки частоты падения на Землю тел различных размеров, всесторонней оценки последствий таких событий. На основе ответов на эти вопросы должна строиться стратегия противодействия.
Имеются, однако, и астероиды, чьи орбиты лежат ближе к Солнцу, типа группы Амура, группы Аполлона и группы Атена. Кроме того, имеются и более далекие от Солнца, типа центавров. На орбите Юпитера находятся троянцы. Астероиды могут быть классифицированы по спектру отраженного солнечного света: 75% из них очень темные углистые астероиды типа С, 15% - сероватые кремнистые астероиды типа S, а оставшиеся 10% включают астероиды типа М (металлические) и ряд других редких типов. Классы астероидов связаны с известными типами метеоритов. Имеется много доказательств, что астероиды и метеориты имеют сходный состав, так что астероиды могут быть теми телами, из которых образуются метеориты. Самые темные астероиды отражают 3 - 4% падающего на них солнечного света, а самые яркие - до 40%. Многие астероиды регулярно меняют яркость при вращении. Чаще всего астероиды имеют неправильную форму. Самые маленькие астероиды вращаются наиболее быстро и очень сильно различаются по форме. Космический аппарат “Галилео” при полете к Юпитеру прошел мимо двух астероидов, Гаспра (29 октября 1991 г.) и Ида (28 августа 1993 г.). Полученные детальные изображения позволили увидеть их твердую поверхность, изъеденную многочисленными кратерами, а также то, что Ида имеет небольшой спутник. С Земли можно получить информацию о трехмерной структуре астероидов с помощью большого радиолокатора Аресибской обсерватории. Астероиды, как полагают, являются остатками вещества, из которого сформировалась Солнечная система. Это предположение подкреплено тем, что преобладающий тип астероидов внутри пояса астероидов меняется с увеличением расстояния от Солнца. Столкновения астероидов, происходящие на больших скоростях, постепенно приводят к тому, что они разбиваются на мелкие части. До появления космических средств изучения малых тел Солнечной системы проводились наблюдения их с Земли. Так, в сентябре-октябре 1960 г. в обсерватории Маунт Паломар было проведено систематическое фотографирование небольшой области неба, расположенной вблизи точки весеннего равноденствия, т.е. вблизи эклиптики, вдоль которой движутся астероиды. За два месяца было сфотографировано около 2200 астероидов вплоть до 20 м, причем для 1811 из них удалось определить приблизительные орбиты. Полагают, что общее число астероидов, движущихся в астероидном кольце, от крупнейших до тел поперечником 1 км достигает одного МИЛЛИОНА (!). При всем этом количество астероидов растет по мере уменьшения их размеров.
Удивительное открытие среди астероидов произошло в 1949 году. Был открыт астероид Икар (1566). Его орбита проникает внутрь орбиты Меркурия! К Солнцу Икар приближается на расстояние в 28,5 миллионов километров. Его поверхность на солнечной стороне раскаляется до такой степени, что, будь на ней цинковые или свинцовые горы, они растеклись бы расплавленными ручьями. Температура поверхности Икара превышает 600 оС! В период между 1949 и 1968 годами Икар подошел так близко к Меркурию, что тот своим гравитационным полем изменил орбиту астероида. Расчеты австралийских астрономов показали, что при следующем сближении Икара с нашей планетой в 1968 году, он рухнет в Индийский океан в районе африканского побережья. Его падение на Землю эквивалентно по мощности взрыву около 1000 водородных бомб! Надеюсь, читатели современной «желтой прессы» представляют, что творилось на африканском побережье, и не только, после таких газетных сообщений. «Сенсационные результаты» австралийских астрономов перепроверили советский астроном И. Л. Беляев и американец С. Херрик, после чего человечество сразу успокоилось. Оказывается, Икар действительно тесно должен сблизиться с Землей. Но эта теснота сугубо астрономическая. В момент максимального сближения оба небесных тела будут находиться на расстоянии примерно 6,5 миллионов километров. 14 июня 1968 года, приветственно «помахав» землянам, Икар, действительно прошел мимо Земли, как было предсказано, и был доступен для наблюдений любительскими средствами наблюдений неба. 6 марта 2006 г. на расстоянии около 3,2 млн. км от Земли пролетел астероид 2000 PN9. 2000 PN9 - довольно крупный астероид, его размер в поперечнике составляет 1,6 км. По расчетам ученых при столкновении Земли с астероидом размером в 1 км на нашей планете может произойти катастрофа. 3. ПОСЛЕДСТВИЯ ПАДЕНИЯ КРУПНЫХ МЕТЕОРИТОВ НА ЗЕМЛЮ К настоящему времени на поверхности Земли обнаружено свыше 230 больших ударных кратеров. 
Метеорный кратер, который находится в США в штате Аризона, стал первым кратером, который был идентифицирован как след от удара крупного метеорита. Размеры у этого кратера следующие: диаметр - 1250 м, глубина - около 175 м. Этот кратер образовался почти 50 тысяч лет назад. 
Извергнутый при падении хогтонского метеорита блок. Падение гигантских метеоритов на Землю обычно рассматривается как катастрофическое событие, приводящее к массовому вымиранию флоры и фауны. Последствия падения крупного астероида или кометы в Мировой океан окажутся неизмеримо более разрушительными, чем цунами сейсмического происхождения. Такой прогноз был сделан на Всероссийской конференции «Астероидно-кометная опасность - 2005», прошедшей в Институте прикладной астрономии РАН в Санкт-Петербурге. Математическое моделирование космогенных и оползневых цунами произвели сотрудники Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН. Их оценка показала, что мощные астероидные воздействия на океан способны порождать волну высотой в несколько сот метров, в то время как известные сейсмогенные цунами редко достигают 50 метров. Так, например, удар каменного астероида диаметром всего 500 м по океанской акватории со скоростью 10-20 км/сек приведет к образованию круговой волны высотой 100-200 м. Причем при подходе к побережью она может по-прежнему оставаться 100-метровой. А удар в океан каменного астероида диаметром 20 км рождает гигантское цунами высотой до 4 км в центре и 300-400 м при выходе волны на континенты. При этом гигантские волны могут внедряться глубоко на сушу и вызывать неисчислимые жертвы. По данным доктора физико-математических наук Владимира Шора из Петербургского института прикладной астрономии, в течение суток с Землей сближается как минимум одна из почти 100 тысяч малых планет. Вместе с тем, из космоса на Землю выпадает ежегодно десятки тонн метеоритного вещества. Недавно Международный астрономический союз призвал мировое сообщество всесторонне исследовать проблему астероидной опасности. Соответствующие государственные программы уже приняты в США, Великобритании и Японии. В соответствии с этими программами к 2008 году ученым предстоит определить орбиты не менее 90% всех астероидов диаметром в километр и более, которые могут вплотную сблизиться с Землей. Столкновение с таким космическим телом, по мнению ученых, приведет к глобальной катастрофе и гибели цивилизации. 4. ТУРИНСКАЯ ШКАЛА АСТЕРОИДНОЙ ОПАСНОСТИ В июне 1999 года в итальянском городе Турине состоялась рабочая конференция Международного астрономического союза. На ней было объявлено о решении, использовать для оценки угрозы с неба специальную шкалу, аналогичную известной шкале Рихтера, успешно применяемой во всем мире. Идея шкалы астероидной опасности, теперь получившей название Туринской, принадлежит профессору планетной астрономии Массачусетского технологического института Ричарду Бинзелу. Однако путь ее к признанию был весьма непрост. Все началось еще в 1993 году, когда в научных, а особенно, околонаучных кругах, велась дискуссия о, якобы предсказанном столкновении с Землей в будущем кометы Свифта-Туттля. Конечно же, при более строгом расчете ее орбиты, опасность оказалась надуманной, но просочившиеся в прессу сообщения все же успели добавить паники среди населения. Во избежание дальнейших кривотолков и дутых сенсаций, профессор Бинзел создал шкалу астероидной опасности. Обсудив ее летом 1999 года в г. Турине, где проходила конференция по астероидной опасности, МАС официально принял этот документ. Туринская шкала выглядит следующим образом: 0. Вероятность столкновения равна нулю или ниже вероятности столкновения Земли с неизвестным небесным телом того же размера в течение нескольких десятилетий. Эту же оценку получают небольшие небесные тела, которые даже в случае столкновения не смогут достичь поверхности вследствие разрушения в атмосфере Земли. 1. Вероятность столкновения чрезвычайно низка или равна вероятности столкновения Земли с неизвестным небесным телом того же размера. 2. Небесное тело совершит сближение с Землей, однако столкновение при этом маловероятно. 3. Тесное сближение с Землей с вероятностью столкновения 1% и более. В случае столкновения возможны локальные разрушения. 4. Тесное сближение с Землей с вероятностью столкновения 1% и более. В случае столкновения возможны региональные разрушения. 5. Тесное сближение с Землей с серьезной вероятностью столкновения, которое может вызвать региональные разрушения. 6. Тесное сближение с Землей с серьезной вероятностью столкновения, которое может вызвать глобальную катастрофу. 7. Тесное сближение с Землей с очень высокой вероятностью столкновения, которое может вызвать глобальную катастрофу. 8. Столкновение, способное вызвать местные разрушения (подобные события происходят раз в 1000 лет. 9. Столкновение, способное вызвать глобальные разрушения (подобные события происходят раз в 1000-100000 лет) 10. Столкновение, способное вызвать глобальную катастрофу (подобны е события происходят раз в 100000 лет и более. Оценив нашумевшие астероиды 1997 XF11 и 1997AN10 согласно этой шкалы, можно сделать вывод, что по Туринской шкале они набирают 1 балл, и то, до момента уточнения их орбит. А после уточнения опасность их снижается до 0 баллов. Остается добавить, что на сегодняшний момент науке неизвестно ни одного астероида, который по Туринской шкале имел бы оценку свыше 0 баллов. Однако, если быть до конца справедливым, стоит отметить, что на данный момент обнаружено около 20% потенциально опасных астероидов. Но, тем не менее, оценивая ближайшее будущее, можно сказать, что астероидов выше 0 баллов по Туринской шкале не ожидается.
На самом верху списка потенциально опасных астероидов, угрожающих столкновением с Землей находится астероид, который может врезаться в нашу планету 4 мая 2102 года. Однако Дон Еоманс (Don Yeomans), руководитель программы NASA, посвященной поиску и изучению околоземных объектов ( Near Earth Object Program) в Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory - JPL) в Пасадене (США, штат Калифорния), пока нас успокаивает: "Дополнительные наблюдения скорее всего покажут, что эта угроза снизится до нулевого уровня". Впрочем, он тут же и добавляет: "Гораздо вероятнее то, что мы будем атакованы каким-нибудь объектом, о котором пока еще ничего не известно". Первоначально грозный астероид был выявлен в ходе реализации проекта LINEAR ( Lincoln Laboratory Near-Earth Asteroid Research - Лаборатория поиска околоземных астероидов имени Линкольна ) Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology - MIT). Новые наблюдения, проводимые в течение 475 дней, позволили исследователям более точно вычислить орбиту "неприятеля", получившего наименование 2004 VD17. Эти наблюдения свидетельствуют о том, что данный астероид имеет шанс 1/1000 на нанесение удара Земле в 2102 году. Поперечник 2004 VD17 составляет приблизительно 580 метров (это если судить по его яркости при типичной отражательной способности), ну а масса, соответственно, порядка миллиарда тонн! Астероид такого размера при падении на Землю образовал бы ударный кратер приблизительно 10 километров в диаметре и вызвал бы землетрясение силой в 7,4 балла по шкале Рихтера. При этом выделится энергия порядка 10 тысяч мегатонн, что сопоставимо с содержимым всех земных ядерных арсеналов. К счастью, у нас есть еще в запасе столетие, чтобы предпринять какие-то действия и в случае чего постараться свести опасный "камешек" с его смертельной орбиты. Теперь оценка опасности этого астероида по так называемой Туринской шкале астероидной опасности равна "двойке". Это большая редкость. Самым высоким уровнем, когда-либо достигаемым астероидом, был уровень "четверки". Так "отличился" в декабре 2004 года астероид Апофис (99942 Apophis - 2004 MN4) диаметром 320 метров (масса 100 миллионов тонн), однако последующие вычисления понизили оценку уровня его опасности до одного балла. В египетской мифологии Апофис - дух зла и разрушения, демон, стремящийся погрузить мир в вечную тьму. Подходящее имя, считают астрономы, для угрозы, мчащейся к Земле из космоса. По оценке NASA, при встрече Земли с Апофисом, которая с небольшой вероятностью может произойти в 2036 году, выделится в 100 тысяч раз больше энергии, чем при ядерном взрыве в Хиросиме. Под непосредственное действие ударной волны попадут тысячи квадратных километров, а на остальную Землю будет воздействовать пыль, выброшенная в атмосферу. Примерно по такому сценарию развивались события 15 тысячелетней давности, когда вымерли мамонты и погибла Атлантида. Алан Фитцсиммонс, астроном из Королевского университета в Белфасте, сказал: "Когда он приблизится к нам 13 апреля 2029 года, Земля притянет его и изменит его орбиту. Есть небольшая вероятность того, что, если он пройдет через определенную точку в пространстве, так называемую "замочную скважину", притяжение Земли изменит положение дел, и, когда он опять вернется в 2036 году, он столкнется с нами". Вероятность того, что Апофис пройдет через "замочную скважину", длина которой 600 метров, составляет 1/5500. У I этап («remote interdiction») - противодействия на больших расстояниях с временем до столкновения от года до нескольких десятилетий. Включает в себя защиту как от хорошо известных объектов, так и от объектов с плохоопределенными орбитами (ненумерованные астероиды, короткопериодические кометы). II этап («terminal interception») - противодействие с временем до столкновения не более года. Обеспечивается защита от «объектов непосредственной угрозы» (недавно открытые малые планеты, долгопериодические кометы). III этап («horror scenario») - противодействие в непосредственной близости от Земли или даже в ее атмосфере. Защита от «объектов неотвратимой угрозы» (неизвестные астероиды, долгопериодические кометы, метеориты типа Тунгусского). Основные способы противодействия столкновению объектов, сближающихся с Землей (ОСЗ), указаны в табл.1. Таблица 1. Способы воздействия на ОСЗ для предотвращения астероидно-кометной опасности
В табл. 1 аббревиатура КА расшифровывается как космический аппарат, ДБТ и ДМТ - двигатели большой и малой тяги, ВТВ, ПТВ, ГТВ - высотный, поверхностный и глубинный термоядерные взрывы. Анализ различных подходов к проблеме противодействия астероидно-кометной опасности приводит к выводу, что наиболее перспективной технологией являются орбитальные зеркала. Данная концепция предполагает вывод на орбиту флотилии светоотражающих спутников, которые будут фокусировать солнечный свет на опасных астероидах и кометах, раскаляя их бока до температуры порядка 2100 оС. Этого будет достаточно для того, чтобы постепенно увести астероид с опасного курса за счет давления, которое оказывает сфокусированный солнечный свет. Что касается комет, состоящих преимущественно изо льда, то их и вовсе можно будет испарять еще на подходе к околоземному космосу. В отличие от термоядерного взрыва, подобный метод борьбы с опасными небесными телами не приводит к образованию целого облака мелких (и не очень) обломков, способных нанести трудно предсказуемый ущерб, как самой Земле, так и ее спутниковой инфраструктуре. Падение Тунгусского метеорита, случившееся в 1908 г, привело к опустошению территории, превосходящей по площади Лондон. Чтобы увести его с опасной орбиты, хватило бы всего 10 орбитальных зеркал диаметром по 20 м, действующих в течение полугода. Подобная технология может быть с успехом использована прямо сейчас, в наши дни – без каких бы то ни было проблем. Ученые просчитали ряд сценариев, хорошо иллюстрирующих возможности предлагаемого метода. Согласно современным данным, астероиды диаметром 100-150 м падают на нашу планету примерно раз в 100 лет. Подобные пришельцы могут запросто стереть с лица Земли целый мегаполис, а заодно вызвать многочисленные землетрясения, цунами, не говоря уже о временной разбалансировке климата, которая чревата наводнениями, ураганами и прочими погодными эксцессами. С помощью сотни орбитальных зеркал любой из них можно будет обезвредить в течение нескольких дней. Чтобы увести с опасной траектории астероид диаметром в 10 км, флотилии из 5 тыс. спутников придется удерживать на нем луч в течение целых 2 лет. Учитывая тот факт, что столь крупные тела относительно просто обнаруживаются за многие годы до вероятного столкновения с Землей, нескольких тысяч примитивных орбитальных аппаратов должно оказаться вполне достаточно для обеспечения более чем избыточной защиты. Заключение Соединяя "оптимистическую" и "пессимистическую" точки зрения на астероидно-кометную угрозу для Земли, можно указать наиболее надежный интервал для таких событий - примерно один раз в 10-20 млн.лет. Много это или мало? Стоит ли принимать во внимание кометную опасность и предпринимать какие-то превентивные меры? Для тех, кто настроен "оптимистически" (по принципу - на мой век хватит), заметим, что приведенные выше оценки характеризуют лишь частоту событий, но в принципе не могут дать ответа на вопрос, когда же это событие произойдет. Следует пояснить, что и в повседневной жизни мы интуитивно оцениваем опасность того или иного фактора. Даже без специальных пояснений, каждый из нас осознает, что опасность от движущегося автомобиля намного превышает опасность от упавшего с крыши кирпича или аварии самолета. Следовательно, в первую очередь нужно "страховаться" от потенциально наиболее вероятного события. Так, например, ежегодно на земном шаре в авиационных катастрофах погибает около тысячи человек. Статистические данные показывают, что вероятность одной такой катастрофы примерно составляет одно событие в месяц. В этом случае фактор опасности авиационных катастроф для человечества составляет около 80-90. Если учесть, что столкновение крупной кометы с Землей будет сопровождаться гибелью всего живого, то рейтинг этой угрозы превышает авиационный почти в 5-7 раз! Вероятность эффекта мала, но зато последствия глобальны… Литература.
жүктеу/скачать 146 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
ченые сходятся во мнении, что, если Апофис действительно столкнется с Землей, то кусок железа и иридия диаметром 320 метров и весом 200