Падение космических тел. Грядет глобальное похолодание

Падение космических тел

Планеты, лишенные атмосферы, покрыты, как оспинами, следами от падения метеоритов, астероидов и комет. Именно такими выбоинами испещрены Луна, Меркурий, спутники Марса — Фобос и Деймос. Да и сам Марс с его разреженной атмосферой в этом отношении похож на Луну.

На Земле такие следы долго не сохраняются. Их разрушают атмосферные и биологические процессы. Хотя некоторые кратеры от падения небесных гостей известны. Например, Аризонский (США) или тот, что на эстонском острове Сааремаа. Ясно, что такие падения оказывают существенное влияние на климат и на биосферу Земли.

Большинство специалистов убеждено, что 65 миллионов лет назад на Землю упал астероид или комета. Место падения — современный Мексиканский залив. Если посмотреть на карту, видно, что он имеет подозрительно круглую форму. Именно тогда вымерли динозавры, аммониты, белемниты. Особенно сильно пострадал морской фитопланктон. Биологическая продуктивность океана снизилась на порядок. Небесный гость почти целиком сгорел или испарился. Сохранилось менее 0,003 % его массы. Энергии при падении выделилось 1030 эрг.

Столько же современное человечество произвело бы за 100 000 000 лет! По-видимому, это была самая большая катастрофа в истории Земли. После падения астероида цунами снесло миллионы квадратных километров, грандиозные пожары охватили весь Американский континент. Выделившийся углекислый газ привел к экологической катастрофе, которая уничтожила значительную часть видового разнообразия планеты. Удар стимулировал вулканическую активность. Наступило похолодание. Лишь через несколько тысячелетий биосфера адаптировалась к экологическим изменениям. Леса голосемянных хвойных заменились лесами цветковых растений. Место динозавров заняли млекопитающие. Сформировалось новое экологическое равновесие.

Это событие было грандиозным, редким, но не уникальным.

Древние источники и археологические данные свидетельствуют еще о нескольких катаклизмах, возможно, связанных с падением небесных тел. Самый древний город на Земле (возраст — порядка 6000 лет) был раскопан на территории Индии. Археологи свидетельствуют, что город был разрушен страшным катаклизмом 3500 лет назад. На некоторых камнях сохранились следы мощного термического воздействия. Исходное название города не установлено. Более поздние источники называют место разрушенного города Мохенджо-Даро, что означает на санскрите «холм мертвых».

Какова была истинная причина уничтожения города? Высказывались самые фантастические гипотезы, вплоть до наличия в те времена ядерного оружия.

Еще одна аналогичная ситуация — гибель в библейские времена городов Содом и Гоморра. Во всех этих случаях вулканическую версию следует отбросить. Следов вулканов в этих местах геологи не фиксируют. Самое вероятное объяснение этих трагических событий древней истории — падение небесных тел.

Безусловно, каждое такое падение кардинально меняло климат. Известно, что некоторые из падений особо крупных тел меняют угол наклона земной оси.

Интересную гипотезу относительно механизмов падения крупных метеоритов недавно предложил русский геофизик А. П. Невский. Согласно ей, когда в земную атмосферу вторгается крупный метеорит, то образуется мощнейший потенциал между ним и поверхностью Земли. В конце концов происходит пробой и взрыв. Выделившаяся энергия взрывает метеорит снизу, осколки получают мощный импульс, направленный вверх. Некоторые из них могут даже приобрести космические скорости и вернуться в космос. Чем больше диаметр и масса метеорита, тем на большей высоте происходит взрыв. При этом формируется гигантский огненный столб, расширяющийся книзу и состоящий из многих плазменных разрядов. Воздействуют они на Землю как множество мощных авиационных бомб. Именно такие события, по мнению Невского, могли погубить города Мохенджо-Даро, Содом и Гоморру.

Теперь обратимся к еще одной встрече Земли с космическим гостем, произошедшей относительно недавно, хорошо изученной, но до конца не понятой. В 2008 году отмечался своеобразный юбилей — 100-летие падения Тунгусского метеорита. Точнее Тунгусского феномена, ибо неизвестно, был ли то метеорит или что-то иное, а также было ли падение как таковое. Данные об этом событии остаются противоречивыми. Окончательно вопрос о его сущности не решен до сих пор. Напомним историю феномена.

30 июня (17 по старому стилю) 1908 года в 7 часов 17 минут по местному времени над территорией Восточной Сибири в междуречье Лены и Подкаменной Тунгуски с юго-востока на северо-запад пролетело большое светящееся тело, оставляя за собой след. Полёт сопровождался мощными звуковыми явлениями и закончился грандиозным взрывом над тайгой на высоте 7–10 км. Взрывной волной в радиусе около 40 км был повален лес. Под действием светового излучения вспыхнула тайга. Сплошной вывал 80 миллионов деревьев произошел на площади в 2150 км

2. Космический ураган превратил некогда богатую растительностью и дичью тайгу в кладбище мертвого леса. Эпицентр почти совпал с центром кратера вулкана, функционировавшего в триасовом периоде. Энергия взрыва составила 10–40 мегатонн тротилового эквивалента, что сравнимо с двумя тысячами атомных бомб средней мощности и близко к самой мощной водородной бомбе, испытанной на Новой Земле в 1961 году.

Взрывная волна обогнула земной шар дважды. На месте катастрофы ускорился рост деревьев, изменился химический состав почв. Взрыв вызвал изменение магнитного поля Земли. Магнитная буря, отмеченная вблизи Иркутска, продолжалась около 3,5 часа. В ночь с 30 июня на 1 июля, то есть через 15–20 часов после катастрофы, от западных берегов Атлантики до Центральной Сибири и от Ташкента до Санкт-Петербурга, на территории площадью более 12 млн км2, началось свечение атмосферы и ночных облаков. Образовавшиеся на высоте около 80 км, они отражали солнечные лучи, создавая эффект светлых ночей.

Первая экспедиция на место феномена была организована в 1911 году омским управлением шоссейных и водных дорог. Она обнаружила в районе Нижней Тунгуски огромный вывал леса.

Энтузиаст исследований метеоритов профессор Л. А. Кулик, при поддержке академика В. И. Вернадского в 1921 году начал изучение места падения. В результате первой поездки в Сибирь осенью 1921 года установили место, где произошла катастрофа. Лишь шесть лет спустя 13 апреля 1927 года ученые добрались до эпицентра, где вместо кратера обнаружили заболоченное озеро и множество углублений, заполненных водой. Кулик предположил, что метеорит развалился на части, не долетев до поверхности Земли. Обнаруженное озеро, по мнению ученого, — след падения самого большого фрагмента.

Это предположение стало метеоритной гипотезой, которая была не в состоянии объяснить целый ряд явлений, наблюдавшихся как в момент катастрофы, так и после нее. О том, что это, возможно, вовсе и не метеорит, заговорили в конце 40-х годов, когда были проведены испытания атомных бомб, и оказалось, что картина разрушений при атомном взрыве напоминает последствия феномена.

Писатель-фантаст и популяризатор А. П. Казанцев предположил, что 30 июня 1908 года в верхних слоях атмосферы над тунгусской тайгой произошел атомный взрыв инопланетного корабля. Это предположение стало называться ядерной гипотезой. В течение долгих лет велись споры между сторонниками ядерной и метеоритной гипотезы. Взрыв произошел в наименее населенном районе России (в ее геометрическом центре). Ни один человек серьезно не пострадал. Возникло фантастическое предположение, что некие силы стремились минимизировать опасность от падения загадочного тела. С 2007 года в средствах массовой информации стала муссироваться еще одна невероятная «гипотеза», согласно которой Тунгусский феномен был не чем иным, как секретным испытанием оружия массового уничтожения, якобы созданным в начале века коллективом специалистов под руководством Никола Теслы.

Итак, что же известно доподлинно и какое это имеет отношение к проблеме климата?

Первые, кто почувствовал приближение катастрофы, — это животные. За 10–15 дней до события началось их великое переселение из зоны будущей катастрофы. Даже рыба стремительно уходила из Тунгуски в Енисей и другие водотоки.

Известно, что предчувствие животными надвигающейся беды и их подготовка бегством часто фиксируется как при катастрофах естественного происхождения — цунами, землетрясения, так и антропогенных. Рассекречены протоколы ядерных испытаний, из которых явствует, что животные уходят с полигона перед взрывом, хотя момент взрыва — военная тайна.

В данном случае речь идет о проскопии — способности животных предсказывать будущие события. Разумеется, это свойство не носит абсолютного характера. Предсказать можно лишь события высокой энергетики. Очевидно, за этим свойством лежат особые законы взаимодействия живых систем с потоком времени.

Самым очевидным и заметным следствием феномена является вывал леса с радиальным расположением поваленных деревьев. Падение сопровождалось сильным взрывом. От мощной вспышки воспламенилась лесная подстилка. Возник пожар на площади около 2000 км2. Пламя тут же было сбито ударной волной. Затем вновь возникли очаги пожара, которые слились, при этом горел не стоячий лес, а поваленный. Ударная волна разрушила лесной массив на площади 2150 км2. Предшествовавшая катастрофе сухая погода должна была способствовать равномерному возгоранию леса и распространению огня. Для пожара 1908 года характерно наличие двух зон: с преобладанием сплошного горения и зоны локального воспламенения, в пределах которой возгорание имело место в отдельных очагах. Пламя было во многих местах сбито. Продолжали гореть отдельные богатые сухостоем очаги. Дальнейшее распространение огня было затруднено огромным количеством вывернутых с корнем деревьев, создавших преграды огню.

Одним из последствий тунгусского взрыва является аномально бурный рост деревьев после 1908 года в районе тунгусской катастрофы.

Вред для людей от этих событий был минимален. Механическое воздействие было размазано в пространстве и времени. Космическое тело прошло над поселком Ванавара на высоте 30 км, а основное выделение энергии произошло за 50 км от поселка по горизонтали. Лица, находившиеся на расстоянии нескольких десятков километров от места падения метеорита, подверглись воздействию ударной волны, некоторые из них получили ушибы и контузии. Летальных случаев не зафиксировано.

В 80-х годах научный интерес к тунгусскому событию 1908 года приобретает новую грань. Его начинают рассматривать как модель ядерной катастрофы. Коллектив американских ученых из исследовательского центра НАСА проанализировал оптико-атмосферные аномалии 1908 года, обратил внимание, что после тунгусского падения температура Северного полушария стала постепенно понижаться относительно Южного. Этот процесс был усилен вулканическими извержениями.

В результате в течение десяти лет среднегодовая температура Северного полушария была ниже на величину от 0,1 до 0,3 градуса. Тунгусский феномен, по мнению этих ученых, — модель более мощных катастроф, вызванных столкновением Земли с космическими телами, которые могли вызывать необратимые изменения климата и биосферы планеты в прошлом. Подобные результаты может дать и ядерная война.

В?80-х?годах?советские?и?американские ученые промоделировали на вычислительных машинах ее возможные последствия. Возник новый термин: «ядерная зима». Результаты, полученные при моделировании такой катастрофы, были опубликованы академиком К. Я. Кондратьевым с соавторами. При анализе «ядерной зимы» они воспользовались и данными послевоенного этапа исследования тунгусской катастрофы.

Советские специалисты не соглашались с некоторыми выводами американцев. Противоречия касались, например, расчетов количества окислов азота, которые могли бы возникнуть при катастрофе. По мнению американских исследователей, при пролете небесного тела 1908 года возникло 30 миллионов тонн окислов азота. Столько же, считали американцы, возникнет в атмосфере при взрыве 6000 мегатонных водородных бомб. Но внедрение такого количества ядовитых газов в 1908 году (если оно действительно имело место) не вызвало катастрофических последствий в масштабе планеты. Не следует ли из этого, что ядерная война не приведет к опасному отравлению атмосферы окислами азота? Неточная трактовка этого процесса, по мнению Кондратьева и его соавторов, имеет не только физико-химический, но и политический аспект.

Важный аспект феномена — влияние на озоновый слой. Перед летом 1908 года количество озона резко сократилось. После феномена количество атмосферного озона стало возрастать. Это не проясняется природу тунгусского тела, но свидетельствует о том, что динамика озона подчинена силам, неподконтрольным человечеству. Таким образом, к началу XXI века наука о Тунгусском феномене оказалась в ситуации, когда выбор той или иной физической модели явления может иметь далеко идущие последствия — не только практические, но даже социально-политические!

Некоторые фантасты, прельщенные идеей искусственного происхождения Тунгусского тела, развили идеи Казанцева на современном уровне. Они предположили, что в силу естественных причин на Земле стал падать уровень озона. И тогда, чтобы спасти биосферу от сжигания космическими лучами, послали скорую помощь в виде Тунгусского феномена. Разумеется, это даже не фантастическое, а просто сказочное предположение. Но, как говорится — сказка ложь, да в ней намек!

Еще один аспект проблемы — связь с осадками. В конце 50-х годов XX века в литературе появились сведения о так называемом «эффекте Боуэна» — увеличении атмосферных осадков, наблюдаемом через месяц после крупных метеорных потоков. Явление это связано с попаданием в атмосферу метеорной пыли, увеличивающей число ядер конденсации. С целью проверки «эффекта Боуэна» были проанализированы данные, полученные за период с 11 июля по 11 августа 1907 года, за 1908 и 1909 годы почти 1500 метеостанциями Северного полушария. Результаты свидетельствуют, что динамика выпадений осадков летом 1908 года резко отличалась от смежных с ним 1907 и 1909 годами значительным увеличением дождливости и среднего количества выпавших осадков, приходящихся на 15–21 июля. Является ли это следствием тунгусской катастрофы, однозначно сказать трудно. Но если этот эффект и связан с катастрофой, все же он существенно отличается от «классического», поскольку последний характеризуется усилением осадков через 30, а не 15–20 дней.

Мы не знаем до сих пор, что такое тунгусское тело и тунгусский феномен. Но мы твердо знаем, что среди факторов, влияющих на климат, есть космические, непознанные и более мощные, чем деятельность человека.

И еще один аспект проблемы. Солнечная система периодически входит в галактические рукава, насыщенные космической пылью. Согласно расчетам, выполненным московским ученым С. И. Сухоносом, за 4,5 миллиарда лет на Землю выпало до 1018 тонн космической пыли. Сейчас на Землю, согласно корректным расчетам, ежегодно выпадает 300 тысяч тонн космического вещества. По мнению Сухоноса, в годы вхождения Солнечной системы в космические туманности это значение вырастает до миллиарда тонн за год. Геологические данные подтверждают, что в разных слоях преобладают разные химические элементы, и это обстоятельство, действительно, связывается с выпадением вещества из космоса. Безусловно, экстремальное выпадение космической пыли должно было перестраивать биосферу и менять климат.

Петербургский геолог профессор С. Г. Неручев установил цикл вхождения Солнечной системы в участки Галактики с повышенной плотностью материи. Он оказался равным 30–32 миллионам лет. Такая периодичность перестройки биоты проглядывает на основе палеонтологических данных. К сожалению, этот аспект влияния космоса на оболочки Земли изучен пока недостаточно.

Некоторые ученые считают, что на климат могли влиять и падения крупных небесных тел на наш спутник — Луну. 17 миллионов лет назад началось очередное похолодание. Согласно гипотезе доктора химических наук А. Г. Сутугина, причиной могло быть появление облака космической пыли из-за столкновения астероида с Луной. Часть облака попала в поле притяжения Земли и на некоторое время ослабила доходящий до поверхности солнечный поток.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

document.wikireading.ru

Глава 8. ПАДЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛ.

 

8.1. КОСМОС И ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ.

 

Как известно, наша планета входит в состав Солнечной системы, которая в свою очередь входит в состав галактики Млечный путь. Галактика Млечный путь – огромное звездное образование, включающее в себя примерно 10 миллиардов звезд и звездных систем. Но и она лишь небольшая часть Мироздания. По современным представлениям доступная для наблюдений с помощью технических средств, имеющихся на конец второго тысячелетия Новой эры, область Вселенной насчитывает примерно галактик. Таким образом, космос – это огромный и сложный мир [57].

В этом мире Земля движется вокруг Солнца со скорость примерно 30 км/с и вместе с Солнцем участвует в еще более сложном движении вокруг центра галактики. Траектория движения Земли может пересекаться с траекториями движения других космических тел, при этом возможно падение таких тел на нашу планету. Падение космических тел на поверхность Земли может привести к очень тяжелым последствиям. Падение крупных метеоритов, как и столкновение с астероидом или кометой, обычно сопровождается взрывом с выделением огромной энергии, одновременно происходит исключительное по силе землетрясение.

Известно, что самая большая наблюдаемая группа астероидов образовалась в период формирования Солнечной системы из протопланетного облака более 4,5 миллиардов лет тому назад. Расчеты траекторий группы крупных (более 1 км) астероидов, пресекающих орбиту Земли, показали, что они движутся по эллиптическим орбитам с эксцентриситетами 0,2.…0,85, большими полуосями до 4 а.е. (1а.е. = 149,5 млн.км – среднее расстояние между Солнцем и Землей) и наклонами орбит до . В процессе движения они пресекают орбиты и других планет Солнечной системы, иногда сближаясь с ними. Поэтому орбиты астероидов этой популяции быстро эволюционируют по сравнению с орбитами астероидов основного пояса или орбитами планет, их чрезвычайно сложно просчитать на длительный промежуток времени (более нескольких сотен лет).

Повторяемость событий: астероиды размером 1м. Можно наблюдать с помощью телескопов в ближайшей окрестности Земли практически еженедельно, астероиды величиной 3…5м. Появляются примерно 1 раз в 10 лет. По мнению астрономов в ближайшие 10 лет следует ожидать падение астероида размером около 10 м, астероиды размером 50…100 м. Падают на нашу планету примерно 1 раз в 200…300 лет, размером в 1 км – 1 раз в 500000 лет. В далеком будущем возможно падение и более крупных тел [58].

 

8.2. ОПАСНОСТЬ ПАДЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛ.

 

Принято считать, что скорость сближения астероидов с Землей может составлять примерно 30 км/с, а плотность их вещества варьируется в пределах от кг/м до кг/м . Как известно, при соударении твердых тел со скоростями, превышающими 3…5 км/с, кристаллическая структура астероида или метеорита и определенного объема среды, с которой они соударяются, разрушается и происходит либо переход вещества в другое фазовое состояние (плавление или испарение), либо механическое дробление вещества с последующим разлетом, то есть происходят процессы, обладающие всеми существенными свойствами взрыва. При скоростях удара V 10 км/с происходит процесс полного превращения в газ ударявшего тела и части среды, с которой произошло соударение [59].

При взрыве, обусловленном падением крупного космического тела, на поверхности планеты образуется воронка – кратер (астроблема), см. рис. 48, размеры которой зависят от глубины проникания тела в грунт и мощности взрыва, сейсмовзрывные волны большой интенсивности и мощная воздушная ударная волна. Энергия взрыва при падении такого тела может быть столь велика, что образуется астроблема огромных размеров, при этом значительные массы грунта выбрасываются в верхние слои атмосферы. Выброс грунта сопровождается сильным запылением и помутнением атмосферы, образованием окислов азота (NO, NO ), катализирующих разрушение озонового слоя, проникновением жесткой радиации, выпадением кислотных дождей. Запыленность атмосферы при мощных взрывах может способствовать изменению климата и даже возникновению “астероидной” зимы. Определенное представление о размерах астроблем можно получить по табл. 36.

 

Таблица 36

Взрывные кратеры, образованные при падении космических тел.

Астроблема Местонахождение Диаметр, км Возраст, млн. лет
Маникуаганская Клируотерская Ришатская Янисъярвская Калужская Болтышевская Ротмистровская Попигайская Канада Канада Мавритания Эстония Район г. Калуги Кировоградская обл. Кировоградская обл. Бассейн р. Попигай в Сибири - - -

Рис.48.Аризонский метеоритный кратер диаметром более 1 км. Образован при падении железного метеорита.

 

Самый большой кратер на поверхности Земли обнаружен в Антарктиде, его диаметр составляет примерно 200 км.

Ранее в параграфе 1.1. отмечалось, что энерговыделение при падении на земную поверхность космического тела размером 100 м. составляет Дж, размером 1 км - Дж, размером 10 км - Дж. Для сравнения, энергия ядерного взрыва мощностью q = т, где q – тротиловый эквивалент взрыва, составляет Дж. Согласно данным [5.8] при падении космического тела размером 1 км. В густо населенном районе Земли может погибнуть значительная часть населения планеты (с учетом вторичных эффектов разрушения – поражение АЭС, ГЭС, ХОО и др.).

При падении более крупных тел последствия могут быть еще более тяжелыми и привести к гибели человеческой цивилизации.

Установлено, что за последние 600 млн. лет в истории Земли состоялось примерно 5 катастроф, в результате которых за сравнительно короткий период времени произошли значительные изменения в химическом составе океана и атмосферы, повлекшие за собой коренные изменения видового состава флоры и фауны. Вполне допустимо, что границы геологических эпох связаны с падением на нашу планету крупных космических тел [58].

Энерговыделение при падении космических тел может превышать энерговыделение при вулканических извержениях и тектонических землетрясениях на несколько порядков, см. рис. 1. На этом рисунке указаны также временные интервалы таких событий.

Следует отметить, что данные рис.1 и в целом параграфа 1.1. по временным интервалам различных природных явлений могут быть использованы для оценки вероятности падения крупных космических тел на нашу планету и оценки риска таких событий.

 

Пример: Определить вероятность падения на земную поверхность космического тела размером 50…100 м на протяжении жизни человека 70 лет, если временный интервал между такими событиями составляет 300 лет. Оценить риск такого события.

Решение: 1. Определяем среднее число падений рассматриваемых космических тел в единицу времени 1 год

= = 0,0033

2. Вероятность падения космического тела вычисляем по формуле (2.23), принимая значение T = 70 лет

P(1.70) = = 0,18

3. Риск события определяем по формуле (2.40)

R = 1 – = 0,21

 

8.3. ОЦЕНКА ЭНЕРГОВЫДЕЛЕНИЯ ПРИ ПАДЕНИИ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛ

 

Для оценки энерговыделения при падении космического тела можно воспользоваться соотношением [59]

Q = , (8.1)

где Q – энергия взрыва, Дж; n – коэффициент полезного использования энергии; m – масса тела, кг; V – скорость движения, м/с.

Обычно коэффициент n < 1. В приближенных расчетах, носящих оценочный характер, допустимо значение n 1.

 

Пример: Определить мощность взрыва при падении космического тела сферической формы диаметром d = 10 км, движущегося со скоростью V = 30 км/с, плотность вещества тела = кг/м .

Решение: Энергию взрыва находим по формуле (8.1)

Q = = = Дж.

Нетрудно показать, что энерговыделение при падении на земную поверхность космических тел сферической формы диаметром 100 м и 1км, плотностью вещества = кг/м , движущихся с аналогичной скоростью V = 30 км/с, составляет Дж и соответственно, что совпадает с данными параграфа 1.1.

Самостоятельный интерес представляет оценка на энергетическом уровне масштабов катастроф, имевших место при падении космических тел в прошлом. Для этого может быть использованы данные табл. 36.

В работе [60] получена зависимость между энерговыделением при падении таких тел на земную поверхность и размерами астроблем

= , (8.2)

где Q – энерговыделение при падении космического тела, Дж; k – эмпирический коэффициент; - радиус воронки, м.

Воспользовавшись данными параграфа 1.1., согласно которым энерговыделение при падении астероида, образовавшего Попигайский кратер, оценивается величиной Дж, и данным табл. 36 по размерам диаметра астроблемы d = 100 км (следовательно, = 50 000 м), можно определить величину коэффициента k = (4,4 – 8,7) 10 . Несомненно, в дальнейшем необходимы более глубокое основание величины этого коэффициента и его уточнение.

Разрешая соотношение (8.2) относительно величины Q, несложно получить

Q = , (8.3)

где величины Q, r, k имеют тоже значение, что и в соотношении (8.2).

Читателю предоставляется возможность самостоятельно оценить энерговыделение и размеры астроблемы в гипотетическом случае падения астероида “Эрос”, имеющего диаметр приблизительно 20 км и движущегося со скоростью 30 км/с. Прохождение этого астероида в опасной близости от Земли ожидается в течение ближайших 100 000 лет.

Как отмечалось ранее, при взрыве, сопровождающем падение космического тела на земную поверхность, формируется мощная воздушная ударная волна, являющаяся основным поражающим фактором такого взрыва. Очаг поражения по ударной волне имеет круговую форму. Приближенно радиус очага поражения по ударной волне можно определить по соотношению [61]

= , (8.4)

где - радиус очага поражения, км; Q – энерговыделение при падении космического тела, Дж.

На границе очага поражения давление во фронте ударной волны составляет = 10 кПа. Очаг поражения подразделяют на зоны полного, сильного, среднего и слабого разрушений, на внешних границах которых давление составляет 50, 30, 20, 10 кПа соответственно.

Радиусы внешних границ зон полного, сильного, среднего и слабого разрушений находят по соотношению (8.4), принимая в нем значения численного коэффициента равными 2,9; 3,9; 5,0; 8,2 соответственно.

Более подробно об очаге поражения при взрыве изложено в [61].

 

Пример: Определить радиус очага поражения по ударной волне при взрыве, сопровождающем падение космического тела сферической формы диаметром 1км, движущегося со скоростью 30 км/с, плотность вещества тела 4250 кг/м .

Решение: 1. По формуле (8.1) находим энергию взрыва

Q = = Дж.

2. Радиус очага поражения вычисляем по соотношению (8.4)

= = 820 км.

 

Диаметр очага поражения составляет 2 = 1640 км. Большие размеры очага поражения поясняют оценку, согласно которой человеческие потери при падении такого тела в густонаселенном районе Земли могут составить значительную часть населения нашей планеты [58].

В заключение параграфа следует отметить редкое природное явление, называемое “парадом планет”. Это особое расположение планет Солнечной системы, когда при своем движении вокруг Солнца они выстраиваются в линию (по радиусу Солнечной системы). Последний парад планет наблюдался в 1999 г. Были отмечены изменения в магнитном, электрическом и гравитационном полях Земли. Последствия данного события изучаются.

 

8.4. ПРОБЛЕМА БЕЗОПАСНОСТИ, СВЯЗАННАЯ С ПАДЕНИЕМ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛ.

 

Падение крупных космических тел на Землю представляет особую опасность. Так как такое событие может представлять угрозу существования значительной части населения нашей планеты и даже всему человечеству, необходимо объединение усилий всех стран для предотвращения возможной катастрофы. Создание системы защиты Земли от опасных космических объектов (ОКО) – технически сложное и экономически дорогостоящее мероприятие. Прежде всего, необходимо создание глобальной сети телескопов для постоянного наблюдения за крупными астероидами и кометами, а также создание при обсерваториях вычислительных центров, оснащенных мощными ЭВМ для расчетов траекторий движения ОКО.

С целью изменения траектории ОКО представляются необходимыми встречные пуски ракет с ядерными зарядами, достижение ими заданных точек пространства в точно рассчитанное время и осуществление необходимого количества контактных на поверхности космического тела или заглубленных ядерных взрывов. Не исключены и другие способы воздействия на ОКО, например, использование лазерного оружия. В целом, это достаточно сложная задача. Но она должна быть решена.

Следует иметь в виду, что из космоса возможно появление объектов с такими свойствами, которые до сих пор не известны человечеству, и которые не могут быть заранее спрогнозированы [58]. Но чем больше люди будут изучать опасные космические объекты, тем меньше будет неопределенность в их свойствах, тем выше будет эффективность мер противодействия.

 

 


studopedya.ru

Самые большие метеориты, упавшие на Землю

Солнечная система > Метеоры и Метеориты > Самые большие метеориты, упавшие на Землю

Рассмотрите 10 самых больших метеоритов, упавших на Землю: рейтинг метеоритов с фото, описанием и историей обнаружения, исследование, сила удара, происхождение.

На Землю время от времени падают космические тела… больше и не очень, из камня или металла. Некоторые из них не более песчинки, другие весят несколько сотен килограмм или даже тонн. Ученые Астрофизического института города Оттава (Канада) утверждают, что в год нашу планету посещает несколько сотен твердых инопланетных тел общей массой более 21 тонны. Вес большинства метеоритов не превышает нескольких грамм, однако есть и те, которые весят несколько сотен килограмм или даже тонн.

Места падения метеоритов либо огораживают, либо наоборот открывают для всеобщего обозрения, чтобы каждый желающий смог притронуться к внеземному «гостю».

Некоторые путают кометы и метеориты из-за того, что оба этих небесных тела имеют огненную оболочку. В древности люди считали кометы и метеориты плохим предзнаменованием. Места падения метеоритов люди старались избегать, считая их проклятой зоной. К счастью, в наше время, подобных случаев уже не наблюдается, а даже наоборот - места падения метеоритов вызывают огромнейший интерес у жителей планеты.

В данной статье мы вспомним 10 наиболее крупных метеоритов, которые падали на нашу планету.

Самые большие метеориты, упавшие на Землю

Саттер Милл (22 апреля 2012 года)

Метеорит упал на нашу планету 22 апреля 2012-го года, скорость болида  составляла 29 км/сек. Пролетел над штатами Калифорния и Невада, метеорит разбросал свои горящие осколки на десятки километров и разорвался в небе над столицей США. Мощность взрыва относительно небольшая – 4 килотонны (в тротиловом эквиваленте). Для сравнения, взрыв знаменитого челябинского метеорита по мощность составил 300 килотонн в тротиле.

По мнению ученых, метеорит Саттер Милл был сформирован в момент зарождения нашей Солнечной системы, космическому телу более 4566,57 млн. лет назад.

Метеориты в Китае (11 февраля 2012 года)

11 февраля 2012-го года над территорией КНР пролетели сотни крохотных метеоритных камней и упали на площадь свыше 100 км в южных районах Китая. Наиболее крупный из них весил порядка 12.6 кг. По мнению ученых, метеориты прилетели из астероидного пояса между Юпитером и Марсом.

Метеорит из Перу (15 сентября 2007 года)

15-го сентября 2007 года метеорит упал у озера Титикака (Перу) рядом с границей Боливией. По утвержденью очевидцев, событию предшествовал сильный шум. Потом они увидели падающее охваченное огнем тело. Метеорит оставил яркий след в небе и струйку дыма, который было видно спустя несколько часов после падения болида.

На месте падения образовался огромный кратер 30 метров в диаметре и 6 в глубину. В метеорите содержались токсичные вещества, поскольку у людей живущих рядом начались головные боли.

На Землю чаще всего падают метеориты из камня (92% от общего количества), состоящие из силикатов. Челябинский метеорит – исключение, он был железным.

Туркменский метеорит Куня-Ургенч (20 июня 1998 года)

Метеорит упал 20 июня 1998 года рядом с туркменским городом Куня-Ургенч, отсюда и произошло его название. Перед падением местные жители видели яркую вспышку. Самая большая часть болида весит 820 кг, этот кусок упал в поле и образовал воронку в 5 метров.

По данным геологов, возраст этого небесного тела составляет порядка 4-х млрд лет. Метеорит Куня-Ургенч сертифицирован Международным метеоритным обществом и считается наиболее крупным всех болидов падавших на территории СНГ и стран третьего мира.

Метеорит Стерлитамак (17 мая 1990 года)

Болид из железа Стерлитамак, чей вес составлял более 300 кг, упал 17 мая 1990 года на поле совхоза западнее города Стерлитамак. При падении небесного тела образовался кратер в 10 метров.

Вначале были обнаружены небольшие металлические обломки, спустя год ученым удалось извлечь самый крупный фрагмент метеорита весом 315 кг. В настоящее время метеорит находится в Музее этнографии и археологии Уфимского научного центра.

Крупнейший метеоритный дождь в Китае (8 марта 1976 года)

Произошло это событие в марте 1976-го года в провинции Цзилинь на востоке Китая. Крупнейший метеоритный дождь длился более получаса. Космические тела падали со скоростью 12 км в секунду.

Лишь спустя несколько месяцев были найдены около сотни метеоритов, самый большой - Цзилинь (Гирин), весил 1.7 т.

Метеорит Сихоте-Алиня (12 февраля 1947 года)

Этот метеорит упал 12 февраля 1947-го года на Дальнем Востоке в городе Сихотэ-Алинь. Болид был раздроблен в атмосфере на мелкие железные куски, которые рассыпались на площади 15 кв.км.

Образовалось несколько десятков кратеров глубиной 1-6 метров и диаметром от 7 до 30 метров. Геологи собрали несколько десятков тонн метеоритного вещества.

Метеорит Гоба (1920 год)

Знакомьтесь, Гоба — один из самых крупных найденных метеоритов! На Землю он упал 80 тыс. лет назад, однако был найден в 1920 году. Настоящий гигант из железа весил порядка 66 тонн и имел объём 9 куб.м. Кто знает, с какими мифами связывали падение этого метеорита жившие в то время люди.

Состав метеорита. На 80% это небесное тело состоит из железа, считается наиболее тяжелым из всех метеоритов, когда-либо падавших на нашу планету. Ученые взяли пробы, но не стали транспортировать весь метеорит. Сегодня он находится на месте падения. Это – один из самых больших кусков железа на Земле внеземного происхождения. Метеорит постоянно уменьшается: эрозия, вандализм и научные исследования сделали свое дело: метеора снизился на 10%.

Вокруг него создали специальное ограждение и теперь Гоба известен всей планете, к нему приезжает множество туристов.

Загадка тунгусского метеора (1908 год)

Самый известный российский метеорит. Летом 1908-го года над территорией Енисея пролетел огромный огненный шар. Метеорит взорвался на высоте 10 км над тайгой. Взрывная волна два раза обогнула Землю и зафиксировалась всеми обсерваториями.

Мощность взрыва просто чудовищна и оценивается в 50 мегатонн. Полет космического гиганта – сотня километров в секунду. Вес, по разным оценкам варьируется — от 100 тыс. до одного млн. тонн!

К счастью при этом никто не пострадал. Метеорит взорвался над тайгой. В близлежащих населенных пунктах взрывной волной выбило окно.

В результате взрыва повалились деревья. Территории леса в 2 000 кв. превратилась в щебки. Взрывная волна убила животных в радиусе более 40 км. Несколько дней над территорией центральной Сибири наблюдались артефакты – светящиеся облака и свечение неба. По мнению ученых это было вызвано инертными газами, которые были высвобождены в момент входа метеорита в атмосферу Земли.

Что же это было? Метеорит оставил бы на месте падения огромный кратер как минимум в 500 метров глубиной. Ни одна экспедиция не смогла найти ничего подобного…

Тунгусский метеор, с одной стороны - хорошо изученное явление, с другой — одна из самых больших загадок. Небесное тело разорвалось в воздухе, куски сгорели в атмосфере, и на Земле не осталось никаких остатков.

Рабочее название «Тунгусский метеорит» появилось потому, что это – наиболее простое и понятное объяснение пролетевшего горящего шара, вызвавшего эффект взрыва. Тунгусский метеорит называли и разбившимся инопланетным кораблем, и природной аномалией, и взрывом газа. Чем же он был в реальности - остается только догадываться и строить гипотезы.

Метеоритный дождь в США (1833 год)

13 ноября 1833-го года в США над восточной территорией прошел метеоритный дождь. Длительность метеоритного дождя - 10 часов! На поверхность нашей планеты за это время упало около 240 тыс. мелких и средних метеоритов. Метеоритный дождь 1833 года - самый мощный из всех известных метеорных потоков.

Каждый день десятки метеоритных потоков пролетают рядом с нашей планетой. Известны около 50 потенциально опасных комет, которые могут пересечь орбиту Земли. Столкновение нашей планеты с небольшими (не способными нанести большой вред) космическими телами происходят раз в 10-15 лет. Особая опасность для нашей планеты - падение астероида.


v-kosmose.com

Последствия падения космических тел на Землю — I-NURE

Последствия падения космического тела, от нескольких сантиметров до 20 километров на Землю

 

На данный момент сценариев (фильмов, книг, игр) апокалипсиса с падением космических тел существует достаточно много, чтобы можно было представить полный ущерб от их падения. В этой статье будут рассмотрены уже упавшие на Землю тела и их последствия, или которые еще могут упасть в будущем.

 

Кроме этого существуют несколько факторов падения, от которых ущерб может кардинально поменять свой эффект. Ниже представлены основные факторы:

Армагеддон на нашей планете может устроить метеорит размером от и больше 20 километров, поэтому в данной статье рассмотрим сценарии падения на планету космических тел размером от пылинки до 15-20 км. Больше — нет смысла, так как в этом случае сценарий будет очевиден.

Малые тела Солнечной системы могут иметь различный состав и плотность. Поэтому разница есть, упадёт ли на Землю каменный или железный метеорит, или же рыхлое, состоящее из льда и снега ядро кометы. Соответственно, чтобы нанести такие же разрушения, ядро кометы должно быть в два-три раза больше, чем осколок астероида (при одинаковой скорости падения). 90% всех метеоритов каменные.

Происходит переход кинетической энергии движения в тепловую. А скорость вхождения космических тел в атмосферу может различаться в разы (примерно, от 12 км/с до 73 км/с, у комет — даже больше). Самые медленные метеориты — это догоняющие Землю или догоняемые ею. Соответственно, летящие нам на встречу, сложат свою скорость с орбитальной скоростью Земли, пройдут сквозь атмосферу гораздо быстрее, и взрыв от их удара о поверхность будет в разы мощнее.

Падение в море или на сушу. Трудно сказать в каком случае разрушения будут больше, просто всё будет по-разному. Метеорит может упасть на место хранения ядерного оружия или на ядерную электростанцию, тогда вреда для окружающей среды может быть больше от загрязнения радиоактивными веществами, чем от удара метеорита (если он был относительно небольшой).

От угла падения энергия столкновения не зависит, а только от массы и от скорости. Поэтому, все кратеры (на Луне, например) имеют круговую форму, и совсем нет кратеров в виде неких пробуренных под острым углом траншей.

         

Продолжение читайте  в следующей статье «Метеориты с размером от нескольких сантиметров»

 

Антон Самойленко

i.nure.ua

Чрезвычайные ситуации по энциклопедии школьника: падение космических тел

23 миллиона лет назад крупный метеорит упал на остров Девон в канадской части Арктики. При этом выделилась энергия, эквивалентная мощности одновременного взрыва 100 тысяч водородных бомб. В результате образовался кратер Хьютон диаметром около 20 километров.

Средняя скорость движения Земли по орбите составляет 30 километров в секунду. Примерно такую же скорость имеют космические объекты. Суммарная скорость столкновения составляет 60 - 70 километров в секунду. Столкновение объектов на такой скорости непременно приведет к возникновению ЧС.

Падение космического объекта на Землю может сопровождаться:

  1. разрушениями;
  2. землетрясением, наводнением;
  3. мощным световым и тепловым излучением;
  4. массовыми пожарами;
  5. образованием большого количества пара;
  6. образованием огромного грибовидно-пылевого облака, которое препятствует проникновению солнечных лучей на Землю, что может привести к снижению температуры воздуха на большей части территории планеты на несколько градусов по Цельсию;
  7. разрушением азотного слоя Земли;
  8. отравлением почвы и воды кислотными дождями;
  9. изменением ландшафта;
  10. экологической катастрофой в случае разрушения объектов атомной энергетики;
  11. гибелью людей, животных, растений.

Наибольшую опасность представляет падение космического объекта в густонаселенных районах, его попадание в атомную электростанцию, склад взрывоопасных и отравляющих веществ, в гидротехнические сооружения.

Несмотря на крайне низкую вероятность возникновения ЧС, непосредственно связанную с падением на Землю космического объекта, такую возможность исключить полностью нельзя. Наблюдения астрономов и их расчеты показывают, что в ближайшие 100 лет ни один из известных больших космических объектов не столкнется с Землей. При этом реальную опасность могут представлять неизвестные космические объекты, приближающиеся к нам из глубины космического пространства.

Перед угрозой падения на Землю космических объектов в настоящее время человечество практически беззащитно и бессильно.

Чтобы снизить потери от падения космических тел на Землю, проводятся регулярные астрономические наблюдения за космическими объектами и теоретические расчеты траекторий их движения. Разрабатываются методы предотвращения столкновения космических тел с Землей, в том числе:

  1. уничтожение опасного объекта;
  2. изменение орбиты космического объекта;
  3. экранизация Земли;
  4. торможение космического объекта.

В настоящее время разработано большое количество вариантов спасения нашей планеты от столкновения с космическим объектом, многие из них напоминают рассказы писателей-фантастов, поскольку сама проблема защиты человечества от воздействия космических объектов уникальна и требует новых, необычных решений.

Ни одна страна в мире не располагает надежной системой защиты от космических объектов. Это чрезвычайно сложный и дорогостоящий проект. Он может быть осуществлен только в результате планетарного объединения усилий. Эту интересную, сложную, важную задачу предстоит решать сегодняшним школьникам, вам, юным читателям этой книги.

ohrana-bgd.ru

Об угрозе падения небесных тел и защите от нее

Метеориты, которые могут представлять угрозу для человека, падают на Землю относительно часто. За прошедшие 100 лет на территории России произошло как минимум два таких опасных события: падение Сихоте-Алиньского метеорита в 1947 году, обломки которого оставили в грунте воронки глубиной до 6 м, и взрыв Челябинского метеорита в 2013 году.

Еще раньше, в 1908-м, гораздо более мощный взрыв произошел над Тунгусской тайгой и повалил деревья на площади 2 тыс. кв. км. Ряд исследователей относят этот инцидент также к падению небесного тела. Одним из наиболее интересных направлений космических исследований вопрос защиты от астероидов назвал 23 июля глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин. Какие космические тела опасны и как можно от них защититься, рассказал ТАСС научный руководитель Института астрономии РАН, председатель экспертной группы по космическим угрозам Борис Шустов.

Размер имеет значение

По словам ученого, на сегодня человечество, в основном благодаря усилиям США, выявило практически все потенциально опасные небесные тела размером более 1 км. Обнаружением опасных астероидов и комет, их изучением, оценкой рисков занимается созданное при НАСА специальное подразделение - Planetary Defense Coordination Office. Падение астероида размером 1 км вызвало бы глобальную катастрофу, но "вероятность столкновения с подобным телом исчезающе мала, и такие потенциальные угрозы не представляют практического интереса", отметил Шустов.

Реальную опасность для Земли и ее обитателей представляют тела небольшого по космическим меркам размера - 50 м и меньше. В этот диапазон попадут, например, тунгусское и челябинское тела. "По астрономическим понятиям челябинское тело совсем небольшое (около 17 м), но видите, сколько оно наделало шума и даже ущерб нанесло солидный", - сказал Шустов.

Хотя эти относительно небольшие метеориты никак не могут вызвать глобальную катастрофу, их падения происходят гораздо чаще. Если гигантский астероид (километрового масштаба) может прилететь на Землю раз в 10 млн лет, то тела типа челябинского могут падать каждые 10-20 лет, пояснил ученый.

Представитель РАН отметил, что сейчас мы обладаем очень скудной информацией по метеоритам от 50 м и меньше.

"Мы знаем, где находятся, можем проконтролировать, то есть спрогнозировать движение, оценить вероятность столкновения всего для 1% опасных астероидов размером 50 м. А о телах еще меньшего размера, как челябинское, мы не знаем практически ничего - они слишком малы, чтобы обнаружить их на большом расстоянии", - Борис Шустов, научный руководитель Института астрономии РАН, председатель экспертной группы по космическим угрозам.

Реальная угроза

Шустов отметил, что жителям Челябинска сильно повезло - метеорит вошел в атмосферу по пологой траектории и взорвался на большой высоте. "Взрыв произошел на высоте около 24 км, поэтому последствия не такие серьезные, как могли бы быть. Если бы тело входило по гораздо более крутой траектории и взрыв произошел гораздо ближе к поверхности Земли, то мало бы не показалось - разрушения и жертвы были бы страшные", - пояснил ученый.

Челябинский метеорит упал на Землю 15 февраля 2013 года в 80 км от города Сатка Челябинской области. По данным МЧС, во многих домах Сатки, а также в зданиях Челябинска, фронтом стоящих к месту падения, были выбиты стекла. Из-за ударной волны от взрыва метеорита в городе частично обрушилась крыша цинкового завода. За помощью обратились более 500 человек, 34 человека, в том числе дети, были госпитализированы.

Шустов подчеркнул, что "челябинское тело не было обнаружено никакими средствами вплоть до входа в атмосферу из-за своего малого размера". По оценкам РАН, метеорит вошел в атмосферу со скоростью 18 км/с, его масса составила порядка 10 тыс. т, а энергия взрыва - около 400 кт в тротиловом эквиваленте. Для сравнения: мощность атомной бомбы, уничтожившей Нагасаки, была в 20 раз меньше - 21 кт.

Что делать

По словам директора Института астрономии РАН, в России нужно создавать систему обнаружения метеоритов. Сейчас "мы в основном опираемся на те данные, которые дают нам американские системы или работающие в кооперации с НАСА", сказал Шустов. При этом на государственном уровне проблемой астероидно-кометной опасности кроме США уже занимаются в Европе и отчасти в Японии, Южной Корее и Китае. Так, десять лет назад при Европейском космическом агентстве было создано подразделение Space Situation Awareness System, одним из направлений работы которого является проблема обнаружения опасных космических тел.

"Система НАСА дает более 98% мировой информации об объектах, сближающихся с Землей. На долю же российских средств обнаружения приходится менее 0,1%.. Для решения этой вполне практической проблемы нужна постоянная и плотная работа на уровне серьезной службы. Для этого наше государство должно определиться, будем ли мы действительно работать в этом направлении. И если да, то тогда нужна поддержка на системном уровне", -  Борис Шустов, научный руководитель Института астрономии РАН, председатель экспертной группы по космическим угрозам.

Специалист добавил, что в России в рамках Роскосмоса работает эффективная система мониторинга космического мусора, но проблема астероидно-кометной опасности не входит в сферу ее ответственности.

При этом, отметил ученый, в России есть заделы для решения проблемы астероидно-кометной опасности. Есть телескоп, построенный в 300 км от Иркутска на границе с Монголией в Институте солнечной и земной физики Сибирского отделения РАН. Прибор имеет диаметр 160 см, широкое поле зрение, но у РАН не хватило денег, чтобы оснастить его необходимым датчиком. "Если его оснастить, тогда у нас будет хотя бы один прибор не хуже американских", - отмечает Шустов.

Телескоп под Иркутском понадобится для обнаружения тел на дальних подступах к Земле - за месяц и более до возможного сближения. Но необходимо также развивать систему обнаружения на ближних дистанциях. "Вторая часть - создание сети наземных телескопов, небольшого размера, диаметром около 50 см, но их должно быть много. Они нужны, чтобы очень оперативно обнаруживать на ближних подступах тела типа челябинского и успевать предупредить об опасности", - сообщил он.

"Пока все, что делается у нас в России, - это работы, проводимые на инициативном уровне. То есть по мере скромных возможностей научных институтов - время от времени и главным образом в научных интересах", - отметил ученый. В частности, имеется сеть телескопов МГУ им. М.В. Ломоносова, сеть телескопов ИПМ им. М.В. Келдыша, но все эти средства не скоординированы на системном уровне.

Другие способы

По словам Шустова, серьезным вызовом в проблеме обнаружения опасных небесных тел являются так называемые дневные астероиды. Это небесные тела, летящие к Земле со стороны дневного неба. В этом случае наземные и даже околоземные оптические средства обнаружения не могут работать эффективно из-за сильной засветки. Радары, которым все равно, когда работать, днем или ночью, не подходят для обнаружения астероидов, так как видят на слишком короткой дистанции.

Со стороны дневного неба, уточнил Шустов, прилетает половина таких тел, как челябинское. Заблаговременно обнаружить их можно только из космоса, причем с достаточного удаления от Земли. "Поэтому мы предложили разместить между Солнцем и Землей в так называемой точке L1 (на расстоянии 1,5 млн км от Земли) космический аппарат с небольшим телескопом размером всего 25 см, чтобы смотреть на окрестности Земли со стороны. Проект называется СОДА (Система обнаружения дневных астероидов)", - рассказал ученый.

СОДА получила положительные оценки как российских, так и западных экспертов. Однако, отметил Шустов, и здесь "нужна поддержка, так как институт РАН не в состоянии реализовать даже самый маленький космический проект". Ученый надеется, что Роскосмос рассмотрит проект СОДА в 2019 году и примет определенное решение.

Говоря о мерах противодействия метеоритам, Шустов рассказал, что с телами типа челябинского сегодня ничего нельзя (да и не нужно) сделать, кроме выполнения мер гражданской обороны.

"Мы рассчитываем систему обнаружения подобных тел таким образом, чтобы дать точную и исчерпывающую информацию потребителю - МЧС. Чтобы у министерства было время не менее чем четыре-десять часов для предупреждения население или даже эвакуации жителей. Также, возможно, в области потенциального поражения нужно будет приостановить какое-то опасное производство".

Для более крупных тел при достаточном времени упреждения рассматриваются различные способы противодействия - заблаговременное изменение орбиты или разрушения таких тел, добавил специалист.

"Ученые ждут, что государство поддержит эти работы на системном уровне, и готовы помочь в работе по созданию национальной системы противодействия космическим угрозам", - подытожил Шустов.

Валерия Решетникова

www.sib-science.info

Космические процессы и их влияние на Землю

Среди природных явлений, воздействующих на геологическую среду и географическую оболочку, немаловажную роль играют космические процессы. Они вызываются приходящей энергией и веществом падающих на Землю космических тел разного размера — метеоритов, астероидов и комет.

Космическая радиация

Мощный поток космического излучения, направленного к Земле со всех сторон Вселенной, существовал всегда. «Наружный лик Земли и жизнь, наполняющая его, являются результатом разностороннего взаимодействия космических сил… Органическая жизнь только там и возможна, где имеется свободный доступ космической радиации, ибо жить — значит пропускать сквозь себя поток космической энергии в кинетической ее форме», — считал создатель гелиобиологии А. Л. Чижевский (1973).

В настоящее время многие биологические явления геологического прошлого Земли рассматриваются как глобальные и синхронные. На живые системы воздействует внешний источник энергии — космическое излучение, действие которого было постоянным, но неравномерным, подверженным резким колебаниям, вплоть до самых сильных, выраженных в форме ударного действия. Это связано с тем, что Земля, как и вся Солнечная система, вращаясь вокруг центра Галактики по так называемой галактической орбите (время полного оборота называется галактическим годом и он равен 215—220 млн. лет), периодически попадала в зону действия струйных потоков (струйного истечения космического вещества). В эти периоды усиливались потоки космического излучения, попадавшего на Землю, увеличивалось число космических пришельцев — комет и астероидов. Космическая радиация играла ведущую роль во время взрывных периодов эволюции на заре жизни. Благодаря космической энергии были созданы условия для возникновения механизма клеточных организмов. Важна роль космической радиации на рубеже криптозоя и фанерозоя во время «популяционного взрыва». Сегодня можно более или менее уверенно говорить об уменьшении роли космической радиации в течение геологической истории. Это связано с тем обстоятельством, что или Земля находится в «благоприятной» части галактической орбиты, или у нее появились некие защитные механизмы. В ранние геологические эпохи поток космической радиации был более интенсивным. Это выражается наибольшей «терпимостью» к космической радиации прокариот и первых одноклеточных организмов, и главным образом, сине-зеленых водорослей. Так, цианеи были обнаружены даже на внутренних стенках атомных реакторов, и высокая радиация никак не отразилась на их жизнедеятельности. Воздействие жесткого коротковолнового и ультракоротковолнового облучения на организмы, обладающие различной генетической структурой, уровнем организации и защитными свойствами, было селективным. Поэтому воздействием космического облучения можно объяснить и массовые вымирания, и значительное обновление органического мира на определенных этапах геологической истории. Не без участия космического излучения возник озоновый экран, сыгравший определяющую роль в дальнейшем направлении земной эволюции живых организмов.

Космогеологические процессы

Космогеологические процессы связаны с падением на Землю космических тел — метеоритов, астероидов и комет. Это привело к возникновению на земной поверхности ударных, ударно-взрывных кратеров и астроблем, а также к ударно-метаморфическому (шоковому) преобразованию вещества горных пород в местах падения космических тел.

Ударные кратеры, образовавшиеся в результате падения метеоритов, имеют в диаметре менее 100 м, ударно-взрывные, как правило, свыше 100 м. Предполагается, что астроблемы образовались в результате падения астероидов и комет, т.е. космических тел, размеры которых намного превосходят размеры метеоритов. Астроблемы, найденные на Земле, имеют в поперечнике от 2 до 300 км.

В настоящее время на всех континентах найдено немногим более 200 астроблем. Значительно большее количество астроблем покоится на дне Мирового океана.

Их трудно обнаружить, и они недоступны для визуального изучения. На территории России одной из наиболее крупных является Попигайская астроблема, расположенная на севере Сибири и достигающая в поперечнике 100 км.

Астероиды — тела Солнечной системы диаметром от 1 до 1000 км. Их орбиты находятся между орбитами Марса и Юпитера. Это так называемый пояс астероидов. Орбиты некоторых астероидов проходят близко к Земле. Кометы — небесные тела, движущиеся по сильно вытянутым орбитам. Центральная наиболее яркая часть комет называется ядром. Его диаметр колеблется от 0,5 до 50 км. Масса ядра, состоящего из льда — конгломерата замерзших газов, в основном аммиака, воды и частиц пыли, составляет 1014—1020 г. Хвост кометы состоит из улетучивающихся из ядра под действием солнечных лучей ионов газов и частиц пыли. Длина хвоста может достигать в длину десятков миллионов километров. Ядра комет располагаются за пределами орбиты Плутона в так называемых кометных облаках Оорта.

В то время как после падения астероидов остаются своеобразные кратеры — астроблемы, то после падения комет кратеры не возникают, а огромная их энергия и вещество перераспределяются своеобразным образом.

При падении космического тела — метеорита или астероида — за очень короткое мгновение, в течение всего 0,1 с, выделяется огромное количество энергии, которая расходуется на сжатие, дробление, плавление и испарение пород в точке соприкосновения с поверхностью. В результате воздействия ударной волны образуются породы, имеющие общее название импактитов, а возникающие при этом структуры называют импактными.

Пролетающие близко к Земле кометы притягиваются земным притяжением, но земной поверхности не достигают. Они распадаются в верхних частях атмосферы и посылают на земную поверхность мощную ударную волну (по разным подсчетам она составляет 1021—1024 Дж), которая приносит сильные разрушения, меняющие природную среду, а вещество в виде газов, воды и пыли распределяется по земной поверхности.

Признаки космогенных структур

Космогенные структуры могут выделяться на основании морфоструктурных, минералого-петрографических, геофизических и геохимических признаков.

К морфоструктурным признакам относится характерная кольцевая или овальная кратерная форма, хорошо видная на космических и аэрофотоснимках и выделяемая при внимательном рассмотрении топографической карты. Кроме того, овальным формам сопутствует наличие кольцевого вала, центрального поднятия и отчетливое радиально-кольцевое расположение разрывных нарушений.

Минералого-петрографические признаки выделяются на основании присутствия в ударно-метаморфических кратерах высокобарических модификаций минералов и минералов с ударными структурами импактитов, раздробленных и брекчированных пород.

К высокобарическим минералам относятся полиморфные модификации SiO2 — коэсит и стишовит, мелкие кристаллы алмаза, морфологически отличающиеся от алмазов кимберлитов, и наиболее высокобарические модификации углерода — лонсдейлит. Они возникают в глубоких частях земных недр, в мантии при сверхвысоких давлениях и не характерны для земной коры. Поэтому присутствие этих минералов в кратерах дает полное основание считать их происхождение ударным.

В породообразующих и акцессорных минералах кратера, в таких, как кварц, полевые шпаты, циркон и др., образуются планарные структуры, или деформационные ламелли, — тонкие трещины в несколько микрон, расположенные обычно параллельно определенным кристаллографическим осям зерен минералов. Минералы с планарными структурами называют шоковыми.

Импактиты представлены стеклами плавления, часто с обломками различных минералов и пород. Они подразделяются на туфоподобные — зювиты и массивные лавоподобные — тагамиты.

Среди брекчированных пород выделяют: аутигенную брекчию — интенсивно трещиноватую часто переработанную дроблением до состояния муки горную породу; аллогенную брекчию, состоящую из крупных перемещенных обломков различных пород.

Геофизическими признаками космогенных структур являются кольцевые аномалии гравитационных и магнитных полей. Центру кратера обычно соответствуют отрицательные или пониженные магнитные поля, гравитационные минимумы, осложненные иногда локальными максимумами.

Геохимические признаки определяются обогащенностью тяжелыми металлами (Pt, Os, Ir, Co, Cr, Ni) анализируемых горных пород кратеров или астроблем. Перечисленные элементы характерны для хондритов. Но, кроме того, наличие импактных структур может диагностироваться изотопными аномалиями углерода и кислорода, которые существенным образом отличаются от пород, сформированных в земных условиях.

Сценарии образования космогенных структур и реальность космических катастроф

Один из сценариев образования космогенных структур был предложен Б. А. Ивановым и А. Т. Базилевским.

Приближаясь к поверхности Земли, космическое тело соударяется с нею. От точки удара распространяется ударная волна, приводящая в движение вещество в месте удара. Начинает расти полость будущего кратера. Частично за счет выброса, а частично за счет преобразования и выдавливания разрушающихся пород полость достигает максимальной Глубины. Образуется временный кратер. При малом размере космического тела кратер может оказаться устойчивым. В другом случае разрушенный материал сползает с бортов временного кратера и заполняет дно. Формируется «истинный кратер».

В ударном событии большого масштаба происходит быстрая потеря устойчивости, приводящая к быстрому вздыманию днища кратера, обрушению и опусканию его периферических частей. При этом образуется «центральная горка», а кольцевое углубление заполняется смесью обломков и импактного расплава.

В истории Земли органический мир неоднократно испытывал потрясения, в результате которых происходили массовые вымирания. За сравнительно кратковременные отрезки времени исчезло значительное число родов, семейств, отрядов, а иногда и классов животных и растений, некогда процветавших. В фанерозое насчитывается по крайней мере семь наиболее значительных вымираний (конец ордовика, граница фамена и франа в позднем девоне, на рубеже перми и триаса, в конце триаса, на границе мела и палеогена, в конце эоцена, на рубеже плейстоцена и голоцена). Их наступление и существующую периодичность многократно пытались объяснить многими независимыми причинами. Сегодня исследователи убеждаются, что биотические изменения во время события вымирания трудно объяснить только внутренними биологическими причинами. Все большее число фактов свидетельствует о том, что эволюция органического мира — не автономный процесс и среда жизни — не пассивный фон, на котором развивается данный процесс. Колебания физических параметров среды, ее неблагоприятные для жизни изменения — непосредственный источник причин массовых вымираний.

Наиболее популярными являются такие гипотезы вымирания: облучение в результате распада радиоактивных элементов; воздействие химических элементов и соединений; термическое воздействие или действие Космоса. Среди последних — взрыв сверхновой звезды в «ближайших окрестностях» Солнца и «метеоритные ливни». В последние десятилетия большую популярность приобрела гипотеза «астероидных» катастроф и гипотеза «метеоритных ливней».

Долгие годы считали, что падение комет на поверхность Земли — явление достаточно редкое, происходящее раз в 40 — 60 млн. лет. Но в последнее время, исходя из галактической гипотезы, высказанной А. А. Баренбаумом и Н. А. Ясамановым, было показано, что кометы и астероиды на нашу планету падали довольно часто. Более того, они не только корректировали численность живых существ и видоизменяли природные условия, но и привносили вещество, необходимое для жизнедеятельности. В частности, предполагается, что объем гидросферы практически полностью зависел от кометного материала.

В 1979 г. американскими учеными Л. Альваресом и У. Альваресом была высказана оригинальная импактная гипотеза. Основываясь на находке в Северной Италии повышенного содержания иридия в тонком слое на границе мела и палеогена, несомненно космического происхождения, они предположили, что в это время произошло столкновение Земли с относительно крупным (не менее 10 км в диаметре) космическим телом — астероидом. Вследствие удара изменились температуры приземных слоев атмосферы, возникли сильные волны — цунами, обрушившиеся на берега, и произошло испарение океанской воды. Это было вызвано тем, что астероид при входе в земную атмосферу раскололся на несколько частей. Одни Обломки упали на сушу, а другие погрузились в воды океана.

Эта гипотеза стимулировала изучение пограничных слоев мела и палеогена. К 1992 г. иридиевая аномалия была обнаружена более чем в 105 пунктах на разных континентах и в керне буровых скважин в океанах. В тех же пограничных слоях были обнаружены микросферы минералов, образовавшихся в результате взрыва, обломочные зерна шокового кварца, изотопно-геохимические аномалии 13С и 18O, пограничные слои, обогащенные Pt, Оs, Ni, Сг, Аu, которые характерны для хондритовых метеоритов. В пограничных слоях, кроме того, было обнаружено присутствие сажи, что является доказательством лесных пожаров, вызванных усиленным притоком энергии во время взрыва астероида.

В настоящее время появились данные, свидетельствующие о том, что на границе мела и палеогена не только упали осколки крупного астероида, но и возник рой болидов, которые породили целую серию кратеров. Один из таких кратеров обнаружен в Северном Причерноморье, другой — на Полярном Урале. Но самой крупной импактной структурой, образовавшейся в результате этой бомбардировки, является погребенный кратер Чиксулуп на севере полуострова Юкатан в Мексике. Он имеет в диаметре 180 км и глубину около 15 км.

Этот кратер обнаружен во время бурения и оконтурен по гравитационной и магнитной аномалиям. В керне скважины установлены брекчированные породы, импактные стекла, шоковый кварц и полевой шпат. Выбросы из этого кратера обнаружены на далеком расстоянии — на острове Гаити и в Северо-Восточной Мексике. На границе мела и палеогена обнаружены тектиты — сферы оплавленного стекла, которые диагностированы как образования, выброшенные из Чиксулупского кратера.

Второй кратер, возникший в результате космической бомбардировки на рубеже мела и палеогена, — Карская астроблема, расположенная на восточном склоне Полярного Урала и хребта Пай-Хой. Она достигает 140 км в поперечнике. Еще один кратер обнаружен на шельфе Карского моря (Усть-Карская астроблема). Предполагается, что крупная часть астероида упала и в Баренцево море. Она вызвала необычайно высокую волну — цунами, испарила значительную часть океанской воды и вызвала крупные лесные пожары на просторах Сибири и Северной Америки.

Хотя вулканическая гипотеза выдвигает альтернативные причины вымирания, она, в отличие от импактной, не может объяснить массовые вымирания, случившиеся в другие отрезки геологической истории. Несостоятельность вулканической гипотезы выявляется при сравнении эпох активной вулканической деятельности с этапами развития органического мира. Выяснилось, что во время крупнейших вулканических извержений практически полностью сохранилось видовое и родовое разнообразие. Согласно этой гипотезе, считается, что массовые излияния базальтов на плато Декан в Индии на рубеже мела и палеогена могли привести к последствиям, сходным с последствиями падения астероида или кометы. В значительно больших масштабах излияния траппов происходили в пермском периоде на Сибирской платформе и в триасе на Южно-Американской, но массовых вымираний они не вызвали.

Активизация вулканической деятельности способна привести и не раз приводила к глобальному потеплению благодаря выделению в атмосферу парниковых газов — углекислоты и водяного пара. Но одновременно вулканические извержения выделяют и оксиды азота, которые приводят к разрушению озонового слоя. Однако вулканизм не способен объяснить такие особенности пограничного слоя, как резкое повышение иридия, имеющего несомненно космическое происхождение, появление шоковых минералов и тектитов.

Это не только делает импактную гипотезу более предпочтительной, но и дает основание предполагать, что излияние траппов на плато Декан могло быть даже спровоцировано падением космических тел вследствие передачи энергии, которая была привнесена астероидом.

Изучение фанерозойских отложений показало, что практически во всех пограничных слоях, по времени соответствующих известным фанерозойским вымираниям, установлено присутствие повышенного количества иридия, шокового кварца, шокового полевого шпата. Это дает основание считать, что падение космических тел в эти эпохи, так же как и на рубеже мела и палеогена, могло вызвать массовые вымирания.

Последней крупнейшей катастрофой в новейшей истории Земли, возможно, вызванной столкновением Земли с кометой, является Всемирный потоп, описанный в Ветхом Завете. В 1991 г. австрийские ученые, супруги Эдит Кристиан-Толман и Александр Толман, по годичным кольцам деревьев, резкому увеличению содержания кислот в ледниковом покрове Гренландии и другим источникам установили даже точную дату события — 25 сентября 9545 г. до н. э. Одним из доказательств связи Всемирного потопа с космической бомбардировкой является выпадение дождя из тектитов на огромном пространстве, охватывающем Азию, Австралию, Южную Индию и Мадагаскар. Возраст тектитсодержащих слоев составляет 10 000 лет, что совпадает с датировками супругов Толман.

По-видимому, основные обломки кометы упали в океан, что вызвало катастрофические землетрясения, извержения вулканов, цунами, ураганы, ливни глобального масштаба, резкое повышение температуры, лесные пожары, общее затемнение от массы пыли, выброшенной в атмосферу, а затем похолодание. Таким образом, могло возникнуть явление, известное в настоящее время как «астероидная зима», сходная по своим последствиям с «ядерной» зимой. В результате этого многие представители наземной фауны и флоры исторического прошлого исчезли. Особенно это касается крупных млекопитающих. Уцелели морская биота и мелкая наземная фауна, наиболее приспособленная к условиям обитания и способная спрятаться на некоторое время от неблагоприятных условий. К числу последних относились и первобытные люди.

Земля представляет собой открытую систему, и поэтому на нее оказывают сильнейшие воздействия космические тела и космические процессы. С падением космических тел связано возникновение на Земле своеобразных космогеологических процессов и космогеологических структур. После падения на Землю метеоритов и астероидов на земной поверхности остаются взрывные кратеры — астроблемы, в то время как после падения комет энергия и вещество своеобразным способом перераспределяются. Падения комет или их пролет в непосредственной близости от Земли фиксируются в геологической истории в форме массовых вымираний. Крупнейшее вымирание в органическом мире на рубеже мезозоя и кайнозоя скорее всего было связано с падением крупного астероида.

www.polnaja-jenciklopedija.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о