Исследовательская работа "Случайность или неизбежность?"

«Случайность  или неизбежность?»

Автор работы:

Чижов Александр

МОУ СОШ с. Бутурлина

Руководитель:

Наянова Валерия Владимировна,

учитель географии.

ВВЕДЕНИЕ.

 Все чаще и чаще в СМИ  появляются сообщения о возможном  столкновении  Земли с каким-нибудь небесным телом. В Солнечной системе кроме больших планет и их спутников движется множество так называемых малых тел: астероидов, комет и метеоритов. Малые тела Солнечной системы имеют размеры от сотен микрон до сотен километров. Астрономы подсчитали, что более  тысячи метеоритных потоков пересекают орбиту Земли и представляют реальную угрозу жизни на планете. Ежедневно до 20 метеоритных потоков проходят рядом с орбитой Земли. Специалисты утверждают, что столкновения с относительно небольшими телами (несколько десятков метров) происходят примерно раз в 10 лет. Больше с Землей сталкивались астероиды.Многочисленные кратеры на всех континентах свидетельствуют о том, что 3емля  на протяжении своей истории постоянно подвергалась бомбардировкам из космоса. Ныне найдено около 150 таких гигантских воронок. Совершенно ясно, что это следы далеко не всех столкновений, которые пережила наша планета. Во многих труднодоступных регионах поиск метеоритных кратеров еще не проводился. Районы падения небесных тел определить очень сложно или практически невозможно из-за деформации земной коры, геологических отложений и эрозии почвы.  Подсчитано, что за последние 600 миллионов лет произошло примерно 2000 столкновений астероидов с Землей. Только в ХХ в. на Земле произошло три значительных  падения на Землю небесных тел.

30 июня. 1908  года  недалеко от поселка Ванавара раздался взрыв мощностью 10-20 Мт., породивший мощную ударную волну. На площади более 2 тыс.км.были повалены деревья,  землетрясение было зарегистрировано даже в Западной Европе. Учеными высказывались и разрабатывались различные гипотезы и версии о природе явления, но загадка Тунгусского метеорита до сих пор остается неразгаданной.  

   13 августа 1930 года произошел аналогичный взрыв мегатонного класса  в бассейне реки Амазонки. Очевидцы вспоминают, что около восьми часов утра вдруг солнечный диск стал кроваво-красным, резко потемнело. С неба начала падать мелкая красноватая пыль. Внезапно раздался резкий свист, он становился все громче, как звук приближающегося снаряда. Раздались три взрыва, земля трижды содрогнулась. Взрывы слышали и 250 километрах от места событий.

      К крупнейшим метеоритам относится железный Сихотэ-Алиньский метеорит, массой в 60 тонн,  упавший на Дальнем Востоке 12 февраля 1947 года. Он раздробился в атмосфере и выпал железным дождем на площади 35 квадратных километров.

В последнее десятилетие в окрестности Земли  было зарегистрировано сгорание десятка тел, размеры которых колеблются от 10 до 40 м.    В марте 1989 года трехсотметровое небесное тело пересекло орбиту Земли в точке, где она находилась всего за шесть часов до этого, причем его появление было неожиданным - его заметили уже в момент удаления.    В мае 1996 года астероид диаметром 500 м пролетел всего в 450 тыс. км от нас, а шесть суток спустя еще один полуторакилометровый "гость" приблизился на расстояние 3 млн. км.     В 2000 году появились сообщения о том, что к  Земле приближается комета Linear-S4 , что 23 июля 2000 г. комета подлетит к Земле на минимальное расстояние - 56 млн км.    В 2004 году ожидалось возвращение астероида Тоутатис, который в ноябре 1996 года пронесся в 5 млн. км от Земли, а на этот раз должен был подойти в 3,5 раза ближе.      В мае 2006 года сообщалось, к  Земле приближаются осколки кометы Швассмана-Вахманна-3. Они пролетят примерно в 9 миллионов километров от Земли и по самой трагичной версии, 25 мая осколки кометы упадут в Атлантический океан и вызовут колоссальную волну цунами, которая накроет как минимум США и атлантическое побережье Африки.  Некоторые ученые прогнозировали  с вероятностью в 95% , что 200-метровое цунами смоет с лица Земли все восточное побережье США, в результате чего может погибнуть примерно 60 миллионов американцев и что также будут смыты острова Карибского бассейна, мегаполисы Бразилии, прибрежные города Венесуэлы, пострадает побережье Африки, Португалия, Испания, Канада.     Доходила до нас   сенсационная весть о том, что 1 февраля 2019 г. астероид 2002 NТ7 диаметром более 2 км может столкнуться с Землей. Вскоре, правда, ученые сообщили, что нашей планете на сей раз ничто не угрожает и « конец света»  откладывается по крайней мере до 1 февраля 2060 года.

  Человеку  очень хочется узнать: неужели  Земля может погибнуть и то  страшное выражение: «Конец света» действительно реальность?

Эти таинственные «малютки»…

Тот факт, что с неба на Землю что-то может упасть, европейские ученые долго не могли объяснить. До конца XVIII века падения метеоритов считались обманом зрения. И еще долгие годы, до шестидесятых годов двадцатого века, специалисты искали земное объяснение появлению кратеров, которые сейчас однозначно признаются результатом космических бомбардировок.  Сегодня, после открытия все новых и новых «шрамов» от космических столкновений, стало совершенно очевидно, что и в будущем человечеству придется считаться с гостями из Вселенной. Что же может произойти? Верно ли, что   эти «маленькие», но далеко не безобидные объекты способны поразить Землю?  Что они из себя представляют? Это страшное событие для планеты случайность или неизбежность?

В конце XVIII в. астрономы насчитывали в Солнечной системе семь планет. Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн  - были известны с глубокой древности; в 1781 г. английский учёный Уильям Гершель заметил в большой телескоп седьмую планету, названную Ураном.(рис.1) К тому времени периоды обращения планет и размеры их орбит уже были определены с достаточной точностью методами небесной механики. И вот первый день нового, XIX столетия принёс долгожданное открытие. В ночь на 1 января 1801 г. на обсерватории в Палермо (остров Сицилия) астроном Джузеппе Пиацци, занимаясь составлением каталога звёзд в созвездии Близнецов, обнаружил слабую звёздочку примерно 7-й звёздной величины, которая отсутствовала на звёздных картах. Через несколько дней учёный к удивлению своему заметил, что звёздочка движется, причём так, как должна перемещаться по небу планета, расположенная дальше Марса. К сожалению, сначала болезнь, потом неблагоприятные условия наблюдений прервали работу Пиацци. В результате слабый небесный объект затерялся среди звёзд. Об открытии узнал молодой немецкий математик Карл Фридрих Гаусс. Он разработал новый метод, позволявший по немногим наблюдениям рассчитать точную эллиптическую орбиту небесного тела и затем вычислить его положение на будущее время. Это стало большим достижением в области небесной механики. Через год утерянную планету нашли в предсказанном месте и больше уже не теряли. Пиацци предложил назвать её Церерой — по имени древнеримской богини плодородия, покровительницы Сицилии. Кстати, о названиях. Сначала малым планетам давали имена древнегреческих и древнеримских богов и героев. Когда этот «репертуар» исчерпался, в ход пошли женские имена практически всех народов мира. Сейчас от этого правила стали отступать – имён не хватает. Планеты нарекают достаточно произвольно, больше полагаясь на номер, присвоенный в банке данных, за которым следит специальная комиссия Международного астрономического союза.  Вдохновлённые успехом, европейские астрономы следили за движением Цереры и неожиданно в марте 1802 г. вблизи неё обнаружили ещё одну похожую маленькую планету. Ей дали имя Паллада в честь древнегреческой богини Афины Паллады.     В  1804 г. была открыта третья представительница этой семьи, получившая имя Юнона, а в 1807 г. — четвёртая, Веста. Все они были настолько малы, что даже при тысячекратных увеличениях выглядели слабыми звёздочками, не имеющими заметного диска. Поэтому Уильям Гершель предложил называть новые планеты астероидами, т. е. «звездоподобными». В последующие годы усовершенствование телескопов и изобретение фотографии вызвали всё увеличивающийся поток открытий астероидов. К 1880 г. их было известно около 200, в 1923 г. замечен тысячный, на 1980 г. в списки занесено почти 2500. По данным на 1991 г., постоянные номера в каталогах и названия получили 4646 астероидов, сейчас их известно значительно больше. Пока открыты лишь самые крупные астероиды. Более мелких — ещё многие миллионы.            Орбиты большинства пронумерованных малых планет (98%) расположены между орбитами Марса и Юпитера(рис.2). Их средние расстояния от Солнца составляют от 2,2 до 3,6 атмосферных единиц. Они образуют так называемый главный пояс астероидов. Все малые планеты, как и большие, движутся в прямом направлении (рис.3). Периоды их обращения вокруг Солнца составляют в зависимости от расстояния от трёх до девяти лет(рис.4). Нетрудно сосчитать, что линейная скорость приблизительно равна 20 км/с. С точки зрения физики астероиды или, как их еще называют, малые планеты - это плотные и прочные тела. По составу и свойствам их можно условно разделить на три группы: каменные, железокаменные и железные (Рис.5.1). Астероид является холодным телом   Возможно, нам, жителям Земли, наиболее важно знать астероиды, орбиты которых близко подходят к орбите нашей планеты. Обычно выделяют три семейства сближающихся с Землёй астероидов. Они названы по именам типичных представителей — малых планет: 1221 Амур, 1862 Аполлон, 2962 Атон. К семейству Амура относятся астероиды, орбиты которых в перигелии почти касаются орбиты Земли. «Аполлонцы» пересекают земную орбиту с внешней стороны, их перигелийное расстояние меньше 1 а. е., «Атонцы» имеют орбиты с большой полуосью меньше земной и пересекают земную орбиту изнутри. Одним из наиболее известных АСЗ группы Атона является Апофис, тесное сближение которого с Землёй ожидается в 2029 году. 99942 Апо́фис (Apophis, ранее 2004 MN4) — астероид, сближающийся с Землёй, открытый в 2004 году в обсерватории Китт-Пик в Аризоне, собственное название получил 19 июля 2005. Назван в честь древнеегипетского бога Апопа (в древнегреческом произношении — Апофиса), огромного змея, разрушителя, который живёт в темноте подземного мира и пытается уничтожить Солнце в течение его ночного перехода. В 2004 году Служба по контролю за околоземными объектами при NASA (NearEarthObjectProgramOffice) объявила о присвоении астероиду Апофис двух баллов (объект сблизится с Землёй, но столкновение маловероятно) по Туринской шкале. В зависимости от орбиты, массы и скорости астероида ему присваивается балл — от 0 до 10. Астероиды (0 баллов) — последствия от столкновения: не имеют шансов встретиться с Землёй. Астероиды (10 баллов) — последствия от столкновения: число населяющих нашу планету видов должно сократиться на порядки. Позже Апофису добавили ещё два балла (вероятность столкновения превышает один процент; в результате возможны локальные разрушения). Представители всех указанных семейств могут встретиться с Землёй. Что же касается близких прохождений, то они случаются нередко. Например, астероид Амур в момент открытия находился в 16,5 млн. километрах от Земли, 2101 Адонис приблизился на 1,5 млн. километров, 2340 Хатхор — на 1,2 млн. километров. Астрономы многих обсерваторий наблюдали прохождение мимо Земли астероида 4179 Таутатис. 8 декабря 1992 г. он был от нас на расстоянии 3,6 млн. километров.

  Но немаловажными значениями, конечно же, являются размеры астероидов. Однако не случайно астероиды называются малыми планетами. Даже в крупные телескопы при отличных атмосферных условиях, применяя очень сложные, трудоёмкие методики, удаётся получить довольно нечёткие очертания дисков лишь нескольких самых крупных астероидов.Считается, что астероидов с диаметрами более 200 км три десятка. Почти все они наверняка известны. Малых планет с поперечниками от 80 до 200 км, вероятно, около 800. С уменьшением размеров число астероидов быстро возрастает.Столкновения Земли с крупными астероидами, чьи размеры превышают 5 километров в диаметре, случаются примерно один раз в 6 миллионов лет, а с относительно небольшими телами, достигающими в диаметре 140 метров, - каждые 5000 лет.  Но, тем не менее, одним из самых опасных космических странников на данный момент считается астероид Апофис,  По расчетам специалистов с 2029 года по 2036 астероид должен неоднократно пройти от Земли на минимальном расстоянии. По мнению учёных, когда в 2036 году астероид снова приблизится к Земле (рис 7.), есть вероятность - 1 шанс из 45 тысяч - что Апофис столкнётся с Землёй (рис.6). Размеры астероида составляют около 390 метров, (по другим данным – 270 метров) в диаметре, а масса - 26 миллионов тонн. В случае падения астероида мощность взрыва составит 506 мегатонн. Для сравнения: мощность от взрыва Тунгусского метеорита составила около 10 мегатонн.  Эффект взрыва может варьироваться в зависимости от состава астероида, а также места и угла удара. В любом случае взрыв причинит огромные разрушения на тысячах квадратных километров, но не создаст долгосрочных глобальных эффектов, подобных «астероидной зиме».   Согласно проведённому моделированию  последствия падения астероида Апофис на Землю будут следующими (исходя из диаметра 390 метров (максимально возможный), плотности 3000 кг/м3, скорости входа в атмосферу 12,6 км/с):

Энергия столкновения с Землёй — 1717 мегатонн

Высота разрушения — 49,5 км

Диаметр окончательного кратера — 5,97 км.

        Обрушение укреплённых зданий, обрушение туннелей в метро, трещины в земле, разрывы трубопроводов.  В случае падения в моря или крупные озера, такие как Онтарио, Мичиган, Байкал или Ладожское, не обойдётся без высокоразрушительного цунами. Все населённые пункты, расположенные на расстоянии 3—300 км, в зависимости от рельефа области падения, могут быть уничтожены полностью…                                                                                                                                                                              Российские  и американские ученые разрабатывают спутники  для изучения астероида Апофис. Для уточнения траектории (рис.5.2)и состава астероида планируется отправить к нему космический аппарат, который произведёт необходимые исследования и установит на нём радиомаяк для более точного измерения его координат(рис.8).   Космическое агентство США рассматривает на уровне концепции возможность пилотируемой экспедиции к астероиду. Астронавт должен будет изменить траекторию объекта, грозящего гибелью жизни на Земле, и установить на нем маркер – маячок, который позволит с высокой точностью отслеживать орбиту небесного тела. Ученые считают, что эта экспедиция будет значима как для науки, так и для демонстрации возможностей человечества. Но есть мнение, что  в случае высадки на астероид и попытках разрушить его "изнутри" люди столкнутся с проблемой закрепления корабля и будут испытывать трудности при ходьбе. Гравитация на таком космическом объекте близка к нулю, так что придется придумывать какие-то якоря, может, даже провести вокруг всего астероида тросы. А еще исследователи летающей горы встретятся с абразивной, практически не оседающей пылью. К тому же для здоровья пилотов такой полет не сулит ничего хорошего, ведь экипаж будет испытывать повышенное воздействие космической радиации, если ученые не создадут эффективные, но при этом легкие защитные экраны, например пластмассовые или магнитные.

    Рассматривалась  эффективность варианта "тарана" (кинетического воздействия) — прямого толчка со стороны скоростного космического аппарата, отправленного с Земли. Если есть приличный запас времени перед катастрофой (несколько лет), это может дать эффект.

   Ещё одним  способом  ликвидации угрозы падения, может стать применение аппарата, который будет вращаться вокруг астероида, постепенно сдвигая его орбиту. Сила притяжения космического аппарата постепенно увлечет астероид в сторону с его траектории – по сути дела, тяга двигателей (то есть несколько граммов силы) в течение месяца будет частично передаваться небесному телу.

   Другой вариант - один из самых экзотичных,  предполагает, что Апофис следует завернуть в плёнку с высокой отражающей способностью. Давление солнечного света на плёнку изменит орбиту астероида.

  Существует гипотеза осуществления взрыва непрошенного гостя из космоса. Многие учёные моделировали такой ход событий. Мнения расходились.   По мнению физика Дэвида Дирборна из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, медленные способы отклонения вроде многолетнего обстрела астероида мощным лазером, установки солнечного паруса, призванного увести астероид в сторону, или работа около небесной глыбы гравитационного тягача — недостаточно эффективны. Ученый сделал свои выводы на основании проведенного им недавно компьютерного моделирования подобной ситуации. Он выяснил, что ядерный взрыв мощностью 300 килотонн, произведенный на поверхности 270-метрового астероида всего за 15 дней до падения его на Землю (в случае, если "космический пришелец" будет находиться за пределами орбиты Луны), способен отклонить объект достаточно, чтобы столкновения не случилось. О результатах своей работы Дирборн рассказывает в статье, опубликованной на Space. com. 97 процентов обломков астероида, полученных в результате взрыва, минуют Землю", — просчитал Дэвид. И чем дальше будет точка подрыва, тем сильнее рассеются осколки, тем меньше их попадет в нашу планету. А о радиации на таком расстоянии и говорить не приходится. Так что этот сценарий — вполне безопасен.

   С другой стороны, как это выглядит не парадоксально, разорванный взрывом астероид может за несколько часов "собраться" вновь, восстановиться, и вот тогда избавиться от него уже не получится… Ученые говорят, что тут многое зависит от строения и состава небесной скалы. Но если до катастрофы остается несколько лет — возможны варианты. И даже все тот же ядерный взрыв должен сработать несколько иначе. Можно и не пытаться расколоть астероид на части (тем более если он и вправду велик). Заряд надо подорвать не на его поверхности, а на расстоянии в несколько сотен метров от нее.

  Но не смотря на реальную опасность, мы не должны забывать о том, что космос должен быть прежде всего мирным. И никакого ядерного оружия, даже во благо планеты, не должно быть!                                                                                  

Есть надежда, что опасность для планеты будет замечена вовремя. Для этого недавно был запущен проект по отслеживанию нежеланных гостей. Слежка производится при помощи телескопа PS1, созданного дестью институтами и университетами из США, Германии, Тайваня и Великобритании.

Заключение.

 Простирающееся над нами космическое пространство всегда останется для нас загадкой. Какими  бы  совершенными аппаратами мы не обладали - просторы Галактики велики и непостижимы. Многие известные сведения и факты есть лишь наши догадки и предположения, которые формировались в современной науке многие- многие века. К сожалению, привычное для нас понятие «Угроза человечеству», может исходить не только от самого человека.  Непрошенные, странствующие гости Вселенной могут нарушить покой Земли. И эти странники так невелики, но так опасны.     Изложенный выше материал показывает природу малых планет. Кажущееся однообразие ошибочно. Каждое космическое тело имеет свои уникальные свойства и происхождение. Изучение космоса, а в частности астрономии – процесс нескончаемый. С первым полётом человека в космос интерес к этой         науке возрос, но постижение всё больших загадок окружающего нас бескрайнего пространства несколько погасил его. Мы уже  не изучаем астрономию в школе. Нам кажется, что человек уже давно всё знает и всё разгадал. Но происходящие описанные события могут показать бессилие людей в борьбе с Вселенной. Подрастающему поколению будет интересно узнать: откуда к нам летят непрошеные  гости?  Какова их природа? Как можно предотвратить беду? И правда ли, что давние глобальные  катастрофы Земли не были случайными, а были неизбежными...

Использованные источники:

Грем и,, Д.Мелем, С.Николсон и др.: «Мир знаний» - М.: ООО «Издательство Астрель»-2002.

Зигель Ф.Ю. «астрономия веёразвитиии» кн.дла уч.8-10 кл. сред.шк. – М.Жпросвещение,1988.

Комаров В.Н. «Оглянись вокруг…»-М.:Детская лит.,1987.

© 2005 – 2010 Журнал «ЭХО ПЛАНЕТЫ»

www.pochemuchek.net

www.picsru.eu

www.novosti-kosmonavtiki.ru

http://900igr.net/kartinki/kosmos-gorod-transport/Kosmos-Solntse-3.files/Asteroidy-i-komety.html

http://nashivkosmose.ru/asteroid.html

http://www.manuscript.h1.ru/

http://www.ekhoplanet.ru:80/history_2033_7420

http://www.interfax.ru/society/txt.asp?id=137280

www.gazeta.ru