sdn.deutsch-service.ru refamhr.ostref.ru refalfv.ostref.ru refamld.ostref.ru Между Орбитами Каких Планет Обращаются Астероиды қимақ қағанаты картасы | предстерилизационная очистка изделий медицинского назначения | а р ратинов судебная психология как наука | преступление под гипнозом
Skip to content

Между Орбитами Каких Планет Обращаются Астероиды

10 ГЛАВА. СКРЫТАЯ МАССА

(АСТЕРОИДЫ, КОМЕТЫ, МЕТЕОРИТЫ)

Скрытая масса представляет из себя космический мусор, это: космическая пыль (диаметром примерно 1 мм.), метеориты (или метеороиды), астероиды, кометы.

10.1. Астероиды

Астероиды (или “малые тела”) были найдены после расчета орбиты Фаэтона, который начали искать, но нашли первый пояс астероидов между Марсом и Юпитером. Их незаслуженно называют (с 1853 года) “малыми планетами”*, хотя они фактически являются космическим мусором. В отличие от планет, которые находятся в постоянном развитии, эти объекты деградируют (разрушаются) и обречены на гибель.

*Астероиды первого пояса астероидов между Марсом и Юпитером.

Рис. 10.1. Астероид.

 

Каталогизация и упорядочиванием названий астероидов с 25 июля 1919 года занимается Международный астрономический союз (МАС). Каждый объект при открытии заносится в каталог, получает условный код (предварительное обозначение), содержащий номер года, в который он был открыт. С этого момента объект пристально изучается. Данные результаты пересылаются в США в Международный планетный центр (МПЦ). После определения орбиты объекта ему присваивается постоянный порядковый номер в специальном каталоге, и он публикуется в ежемесячных «Циркулярах МПЦ». Астероиды, которым присвоен номер, затем получают и имя, которое предлагает первооткрыватель. Также имя регистрируется МПЦ и публикуется в «Циркулярах МПЦ». Называться астероид может именем известного человека (ученого, артиста и т.д.), но не современного политика или военного начальника (это возможно только через 100 лет после его смерти). Согласно закону имя астероида не может изменяться.

За 200 последних лет открыто (найдено) около 100 тыс. астероидов.

Табл. 10.1. Типы астероидов

Тип Отражательная способность (альбедо) Состав 

(минералогия)

Метеоритный аналог
C Низкая Силикаты + Непрозрачный материал (углерод) Углистые хондриты
A Умеренная Оливин + металл Брахиниты
S Умеренная Силикаты + металл Железокаменные
M Умеренная Металл с примесями Никеле-железные экстатитовые хондриты
V Умеренная Пироксен + фелдспар
R+Q От умеренной 

до высокой

Оливин + пироксен 

+ металл

Обычные хондриты
E высокая Нейтральные силикаты акстатитовые ахондриты

Состав астероидов: железные, каменные и ледяные. Отражательная способность астероида равна примерно 15%. По своим физическим и оптическим характеристикам астероиды делятся на 7 основных групп (табл. 10.1. «Типы астероидов») (Ален, 1977; Боярчук, 1999 и др.).

Самые распространенные типы астероидов  — C, S и M. В главном поясе астероидов (между Марсом и Юпитером) соотношение этих типов составляет 7:5:1. А для сближающихся с Землей астероидов их пропорция составляет 3:7:1. С Землей сближаются и астероиды типа Q.

Размеры и форма астероидов, известных на сегодня, колеблются от нескольких метров до тысячи километров. Все астероиды имеют неправильную форму и не имеют ни атмосферы, ни магнитосферы, ни свечения. Некоторые астероиды имеют около себя “спутники” в виде нескольких малых астероидов.

Возраст. Предполагают, что их возраст около 100 млн. лет, но, скорее всего, возраст гораздо больше.

Скорость астероидов при входе в атмосферу Земли составляет до 30 км/сек (всегда превышает 11,2 км/с — вторую космическую скорость для Земли), а конечная скорость падения на Землю в среднем равняется 20 км/с. При столкновении с Землей суммарная скорость может доходить до 70 км/с. (так как наша Земля двигается в Космосе по своей орбите со скоростью 30 км/с, а небесное тело может иметь скорость произвольного направления до 40 км/с). При изменении скорости ветров в атмосфере Земли скорость и место падения астероида могут меняться. Так обработка многолетних наблюдений показала, что средняя скорость ветров в метеорной зоне (на высоте 80-100 км от Земли) зависит от фазы цикла солнечной активности (СА): на широте 38,5° во время максимума СА преобладающая скорость ветра почти вдвое больше, чем во время минимума СА.

Образование. По поводу образования астероидов (и комет) выдвигаются множество гипотез. Одна из них принадлежит астроному Оорту и говорит о том, что за Плутоном имеется некое облако (Облако Оорта), из которого и вылетают кометы (и астероиды).

Гипотеза автора – кометы и астероиды образовались в результате взрыва планеты Фаэтон, когда она в процессе эволюции переходила в звездное состояние. В это время Фаэтон сбросил свои верхние оболочки (состоящие из верхнего — льда и нижнего — каменного слоя) и стал звездой. Верхняя ледяная оболочка превратилась в кометное вещество, а нижняя – в астероиды. Тоже происходит при «взрывах» двух других звезд СС Прозерпины и Милиусы (Л.В.Константиновская).

Орбиты астероидов разнообразны (Рис. 10.2.).

Астероиды по принадлежности можно поделить на две основные группы:

1.  главного (первого) пояса астероидов — между Марсом и Юпитером;

2.  блуждающие астероиды.

Кроме этих двух групп внутри Солнечной системы открываются новые устойчивые орбиты, например:

— между Солнцем и Меркурием (0,09-0,21 а.е.);

— между Землей и Марсом (1,08-1,28 а.е.).

Эти орбиты открыли английские ученые Эванс и Табачик (Оксфордский университет) в 1999 году. По мнению ученых, там могут существовать новые пояса астероидов.

Так же между Юпитером и Нептуном существует семейство из 6 малых тел Солнечной системы, названные Кентаврами.

Рис. 10.2. Траектории астероида Торо (а);

комет Гидальго, Галлея, Хирона, Шумейкеру-Леви-9 (б).

 

Начиная с 1992 года на расстоянии от 32 до 55 а.е. от Солнца было обнаружено более сотни новых объектов (“заплутоновые объекты”). Существование этих объектов было предсказано еще в 1949 году К.Эджеверсом и Дж.Койпером. Заплутоновые объекты составляют своего рода еще один (третий в СС) пояс астероидов за Плутоном. Их звездные величины около +(22-23). Некоторые объекты движутся в орбитальном резонансе с Нептуном. Эксцентриситеты и наклонения орбит к плоскости эклиптики у большинства из них малы, а их диаметры находятся в интервале от 100 до 300 км (предполагают, что наибольший диаметр может равняться около 1000 км). Считается, что общая масса всех этих объектов примерно равна массе Земли.

Главный (первый) пояс астероидов Солнечной системы находится между Марсом и Юпитером, на расстоянии в среднем около 2,8 а.е. от Солнца. К 2001 году в нем открыто 123284 астероида. Диаметр их от сотен метров до сотен км.

Ежегодно открываются примерно по 10 новых. Предполагают существование еще нескольких сотен тысяч. Первый и самый крупный астероид пояса был открыт 1 января 1801 года итальянским ученым Дж.Пиацци. Он назвал его Церера (астрономический знак – “серп”). Затем были открыты и следующие (табл. 10.2. “Первые открытые астероиды главного пояса”).

Табл. 10.2. Первые открытые астероиды главного пояса

Год открытия Название Диаметр (км) Фамилия открывателя
1 1801 Церера 1003 Жд.Пиацци
2 1802 Паллада 608 В.Ольберс
3 1804 Юнона 247 К.Гардинг
4 1807 Веста 538 В.Ольберс

Каждый астероид также имеет свой класс светимости (альбедо).

В табл. 10.3. “Самые крупные астероиды первого пояса” приводятся самые крупные астероиды диаметром от 250 км, где:

С – темные, с примесью углерода и ферросиликатов. Они являются родительскими телами многих углистых метеоритов. Альбедо менее 0,065;

S – красноватый спектр, содержащий чистый металл и металлические ионы в силикатной решетке (оливин и/или пироксен) с альбедо 0,07-0,23;

M – похож на класс S. Присутствует свободный металл в значительных количествах. Альбедо 0,07-0,23;

U – неклассифицируемые.

Предполагают, что астероиды могут иметь слабое магнитное поле.

Табл. 10.3. Самые крупные астероиды первого пояса

Диаметр (км) Порядок открытия Название Класс светимости (альбедо)
1003 1 Церера С
608 2 Паллада U
538 4 Веста U
450 10 Гигия C
370 31 Евфросина C
350 704 Интерамния C
323 511 Давида C
309 65 Кибела C
289 52 Европа C
276 451 Пациенция C
272 15 Эвномия S
250 16 Психея M
250 48 Дорис C
250 92 Ундина C

Рис. 10.3. Типы орбит сближающихся с Землей.

Орбита. Большие полуоси орбит большинства астероидов лежат в пределах от 2,06 до 4,09 а.е. Форма орбиты астероидов эллиптическая, непрерывно меняется. Эксцентриситет пояса в среднем  равен около 0,14-0,15. Но 98% вращаются по круговым орбитам. Наклон орбиты к эклиптике в среднем равен около 9,5 градусов. Точки перигея (и апогея) астероидов располагаются относительно Солнца в разных гелиоцентрических долготах (то есть находятся по разную сторону от Солнца). Для астероидов характерно большое количество столкновений. Так как орбиты астероидов часто пересекаются. В результате происходит дробление астероидов на более мелкие осколки, которые разлетаются в космическом пространстве. Л.Уинзольд (Германия) сказал об этом, что пояс астероидов представляет из себя “грандиозную каменоломню” Солнечной системы. Период обращения отдельных астероидов колеблется от 3 до 9 лет (в сутки это 6,67-20 минут). Астероиды двигаются беспорядочно с различной скоростью (средняя скорость равна около 20 км/сек). Период собственного вращения (вокруг своей оси) в среднем составляет 7 часов.

В этом поясе обнаружено несколько областей, в которых астероидов практически нет. Эти области являются как бы “запрещенными зонами” (“люки Кирквуда”). В них периоды обращения кратны периоду обращения Юпитера. Вероятнее всего, что Юпитер влияет на периоды обращения астероидов и их большие полуоси (линию аспид). Замечены пробелы вблизи значений периодов, отношение которых к периоду обращения Юпитера равны как ½, 1/3, 1/5, 3/7.  В то же время есть группа со значением 2/3. Наиболее ярко выражены люки на орбитах с периодами ½ (период 596-601 сек.), 1/3 (период 887-903 сек.), 2/5 (период 746-751 сек.) периода Юпитера, где “период” — среднее суточное движение астероидов. Среднее суточное движение:

  • в первом интервале не имеет ни один из зарегистрированных астероидов;
  • во втором интервале имеет лишь один астероид (108 Гекуба);
  • в третьем — два астероида (541 Дебора и 673 Эдда).

Астероиды главного пояса, сближающиеся с Землей (АСЗ) (Рис. 10.3.). К АСЗ относятся астероиды, сближающиеся с Солнцем на расстояние менее 1,3 а.е. и подходящие к Земле на расстояние менее 0,3-0,1 а.е. Потенциально опасные — с расстоянием до Земли менее 0,05 а.е. На сегодняшний день их открыто около 250 штук.

Первый астероид, проходящий вблизи Земли, был открыт 13 августа 1898 года Густавом Витт (Германия). Это был Эрос, его диаметр равен 25-30 км. Среднее его расстояние до Солнца равно 1,46 а.е. В перигелии он приближается к Солнцу на расстояние в 1,13 а.е. (до Земли это 0,13 а.е.). В Афелии удаляется от Солнца до 1,78 а.е.(до Земли 0,78 а.е.). Снимки Эроса космическим аппаратом показали, что он имеет слоистую структуру, содержащую воду и кислород. Предполагают, что это говорит о том, что астероид в прошлом являлся частью планеты, на которой таяли мощные ледники.  Вероятно, что все астероиды имеют такую же структуру, как Эрос.

Следующий астероид, ближайший к Земле, был открыт в 1911 году (Альберт). Его открыл венский астроном Иоганн Пализа. В перигее астероид приближался к Солнцу на расстояние в 19 а.е. (до Земли 0,19 а.е.), а удалялся на 4,0 а.е. (до Земли 3 а.е.).   Затем были открыты Алинда (1918), Ганимед (1924), Икар (1929), Амур (1932), Аполлон (1932), “1954 ХА” (1954). Апполон был открыт в 1932 году, но затем его «потеряли» и обнаружили повторно только в 1973 году. Он получил номер 1862 и имя Аполлон. Орбита Аполлона заходит за орбиту Земли и в перигее проходит между Землей и Венерой. Орбита Икара (1929) имеет эксцентриситет 0,83: в перигее он приближается к Солнцу на расстояние 0,19 а.е., а в апогее – 1,97 а.е. Астероид “1954 ХА” лежит в плоскости эклиптики; в перигее он сближается с Солнцем до 0,51 а.е., а в апогее удаляется на 1,05 а.е. Но после 1949 года этот астероид потеряли из виду.

В 1936 году мимо Земли пролетел астероид Адонис, а в 1937 году – астероид Гермес. В настоящее время известно около 500 астероидов главного пояса, орбиты которых позволяют им приблизиться к Земле. Для  200 орбиты просчитаны  до 2020 года. В этом списке  Икар, Гефест, Адонис, Аполлон, Эрос, Метида, Тоутатис. Последний (Тоутатис) подходит к Земле на очень близкое расстояние (до 0,0033 а.е.). Все они имеют вытянутую эллиптическую орбиту, 15-17% из них парные. 75% из них имеют размер менее 3 км. Размер самого большого (Ганимеда) составляет 38-40 км. Из них сферу Хилла (сферу “захвата” Земли) пересекают 50 астероидов.

Пояс Казимирчак-Полонскойпояс астероидов и комет между Ураном и Нептуном.

Пояс Койпера (см. рис. 10.4.) — пояс астероидов (плутино) и комет, располагается за Нептуном на расстоянии от Солнца в области от 39,5-100 а.е. до 200-1300 а.е. Самый дальний объект (Quavar или 2000 СR 105 ) удален от Солнца на расстояние в 1300 а.е.

а

б

Рис. 10.4. Пояс Койпера (а) и его объекты (б).

 

Первый объект пояса Койпера диаметром около 280 км был открыт в 1992 г. и получил обозначение 1992 QB1. К маю 2000 г. было открыто уже 270 транснептунных объектов. Все они обращаются вокруг Солнца в прямом направлении (как большие планеты). Первая комета пояса Койпера была открыта в 1977 году – «Хирон» (диаметр ядра 200 км., первоначально ее считали астероидом). В 1992 году был открыт первый астероид «1992 QB I», он имеет диаметр около 280 км. В настоящее время открыто около 300 астероидов этого пояса, их диаметры от 100 до 800 км. Они имеют темно-красную поверхность и наклонены к эклиптике под углом в 40 градусов. Предполагают, что всего в поясе около 70000 объектов, и вся масса пояса больше массы первого пояса (между Марсом и Юпитером) в сотни раз. Классические объекты пояса Койпера; их почти круговые орбиты лежат в области 40-50 а.е. от Солнца, а плоскости орбит наклонены к эклиптике менее чем на 40°. резонансные объекты пояса Койпера, или плутино (т.е. “плутончики»); большие полуоси их орбит близки к 39.5 а.е., а значит их орбитальный период, как и у Плутона (248 лет), соотносится с орбитальным периодом Нептуна как 3:2. Возможно, именно эта резонансная связь с планетой-гигантом служит стабилизирующим фактором для движения плутино. Некоторые плутино пересекают орбиту Нептуна, но никогда не сближаются с ним (как и сам Плутон). Рассеянные (scattered) объекты, “бродяги”, имеющие весьма вытянутые орбиты (e=0.5-0.9) с большой полуосью 60-100 а.е.; некоторые из них удаляются от Солнца в афелии на 100-200 а.е., а объект 2000 CR105 – даже на 1300 а.е.

Блуждающих (рассеянных) астероидов в Солнечной системе около 50 тысяч (и несколько сотен комет). Примерно 3 процента их заходят на расстояние 4,3-5,7 а.е. (то есть за орбиту Юпитера). Блуждающие астероиды вращаются по индивидуальным круговым и эллиптическим орбитам и не принадлежат к поясу астероидов. Они также имеют различный объем и период обращения около Солнца. На сегодня их открыто около 3000 (и 1000 комет). Приближаясь к Солнцу на расстоянии в 1 а.е. температура астероидов повышается до 400° К. Вблизи Солнца они нагреваются до тысячи градусов Кельвина. Иногда эти орбиты имеют довольно странную форму, например, астероид Торо.

Астероид Торо (см. рис. 10.2.) открыт в 1948 году, а в 1972 году было обнаружено, что Земля, Венера и Торо очень интересно гармонируют между собой — за пять оборотов Торо вокруг Солнца по “пятизвездочной” орбите Земля делает восемь оборотов, а Венера — тринадцать (пропорция 13:8:5, что примерно равно “золотому сечению”). Перигей орбиты Торо располагается между орбитами Венеры и Земли, а афелий — между Марсом и Юпитером. Торо движется в обратном направлении движения планет Солнечной системы.

Астероид № 3753 (Рис. 10.4.). Недавно около Земли обнаружили странный “спутник” — астероид (№ 3753), который вращается около Земли и одновременно около Солнца по странной, но постоянной орбите.

Подковообразная траектория астероида находится в плоскости, которая наклонена к плоскости эклиптики под углом.

Максимальное сближение его с Землей, равное 45 млн. км., происходило последний раз осенью 1997 года. Предполагают, что 2500 лет тому назад он пересекал орбиту Марса, а через 6000 лет пересечет орбиту Венеры. Он может упасть на нее или может перейти на другую орбиту.

Рис. 10.4. Астероид № 3753.

Среди астероидов, сближающихся с Землей, рассматривают 4 группы:

1.    Астероиды типа Амура – их перигелий 1,33 а.е. Их орбиты доходят до орбиты Земли с внешней стороны и никогда ее не пересекают.

2.    Тип Аполлона – их орбиты пересекают орбиту Земли и столкновение их с Землей возможно.

3.    Тип Атона — их орбиты пересекают орбиту Земли и столкновение их с Землей возможно.

4.    Тип Х – их орбиты полностью находятся внутри орбиты Земли, поэтому опасности они не представляют.

5.    Астероиды в резонансных точках орбиты Земли. Опасности они не представляют.

Размеры известных астероидов, пересекающих орбиту Земли, находятся в пределах от 6 м. до 40 км. В табл. 10.4. «Прохождение астероидов около Земли с 2009 по 2051 гг.» представлены данные на 2001 год по астероидам, проходящим от Земли на расстояние до 0,05 а.е. (Смотри сайтыWWW.harvard.edu; WWW.science.ru.).

Табл. 10.4. Прохождение астероидов около Земли с 2009 по 2051 гг.

Дата Расстояние до Земли (тыс. км.) Диаметр астероида (км.)
10.06.2009 2528 1
11.12.2021 3934 0,9
19.01.2022 1975

1,7

27.06.2026 2558 0,8
26.10.2028 957

1,5

26.11.2030 2693 0,16
28.02.2041 3650 0,7
06.08.2042 3351

1,7

22.08.2045 3172 0,9
21.10.2045 3620 0,35
27.08.2046 3755

1,7

24.03.2051 1825 0,3

В табл. 10.5. «Опасные пролеты астероидов вблизи Земли» представлены уточненные данные (на 2003 год) по периоду с 2010 по 2020 гг.

Табл. 10.5. Опасные пролеты астероидов вблизи Земли.

Год Кол-во за год День и месяц Расстояние до Земли (а.е.)
2010 4 2 июнь 0,007625
2010 13 август 0,04716
2010 29 октябрь 0,007411
2010 7 ноябрь 0,03536
2011 1 11 январь 0,04769
2012 6 4 январь 0,03605
2012 19 февраль 0,04544
2012 10 май 0,03192
2012 7 июль 0,03042
2012 22 июль 0,03514
2012 12 декабрь 0,04633
2013 6 7январь 0,03814
2013 9 май 0,04225
2013 24 сентябрь 0,04500
2013 1 октябрь 0,03553
2013 9 ноябрь 0,04887
2013 24 ноябрь 0,01902
2014 3 11 март 0,03524
2014 30 август 0,03474
2014 21 октябрь 0,04825
2015 5 25 январь 0,02182
2015 4 июнь 0,02804
2015 10 ноябрь 0,03847
2015 11 декабрь 0,02799
2015 24 декабрь 0,02712
2016 2 25 апрель 0,04556
2016 31 октябрь 0,03470
2017 2 20 сентябрь 0,04031
2017 22 октябрь 0,01511
2018 5 22 январь 0,03680
2018 4 февраль 0,02732
2018 29 май 0,02440
2018 4 ноябрь 0,03761
2018 22 декабрь 0,01891
2019 3 25 май 0,03464
2019 15 сентябрь 0,03565
2019 25 октябрь 0,04155
2020 4 15 февраль 0,03861
2020 21 май 0,04115
2020 6 июнь 0,03438
2020 29 ноябрь 0,02873

Общее количество астероидов с диаметром более 1 км. и пересекающих орбиту Земли оценивается разными авторами от 1500 до 2000 единиц. Расчеты показывают, что в ближайшие 100 лет столкновение с ближайшими блуждающими астероидами (для которых просчитаны орбиты) не предвидится. Что же касается остальных неизвестных, то их падение на Землю предвидеть пока трудно.

По расчетам астрономов в настоящее время к Земле двигаются около 740 астероидов.

Новые «спутники» Земли. Французский математик и физик Ж.Луи Лагранж (1736-1813) рассчитал два устойчивых треугольника около Земли на орбите Луны (рис. 10.5. “Треугольник Лагранжа у Земли”).

Рис. 10.5. Треугольник Лагранжа у Земли.

Ученый пришел к заключению, что при некоторых условиях космические тела, связанные силами тяготения, могут образовывать в пространстве равносторонний треугольник, обладающий необычными свойствами.

В 1961 году польский астроном К.Кордылевский подтвердил расчеты Лагранжа и получил первые доказательства того, что кроме Луны вокруг Земли вращается еще два “спутника” — разряженные пылевые облака. Одно из них опережает Луну на 60 градусов, второе — отстает на 60 градусов. Диаметр полевых облаков огромен и составляет примерно объем Земли. Масса же невелика и равна примерно 20 тыс. тонн. Плотность незначительна. Вращаясь вокруг общего центра масс (в нашем случае — Земли) эти три тела (пылевое облако №1, Луна и пылевое облако №2) в тоже время остаются в вершинах равностороннего треугольника с “точками равновесия”. Этот треугольник претерпевает некоторые изменения, а именно — “пульсацию” сторон.

Учеными было высказано предположение, что в этих точках действуют необычные гравитационные ловушки, захватывающие космические частицы. Если в точки равновесия попадают какие либо мелкие космические объекты (частицы, пылинки), то они включаются в эти треугольники. По мере заполнения этой ловушки частицами процесс “захвата” должен ускоряться.

Как уже говорилось в гл. 9, на компьютерных экспериментах было доказано, что около Земли есть очень устойчивая орбита на расстоянии около 0,103 а.е., которая могла бы быть прибежищем для пояса астероидов или для второго спутника Земли.

Астероиды Юпитера. В 1906 году около Юпитера были открыты две группы астероидов. Каждая группа этих скоплений имеет около двух десятков небольших астероидов диаметром около 150 км. и расположена в вершине равностороннего треугольника, в двух других вершинах которого находится Юпитер и Солнце. Стороны равны 5,2 а.е.

Группы вращаются по орбите этой планеты с тем же периодом, что и Юпитер (около 5 минут в сутки). Одна группа движется на 60º впереди Юпитера (“Греки”), а вторая — на 60º сзади (“Защитники Трои”), образуя с планетой два равносторонних треугольника («треугольники Лагранжа») (рис. 10.6. “Треугольник Лагранжа Юпитера”)

Американские ученые муж и жена Ю. и К. Шумейкеры в 1997 году выяснили, что орбиты “Троянцев” и “Греков” постепенно расходятся (по мнению ученых, часть астероидов через некоторое время может уйти из Солнечной системы вообще в сторону Земли или Солнца). Но ученые соглашаются, что движения многих тел Солнечной системы совершенно хаотичны и предсказать их практически невозможно.

Рис. 10.6. Треугольник Лагранжа Юпитера

Кольца Сатурна. Сатурн имеет около себя несколько колец, и выступает как гигантский космический синхрофазотрон (см. гл. 9.3., рис. «Кольца Сатурна»). Он разгоняет ионы различных газов до скоростей, близких к космических, и бомбардирует ими пространство Солнечной системы. 10 июня 1999 года группа немецких, американских и русских ученых обнаружили около Ганимеда (спутника Юпитера) пылевое облако. Концентрация пыли в кольце мала – 1 пылинки на 800 м3.

Кольца Нептуна. В 1989 году при подлете “Вояджера-2” к Нептуну у этой планеты были обнаружены кольца (кольцо Адамса). Одно из них имело странный вид и было похоже на нить с бусами. Вещество в кольце сосредоточено в четырех дугах, связанных между собой разреженными перемычками, состоящими их небольших пылевых частиц. Пылевые частицы движутся в резонансе со спутником, поэтому и образуют такие дуги. Американский профессор Ларри Эспозито выдвинул гипотезу, что эти дуги со временем могут собраться в одно тело. Подобные случаи колец и треугольников около планет и спутников наводит на мысль о закономерности подобных явлений и у других космических объектов — все звезды, планеты, спутники должны иметь около себя кольца (или пояса). Эти пояса не редкость, а, скорее всего закономерность.

 

10.2. Метеориты

Метеориты или метеорное вещество иногда называют “небесными камнями”. Метеориты, метеоры и тектиты (или “стеклянный дождь” — стекловидные шарики затвердевшего расплава) относятся к метеорному веществу — все они межпланетная пыль.

Болид — крупный астероид, входящий в атмосферу Земли и частично сгорающий. Метеоритчасть болида, долетающая до Земли. Метеор – метеорит, который при входе в верхние слои атмосферы  вспыхивает и полностью испаряется (слово «метеор» происходит от греческого «meteora” – атмосферные и небесные явления). Можно составить своеобразную цепочку последовательных «превращений» астероида: астероид — болид — метеорит — метеор.

Метеориты могут являться родными братьями комет. Предполагают, что метеорные потоки (см. далее) это разрушенные кометы, часть их массы в виде метеоритов или болидов притягивается планетами. Все они располагаются примерно в одной и той же области Солнечной системы.

Размеры найденных на Земле метеоритов (астероидов). Уникальные космические образцы камней начали собирать с 1749 года. Хоты еще в греческом храме Аркадии с 1200 года до н.э. хранятся несколько таких “святынь с неба”. В настоящее время в метеоритной коллекции ГЕОХИ находится 180 отечественных и 500 зарубежных метеоритов (более 16 тысяч образцов) практически всех типов из 45 стран мира. Общий вес коллекции более 30 тонн.

Самый крупный метеорит, найденный на Земле, был обнаружен в 1920 году в Намибии около города Грутфонтейн. Метеорит назвали Гоба. Он имеет массу в 60 тонн и размеры 2,95х2,84 м. Верхняя часть гладкая и ровная (как круглый стол) едва выступает над поверхностью земли. Нижняя часть более неровная уходит вглубь земли на 1 метр.

Появление метеоритов в атмосфере Земли может сопровождаться сильной ударной волной, звуком, дымовым хвостом.

Состав метеоритов отвечает отдельным участкам поверхности астероидов.

Метеориты делятся на группы:

1.    Каменные (до 2/3 частей) (92,8%),

2.    Железные (до 1/3 части) (5,7% — 7%): металлические (или железо-никелевые),

3.    Железокаменные (немного) (1,5%) — смешанные.

В таблице 10.6. “Классификация метеоритов” представлены классы, группы и структурные типы метеоритов (но в ней не указаны некоторые малочисленные группы метеоритов).

Каменные метеориты наиболее близки к первичной химической смеси, из которой формировались планеты земной группы. Они содержат 20% воды и 10% органического вещества. Чикагские ученые обнаружили в них частицы алмазов. Научные данные показывают, что в первичном веществе должно быть 75% водорода и 25% гелия.

Табл. 10.6. Классификация метеоритов

Класс Подкласс Химическая группа
Структурный тип
Каменные 

 

Хондриты 

 

 

Энстатитовые (Е) По характеру и степени метаморфизма подразделяются на петрологические (1-7) типы
Обыкновенные (О)
Углистые (С)
Ахондриты Бедные кальцием  

Не подразделяются

Богатые кальцием
Железо- 

каменные

Палласиты  

 

Не подразделяются

Мезосидериты
Лодраниты
Железные По химическому составу подразделяются на16 химических групп, имеющих буквенно-цифровое обозначение Гексаэдриты: нормальные; Зернистые. 

Октаэдриты: грубоструктурные;

среднеструктурные; тонкоструктурные; плесситовые.

Атакситы.

Орбиты. Земля при своем движении постоянно попадает в метеорные потоки, которые делятся на две основные группы:

1.    постоянные (главные или замечательные) метеорные потоки;

2.    спорадические (или единичные, случайные, временные).

Постоянные метеорные потоки. На рис. 10.7. и табл. 10.7. «Постоянные метеорные потоки» приведены данные только о наиболее крупных метеорных потоках.

Название потокам дается по созвездию, по направлению из которого они видны (но не исходят).

Напряженность явлений каждый год неодинаковая. Направления потоков также ежегодно незначительно может меняться в известных пределах*.

* Ежегодные данные по этим потокам можно найти в Астрономическом календаре или Астрономическом Ежегоднике.

В течение каждого года особенное обилие падающих метеоритов обычно бывает: 13-14 ноября, 9-13 августа (поток Лаврентия из созвездия Персея). Менее обильны потоки: 2-3 января, 12-13-19-23 апреля, 26-29 июля, 19-25 октября, 27-29 ноября, 6-13 декабря.

Постоянные метеорные потоки условно можно разделить на 3 сектора (группы) по гелиоцентрическим долготам:

(16–106)° — Дракониды, Ориониды, Тауриды, Леониды, Андромедиды, Пупиды, Геминиды, Велиды, Квадратиды;

(210–223)° — Лириды, Скорпиониды, майские Аквариды;

(304–318)° — июльские Аквариды, Персеиды.

Ежегодно Земля проходит:

1) первый и самый продолжительный сектор приходится на ноябрь-декабрь (особенно выделяется 13 декабря);

2) второй – в конце апреля–начале мая;

3) третий – в конце июля–начале августа.

Существует определенная цикличность таких явлений, например: в Персеидах — 108 лет (а другой максимум бывает через 20-30 лет); в Леонидах — 33 года и 25 лет. Наиболее широко известны метеорные дожди Леонид, Андромедид и Драконид. Обычно максимум падений метеоритов на Землю приходится на 2-4 часа утра. Было доказано, что путь потоков метеоритов совпадает с путем комет:

  • Персеиды совпадают с кометой 1862 года;
  • Леониды — с путем кометы 1866 года;
  • Ориониды и Майские Аквариды – с путем кометы Галлея;
  • потоки 20 апреля — с путем кометы 1861 года;
  • поток 20-29 ноября — с кометой Биэла.

Рис. 10.7. Постоянные метеорные потоки

Табл. 10.7. Постоянные метеорные потоки

Название потока Период активности Дата максимума
Квадрантиды 27-28 декабря – 7-9 января 4-6 января
Лириды 16-25 апреля 22 апреля
η-Аквариды 24 апреля – 20 мая 4-6 мая
Южн. δ-, ι-Аквариды 8 июля – 19 августа 5 августа
Сев. δ-, ι-Аквариды 15 июля – 20-25 августа 12 августа
Персеиды 15-20 июля – 20-26 августа 11-13 августа
Дракониды 6-8-10 октября 8-9 октября
Ориониды 2-26 октября – 7 ноября 20-22 октября
Южн. Тауриды 26 октября – 22-26 ноября 

 

2-3 ноября
Сев. Тауриды 12-13 ноября
Леониды 9-14-22 ноября 17-18 ноября
Геминиды 5-7-18 декабря 13 декабря
Урсиды 19-25 декабря 21-22 декабря

Спорадические метеоры. Спорадические метеоры в большинстве случаях наблюдаются вблизи апекса (точки на небесной сфере, куда двигается в данный момент Земля).

Численность таких метеоритов возрастает под утро. На вечернюю же область земной поверхности выпадают лишь те частицы, которые сами догоняют Землю (это спорадические метеоры).

Падающие метеориты вызывают на Земле явление “звездного дождя”. Самый мощный метеорный дождь на Земле (за 1 час вылетало от 60 до 144 тысяч метеоров) наблюдался в ночь с 16 на 17 ноября 1966 года в США. Он «шел» из созвездия Льва.

Малые метеорные рои. Помимо основных метеорных потоков выделяют так называемые малые метеорные рои. Как и спорадические метеоры, так и малые метеорные рои имеют неравномерное распределение по небесной сфере.

Выделяют несколько основных областей направлений потока метеорных тел (малых метеорных роев) на Землю:

v близкие к направлению на Солнце; скорость этих частиц составляет 20 км/с;

v противоположные к направлению на Солнце. Этот антисолнечный поток метеорных тел наиболее мощный, он более чем вдвое интенсивнее по сравнению со всеми другими. Скорость этих частиц 20 км/с;

v два направления близки к полюсам эклиптики. Их обычно называют тороидальной составляющей. Их скорость 20 км/с;

v два направления расположены симметрично по отношению к плоскости эклиптики на широтах около ±15° навстречу движению Земли (в направлении, перпендикулярном направлению на Солнце). Скорость их соударения с Землей равна 60 км/с.

Табл. 10.8. Классификация микрометеороидов

Класс Перигелий орбиты 

(а.е.)

Масса 

(г)

Наклонение 

(градус)

Плотность 

(г/см³)

Альбедо Эксцентриситет
Внутренние до 2 10-6-10-4 20 5,5 0,05 «внутренний»
Астероидные 0,01-20 10-4-0,01 2,5* 0,01
Гало- 

метеороиды

3,4-18 от 10-11 

до 10-7

стандартное 2,5 0,02 «внутренний»
ί-метеороиды 

(с большим наклонением)

менее 0,75 от 10-10 

до 10-6

25-50 2,5 0,02 0,15
e-метеороиды (эксцентри-ситетные) 1-2 от 10-18 

до 10-15

0,25 0,05 0,8-0,9

*Максимальная плотность достигает на расстоянии пояса астероидов (2,2-2,5 а.е.).

Микрометеориты (микрометеороиды) это межпланетная пыль. Согласно классификации эти частицы делятся на 5 популяций (табл. 10.8. «Классификация микрометеороидов»).

Эта пыль была обнаружена вплоть до орбиты Сатурна. Микрометеориты имеют очень маленькую массу (менее 10-13 г) и плотность (0,28 г/см³). Движутся в Солнечной системе под действием светового давления по гиперболическим орбитам.

Рис. 10.8. Полет метеорных потоков

На рис. 10.8. «Полет метеорных потоков» показано движение метеоров и космической пыли около Земли.

В 1999 году в США был произведен запуск спутника, который 6 лет собирал космическую пыль на околоземной орбите.

 

10.3. Кометы

«Комета» — в переводе с греческого “волосатая звезда”. Иногда ее называют звездой с хвостом или странствующей звездой. О кометах ученые знали давно, еще до рождества Христова. Например, Сенека (4-65 г. до н.э.) предполагал периодичность их возвращения. В древнем Китае кометы всегда считались явлением астрономическим, и их движение определялось по отношению к неподвижным звездам. Полтора тысячелетия назад (начиная с Аристотеля) считалось, что кометы – это явление атмосферное (испарения в атмосфере Земли). Окончательно к кометам стали относиться уважительно после коперниканской революции в астрономии. С 1577 года благодаря астроному Тихо Браге была принята природа комет как небесных тел.

С 1059 года до конца 20-го века зафиксировано 2335 комет (каталог Б.Марсдена). Считается, что их в Солнечной системе около 1015 . На сегодня хорошо изучены около 1000 комет.

Кометы являются основными источниками космической пыли. Максимальное сгущение пыли располагается на расстоянии от Солнца в 3 а.е.

Орбиты. В 17 веке Г.Дёфрей предложил параболический характер орбит. В 1682 году английский астроном Э.Галлей (друг и ученик Ньютона) доказал, что орбиты имеют вид эллипса. Кометы изобилуют вокруг оси солнечной системы и становятся реже по мере приближения к ее плоскости. Кометы вращаются вокруг Солнца в различных плоскостях и орбитах. Но чаще по вытянутым эллиптическим орбитам. Это выяснил Эйлер (1707-1783), наблюдая в 1759 году за кометой Галлея.

Период обращения у всех комет разный: от нескольких лет до сотен и тысяч лет. В настоящее время орбита и поведение для многих периодических комет рассчитаны. Для них составлены каталоги, например, каталог кометных орбит, составленный астрономом Б.Марсденом (4 издание 1982 года), содержит данные о 710 кометах Солнечной системы: 110 из них периодические (период менее 200 лет) и 545 долгопериодические.

Классификация комет производится, в первую очередь, по периодам их обращения. Это (2)3 типа:

1.    короткопериодические – период обращения около Солнца менее 20 лет.

2.    галактические – имеющие период обращения около Солнца от 20 до 200 лет. К такой комете относится комета Галлея (с периодом около 76 лет). Их иногда относят также к короткопериодическим кометам.

3.    долгопериодические — период обращения около Солнца свыше 200 лет.

Короткопериодические кометы (а их сейчас открыто около 200) имеют прямое движение (движутся в ту же сторону, что и Земля). Наклоны их орбит к плоскости эклиптики, как правило, невелики. Размер ядра 0,6-12,5 км. Короткопериодические кометы обнаруживаются обычно только вблизи своего перигелия.

Короткопериодические кометы разделяются на семейства по величине их афелийного расстояния:

  • семейство Юпитера – кометы с афелийным расстоянием, близким к большой полуоси орбиты Юпитера (5,2 а.е.). Таких комет известно около 150;
  • семейство Сатурна;
  • семейство Урана;
  • семейство Нептуна. К этой группе принадлежат, например, кометы Галлея, Ольберса и Понса-Брукса.

В семействе Нептуна известны и другие кометы типа кометы Галлея. По оценке ученых общее количество их составляет 140-270. Их яркость в среднем на 2,7 звездной величины ярче, чем у комет семейства Юпитера. Известна и одна угасшая комета (астероид 5335 Демокл) на орбите, сходной с кометой Галлея. Эти кометы имеют гораздо больший период обращения, чем кометы семейства Юпитера.

Устойчивое существование короткопериодических кометных тел в областях между орбитами больших планет было доказано Е.И.Казимирчак-Полонской в конце 1970-х годов. Кометы располагаются в этих зонах в кометных поясах (пояса «Казимирчак-Полонской»). Зоны эти шире главного пояса астероидов между Марсом и Юпитером.

У всех комет при их движении орбита изменяется, эта зависит от притяжения планет, мимо которых они проходят.

Сфера Хилла дает зону сильных возмущений на космические объекты от планет. Минимальные расстояния между сферами Хилла соседних планет равны: Марс–Юпитер 3,2 а.е.; Юпитер–Сатурн 4,0 а.е.; Сатурн–Уран 9,2 а.е.; Уран-Нептун 11,2 а.е.

Главный пояс астероидов между Марсом и Юпитером размером в 2,1 а.е. располагается в самой узкой «спокойной зоне» в 3,2 а.е. На расстоянии от Юпитера всего в 1 а.е. То есть спокойные зоны гораздо шире, чем критически необходимые. В поясах между планетами-гигантами («Пояса Казимирчак-Полонской») может находиться гораздо большее «реликтовое население», чем в главном поясе астероидов.

Примерно 10 комет ежегодно сближаются с Солнцем.

В табл. 10.9. “Короткопериодические кометы 1989 года” приводится пример сближения некоторых комет с Солнцем в 1989 году (в пике СА).

Табл. 10.9. Короткопериодические кометы 1989 года

Название комет Дата сближения 

с

Солнцем

Абсолютная звездная величина Расстояние до Солнца 

(а.е.)

Период обращения (год)
1 Темпеля 1 4 января +13,5 1,49 5,49
2 Д*Арре 4 февраля +15,5 1,29 6,38
3 Перрайна-Мркоса 28 февраля +28,0 1,30 6,78
4 Чурюмова-Герасименко 18 июня +13,0 1,30 6,59
5 Понса-Виннеке 19 августа +16,0 1,26 6,38
6 Гунна 24 сентября +10,0 2,47 6,84
7 Ловаша 17 октября +13,7 1,68 9,09
8 Дю Туа-Неуймина-Дельпорта 18 октября +15,0 1,72 6,39
9 Герельса 2 2 ноября +12,5 2,35 7,94
10 Кларка 28 ноября +12,0 1,96 5,51

Из этих данных видно, что абсолютные звездные величины комет 1989 года достаточно большие, если учесть, что абсолютная звездная величина Солнца равна +4,76. Самая крупная из комет 1989 года — это комета Гунна (звездная величина +10,0), которая сблизилась с Солнцем 24 сентября. Но ближе всех к Солнцу (на расстояние 1,26 а.е.) подошла комета Понса-Виннеке (19 августа).

Долгопериодические кометы. Сейчас их насчитывается около 700, около 30 изучены. Но предполагают, что их более миллиона. Их диаметр от 1 км. до 33 км. Хотя комета Хейла-Боппа имела диаметр 100 км. Наклон орбит долгопериодических комет к плоскости эклиптики распределены хаотически.

В среднем ежегодно появляется и открывается одна комета с абсолютной яркостью свыше +7 звездных величин (то есть с диаметром ядра свыше 15 км) и перигелийным расстоянием менее 1 а.е. Характерная скорость соударения с Землей таких комет составляет 52,5 км/с. Они имеют и прямое, и обратное движение. Наклоны их орбит к плоскости эклиптики распределены случайным образом. К ним же относится и особая группа «царапающих» Солнце комет, которые в перигелии подходят очень близко к Солнцу. Примерно 15% всех долгопериодических комет являются впервые открытыми. Они имеют очень большой период обращения. Размер ядра составляет от 1 до 33 км.

Больше половины всех комет имеют перигелий меньше 1 а.е. и гелиоцентрическую долготу 270°. При этом, перигелии концентрируются в близи апекса (направление движения Солнца в Галактике), который располагается по направлению к созвездию Геркулеса. В направлении гелиоцентрической долготы в 270° располагается и центр Галактики (точные данные: 266° долготы, 50° широты). На 270° приходится также точка земного солнцестояния (точные данные: 271° долготы и 53° широты). Второй максимум перигелиев приходится на 90° долготы. Некоторые короткопериодические кометы располагаются по направлению 200° гелиоцентрической долготы.

Существует 17 комет, у которых оба узла орбиты (точки пересечения орбиты с плоскостью эклиптики) удалены от Солнца менее чем на 0,3 а.е., наклон орбит достаточно крутой, а перигелий находится вблизи одного из полюсов эклиптики. Эти кометы никогда не встречаются с планетами.

Эволюция вычисленной орбиты кометы хорошо предсказывается методами небесной механики, когда учитывается возмущающее действие на их движение планет Солнечной системы.

Непредсказуемость появления комет в небе и малое число появления новых комет в течение года (единицы и десятки штук) приводят к тому, что поиск комет не входит в долгосрочные программы исследований ни одной обсерватории или института. Этим, как правило, занимаются астрономы-любители. Именно ими были открыты наиболее известные кометы последних лет (Хейла-Боппа и Хиакутаке).

Б.А.Воронцов-Вельяминов сказал о кометах, что они ведут себя “не как грозные завоеватели, а как бедные тени, неслышно скользящие от планеты к планете”, а С.Ньюком назвал их “видимое ничто”.

Вид комет. Эти космические тела по мере приближения к Солнцу становятся все ярче и ярче и приобретают кому и длинные и яркие хвосты. В момент появления комы слабая комета очень похожа на размытое пятнышко света и почти неотличима от далеких галактик, имеющих такой же вид*.

*Но благодаря компьютеру и выпуску электронных версий новых каталогов появилась возможность прямого сравнения положения на небе наблюдаемого объекта и зафиксированного ранее вида звездного неба.

Кометы по своему виду очень индивидуальны, типичных комет не существует. Но все они имеют: «голову», ядро и «хвост».

Фото. 10.9. Комета Linear

Голова кометы (кома) – это газопылевая оболочка. Имеет вид туманного сгустка сферической формы. Кома доходит до 500 тысяч километров, а поперечник может в 10 раз превышать диаметр Земли. Она является яркой (по сравнению с хвостом) частью кометы. Ее размеры меняются в зависимости от расстояния до Солнца и имеют максимальное значение между 1,5-2 а.е. При более близком расстоянии к Солнцу на комету действуют отталкивающие силы солнечного ветра, и размер головы кометы уменьшается. А при удалении от Солнца активность всей кометы падает.

Самая большая из известных комет была зарегистрирована в 1811 году. Она имела ядро диаметром 20 км., а диаметр ее свечения (комы) достигал 2 миллионов километров.

Ядро кометы расположено в передней части головы кометы. Это маленькое яркое звездообразное ядро черного цвета. Диаметр центрального ядра кометы колеблется от 0,6 до 33 км (в среднем 10 км). Ядро, как правило, имеет вытянутую форму. Оно пористое, плотное и состоит из смерзшихся газов и твердых частиц. Большая часть его поверхности покрыта пылевой коркой толщиной около 1 метра. Плотность ядра меньше плотности воды. Но наше знание о физике кометных ядер пока далеко не полное.

Хвост («волосы») кометы состоит из двух частей: пылевой и газовый. Он начинается от ядра кометы и имеет протяженность до 10-500 миллионов километров. Длинный хвост был у кометы 1843 года, он достигал 330 миллионов километров. Это в 2 раза больше, чем расстояние Земли до Солнца. В 1996 году космический аппарат «Улисс» (ESA/NASA) зафиксировал кометный хвост у кометы Хиакутаки протяженностью в 3,5 а.е.

Как правило, хвост у кометы появляется при подлете к Солнцу на расстоянии ближе, чем 1,7 а.е. Под воздействием солнечного ветра хвост всегда направлен в противоположную сторону от Солнца, и даже после облета светила и при удалении от него хвост всегда направлен от Солнца. Но бывают исключения — кометы, имеющие не один, а 2 хвоста: один направлен к Солнцу, другой от него.

Согласно классификации, предложенной в 19 веке русским астрономом Ф.Бредихиным, хвосты комет подразделяются на 3 типа:

  • · тип 1 — плазменные кометы – прямолинейные плазменные хвосты направлены прямо от Солнца;
  • · тип 2 — пылевые кометы – искривленные хвосты, они изогнуты и отклоняются назад по отношению к орбитальному движению комет;
  • · тип 3 — при одновременном отделении из ядра кометы целого облака пылинок — хвосты короткие, почти прямые, заметно отклоняются назад от линии, проходящей через Солнце и комету.

Масса кометы малая — едва достигает миллионной доли массы Земли, но иногда доходит до 1013 тонн. Предполагают, что масса всех комет примерно равна 0,1% массы Земли. Кометы – это ледяные глыбы, которые могут иметь большой диаметр. Но при вхождении в плотные слои атмосферы Земли они сгорают на высоте 20-75 км. от поверхности земли. Из-за повторяющегося приближения комет к Солнцу происходит постоянное рассеивание кометного вещества. Поэтому они недолговечны и могут совершать по своей орбите лишь ограниченное число оборотов в зависимости от своей массы и материала.

Снимок телескопа Хаббл кометы Linear (название можно перевести как «линейка» или как «длинная тонкая») разрешает ее загадку исчезновения ядра (Фото 10.9.). Видно, что ядро развалилось на рой маленьких комет, глыб из льда и грязи не более 30 м в поперечнике. Слабый левый обломок может быть остатком ядра, группа остальных обломков летит правее. Комета развалилась 26 июля, когда пролетала ближе всего к Солнцу. Снимок сделан 5 августа, когда комета находилась в 102 миллионах км от Земли.

Скорость движения комет в Солнечной системе меняется (по закону Кеплера): при сближении с Солнцем (перигелий орбиты) она увеличивается до 500-600 км/сек; при максимальном удалении (афелий) скорость уменьшается до 1 км/сек.

Химический состав. Еще Лаплас (1749-1827) доказал, что ядро кометы должно состоять из летучих веществ, выделяющихся в пространство, когда комета приближается к Солнцу. Кометы в отличие от астероидов имеют в своем составе до 90% воды (льда), газа и 10-20% обломки твердых тел (космической пыли, состоящей из оксида и диоксида углерода и аминокислот). В состав смерзшихся газов входят: превращенный в лед пары воды, метана, азота, окиси углерода, циана. Обломки твердых небесных тел содержат металлы: натрий, магний, кальций, железо. В общей сложности в кометах обнаружены: Nа, CH, NH, OH, CH2, NH2, CO+, N2+, OH+, CH+, CN.

Образование комет. В 70-е годы итальянский астроном Дж.Спиапарелли сделал фундаментально важный для кометной астрономии вывод, что «рой» комет имеет с Солнечной системой общее происхождение.

По поводу образования комет выдвигались разнообразные гипотезы, например:

  • Ф.Шу (США): Кометы образуются путем отбрасывания Солнцем расплавленной космической пыли (хондр), падающей на Солнце. Из этих же хондр (по мнению ученого) образовались и планеты. Хондры имеют диаметр от 1 до 10 мм.;
  • Ж.Л.Лагранж; С.К.Всесвятский (Россия): Кометы образовались в результате вулканического извержения на планетах и их спутниках, с выбросом в Космос внутреннего вещества этих небесных тел. (Однако, из расчетов выходит, что извергаемое вещество не обладает достаточной начальной скоростью для преодоления гравитационных сил притяжения планет);
  • Г.Ольберс (Германия): Астероиды — это остатки от пятой планеты земной группы (планеты Фаэтон). Фаэтон распался в результате космической катастрофы на множество обломков*.

*Но многих ученых смущает в этой теории то, что масса этих обломков в сумме очень мала, она составляет всего 1/1000 долю массы Земли. Для сравнения: масса Луны составляет 1/81,4 массы Земли.

  • Л.Д.Мирошников (Россия): Кометы и астероиды сформировались из первичного протопланетного материала, но в ходе эволюции Солнечной системы не смогли объединиться в единое космическое тело.
  • Я.Оорт (50-х годы 20 века, Голландия): Кометы произошли из обширного (поперечником более 100 а.е.) кометного облака («банка комет»), которое находится за орбитами дальних планет Солнечной системы и принадлежит Солнечной системе (на расстоянии от Солнца до 100 тыс. а.е.). Кометы возникли в эпоху формирования планет-гигантов. Под влиянием звезд орбиты комет в этом облаке (“Облако Оорта”) искажаются и достигают Солнечной системы. В облаке находятся более 1011 комет.
  • Константиновская ЛВ (Россия, 1989) – кометы и астероиды образовались в результате взрыва планеты Фаэтон, когда она в процессе эволюции переходила в звездное состояние. В это время Фаэтон сбросил свои верхние оболочки (состоящие из верхнего — льда и нижнего железокаменного слоя) и стал звездой. Верхняя ледяная оболочка превратилась в кометное вещество, а нижняя – в астероиды.

Солнечно-кометные связи. Каменно-ледяная масса ядра, сближаясь с Солнцем примерно до 2-5 а.е., нагревается и образует вокруг ядра кому (атмосферу), это пылевой и газовый хвост, который является источником газов. Комета при этом светится холодным светом и теряет часть своей массы, которая рассеивается во Вселенной. Большая потеря вещества кометой происходит на расстоянии от Солнца до 1,7 а.е.

В перигее некоторые кометы приближаются к Солнцу до расстояния в 0,5 миллионов километров и проходят через солнечную корону. Под действием поглощенного света сначала сублимируется углекислый газ, затем и вода; твердая фаза сменяется газовой. Образуется «хвост», и комета приобретает водородную корону до 10 миллионов километров. Газ «кометного ветра» имеет скорость атомов водорода (который образуется в результате фотодиссациации) до 10-20 км/с, что приводит к формированию водородной короны на расстоянии до 10 миллионов километров.

Активность всех комет обычно резко возрастает после прохождения перигелия. Многие кометы при сближении с Солнцем падают на него и гибнут. Подобное, например, наблюдала космическая солнечная обсерватория SOHO в феврале 2000 года, зафиксировав (сотую) комету, упавшую на наше светило.

Кометные ядра порой распадаются. Это явление обычно наблюдается у очень ярких комет. Вероятно, что это дробление происходит от воздействия приливных сил от Солнца, больших планет (например, Юпитера), столкновения с астероидами. Исследования показали, что большинство делений ядер происходит при сближении кометы с Солнцем, а не при ее удалении от него. При этом отделяются осколки существенно меньшие, чем основное ядро, которое продолжает свое дальнейшее существование в качестве ядра кометы. Подобное (по предположению ученых) произошло с кометой Энке, когда в 1908 году на Землю упал ее осколок (тунгусский метеорит).

При всей своей схожести все кометы ведут себя по-разному, например:

  • комета 1811 года — приближаясь к Солнцу, комета имела самый большой хвост. Его размер равнялся расстоянию от Земли до Солнца;
  • комета 1852 года — комета просто растворилась около Солнца, больше ее никто не видел;
  • комета 1946 года — приближаясь к Солнцу, комета раскололась на 2 больших куска;
  • комета 1959 года — приближаясь к Солнцу, комета начала “вилять” хвостом с периодом в несколько дней.

Несомненно, что, приближаясь к Солнцу в точке перигея своей орбиты, они оказывают на Солнце некое влияние, пусть не такой силы, как планеты. Но воздействие есть, и его надо учитывать.

Кометы раньше считались предвестником больших несчастий, даже трагедий. Еще в древности было замечено, что при появлении этого “видимого ничто” происходят всевозможные катастрофы на Земле: землетрясения, ураганы, войны, «смерть владыки», подорожание хлеба и голод. Даже появление самой кометы вызывало у людей панический страх и ужас, что в свою очередь приводило к нервным болезням и смертям.

В 1682 году Якоб Бернулли впервые высказал мысль, что комета может столкнуться с Землей. В подтверждение этой гипотезы в 1696 году Вильям Вильсон предсказал, что комета 1680 года должна вновь вернуться в 2255 году и столкнуться с Землей.

В 20 веке слепой ужас перед кометой сменился чувством вполне осознанного страха. Астроном и математик (конца 18–начала 19 века) П.Лаплас писал: «Чувство ужаса, которое вселяло некогда появление кометы, уступило место страху, что среди большого числа комет проносящихся сквозь Солнечную систему по всем направлениям, может оказаться такая, которая столкнется с Землей; и в самом деле, действие подобного столкновения нетрудно себе представить. Положение земной оси и характер вращения Земли должны измениться; море покинуло бы свое теперешнее ложе и устремилось бы к новому экватору; люди и животные погибли бы в этом всемирном потоке, если бы только могли уцелеть от страшного толчка, полученного земным шаром; все народы были бы уничтожены, все памятники человеческого ума разрушены, если бы масса кометы, вызвавшей толчок, оказалась сравнимой с массой Земли».

Предполагают, что одним из наиболее известных случаев является падение на Землю объекта диаметром около 10 км, произошедшее примерно 36 миллионов лет назад. Это привело к гибели практически всего живого на Земле, в том числе тогдашних хозяев планеты — динозавров.

Следы прошлых столкновений с астероидами и кометами – это ударные кратеры (астроблемы), обнаружены на всех телах Солнечной системы, обладающих твердой поверхностью.

Степень разрушительных последствий от столкновения с небесным телом зависит от его размера, массы и скорости столкновения. Важно также знать какую форму имеет объект и каковы параметры его вращения вокруг своей оси.

Взаимодействие комет с атмосферой Земли. Попадая в атмосферу планет, комета взрывается и частично испаряется. Например, на Земле это происходит на высоте около 10 километров от поверхности. Подобное произошло с куском кометы Энке (так называемым Тунгусским метеоритом), который упал на Землю в 1908 году (см. далее). Больше за последние 400 лет наблюдений комет они не долетали ближе к Земли, чем располагается Луна.

Взаимодействие комет с океаном и сушей Земли. Энергия, выделившаяся при столкновении с Землей объекта диаметром 50-100 метров, будет эквивалентна взрыву термоядерного заряда мощностью в несколько десятков мегатонн тротилового эквивалента. Такую энергию имела самая мощная термоядерная бомба, испытанная человеком, а так же взрыв при падении всем известного Тунгусского метеорита. Взрыв подобной мощности приведет к разрушениям в радиусе нескольких десятков километров, что превышает площадь, занимаемую такими городами, как Москва или Нью-Йорк.

Столкновение с объектом диаметром менее одного километра приведет к катастрофе регионального характера, при которой могут быть уничтожены целые государства и народы. Если же этот объект упадет в акватории мирового океана, то возникнет огромная волна цунами, которая смоет все прибрежные города и поселения.

И, наконец, при падении объектов диаметром более одного километра, произойдет глобальная катастрофа, сравнимая по последствиям с «ядерной зимой» в результате ядерной войны, что приведет к гибели практически всей биосферы нашей планеты. Приведенные цифры следует рассматривать как ориентировочные, отражающие качественный характер описываемых процессов.

Средняя скорость соударения короткопериодической кометы с Землей составляет 45,4 км/с. Суммарная скорость при лобовом столкновении Земли и долгопериодической кометы может равняться 72 км/с.

Для средних комет диаметром ядра 2 км скорость падения равна 20 км/с. При падении в океан высота образовавшейся при этом волны изменятся обратно пропорционально расстоянию в километрах от места удара. Расчеты показывают, что при вертикальном ударе такой кометы в океан глубиной 4 км через 37 секунд высота образующейся волны:

  • 1 км — на расстоянии 18 км от места удара;
  • 10 м — на расстоянии 2000 км.

Удары в океан малых тел будут приводить к меньшим последствиям, чем удары в сушу. Удары же в океан комет от 100 м до 1 км могут приводить к большому ущербу, чем аналогичные удары в сушу. Причиной этому является волны цунами, которые, распространяясь по поверхности воды со слабым затуханием, обрушиваются на берег и опустошают все на своем пути.

Кратер Чиксулуб (диаметром 180 км) на полуострове Юкатан в Мексике (по мнению ученых) можно считать результатом падения ядра некой кометы. Возраст кратера около 65 млн. лет.

Если же учесть, что приведены случаи, произошедшие только над поверхностью суши, то число таких событий для всей поверхности Земли должно быть увеличено втрое. Таким образом, можно достаточно уверенно утверждать, что столкновения с астероидами и кометами размером от нескольких до десятков метров происходят, в среднем, каждые 10 лет.

Наиболее известные кометы 20 века:

Комета Галлея  (Фото 10.10.) – самая известная и изученная комета, ее наблюдали более 2000 лет (с 467 года до н.э.). Всего в хрониках зарегистрировано 31 ее появление, и в этом ее уникальность, других таких нет. Первое наблюдение кометы в Европе было описано в 837 году. В последнее время комета появлялась в 1531, 1607, 1682, 1758, 1835, 1910, 1986 годах. Следующее сближение кометы с Землей произойдет в 2061 году.

Комета Галлея получила свое название в 1759 году в честь английского астронома Эдмунда Галлея, научно открывшего комету в 1682 году 15 августа (тогда ученому было всего 26 лет). Это произошло после анализа ученым в 1705 году вычисления орбит 24 комет (наблюдавшихся с 1337 по 1682 год).

Галлей также создал первый кометный каталог “Обзор кометной астрономии”.

Фото. 10.10. Комета Галлея 1986 г.

Диаметр кометы Галлея около 1,3 миллионов километров, хвост 14 миллионов километров. Максимальный блеск кометы небольшой и находится в пределах от +(2,5-3) звездных величин.

Ядро имеет вытянутую неправильную форму с размерами 14х8х7,5 км (среднее 11 км). Это громадная глыба загрязненного льда, покрытая тугоплавкой коркой. Отражательная способность (альбедо) низкая — 0,04. Это значит, что ядро отражает только 4% падающих солнечных лучей. Плотность вещества кометы оценивается как 0,2-1 г/см3. Температура поверхности ядра довольно высокая – около 350°-400°К. Ядро слоистое, черного цвета имеет диаметр 1,3 млн. км и состоит из: H2O, HCN, CH3, CN. Снимки «Веги-1» 6 марта 1986 года показали, что внутреннее ядро кометы (ее главная часть) представляет собой монолитное консолидированное тело (минералогический состав соответствует астероидам типа углистых хондритов).

Ось вращения ядра почти перпендикулярна плоскости орбиты кометы; ось близка к оси максимального момента инерции и лежит в конусе ±30°, перпендикулярном плоскости эклиптики. Период обращения ядра – примерно 53 часа (П.Ларсон, Т.Секанина, США).

Корона водородная диаметром 10 миллионов километров. Объем в 400 раз больше объема Солнца. Передняя часть короны состоит из: H2O+, CO+, N2+, CH+, CO2+, OH+.

Хвост – это продукт распада ядра, он достигает 12,3 млн. км. Он состоит из CO, CN, C2, C3, CH, NH, NH2, OH, CS. 80% частиц богаты легкими элементами: Н, С, О, N. Спектры частиц содержат многочисленные линии металлов: Fe, Ni, Co, V, Mn, Cu, Ca и Ca+.

С поверхности кометы каждую секунду испаряется около 40 тонн газа и пыли. Излияния были обильные из активных областей на освещенной стороне ядра. Комета находится в состоянии непрерывного разрушения. Предполагают, что за 2000 лет наблюдения масса кометы уменьшилась почти в 2,5 раза. И сейчас составляет 11,5 миллиарда тонн.

Хвосты кометы Галлея согласно классификации наблюдались типов 1 и 2. Хвост 3-го типа наблюдался только в 1835 году. Скорость движения хвоста 65 км/с. С этой скоростью может двигаться только плазменное тело.

В течение 1985 года (до февраля 1986 г.) до прохождения перигелия орбиты комета Галлея пять раз теряла часть хвоста. Он просто отрывался. В начале декабря 1985 года (5 и 6 числа) произошло резкое увеличение протяженности и яркости хвоста и блеска самой кометы. Отрыв хвоста наблюдался 1 января 1986 года. Его зафиксировал В.В. Солодовников (АФИ АН Казахской ССР). Длина хвоста кометы в это время превышала 14 миллионов километров. Отрывы хвоста повторялись, причем случалось это до прохождения кометой своего перигелия орбиты и примерно на тех же гелиоцентрических расстояниях, что и в 1910 году (в 1910 году отрыв хвоста наблюдался пять раз). На основании расчетов 30 последовательных положений оторвавшихся хвостов кометы Галлея Н.Ф.Бордовников делал вывод, что потеря хвоста происходила из-за действия отталкивающих сил Солнца, которые более чем в 2000 раз превышают силу притяжения Солнца. Далее было установлено, что отрыв хвоста обычно происходит в момент, когда комета пересекает границу секторной структуры межпланетного магнитного поля (см. гл. 6.4.). Вместо оторвавшегося хвоста через несколько часов образуется плазменный хвост, а в голове кометы солнечным ветром «наводится» новое магнитное поле, которое удерживает хвост до очередного пересечения кометой границы секторной структуры межпланетного магнитного поля.

Эта первая комета, для которой были определены элементы орбиты. Комета Галлея – среднепериодическая, период ее обращения около Солнца колеблется от 74 до 79 лет, и среднее значение составило 75,5 лет. Скорее всего, эта неравномерность периода зависит от возмущения планет: от Меркурия до Плутона. Большая полуось орбиты составляет около 18 а.е., эксцентриситет 0,97, наклонение 162°. Орбита кометы проходит по эллипсу с наклоном к эклиптике в 18 градусов (см. гл. 10.1., рис. «Траектории астероида Торо (а); комет Гидальго, Галлея, Хирона, Шумейкеру-Леви-9 (б).»):

  • в перигее между Меркурием и Венерой, на расстоянии 0,587 а.е. от Солнца. Перигелий чуть приподнят над плоскостью эклиптики;
  • в афелии между Нептуном и Плутоном. Опущен глубоко вниз под эклиптику на расстояние 10 а.е.

Это положение орбиты позволяет комете избегать встречи с крупными планетами. Двигается комета в направлении к созвездию Водолея; в противоположном направлении по отношению к движению планет вокруг Солнца. По некоторым данным на своей орбите она находится более 100 тысяч лет.

Согласно расчетам А.Войцеховского (Россия) расстояние между кометой Галлея и Землей от встречи к встречи изменяется с периодичностью в 1769 лет. Последнее максимальное сближение кометы с Землей произошло в 837 году. Расстояние ее в то время до Земли было 6 миллионов километров (0,04 а.е.). До этого критическое сближение происходило в 932 году до н.э., 2701 году до н.э. и так далее. А следующее критическое сближение состоится в 2606 году. При последних сближениях кометы с Землей расстояние было:

1835 год: комета сблизилась с Землей на довольно близкое расстояние — до 8 миллионов километров.

1910 год. И хотя это самая известная комета, но только в 1909-1910 годах ученые встретили ее, подготовленные для проведения всесторонних исследований. Она была обнаружена 11 сентября 1909 года М.Вольфом. Комета имела блеск 16 звездных единиц. В мае-июне блеск повысился до 1 зв. ед. В 1910 году комета пролетела от Земли довольно близко – на расстоянии 20 миллионов километров (0,16 а.е.). В максимуме блеска хвост кометы был ярче Млечного Пути и простирался через все небо, охватывая дугу более чем в 100°. В это время комета была впервые сфотографирована. И в ее составе впервые был обнаружен ядовитый газ циан. Перигелий она прошла 19 сентября 1910 года.

1986 год: последнее 31-е явление кометы. Ее обнаружили в США крупным телескопом в октябре 1982 года как объект 24,3 звездной величины. В России комету начали регулярно наблюдать с сентября 1984 года в Институте астрофизики АН Таджикской ССР. Согласно расчетам комета пересекла орбиты: Нептуна (1969 год); Урана (1981 год); Сатурна (1984 год); Юпитера (1985 год); Марса (1985 год). 27 ноября 1985 года пересекла эклиптику и максимально сблизилась с Землей (до 0,62 а.е.). 3 февраля 1986 года произошло сближение кометы с Венерой (0,27.а.е.) и с Меркурием (0,29 а.е.).

По мере приближения кометы к Солнцу  уменьшился диаметр ее головы и ее очертание. 9 февраля комета сблизилась с Солнцем — прошла свой перигелий и начала удаляться от Солнца. В это время она находилась в созвездии Козерога. Свой афелий комета прошла в 1945 году и снова пройдет в начале 21 века.

Проходя мимо Земли 27 ноября 1985 года (комета находилась в созвездии Рыб на расстоянии от Солнца 1,55 а.е.), комета имела звездную величину 6-7 и была видна невооруженным глазом. Но лучше всего комета была видна в декабре 1985 года – январе 1986 года в созвездии Водолея. В это время она приближалась к Солнцу, и блеск ее возрастал (до 2,5 звездных величин). 11 апреля 1986 года, удаляясь от Солнца и находясь в созвездии Волк, она второй раз сблизилась с Землей (до 0,42 а.е.) и была хорошо видна в южных районах нашей страны (особенно на широтах Ашхабада). Но за последние 2000 лет это самое неблагоприятное для наблюдения сближение кометы с Землей. Так как 4 февраля комета вступила в верхнее соединение с Солнцем и почти исчезла из вида на весь февраль до начала марта. Комета располагалась относительно Земли за Солнцем. Расстояние между Землей и ею было 160 миллионов километров. Появилась она в конце марта в созвездии Козерога и имела 3-4 звездную величину. Удаляясь, комета Галлея к сентябрю 1986 года потеряла свой блеск до 13 звездной величины.

В марте 1986 года в непосредственной близости от кометы прошли российские космические станции “Вега-1” (6 марта) и “Вега-2” (9 марта). Расстояние в это время от кометы до станций было от 8,2 до 8,9 тысяч километров. Станции шли в том же направлении, что и Земля, только их орбиты находились ближе к Солнцу. А комета Галлея двигалась им навстречу. Полет станций “Вега-1” и “Вега-2” до кометы Галлея занял около 15 месяцев. На Землю было передано около 1500 снимков. Третьим космическим аппаратом, пролетевшим 14 марта вблизи ядра кометы (на расстоянии 600 километров), стал «Джотто» (Европейское космическое агентство, «Интеркосмос», НАСА).

В целом предварительный анализ крупномасштабных явлений в комете Галлея в 1986 году показал необычайную активность и быструю эволюцию различных структурных образований в хвосте и голове кометы, включая появление новых, ранее не наблюдавшихся структур, таких, как газоплазменные «пузыри» (в 1985 году). Интенсивность активных процессов (взрывы в ядре, отрывы хвостов, максимальная их протяженность) в декабре 1985 – январе 1986 года намного превосходила февральскую 1910 года (на тех же гелиоцентрических расстояниях до перигелия). Столь сильная активность у комет обычно происходит после прохождения ими перигелия орбиты.

Комета Хейла-Боппа – это самая яркая комета 20 века, имеющая огромные размеры ядра  (40 км.), что в 4 раза больше кометы Галлея. Ее хвост превышал длину 100 миллионов км. Астрономы называют ее великой кометой века, главным астрономическим событием года и 20 века, беспрецедентной кометой по яркости и размерам. По мнению Т.Вальчук (ИЗМИИ РАН) самым примечательным астрономическим событием уходящего 20-го столетия (9 марта 1997 года) было совпадение двух событий в один день — это полное солнечное затмение и появление на небе яркой кометы Хейла-Боппа. Комета Хейла-Боппа (№1995-01) прошла мимо Земли 9 марта 1997 года. Комета была открыта 22 июля 1995 года одновременно сразу двумя астрономами США А.Хейлом и Т.Боппом. Комету, приближавшуюся к Солнцу, одновременно наблюдали на трех станциях: на французской обсерватории и на двух орбитальных аппаратах (космическом телескопе им. Хаббла и ультрафиолетовой обсерватории IVE). В ночь открытия комета находилась в созвездии Стрельца и имела блеск +10,5 звездных единиц. В 1996 году комета перешла в созвездие Змееносец. С января по май 1997 года она уже имела максимальный блеск (-1,2).

9 марта, проходя мимо Земли на расстоянии 197 млн. км. и двигаясь к Солнцу, комета сияла прекрасным цветком в небе над восточной Сибирью. 1 апреля комета Хейла-Боппа максимально подошла к Солнцу. После этого комета стала удаляться от Солнца, оставляя после себя огромный хвост космической пыли, и исчезла из видимости Земли совсем.

Предполагают, что период ее обращения около Солнца равен около 2380-4200 лет, что в 30-50 раз больше периода кометы Галлея. Она имеет очень вытянутую орбиту и отходит от Солнца на расстояние до 360 а.е., что в 9 раз дальше, чем Плутон.

В спектре кометы французские ученые во главе с Жаком Кровизье открыли линии оливина и форстерита. Оливин является одним из основных компонентов земной мантии, к тому же, оба этих минерала входят в состав межзвездной пыли. Это дало ученым основание утверждать, что кометы состоят из вещества (или остатков вещества), послужившего сырьем для образования Солнечной системы. Одним из наиболее интересных результатов, полученных при помощи телескопов, стало открытие того, что замершие газы на поверхности ядра кометы Хейла-Боппа, по-видимому, не перемешаны, а существуют раздельно друг от друга. Поэтому состав выбросов из ядра изменяется в зависимости от того, какой стороной оно повернуто к Солнцу. В 1999 году ученые США обнаружили в составе кометы газ аргон, что соответствует тому, что комета родилась за орбитой Урана или Нептуна. Она не испытывала существенного нагрева и значит, не покидала окраин Солнечной системы. То есть, она принадлежит Солнечной системе.

Следующее возвращение кометы к Солнцу произойдет примерно в 4377 году.

Комета Шумейкеров–Леви–9 (Рис. 10.11.). Комета была обнаружена 24-26 марта 1993 года группой астрономов: астрономами-любителями супругами Каролиной и Евгением Шумейкерами и Дэвидом Леви (Циркуляр Международного Астрономического союза. IAU Girc. 5725).

Комета Шумейкеров-Леви-9 (№ 1993е) с 16 по 23 июля 1994 года падала (19-20 ее кусков) на Юпитер. Комета была открыта уже в тот момент, когда она была захвачена Юпитером и находилась на юпитероцентрической орбите. На негативах комета выглядела как штрих длиной около 1 сек.

Комета имела 5 конденсаций, расположенных вдоль прямой линии (Дж.Скотти). 27 марта 1993 года Лу и Джевитт (IAU Cire. 5730) выделили 17 ядер, растянутых в длину на 50 сек в позиционном угле 77-257 градусов. 28 марта А.Кочран получила спектр кометы в диапазоне 300-570 nm. Непрерывный спектр был плоским.

Вычисления в Электронном циркуляре малых планет (MPEC 1993-XO4) показали, что комета сближалась с Юпитером на минимальную дистанцию в 100 тыс. км (0,0006 АU, т.е. меньше предела Роша) в момент 1992 года июля 7,8 UТ. По-видимому, вблизи этого момента и произошло разрушение кометы под действием приливных сил.

В марте 1993 года комета находилась в созвездии Девы и проходила около Юпитера. Двигалась она в сторону Солнца. Но, обогнув Юпитер, комета стала приближаться опять к Юпитеру. Направление движения кометы и вращение Юпитера совпадало. Плоскость орбиты кометы была близка к плоскости орбиты Юпитера и к эклиптике.

Предполагают, что комета была захвачена в 1970 году Юпитером и 23 года обращалась около него с периодом в 2,7 лет. Первоначально эта комета имела диаметр 1,5-20 км, но затем раскололась на 19-20 кусков, которые имели вид цепочки 13-14 звездной величины. Диаметр каждого куска примерно равнялся 1 км, скорость движения их была 60-65 км/сек. Плотность осколков составляла 1 ед., то есть равнялась плотности воды (льда). Иными словами — это были ледяные глыбы. Сделав один полный оборот около Юпитера, комета стала приближаться к поверхности планеты. И с 16 по 23 июля 1994 года эти части кометы поочередно (с интервалом в 8 часов) стали падать на планету в районе южного полюса под углом в 45° на теневую (южную) сторону. Самый большой осколок кометы упал на Юпитер 20 июля в 20 часов всемирного времени.

Осколки через 7 сек. после вхождения в атмосферу планеты взрывались на множество частей на расстоянии 150 км от поверхности. Из-за вращения Юпитера вокруг своей оси эти осколки падали цепочкой, образуя  в местах взрывов темные пятна (черные в отличие от старого — красного), которые впоследствии создали на планете темный пояс.

Рис. 10.11. Комета Шумейкеров-Леви-9.

Иногда осколки падали в одно и тоже место. При этом на поверхности Юпитера возникали огненные вихри-шары  диаметром до 20-30 тысяч километров, что по размеру больше поперечника Земли. В этих же местах наблюдались взрывы, подобные солнечным. Сила взрыва равнялась около 6 миллионов мегатонн (МГт).

Космический аппарат «Галилей» (США) фотографировал эти падения с тыльной стороны планеты. С Земли же теневая сторона Юпитера не видна, и земные телескопы не могли видеть эти взрывы. Но их последствия смогли наблюдаться примерно через 40 минут, когда Юпитер поворачивался к нам “лицом”. Период обращения Юпитера вокруг своей оси 9,8 часов (Свет от Юпитера доходит до Земли за 41 минуту).

Во время взрывов гелиоцентрическая долгота Юпитера была равна 226°, а Земли — 297°. То есть сектор между этими планетами был равен 71°. За период с марта 1993 по июль 1994 года Юпитер прошел путь от созвездия Девы (186°) до созвездия Весов (226°), то есть сектор в 40°.

Некоторые пятна на Юпитере продолжали существовать до 2 месяцев. Через некоторое время серия темных пятен от взрывов образовала своего рода темный слившийся пояс на Юпитере недалеко от южного полюса планеты.

После пролета «Вояджера» через систему спутников Юпитера на поверхности двух его спутников Ганимеде и Каллисто были обнаружены цепочки кратеров. Предполагается, что это результат падения фрагментов данной развалившейся кометы.

Некоторые ученые предполагают, что комета до своего дробления на 20 частей и падения на Юпитера 20 лет вращалась около этой планеты. И максимальное (критическое) ее сближение произошло 9 июля 1992 года. Если бы эти 20 частей кометы упали на поверхность Юпитера одновременно, то выделившаяся энергия взрыва была бы больше в несколько тысяч раз взрывов всех ядерных и водородных бомб Земли и в миллион раз больше энергии Тунгусского метеорита. И ели бы она упала на Землю*, то последствия ее падения были бы ужасными.

* Масса Юпитера больше земной в 318 раз. Он излучает энергии в 2 раза больше, чем получает от Солнца. При этом полюса имеют температуру более высокую, чем на экваторе.

Но падение кометы на Юпитер больших последствий для Земли не имело, так как по мощности энергия взрыва была в 2 раза меньше вспышки на Солнце. На Земле при этом только возросло инфракрасное и радио излучение.

Тунгусский метеорит (часть кометы Энке). Тунгусский метеорит упал на Землю в 1908 году 30 июня в 7 утра по местному времени в Сибири (в Якутии), в безлюдной тайге (долина смерти), у реки Подкаменная Тунгуска, приток Енисея (103° 06 минут восточной долготы и 60° 16 минут северной широты).

Было зафиксировано 3 взрыва с интервалом в 3 секунды. За несколько часов до этого падения из-под земли появились световые столбы со светящимися шарами. При падении метеорита было зафиксировано 14 раскатов грома. На небе за три дня до падения наблюдалось много серебристых облаков.

Первая экспедиция к месту падения метеорита была предпринята русскими учеными в 1909 году. В этом месте, по мнению ученых, располагается разлом тектонической плиты Земли.

Вес метеорита первоначально составлял (по мнению ученых) несколько миллионов тонн. Диаметр метеорита 0,15-1 км. Скорость  падения 31-32 км/сек. Энергия взрыва оценивается в 1024 эрг. Что равняется взрыву 1000 атомных бомб или одной водородной бомбы, сброшенной на Хиросиму (Бронштейн В.А.). При падении образуется ударная волна около 26 км/сек. Раскаленный газ за фронтом ударной волны дает световое излучение, видимое наземными наблюдателями как метеор или болид.

Взрыв этого космического тела произошел на высоте около 8 км над землей. Взрывная волна несколько раз обошла земной шар.

Системность падения такого космического объекта на Землю бывает приблизительно раз в 100 лет (даже чаще). Именно столько лет тому назад эвенки наблюдали в этих местах зарева. Примечательно, что имеются данные о том, что шаманы в 1908 году заранее за 2 месяца до катастрофы предупреждали людей об этом несчастии. За две недели до катастрофы из этих мест ушли почти все животные.

Результаты катастрофы. После взрыва долго наблюдались зори, вызванные выбросом в верхнюю атмосферу масс распыленного вещества. Область видимого аномального свечения неба 30 июня – 1 июля 1908 года проходила по всей Европе и европейской части России. За исключением южных европейских стран: Испании, Португалии, Италии и Греции. В Америке ничего похожего не наблюдалось. Г.Д.Мелош (США) утверждает, что причиной странного яркого свечения ночного неба в Западной Европе после взрыва в Сибири является ледовые облака, которые образовались тогда, когда тунгусский огромный шар переместил значительные количества влажного воздуха в верхние слои атмосферы, обычно сухие. В результате этого в облаках образовались кристаллики льда.

В тайге образовалась воронка радиусом 200 м и глубиной 20 м. Взрывом был повален лес на площади в 2000 кв. км. Деревья лежали от эпицентра взрыва веером. Но погибли не все деревья, некоторые живы до сих пор. Несмотря на грандиозный масштаб разрушений, погибших людей не было. Лишь один эвенк, подброшенный ударной волной, при падении сломал руку. Погибло много оленей.

Предполагают, что при падении Тунгусского метеорита должно было образоваться около 30 миллионов тонн окисла азота. В  дальнейшем он сыграл роль удобрения. Действительно, рост леса в этом районе после падения метеорита был беспрецедентным. Но одновременно сразу после падения в этих районах должны были идти кислотные дожди. Но исследования в этом районе начались только 20 лет спустя.

Гипотеза (И.Т.Зоткин, 1969), что этот метеорит является осколком кометы Энке, которая посещает Солнце раз в 3,31 года, и состоит из льда. При подлете к атмосфере Земли (на высоте 8-20 км. от поверхности Земли) эта ледяная глыба могла расколоться на множество частей. Зоткин показал, что координаты Тунгусского метеорита совпадают с координатами радианта потока Таурид, связанного с кометой Энке. К такому же выводу пришел независимо чехословацкий астроном Л.Кресак.

Подтверждает кометное происхождение Тунгусского метеорита и то, что химический состав вещества, найденного на месте катастрофы, очень похож на химический состав, определенный по спектрам метеоритов Драконид, являющихся (как известно) продуктами распада кометы Джакобини-Циннера.

Тунгусский метеорит на самом деле являлся частью кометы Энке.

Комета Энке короткопериодическая, она посещает Солнце раз в 3,31 года. Диаметр ее ядра 1 км. Впервые эту комету наблюдал французский астроном Мешен в 1786 году, но ее периодичность определил немецкий астроном Иоганн Энке в 1819 году. Особенностью этой кометы является то, что она удивительно активная и проявляет свою необычайно высокую живучесть, и пока нет никаких признаков ее скорого исчезновения.

Расстояние точки встречи Тунгусского метеорита с Землей от орбиты кометы Энке составляло в 1908 году 0,18 а.е. (Л.Кресак).

Астероид (комета) Хирон. В настоящее время имеется достаточно фактов, свидетельствующих о том, что астероид Хирон (который как любят астрологи) на самом деле является гигантской кометой диаметром около 200 км.

Астероид был открыт в 1977 году американским астрономом Ч.Ковал и зарегистрирован под № 2060. Он имеет вытянутую эллиптическую орбиту (эксцентриситет е = 0,379), среднюю полуось 13,70 а.е. Период обращения около Солнца 50,7 лет. В перигелии Хирон приближается к Солнцу на расстояние 8,51 а.е., а в афелии удаляется от него на 18,90 а.е. Наклон орбиты к эклиптике его небольшой, равен всего 6,9 градусам.

Год спустя после открытия (в 1978 году) Хирон вдруг начал проявлять аномальное увеличение блеска – явный признак кометной активности.

 

10.4. Теория катастроф

В 1812 году французский ученый Ж.Кювье предложил «Теорию катастроф» — падение на Землю крупных астероидов. Но теорию многие не поддержали. И только более чем через 100 лет к ней вернулись вновь. Ярым сторонником этой теории выступал и Джим Шумейкер (открывший комету Шумейкер-Леви-9).

В 1998 году в рамках Международного десятилетия ООН по уменьшению опасности стихийных бедствий Центр стратегических исследований гражданской защиты МЧС России провел международную конференцию «Глобальные проблемы как источник чрезвычайных ситуаций».

Под глобальными проблемами человечества сегодня понимаются всеобщие, имеющие планетарный масштаб, затруднения и противоречия во взаимоотношениях человека и природы, а также внутри общества. Глобальность этих проблем заключается в том, что они имеют несколько основных показателей:

v характерность для всех или большинства стран;

v имеют в разных местах одинаковое проявление;

v касаются не только отдельных стран, но и всей планеты;

v порождают угрозу самому существованию цивилизации;

v могут быть решены только совместными усилиями мирового сообщества.

Диапазон опасных природных явлений (и особенно катастроф) очень велик. Он захватывает не только земные недра, но и космическое пространство.

Поражающие факторы: ударные волны, пожары, цунами, землетрясения, перегрев атмосферы, пыль (в атмосфере – ядерная зима), кислородные дожди и т.д.

Следы космических катастроф наблюдаются и в пределах Солнечной системы. Падение крупных небесных тел на Землю, сопровождаемое катастрофами планетарного масштаба и вызванными ими потрясениями, возможно и сейчас. И если в прошлом веке символом науки был технический прогресс, то в 21 веке девизом науки должны быть устойчивость и безопасность развития мира. Развитие науки привело в истекшем столетии к пониманию того, что на нашу планету воздействует широкий спектр космических факторов солнечного и галактического происхождения. И если изменения солнечной активности (СА) способны существенно повлиять погодные и климатические условия, на здоровье и психику людей, а также на надежность функционирования сложных технических систем, то столкновения с Землей небесных тел могут привести к полному уничтожению биосферы планеты. Поэтому среди 16 глобальных проблем на международной конференции была рассмотрена и проблема астероидно-кометной опасности.

На основании проведенных выше исследований относительно новых планет (см. гл. 9) можно сделать выводы, что:

1.    Катастрофы возможны:

v на Юпитере от падения ближайшего «спутника» Метисы, затем Адрастеи и Амальтеи;

v на Сатурне от падения ближайшего «спутника» Атласа, затем Прометея, Пандоры, Эпиметия, Януса;

v на Уране от падения ближайшего «спутника» Корделии, затем Офелии, Бианки, Крессиды, Дездемоны, Джульетты, Порции, Розалинды, Белинды, Пэка;

v на Нептуне от падения ближайшего «спутника» Неяды, затем Талассы, Деспины, Галатеи, Лариссы.

Наиболее опасные астероиды. Чем больше астероид падает на Землю, тем серьезнее последствия, так как  при своем падении он оставляет воронку диаметром в 10-20 раз большую, чем имел сам. Так при падении на землю астероида 100 м. на Земле произойдет региональная катастрофа, а при падении астероида в 1 км. – глобальная. Астероид диаметром в 10 км. вызовет гибель почти всей биосферы. Предполагают, что тунгусский метеорит имел диаметр более 30 м.

Опасным расстоянием, при котором астероиды притягиваются и падают на Землю, является 1497 тыс. км (или 0,0021 а.е.) («сфера Хилла»). Оно дает то максимальное расстояние, на котором могут двигаться небесные тела, оставаясь спутниками Земли и не падая на поверхность нашей планеты. Согласно расчетам автора (см. гл. 8.6.) критическим расстоянием для астероидов является расстояние до Земли в 260 тыс. км. («сфера притяжения»). Орбита 2000 известных на сегодня астероидов пересекает орбиту Земли (ГАИШ) и подходят к Земле на расстояние до 0,1 а.е.

Согласно данным канадского астронома К.Иннанена (1996) радиус земной системы равен 0,103 а.е.

По расчетам ученых в 2029 году (по другим данным в апреле 2036 года) рядом с Землей на расстояние от нее в 33 тыс. км. пройдет астероид Апофиз. Ученые США, России и Китая уже сейчас ведут разработки проектов по предотвращению катастрофы столкновения.

Статистика случайных столкновений Земли с астероидами показала, что бомбардировки метеоритами Земли имели периодический характер (Альварес, Мюллер, 1984; Девис и др., 1984; Дархейм, Реймолд, 1987; Сепкоски, 1984; Шумейкер, Вольф, 1984; Баренбаум, 1994; Симоненко, 1985; Афанасьев, 1994) (рис. 10.12 (а, б). Они происходили с периодом близко к 30 млн. лет. Эти авторы указывают и на цикл в 250 млн. лет.

Падение метеоритов (и астероидов) на Землю явление не редкое. Например, за 2 года и 2 месяца (с 1994 по 1996 год) зарегистрировано 51 такое событие. А в 1872 году на Землю выпал метеорный дождь. Есть научные данные, говорящие за то, что на Земле было не менее 10 кометных ливней.

Сейчас Земля испытывает среднее число падений болидов на Землю, т.е. нет их увеличения по чистоте. Предполагают, что в год на Землю выпадает 40 тыс. тонн космического мусора; по другим расчетам — за сутки несколько тонн метеоритов (это 20 тонн).  По третьим статистическим данным в настоящее время на Землю падает в день около 2 астероидов (метеоритов) небольшой величины. Точных данных нет. Масса некоторых достигает значительных величин. Но современными приборами мы можем видеть только астероиды более 50 метров в диаметре.

Расчеты НАСА показывают, что вероятность погибнуть человеку от падения астероидов в 6 раз ниже, чем от автомобильной катастрофы или торнадо.

Рис. 10.12(а). Столкновения небесных тел с Землей в 20-м веке

Рис. 10.12 (б). Предполагаемое (первый столбец)и известное (второй столбец) количество астероидов, сближающихся с Землей

Большие астероиды и кометы можно обнаружить современными мощными телескопами еще задолго — за несколько десятков лет до их приближения к Солнцу и Земле. При обнаружении таких объектов, несколько раз определяются их координаты, вычисляются траектории и становится ясным как будут двигаться  эти объекты в дальнейшем; их изучают и ведут постепенно. Правда,  эти расчеты иногда не оправдываются. Поэтому заблаговременное обнаружение этих космических тел и точные расчеты их траекторий являются одними  из первейших задач астрономии. Более мелкие тела (до 1 км) обнаружить пока сложно, и они порой пролетают мимо Земли незамеченными. Если приближающийся к Земле астероид определить заранее, то катастрофу можно предотвратить, но если астероид имеет диаметр менее 41 км (Зайцев АВ., НПО им.Лавочкина). Расчеты показали, что если обнаружить большой объект не за несколько десятков лет, а всего за несколько лет до его сближения с Землей, то  практически его уже не остановить, и катастрофу предотвратить не удастся, так как мы не успеем принять соответствующие меры. В настоящее время мы можем обнаружить астероид размерами менее 5 км. за 2-3 года, более мелкий — за месяц-полгода до его сближения с Землей. Поэтому наиболее актуальной проблемой сейчас является усовершенствование телескопов. А также объединение усилий всех астрономов мира по защите Земли от астероидной опасности.

Не упавшие на Землю астроиды. Но не все астероиды достигают Земли. Так астероиды до 1 метра полностью сгорают в атмосфере. Более 1 метра долетают до поверхности, хотя частично сгорают.

В настоящее время не наблюдается резкого увеличения по частоте падения количества метеоритов (астероидов) на Землю. Возможно, есть астероиды и кометы, которые сгорают на высоте от Земли в 20-75 км. За прошедшие 30 лет в атмосфере Земли было зарегистрировано 136 взрывов астероидов. Современные телескопы могут  наблюдать  астероиды только  до  +20  звездной величины, более мелкие просто пока не  видны. Самый мощный телескоп в  России видит звезды (и астероиды)  до +26 зв. вел.

Нередко астероиды пролетают мимо Земли на довольно близком расстоянии, например, в конце 20-го века такое наблюдалось:

1989 год — между Луной и Землей пролетел астероид диаметром в 1 км. Его заметили только через 6 часов после его прохождения мимо Земли. Если бы его притянула Земля, и он упал бы на ее поверхность, последствия катастрофы были бы ужасными (на Земле образовалась бы воронка в 10-15 км.).

1991 год — десятиметровый астероид пролетел на расстоянии от Земли в 170 тысяч км. Его обнаружили астрономы США, когда он уже удалялся от нашей планеты.

1994 год — самый большой астероид (масса 500 тонн) вспыхнул в атмосфере Земли (на расстоянии около 20 км. от поверхности) и сгорел. Другой имел скорость 24 км/сек и вес 1-2 тонны.

1994 год – 9 декабря астероид №1994XM¹ «просвистел» на расстоянии от Земли в 100 тыс. км (1/4 радиуса лунной орбиты). Его обнаружили только за 14 часов до сближения с Землей.

 

10.5. Астроблемы.

Астроблемав переводе с греческого “звездная рана”; термин, применяемый для определенных структурных форм (Р.Дитц, 1960). Это круговые морфоструктуры метеоритного происхождения. Они образуются на поверхности планеты (или спутника) от падения на нее космического вещества, например, комет или астероидов. На сегодня таких структур от нескольких километров до сотен километров обнаружено 230 (рис. 10.14). Наиболее изучены 46 кратеров в США и Канаде, 23 – в Австралии. 37 кратеров находятся в бывшем СССР, из них третий по величине (Попигайский).

Космические съемки и аэрофотосъемки позволяют увидеть многочисленные кратеры, пропущенные даже при крупномасштабных геологических съемках. Предположительно в России имеется около 200 астроблем (рис. 10.15. «Астроблемы России»). Их них самые крупные это: Попигайский (диаметр 100 км), Пучеж — Катункийский (80 км), Соболевский (50 км), Болтышский (25 км), Эльгытгынский (18 км), Калужский (15 км), Янисъярвийский (14 км).

Как видно из этих данных размеры некоторых астроблем намного превышают размеры самых крупных городов на Земле.

Фото. 10.13. Аризона, кратер Метеор (диаметр 1,6 км; глубина 0,75 км).

Земная кора состоит из «слоев» кратеров различных размеров и возраста, а космическая бомбардировка является одним из важных агентов геологической истории Земли.

Согласно расчетам в эпицентре взрыва ударное давление достигает 100 тыс. Па, а температура — до 2 тыс. градусов. При этом появляющийся кратер на Земле  в 10-15 раз больше, чем размеры самого астероида. Самый большой из известных  кратеров 340 км. (Мороквенг, ЮАР). Пока еще очень плохо обследовались Африканский, Азиатский и Южно — Американский континенты. Грив и Денс показали, что для Северной Америки и Европы плотность распределения крупных фанерозойских кратеров очень близкая. Так для кратеров диаметром около 20 км скорость образования в фанерозое составляла в год на 1 км2 около (0,36 + 0,1)·10-14 — для Северной Америки; около (0,33 + 0,2)·10-14 — для Европы.

Рис. 10.14. Астроблемы мира

Рис. 10.15. Астроблемы России

Как  видно из табл. 10.10 «Размеры астроблем Земли», на Земле наиболее распространены небольшие метеоритные кратеры. Для 60 астроблем установлено время их образования. Для 25 астроблем возраст определен наиболее точно (Афанасьев С.Л., МГОУ; Фельдман В.И., МГУ) (Табл. 10.11. и 10.12.).

Табл. 10.10. Размеры астроблем Земли

Диаметр астроблемы (км) Число астроблем
Количество

В %

Менее 1 23 16,9
1 – 2 9 6,6
2 — 4 22 16,2
4 – 8 24 17,6
8 – 16 26 19,2
16 – 32 18 13,2
32 – 64 9 6,6
64 – 128 3 2,2
Более 128 2 1,5

Аномально высокое количество мелких (до 1 км) метеоритных кратеров объясняется тем, что это в огромном большинстве четвертичные образования, практически лишенные шансов на выживание в геологическом смысле слова, при средних скоростях денудации в фанерозое 1 — 10 см за 1 тыс. лет. 26 астроблем Земли имеют огромные размеры — диаметр до 306 км.

Распределение астроблем по возрасту показывает характерную картину: 16,7 % — четвертичных, 23,3 % — кайнозойских, 21,6 % мезозойских, 30,0 % — палеозойских, по 1,7 % — вендских, поздне-  и раннепротерозойских, 3,5 % — средне–протерозойских (Табл. 10.12.).

Табл. 10.11. Размеры крупных астроблем и даты их образования (С.Афанасьев).

Название астроблемы Диаметр (км) Дата образования (млн. лет)
20 Долунь 170 124
13 Карская 120 66,1
7 Попигай 100 35,7
23 Маникуаган 100 212
24 Сильян 55 368
22 Пучеж-Катункская 80 175
9 Монтанэ 45 50,5
12 Мэнсон 35 65,7
11 Каменская 25 65
14 Усть-Карская 25 66,1

 

Табл. 10.12. Распределение астроблем Земли по возрасту

Интервал возраста Число астроблем
(млн. лет) Количество В %
Менее 1 10 16,7
1 – 25 9 15,0
25 – 50 3 5,0
50 – 75 2 3,3
75 – 100 5 8,3
100 – 200 8 13,3
200 – 300 6 10,0
300 – 400 7 11,7
400 – 500 3 5,0
500 – 600 2 3,3
600 – 700
700 – 800 1 1,7
800 – 900
900 – 1000
1000 – 1500 1 1,7
1500 – 2000 3 5,3

 

По мнению Фельдмана, такое неравномерное распределение астроблем по времени связано с двумя причинами:

1)  лучше сохраняются более крупные структуры,

2)  с увеличением возраста нарастает количество перекрытых структур, которые поэтому остаются неизвестными.

Морские астроблемы Земли найти трудно из-за присутствия на планете большого количества морей и океанов, которые скрывают следы падения космических тел.

Единственное в мире метеоритное падение, наблюдавшееся до сих пор в морских путешествиях, произошло вечером 26 сентября 1825 года. Его наблюдали русские путешественники шлюпа «Предприятие» на рейде в бухте острова Гавайи. Капитан шлюпа Отто Коцебу так описывал это событие: «Мы стали свидетелями удивительного явления природы, которое смогли наблюдать от начала до конца. При совершенно ясном небе над островом образовалась плотная черная туча. Самая темная часть этой удивительной тучи нависла над селением Ганаруро. Полнейший штиль вдруг сменился штормовым ветром с северо-востока. Одновременно из тучи донесся сильнейший грохот, словно начали стрелять из пушек множества кораблей. Раскаты грома следовали один за другим; казалось, что противники обмениваются залпами. Этот грохот прекратился через несколько минут, когда на улицы Ганаруро упали два камня, которые при ударе о землю раскололись на несколько кусков». Геологу Э.Гофману удалось заполучить несколько образцов метеорита и доставить их на корабль. Сейчас образец «Гоналуло» выставлен в Музее внеземного вещества в Институте геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ).

В 1999 году норвежские геологи обнаружили в Баренцевом море гигантский кратер диаметром 40 км. Ученые из исследовательского центра Тронхейме предполагают, что это результат столкновения гигантского астероида с Землей, которое состоялось около 150 млн. лет тому назад. Температура в месте столкновения поднялась до 10 тыс. градусов. От Америки до Европы прокатилось цунами, Солнце затмил столб пыли. На сотни километров от места падения астероида образовалась мертвая зона.

Расчеты (Хиллза и Мадера) показывают, что километровый астероид может породить в океане волну в 100 метров, а в 5 километров (например, в Атлантическом океане) – смоет все восточное побережье США.

Астроблемы на других планетах. Ударные кратеры является типичными для всех планетных тел с твердой корой. Исследования аэрофотоснимков и успехи изучения планет Солнечной системы межпланетными станциями показали, что метеорные (звездные) дожди характерны не только для Земли, но не обошло они и Луну, Марс, Меркурий, Венеру, Юпитер.

Впервые гипотезу о космическом образовании на Луне “морей” выдвинул еще в 1610 году Г.Галилей. Через 50 лет ее подтвердили Роберт Гук, а затем немецкий геофизик А.Вегенер. Природа и предварительная оценка возраста диффузных структур на Луне рассматривались многими учеными (Шевченко, 1993; Джонсон, 1991; Утрия, 1993 и др.). Был дан анализ всей системы этих структур с точки зрения общего характера их происхождения и примерно равного возраста, составляющего около 107 лет. За период существования Луны (с этими аномальными явлениями) предположительно произошло множество контактов различных кометных тел с лунной поверхностью. Согласно обобщению расчетных данных и результатов изменения непосредственно на лунной поверхности (Джонсон, 1991; Утрея, 1993), суммарный поток на лунную поверхность частиц с массой более 1012 г составляет 2х1019 [г см-2 c-1].

На Меркурии, например, море Жары в поперечнике равно 1300 км (снимок “Маринер-10”).

Подобное явление падения космического материала наблюдаются и на спутниках планет Юпитера (Ганимеде и Каллисто) и Марса (Эллада — 1700 км).

На Каллисто (спутнике Юпитера) астроблемы имеют вид 12 цепочек-кратеров и находятся на стороне, обращенной к Юпитеру (Он, как и Луна, всегда повернут одной и той же стороной к своей планете).

В сентябре 1997 года ударный кратер обнаружен на астероиде первого пояса астероидов Весте. Его диаметр 460 км. Даже на самом крохотном астероиде Дактиль (диаметр 1,5 км), который является спутником астероида Ида, имеются кратеры – следы от падения мелких астероидов.

Замечательным событием наших дней является падение 16-23 июля 1994 года на Юпитер кометы “Шумейкеру-Леви-9”. Оно показало, что любая планета солнечной системы не защищена от такой катастрофы. Любая планета (и в том числе Земля) является своего рода мишенью  для “космических пуль” — астероидов и комет.

Недавно был зарегистрирован момент падения кометы на Солнце.

Последствия падения астероида. Входя в слои Земли небольшой астероид (диаметром в 10 м) может зарядиться и приобрести мощность ядерной бомбы. Иногда скорость падения метеоритов и комет на планеты доходит до 70 км/сек. (как это было при падении Кометы Шумейкеру-Леви-9 на Юпитер в 1994 году). Средняя скорость падения на Землю  – 20 км/час.

Одним из следствий импактного события (падения астероида) являются различные преобразования пород, которые подвергались ударному метаморфизму, брекчированию, послеударному термальному метаморфизму и гидротермальным изменениям.

Астероиды 50-100 м при своем падении могут создавать на Земле катастрофы. Именно такой астероид (по мнению сотрудника МПО Лавочкина А.В. Зайцева) был виновником Тунгусской катастрофы. Астероид диаметром 500-1000 м может создать региональную катастрофу на Земле площадью 100-1000 км.

Но не только Земля страдает от падения астероидов. Так астрономы США (штат Пенсильвании) отметили странную реакцию спутника Юпитера Ио на падение одного из осколков кометы Шумейкеру-Леви-9 на Юпитер. Примерно через 20 секунд после вычисленного момента падения кометы на Юпитер ученые заметили увеличение яркости Ио в 2 раза, длившееся не более 10 секунд. После этого цвет спутника приобрел красноватый оттенок и он стал «пульсировать» несколько секунд то красным, то белым цветом. Приобретя вновь красноватый оттенок, в течение последних 10 секунд Ио вернулся к своему первоначальному состоянию. У других спутников ничего подобного заметить не удалось.

Энергия взрыва. В районе падения метеорита незадолго до этого события (несколько секунд или минут) происходит мощный разряд электричества (на который реагируют все электроприборы). Подобное наблюдалось в Москве в 1999 году (район Щербаковки), когда незадолго до электроразрядного взрыва в соседних домах отключилось электричество.

Вблизи взрыва образуется вакуум, который затягивает воздух, и в него со стороны втягивается все, что попало. Захваченное вещество может быть поднято на некоторую высоту от поверхности Земли. Такое наблюдалось в Чернобыле, когда столб над атомной станцией (АС) поднялся на высоту до 10 метров.

Обычно картина отпадения крупных метеоритов представляется в виде страшных катаклизмов: взрывов, землетрясений, цунами, которые происходят в момент падения. Но может произойти и «ядерная зима», а также обогащение атмосферы оксидами азота. Это приведет в дальнейшем к обильным кислотным дождям и снижению содержания веществ, защищающих сушу и воды Земли от ультрафиолетового излучения Солнца. И наступит «ультрафиолетовая весна».

Степень влияния литосферного взрыва на Землю, в общем, оценивается выделяющейся при этом энергией. Общая энергия кратерообразования может быть оценена исходя из диаметра конечного кратера (Рис. 10.16.). Среднее значение равно 2·1028 эрг. Например, событие Пучеж — Катункское обладало энергией 1,9·1028 эрг.

Согласно расчетам Баренбаума, вся энергия, выделенная за год (по фанерозою) вследствии падения на Землю астероидного вещества равна 1,24·1017 Дж/год. Земля же за год получает от Солнца 3,0·1024 Дж/год. Следовательно, для того, чтобы падение на Землю одного астероида повлекло за собой общепланетарную катастрофу, необходимо, чтобы энергия удара была сопоставима с энергией, получаемой Землей от Солнца за 10 суток. Поэтому общепланетарный масштаб природных катастроф надо искать не только в геологических изменениях при падении астероида, но и в системе океан-атмосфера, которые связаны обменными процессами, влияющие на климат всей планеты.

Падение кометы на Землю по воздействию страшнее, чем падение астероида. И предсказать эту катастрофу гораздо труднее.

При падении на Юпитер только одного из 20-ты частей кометы Шумейкеров-Леви-9 выделялась энергия в 600 раз больше энергии всех ядерных взрыров на Земле.

Воздействие на  планету. Разберем на примере падения большого метеорита степень влияния на Землю крупного литосферного взрыва. Она оценивается выделяющейся энергией. Общая энергия кратерообразования может быть оценена исходя из диаметра образовавшегося конечного кратера (астроблемы). Определено, что среднее значение энергии равно 2х1028 эрг. Центры структур отмечаются отрицательным или положительным магнитным полем. В центре астроблем, как правило, имеется небольшое поднятие (как и в «ведьминых кругах»). Примером может служить внутреннее строение Пучеж-Катункской астроблемы, где имеется сочетание трех основных концентрических элементов: периферической кольцевой террасы, кольцевого желоба и центрального поднятия, известного под названием “Воротиловский выступ” (диаметр в сводовой части 9 км, в основании — 13 км).

Рис. 10.16. Размеры зон разрушений Москвыи МО в зависимости от диаметра сталкивающихся с Землей объектов.

Внутреннее строение Пучеж-Катункской астроблемы характеризуется сочетанием трех основных концентрических элементов: периферической кольцевой террасы, кольцевого желоба и центрального поднятия. Кольцевая терраса окружает воронку кратера по всему периметру и имеет ширину от 8-12 км в северо-восточном секторе до 25-30 км в юго-западном. Кольцевой желоб имеет внешний диаметр 40-42 км и глубину до 1,6 км в восточном секторе и до 1,9 км — в западном.

Нечто подобное наблюдается в Болтышской астроблеме (рис. 10.17.).

Падения космического вещества на поверхность Земли оказывают воздействие на кору планеты: в минералах и горных породах понижаются показатели преломления и двупреломления, возникает ударное двойникование и ударный кливаж. В гравитационных полях над кратерами возникают отрицательные аномалии; наблюдаются также уменьшение скоростей сейсмических волн и пониженная магнитность пород.

Происходит увеличение средней плотности от 2,4 г/см3 близ кровли аутигенной брекчии до 2,75 г/см3 на глубине 5 км, скорости продольных сейсмических волн — соответственно от 4,5 до 6,0 км/с  и т.д. (Хахаев и др., 1994). В связи с возникающим огромным давлением (до 100 Г Па) и большой температуры в центре падения (до 2000°С) в метеорных кратерах обнаружены  высокобарические фазы кремнезема (коэсит, стишовит) и высокобарические фазы других соединений.

Происходят гидротермальные преобразования пород под кратером за счет остаточного тепла от ударной волны. В трещиноватой толще под кратером неизбежно возникает циркуляция воды. Это связано с обратным градиентом температуры — чем глубже, тем холоднее.

Температура гидротермального минералообразования оценивается соответственно в 50-200°С  и  180-300°С для  смектит-цеолитовой ассоциацией и для хлорит- ангидритовой (Масайтис, Наумов, 1993).

Рис.  10.17. Схема распространения реликтов покрова выбросов Болтышской импактной структуры.

 

Но наряду с отрицательными последствиями Щеглов А.Д. (1977) обращает внимание на то, что изучение астроблем приведет нас к открытию новых месторождений полезных ископаемых: «Несомненно, в дальнейшем при получении все большей информации из Космоса по особенностям строения земной поверхности круговые структуры древних метеоритных кратеров будут выявляться все чаще. И не исключено, что их изучение приведет нас к открытию новых месторождений полезных ископаемых, выявлению особенностей взаимосвязей между ударом и взрывом метеоритов и характером развития рудоносных, магматических процессов в земной коре».

В магнитном поле космогенные структуры проявляются благодаря концентрическому расположению аномалий, фиксирующему радиально-кольцевую сетку разломов. Центра структур отмечаются отрицательным или положительным магнитным полем.

Есть гипотеза, что космическое вещество падает ни куда придется, а в очень активные участки Земли, где имеются всевозможные аномалии (Своего рода “БАТ” Земли — биологически-активные точки), точки “раздражения”. Именно в активных зонах появляются поселения людей, строятся города, развивается сельское хозяйство и промышленность. Из рисунка “Астроблемы России” видно, что максимум падений приходится на Сибирь. Ученые предполагают, что в этом месте Земли имеется крупный разлом тектонических плит (аномальная зона). И именно над этим местом совсем недавно обнаружена большая озоновая дыра (Сывороткин, МГУ) (Рис. 10.18. «Центры озоновых аномалий над территорией России и сопредельных стран в 1992, 1995, 1996 гг.»).

Факты падения на Землю крупных метеоритов еще до 18 века считались сказками и вызывали у ученых скепсис. Выдержав 150-летнюю критику, теория катастроф возродилась во второй половине 20-го века. В этом направлении сейчас работают многие научные центры мира. В России это: ВСЕГЕИ в Санкт-Петербурге, ИГиГ СО АН в Новосибирске, ГЕОХИ и КМЕТ АН, МГУ в Москве.

Известно, что в зависимости от времен года интенсивность падения метеоритов меняется. Это связано с тем, что в течение года Земля неоднократно проходит метеоритные потоки. Особенное обилие падающих метеоритов бывает (максимум): 13-14 ноября, 9-13 августа (поток Акварид, Персеид). Самый большой и интенсивный поток в середине августа (время созревания злаков). Метеоритный поток в это время настолько сильный, что носит собственное название – «волосы Вероники». Менее обильны потоки: 2-3 января (Квандратиды), 12-13-19-23 апреля (Лириды), 26-29 июля (Аквариды), 19-25 октября (Ориониды), 14-27-29 ноября (Леониды, Андромедиды), 6-13 декабря (Геминиды). Направление потока (по дням) хотя и перемещается, но в известных пределах. В сутках максимум активности обычно приходится на 2-4 часа утра. В среднем за сутки на Землю выпадает несколько тонн метеоритов. Падающие метеориты вызывают на Земле явление “звездного дождя”. Самый мощный метеорный дождь на Земле (за 1 час вылетало от 60 до 144 тысяч метеоров) наблюдался в ночь с 16 на 17 ноября 1966 года в США. Он «шел» из созвездия Льва (поток Леонид).

Согласно данным, собранным геофизической ракетой около Земли на высоте 90-170 км, метеоритные частицы имеют радиус 0,1-10 мкм (до 100 мкм). Число мелких частиц радиусом 0,1 мкм на 6 порядков выше, чем число более крупных — с радиусом 100 мкм. Они могут вращаться около Земли, а более крупные могут притягиваться Землей и падать метеоритным «дождем». Большинство метеоритов имеет размер от долей миллиметра до единиц сантиметров (крупные метеориты диаметром от дециметров до метров встречаются крайне редко).

Космические частицы бомбардируют запускаемые с Земли ракеты, оседают на облаках, создавая «серебристые облака» на высоте 100 км от земли, и захватываются ракетами. Так, например, на третьем российском спутнике частота ударов при входе аппарата в потоки частиц в мае (майские Аквариды) возрастала на четыре порядка. А на спутнике «Авангард 3» в 1959 году во время действия потока Леонид (16-18 ноября) за 70 часов было зарегистрировано 2800 ударов, что выше относительной нормы почти в 30 раз.

Вследствие взаимодействия с атмосферой небесные тела частично или полностью теряют свою массу. Метеориты диаметром до 20 сантиметров в атмосфере сгорают полностью (их 99,7%). Диаметром более 20 сантиметров (их только 0,3%) имеют шанс долететь до поверхности Земли. При этом возбуждается свечение и образуется светящийся ионный след. Их появление может сопровождаться сильной ударной волной, дымовым хвостом, звуком (если находиться вблизи падения метеорита, то можно услышать что-то, напоминающее свист артиллерийского снаряда).

Рис. 10.18. Центры озоновых аномалий над территорией России и сопредельных стран в 1992, 1995, 1996 гг.

Самые яркие метеориты (болиды) могут наблюдаться днем даже при солнечном свете. Скорость некоторых метеоритов достигает 73 км/сек. Средняя же внеатмосферная скорость метеорита равна 20-40 км/сек. При движении в атмосфере образующаяся ударная волна приводит к уменьшению теплопередачи и, следовательно, к уменьшению доли начальной массы и интенсивному дроблению (это явление называется абляцией). Хвост метеорита представляет собой ионизированную плазму. Температура поверхности метеорита во время прохождения атмосферы достигает огромной величины (2000° К). Вблизи взрыва на земле образуется вакуум, который затягивает воздух, и в него со стороны втягивается все, что попало. Захваченное вещество может быть поднято на некоторую высоту от поверхности Земли. Такое наблюдалось в Чернобыле, когда столб над атомной станцией (АС) поднялся на высоту до 10 метров.

Замечено также, что в районе падения метеорита незадолго до этого события (за несколько секунд или минут) происходит мощный разряд электричества, на который реагируют все электроприборы. Подобное наблюдалось в Москве в 1999 году в районе Щербаковки, когда незадолго до электроразрядного взрыва в соседних домах отключилось электричество.

Вероятно, что с этим же явлением связано пока неразгаданное неожиданное отключение при полете всех приборов на самолете (любых авиакомпаний). Хотя никаких видимых причин для аварии во время полета не наблюдалось: исправные приборы, хорошая ясная погода, чистый горизонт.

Есть гипотеза, что космическое вещество падает ни куда придется, а в очень активные участки Земли, где имеются всевозможные аномалии (разломы). Поэтому наряду с отрицательными последствиями падения метеоритов Щеглов А.Д. (1977) обращает внимание на то, что изучение падения метеоритного вещества приведет нас к открытию новых месторождений полезных ископаемых. Он пишет: «Несомненно, в дальнейшем при получении все большей информации из Космоса по особенностям строения земной поверхности круговые структуры древних метеоритных кратеров будут выявляться все чаще. И не исключено, что их изучение приведет нас к открытию новых месторождений полезных ископаемых, выявлению особенностей взаимосвязей между ударом и взрывом метеоритов и характером развития рудоносных, магматических процессов в земной коре».

«Круги на полях». Есть гипотеза (С.И.Синельников), что астероид, входя в плотные слои атмосферы Земли и сгорая, создает за собой вихревой поток плазмы (турбо – вихрь). Можно предположить, что это явление может быть связано с термоэлектронной эмиссией (испусканием электронов нагретыми телами в вакууме или другой среде). Именно она создает на поверхности земли «загадочные круги на полях» («ведьмины круги»). Подобное, например, произошло 19-20 августа 2001 года в Англии штат Дивоншир. Круги представляли собой своеобразный цветок с центральным кругом и шестью спиралевидными лепестками из центра. Весь «цветок» состоял примерно из 420 кругов с максимальным диаметром 20 метров.

Первые документальные свидетельства состоялись в 1503 г. (древние летописи). В августе 1678 года в Хертфордшире круги вызвали панический ужас и были названы «ведьмиными кольцами» (рис. 10.19. «Круг на поле в Хертфордшире, 1678 г.»). Ведьмины кольца объясняли шабашем ведьм. В настоящее время таких кругов в мире было зарегистрировано около 1000, 7 из них в России (Ростов-на-Дону, Краснодар).  Загадочные круги продолжают образовываться и в наши дни у нас в стране и за рубежом. Так в августе 1994 г в Ставропольском крае было возбуждено уголовное дело по статье «злостное хулиганство» (Фото 10.20.). За одну ночь было вытоптано кругами два поля площадью 100 гектаров. Круги колебались от двух до 20 метров.

Милицией была выявлена зона нахождения кругов, представлявшая собой эллипс. Все усилия найти хулиганов не принесли никаких результатов. Опрос жителей ближайшего колхоза ничего не дал.

В 2001 году круги зафиксировали 19-20 августа в штате Дивоншир (Англия) английские полицейские после двухлетнего наблюдения и фотосъемки скрытой камерой (камера фотографировала со скоростью 0,2 секунды). Круги образовались моментально (за 1 кадр) и представляли собой своеобразный цветок, состоящий из 420 окружностей с центральным кругом и шестью спиралевидными лепестками, выходящими из центра. Максимальный диаметр круга был 20 метров. Но «нарушителя» как и в первом случае, так и не обнаружили. Но английские исследования показали, что в 90% случаев круги были имитированы самими людьми (фермеры для привлечения зевак-туристов имитировали их с помощью веревок и досок, приминая свои зерновые. Для пущей помпезности они складывали круги в разные узоры — с намеком на посещение инопланетян). 10% же всех остальных кругов были истинными.

Статистика показывает, что наибольшее количество кругов образуется в августе при созревании зерновых. И отмечается это явление только в сухую хорошую погоду.

Рис. 10.19. Круг в Хертфордшире, 1678г.

Фото. 10.20. Ставропольский край, 1994г.

 

Известно, что по химическому составу метеориты в основном делятся на две основные группы: каменные (70%) и металлические (30%). Деление это очень условно, потому что в любом каменном метеорите есть металлические включения, точно так же, как в любом металлическом есть различные примеси. Следует напомнить, что воздух является диэлектриком только в сухую погоду.

Термоэлектронная эмиссия обнаружена в 1882 году, а затем хорошо исследована многими учеными. Большой вклад в эту теорию внес английский физик О.У. Ричардсон, поэтому в литературе можно встретить другое название – Ричардсона эффект. Эмиссионная способность зависит от материала и температуры: материал должен быть токопроводящим, а температура должна быть как можно более высокой. Плотность тока при термоэлектронной эмиссии составляет до единиц ампера на квадратный сантиметр (в непрерывном режиме) и до 20 ампер (в импульсном) при температуре 1100-1900°К. На использовании термоэлектронной эмиссии основана работа электронных ламп. Этот эффект, например, используется в лампах дневного света, в электронно-лучевой пушке кинескопа телевизора. Эффект обратимый, из заряда получается поток электронов, а из потока электронов – заряд. На этом же принципе построен газоплазменный термоионный преобразователь энергии (устройство для непосредственного преобразования тепловой в электрическую энергию).

Из всего этого видно, что на поверхности болида создаются все необходимые условия для образования термоэлектронной эмиссии: высокая температура, электропроводность тела. Поэтому при прохождении атмосферы на теле метеорита должна происходить термоэлектронная эмиссия, обусловленная наличием свободных электронов и высокой температурой, которая генерирует электрический заряд. Метеорит должен интенсивно испускать электроны, которые должны уноситься набегающим потоком воздуха вместе со сгоревшим веществом. Величина заряда неизвестна, но по оценочным расчетам она может составлять миллионы вольт. Следует отметить, что КПД при термоэмиссионном преобразовании может превышать 15-20%. Кинетическая  энергия метеорита диаметром 2 сантиметра соизмерима с энергией артиллерийского снаряда; диаметром 20 сантиметров — с энергией авиационной бомбы; диаметром 1 метр – с ядерной бомбой. Если предположить, что в электрическую энергию будет преобразовано не 15-20% тепловой энергии, а всего 1%, то и в этом случае энергия будет огромной. При этом на теле метеорита должен образоваться большой электрический заряд. И метеорит может испариться.

Как же быть с законом сохранения энергии? Куда при этом исчезает электрический заряд? Можно предположить, что электрический заряд никуда не исчезает, а в районе сгорания метеорита образуется область заряженного воздуха до очень большой величины. После полного исчезновения метеорита эта область вследствие электростатического притяжения мигрирует к земле и образует всевозможные круги на земле. Вероятно, что механизм образования кругов представляет собой совокупность многих процессов, многие из которых пока не ясны.

Приблизительно, то же самое происходит в асинхронном моторе переменного тока с короткозамкнутым витком, который носит название «мотор типа беличье колесо». У него есть и третье название – вращающийся трансформатор. Поле зерновых представляет собой короткозамкнутый виток вследствие наличия влаги в почвенном слое земли и в самих растениях. Принцип работы асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии магнитного поля, возникающего при прохождении тока по обмоткам статора, с током, индуцированным полем статора в обмотках ротора, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться. Асинхронный  мотор работает следующим образом: на статор подается электрическая энергия, которая образует магнитный поток №1. Этот магнитный поток проходит через ротор, на котором есть короткозамкнутый виток. В короткозамкнутом витке вследствие прохождения этого потока индуцируется ток, который, в свою очередь, создает магнитный поток №2. Магнитные потоки №1 и №2 взаимодействуют между собой, образуя механический вращающий момент. Область воздуха, заряженная метеоритом до очень высокого напряжения, представляет собой как бы статор электрической машины. Когда вследствие электростатического притяжения эта область мигрирует к земле и приближается к поверхности, то на поверхности (как в роторе с короткозамкнутым витком) индуцируется ток, который создает магнитный поток. Эти потоки взаимодействуют, и растения укладываются в круг. Были свидетельства, когда круг на поле образовался прямо на глазах у прохожих. Если соединить все вместе: интенсивность падения метеоритов (в августе), сухая погода (а воздух – это диэлектрик), мгновенная скорость образования кругов (менее 0,2 сек), то можно сделать предположение, что круги являются следствием падения полностью сгоревших метеоритов, не долетевших до земли, но оставивших после себя электрически заряженную область. Следует отметить, что метеориты на последнем этапе сгорания очень часто разрушаются на более мелкие фрагменты, и поэтому кольца на полях образуются группами (как в Ставропольском крае), представляя собой зону разлета (эллипс).

Любая теория, как бы она красиво не выглядела, ничего не стоит, если не подкреплена экспериментом. Но надо отметить, что прямой эксперимент проделать порой сложно. В нашем случае косвенный метод найти удалось. Он предполагает, что, если метеорит генерирует заряд большой величины, то по законам физики от метеорита должно быть электромагнитное излучение, которое можно фиксировать обычным радиоприемником (не защищенный от радиопомех). В нашем случае, используя простейший приемник, в августе месяце (максимальный метеоритный поток) в момент вспышки метеорита в атмосфере действительно фиксировалось наличие помех. Это хорошо знают связисты дальней радиосвязи (по этому поводу имеется научная литература). Данный эксперимент не доказывает связи метеоритов с кругами на полях, но доказывает наличие термоэлектронной эмиссии на  поверхности метеорита.

 

10.6. Прогнозы и борьба с кометно-астероидной опасностью.

Прогнозами астероидной опасности начали заниматься в 70-е годы 20 века. Первая система, которая занималась этой проблемой — «Икар» была разработана в 1964 году в США. В настоящее время этой проблемой заняты многие ученые мира и России в том числе. Но целенаправленно этими работами занимаются только 6 обсерваторий: три в Австралии, две в США (одна из них в Аризоне) и одна в Европе. Более ста обсерваторий в мире наблюдают опасные объекты разрозненно («Патрульные службы»).

С 1991 года  образуются группы, в которые входят астрономы многих стран мира (в том числе и России), которые разрабатывают методы обнаружения и перехвата потенциально опасных астероидов и комет. Уже действует телескопная программа “Спейс вотч” (космическая вахта). В Санкт-Петербурге создан Международный институт астероидной опасности (МИПАО), в Москве над этой проблемой работает НПО им.Лавочкина. В 1994 году на конференции Международного астрономического союза создана рабочая группа по выявлению опасных астероидов.

Осенью 1996 года недалеко от Сицилии на острове Вулкано состоялось совещание, на котором присутствовали представители Италии, России, Украины, США, Австралии, Японии, Китая, Европы. На нем рассматривались  вопросы по организации службы поиска близких астероидов.

В 1994 году воздушными силами  США был принят документ, в котором говорилось: “В последние годы наблюдается расширение исследований, и открываются объекты космического пространства, которые потенциально могут столкнуться с Землей. Новая более тонкая наблюдательная техника дала новые результаты о размерах природе и объектах тел. Размеры и габариты — от 6 футов до 6-10 миль. Полагается, что 65 миллионов лет назад  век динозавров закончился из-за столкновения с астероидом, диаметром примерно 12 миль. Столкновение с объектами больше нескольких сот метров грозит стерилизацией всего. Зная об опасности и имея средства для ее устранения, и не сделать ничего для защиты планеты, — это  можно рассматривать как безответственность по отношению к своим собственным согражданам”.

 

10.7. Борьба с кометно-астероидной опасностью

Туринская шкала астероидной опасности. В июне 1999 года в Турине (Италия) состоялась рабочая конференция Международного астрономического союза.

На ней было объявлено о решении, использовать для оценки угрозы с неба специальную «Туринскую шкалу», аналогичную известной шкале Рихтера для оценки землетрясений. Шкала создана Р.Бинзелом (США) (Рис. «Туринская шкала астероидной опасности»).

В ней потенциальная опасность астероида определяется, с одной стороны, вероятностью его столкновения с Землей, с другой стороны – его кинетической энергией. На шкале представлены 10 пунктов, отражающих степень опасности космической катастрофы. Степень опасности оценивается исходя из 2 факторов: вероятности столкновения Земли с астероидом или кометой и возможных результатов на планете, зависящих от размеров подающего тела. Эта шкала логарифмическая, как и шкала Рихтера, она имеет деления от (0) 1 до 10. При этом 10 пунктов по опасности делятся на 5 групп (0 – опасности нет; 1 – события заслуживают внимание; 2-4 – стоит побеспокоиться; 5-7 – возможна угроза; 8-10 – катастрофа неизбежна):

0 баллов (никаких последствий) — соответствует нулевой вероятности столкновения с Землей, либо столкновение со столь малым объектом, который полностью сгорит в атмосфере нашей планеты;

1 балл (события заслуживают внимательного мониторинга) – вероятность столкновения чрезвычайно низка или равна вероятности столкновения с неизвестным небесным телом того же размера в течение нескольких десятилетий;

2 балла (события, о которых стоит побеспокоиться) – небесное тело совершает сближение с Землей, однако столкновение при этом маловероятно;

3 балла (события, о которых стоит побеспокоиться) – тесное сближение с Землей с вероятностью столкновения 1% и более. В случае столкновения возможны локальные разрушения;

4 балла (события, о которых стоит побеспокоиться) — тесное сближение с Землей с вероятностью столкновения 1% и более. В случае столкновения возможны локальные разрушения;

5 баллов (по-настоящему угрожающие события) — тесное сближение с Землей с серьезной вероятностью столкновения, которое может вызвать региональные разрушения;

6 баллов (по-настоящему угрожающие события) — тесное сближение с Землей с серьезной вероятностью столкновения, которое может вызвать глобальную катастрофу;

7 баллов (по-настоящему угрожающие события) — тесное сближение с Землей с очень высокой вероятностью столкновения, которое может вызвать глобальную катастрофу;

8 баллов (катастрофа почти неизбежна) – столкновение, способное вызвать местные разрушения (подобное событие происходит раз в 1 тыс. лет);

9 баллов (катастрофа почти неизбежна) — столкновение, способное вызвать региональные разрушения (подобное событие происходит раз в 1-100 тыс. лет);

10 баллов (катастрофа почти неизбежна) — столкновение, способное вызвать глобальную катастрофу (подобное событие происходит раз в 100 тыс. лет и реже).

Сейчас НАСА проводит оперативную инвентаризацию всех космических странников, выясняет их траекторию и возможные влияния на них со стороны космическими объектами. По последним подсчетам специалистов НАСА в самой Солнечной системе и на ближайших подступах к ней насчитывается несколько тысяч метеоритов размером более 1 км, и чьи траектории время от времени пересекают траекторию движения Земли.

Чтобы Земля погибла на нашу планету должен упасть метеорит размером с Луну.

Но, как говорилось выше, в 2029 году рядом с Землей пройдет астероид Апофиз. Всвязи с чем ученые США, России и Китая ведут разработки проектов по предотвращению этой опасности.

Поиск и обнаружение опасных объектов. До 17 века единственным методам обнаружения и наблюдения комет был визуальный метод. Он позволял видеть объекты примерно до 6 звездной величины. С 1610 года наблюдать космические объекты (в том числе и кометы) начали с помощью телескопов. Самый мощный современный наземный телескоп видит космические объекты до 21 звездной величины, а космический – до 28 звездной величины. Регистрирующие устройства космических аппаратов позволяют регистрировать микрометеороиды массой до 10-13 г (при скорости их удара 30 км/с). С 1995 года в России доказана возможность обнаружения метеороидов метрового и декаметрового размера не только во время их пролета сквозь земную атмосферу, но и задолго до подлета к Земле.

Разумнее всего начинать регулярный поиск опасных комет и астероидов в направлениях на радианты известных метеорных потоков в период их максимальной активности. Эта идея принадлежит группе российских сотрудников ИНАСАН и впервые была высказана в сентябре 1994 года на конференции в г. Снежинске, а затем в Санкт-Петербурге. Поскольку плотность распределения тел в рое экспоненциально падает от центральной части к периферии роя, то предпочтителен поиск объектов вблизи центральной части роя (см. гл. 10.2), табл. «Постоянные метеорные потоки»).

В связи с эти была предложена программа защиты: “Обнаружение объекта, расчет его траектории, определение его размеров, а затем — перехват. Очевидно, границу обороны нужно расширить возможно дальше от Земли”.

Кроме астероидов в ближайшем Космосе около Земли вращается 10 тыс. искусственных спутников, из которых только 600 действующих. Остальные 10400 представляют для Земли потенциальную опасность.

Рис. 10.21. Туринская шкала астероидной опасности

 

Методы и технологии. Избежать подобных событий можно будет, конечно, только создав специальную Систему планетарной защиты (СПЗ) от астероидов и комет. Она должна включать в себя: наземно-космическую службу обнаружения, наземный комплекс управления и космическую службу перехвата.

Выделяют два основных способа борьбы с астероидами:

1.    уничтожение (для небольших тел);

2.    отклонение (от его орбиты, если есть запас времени) – ударно-кинетический метод, гравитационный увод от орбиты, поверхностный взрыв, реактивная тяга.

Предлагаются также варианты:

  • экранирование Земли от столкновения с опасным объектом;
  • дистанционное воздействие на опасный объект для его отклонения, торможения и разрушения;
  • использование неизвестных в настоящее время технологий (управление гравитацией и т.д.).
  • запуск специального космического аппарата, который сядет на приближающийся астероид и запустит несколько реактивных установок, направив астероид в другом направлении от Земли;
  • разрушение астероида роботом-драйвером;
  • ядерная бомбардировка объекта. При этом осколки астероида не должны превышать 30 метров. В противном случае при падении их на Землю может произойти локальная катастрофа. Более того, все эти осколки будут облученными и зараженными;
  • воздействовать на малые астероиды лазером;
  • установка на астероиде солнечного вогнутого зеркального отражателя, который сфокусирует свет от Солнца на необходимом участке астероида (российско-американская идея). Произойдет мощное испарение поверхности, образующаяся при этом струя направит астероид в нужном направлении;
  • окрашивать астероид в черный цвет, который изменит его отражательную способность, а она в свою очередь повлияет на траекторию полета (но эта процедура по окраски астероида потребует много времени);
  • изменить траекторию движения самой Земли около Солнца (безумный и утопический проект)*.

*Последний проект, вероятно, предложил человек далеко не научного склада ума, так как подобный эксперимент грозит резким изменением всех параметров Земли: магнитосферы, атмосферы, гидросферы, криосферы, литосферы, биосферы и так далее. Включая и внутренние параметры самого человека (артериальное давление, температуру и т.д.). Результатом осуществления этого проекта будет рукотворный Конец Света.

Применение тех или иных методов и технологий противодействия астероидно-кометной опасности в основном определяется запасом времени до столкновения с объектом. По этому критерию выбираются и технические средства. В табл. 10.13. «Выбор методов защиты» представлена зависимость выбора технологий для защиты от запаса имеющегося времени. Учитывается, что скорость движения опасного объекта в среднем равна 20 км/с.

Весьма важна разработка способов противодействия применительно к кометам, так как значительная часть первоначального вещества Солнечной системы существует в настоящее время в виде комет.

Дистанционный метод (№ 1). Воздействие на опасный объект: мощным лазерным лучом или мощным СВЧ-излучением.

Метод уничтожения (№ 3). С помощью контактного ядерного взрыва можно разрушить астероид диаметром порядка 500 м, а при заглубленном взрыве – до 1000 м. При большом заряде ядерного взрыва — вплоть до 5 км.

Для уничтожения комет предлагается: в нескольких специальных местах разрушить твердую корку кометы. При этом под действием солнечного света ледяное ядро кометы будет испаряться и отклонять ее движение. Расчеты показали, что это возможно для кометы диаметром в 1 км, расстоянии 1 млн. км и запасе времени в 5-7 лет. Но данный метод из-за всевозможных сложностей практически неосуществим.

При разрушении опасного космического объекта на осколки необходимо учитывать два условия:

1.    осколки должны быть малого размера;

2.    должно быть рассеивание осколков в пространстве (во избежании их группового воздействия на Землю).

Табл. 10.13. Выбор методов защиты.

Запас времени № метода Технические средства предупреждения катастрофы
менее 1 часа 1 Дистанционное воздействие на объект, с целью его полного уничтожения или фрагментации на мелкие осколки
от 1 до 24 часов 2 Дистанционный метод или ядерный заряд, установленный на ракете-перехватчике для полного уничтожения или фрагментации
от 1 до 40 суток 3 Ракеты-перехватчики (наземные и околоземные) для разрушения объекта
от 40 суток до 1 года 4 Отклонение (или разрушение) опасного объекта одним из методов (№ 1, 2, 3)*
более 1 года 5 Плавное изменение орбиты объекта.

*Данный метод невозможен для комет из-за низкой плотности их вещества.

 

Метод отклонения (метод № 4) опасного объекта от его траектории по сравнению с другими четырьмя наиболее целесообразный. Его можно осуществить несколькими способами. Вот некоторые из них:

v Для небольшого объекта (размером в несколько десятков метров) используется сама ракета в качестве «ударника». Или используется ракетный двигатель для передачи импульса, но это требует транспортировку и установку двигателя большой тяги — а это большие затраты по времени и топлива.

v Использование ядерного источника энергии (доставленного с Земли). Или передача энергии с помощью лазерного или микроволнового излучения.

v Методом «космического бильярда» могут отклоняться более крупные объекты. При этом ракета толкает малый астероид, а он в свою очередь – большой. Но это возможно при условии, что расстояние опасного объекта до Земли более 1 миллиона км, а его плотность не менее 3 г/см³.

v Световое давление с помощью солнечного паруса с зеркальной поверхностью большой площади, прикрепленной к объекту радиусом до 5 м. Для больших объектов метод менее эффективен.

v Объединенный метод использования двигателя и силы светового давления (солнечно-термический бескамерный реактивный двигатель). В нем солнечные лучи концентрируют в камере ракетного двигателя.

v Концентрация солнечных лучей на поверхности объекта. При этом объект нагревается и начинает испаряться. Но этот метод из-за вращения объекта вокруг своей оси очень трудоемкий.

v Метод окрашивания объектов до 10 м в диаметре. Но он мало реален.

v Ядерный взрыв на объекте (диаметром от 1 км и более), внутри (в первых десяти метрах объекта) или около объекта с целью отклонения его с опасной орбиты. По мнению многих ученых этот метод наиболее перспективный. Но он возможен только при условии, что до встречи опасного объекта с Землей в запасе имеется несколько лет.

v В 70-х годах 20-го века в России академиком Е.Ф.Авраменко было разработано самое эффективное и дешевое плазменное оружие.

Расчеты показали, что все реальные программы по ликвидации астероидной опасности не такие уж дороги. По стоимости они даже в 40 раз дешевле, чем строительство космического корабля «Шатл». В табл. 10.14. «Программы наблюдений опасных космических объектов» представлены программы наблюдений астероидов, сближающихся с Землей и других опасных объектов.

Как видно из этих данных в северном полушарии Земли число действующих астрономических обсерваторий таково, что непрерывное наблюдение объекта может быть организовано.

Табл. 10.14. Программы наблюдений опасных космических объектов

Программа Наблюдательный инструмент (телескоп) Светоприемник Проницающая способность **
Spacewatch-1 (Univ. Arizona, USA) 90-см ПЗС 2048х2048 20m
Spacewatch-2 (Univ. Arizona, USA) 180-см ПЗС 4000х4000 21m
PACS, PCAS 

(Mt. Palomar obs., USA)

46-см (камера Шмидта)* фотопластинка 17 m
LONEOS (Lowell obs., USA) 58-см (камера Шмидта) ПЗС ?
GEODSS (USA) 100-см ПЗС 2560х1960 19 m
AANEAS (Australia) 120-см фотопластинка 19 m
ODAS (Obs.Cote d`Azur, Франция) 90-см (камера Шмидта) ПЗС 4000х4000 20 m
Служба малых планет 

(КрАО, Украина)

40-см (астрограф) фотопластинка 18 m
ИНАСАН-КрАО (Крым) 100-см ПЗС 375х242 21 m
ИНАСАН-Звенигород (Россия) 60-см ПЗС 375х242 19 m
ИНАСАН-НИИПП 

Зеленчук (Россия)

60-см 

+ гибридная камера

ЭОП+ПЗС 

760х580

19 m

*Специальная светосильная камера Шмидта была разработана в 1950-е годы.

**Разрешающая способность телескопа (минимальная звездная величина наблюдаемых объектов).

В России проводились заседания, посвященные теме падения астероидов на Землю (с 1991 г.). III-я Международная конференция «Космическая защита Земли» состоялась в Крыму (г. Евпатория) 11-15 сентября 2000 года (Электронное издание документов конференции размещено на Wedсайте Научнотехнического фонда «Космический Щит». http: // www.snezhinsk.ru/asteroids/). Институт астрономии РАН и Министерство по чрезвычайным ситуациям РФ выпустило книгу «Угроза с неба: рок или случайность» (e-mail:rykhloua@inasan.rssi.ru.).

В настоящее время не существует системы раннего предупреждения о космической опасности. Хотя, как показывают результаты исследований и разработок, современный уровень технологического развития России, СНГ и ведущих стран мира позволяет приступить к созданию такой Системы. Основанием для этого является то, что в свое время в одном только СССР были созданы и прошли натурную отработку практически все базовые компоненты СПЗ или их прототипы. К ним относятся многие образцы ракетно-космической техники, ядерного оружия, средства связи, навигации, управления и т. п. И сейчас представляется уникальная возможность применения этих средств, многие из которых разрабатывались в военных целях, не для уничтожения, а для защиты всего человечества от опасных небесных тел (ОНТ).

В США первый специальный телескоп, предназначенный для поиска, наблюдения и каталогизации малых космических объектов, был созданный в 1921 году телескоп системы Ньютона с 0,9-метровым зеркалом (Китт-Пикская обсерватория Аризонского университета). Это первый телескоп Программы Спейсвотч (Космическая стража). Его разрешающая способность — до 21 звездной величины. С 1981 года он позволил исследовать возможность применения сканирующего метода наблюдения с использованием ПЗС-матрицы.

Ежемесячно этим телескопом наблюдается до 2000 астероидов главного пояса до нескольких метров в диаметре и открывается в среднем 2 астероида, чьи орбиты могут приближаться к Земле. Половина всех открытий в последнее время неизвестных астероидов принадлежат Китт-Пикской обсерватории.

В 1998 году в США вступил в действие новый телескоп по программе Спейсвотч с диаметром 1,8 м. Он занимается только объектами, которые сближаются с Землей.

Существуют и другие Программы по наблюдению малых тел (РАСS и РСАS) на Паломарской обсерватории США. Последняя программа (PCAS) специализируется исключительно на объектах, способных сталкиваться с планетами.

Программа LONEOS Обсерватории им. Ловелла в США с 1997 года занимается каталогизацией всех объектов, сближающихся с Землей, а также чьи афелии располагаются в пределах главного пояса астероидов.

Программа NEAT – национальная наблюдательная программа в рамках проблемы астероидной опасности (финансируется НАСА).

Австралийская программа AANEAS – решает задачи предотвращения астероидной опасности и занимается каталогизацией близких к Земле астероидов.

Франко-германская программа ODAS (1997) — наблюдает астероиды. Аналогична Программе Спейсвотч.

В Японии в Национальной астрономической обсерватории развита стратегия обнаружения опасных космических объектов с помощью телескопов, размещаемых на поверхности Луны.

На Украине в рамках целевой Симеизской Программы изучения малых планет (ИТА-КрАО) в Крымской обсерватории (тогда еще в СССР) с 1963  года было получено более 60 тысяч измерений положений 16 тысяч астероидов. 875 объектов были каталогизированы и получили собственные номера и имена (Один из этих объектов носит имя РУДРУНА – в честь Российского университета дружбы народов. Открыли астероид супруги Черных). Было открыто 2 проходящих около Земли астероида.

В соответствии со сложившейся мировой практикой намечается перевод наблюдений на ПЗС-матричный приемник и использование телескопа с апертурой 64 см, что позволит повысить на 2 звездные величины предел обнаруживаемости объектов. Но переход на быстродействующие высокочувствительные ПЗС-матричные светоприемники не привел к созданию инструментов, способных осмотреть все небо за короткое время и выполнить задачу мониторинга.

Российские программы. Задача поиска и катализации малых космических объектов («малых планет») (комет, астероидов) являлась до 1998 года одним из главных научных направлений Института Теоретической Астрономии РАН (ИТА РАН) в Санкт-Петербурге. Наблюдательной базой ИТА РАН был двойной 40см фотографический астрограф Крымской астрофизической обсерватории, работающий с 1963 года.

Разрабатываются проекты для противодействия столкновению космических тел с Землей. В этом направлении в России работают ЦНИИМАШ, НПО «Астрофизика», НПО им. Лавочкина.

ЦНИИМАШ разработал космическую систему обнаружения опасных объектов, которая состоит из двух подсистем: системы обнаружения и предварительного определения параметров его движения и системы оптического сопровождения данного объекта с высокоточным определением его орбиты.

НПО «Астрофизика» разработало проект наземного оптико-электронного комплекса обнаружения опасных космических объектов, диаметром не менее 20 м, движущихся со скоростью до 70 км/с по отношению к Земле на расстоянии 15 млн. км.

НПО им. Лавочкина (Научно-производственное объединение им. Лавочкина). В качестве основы для развертывания спасательных работ может послужить проект Системы планетарной защиты (СПЗ) «Цитадель», разработанный А.В.Зайцевым на основе опыта работ в области космонавтики и планетарной защиты, а также трудов других исследователей, работающих над данной проблемой, и базирующийся на уже имеющихся в России и СНГ технологиях: «Работа ЭКР будет осуществляться следующим образом. После обнаружения ОНТ с помощью средств наземно-космической службы наблюдения, по ее целеуказанию к наблюдению за ОНТ подключатся все имеющиеся в мире средства наземного и космического базирования, в зоны видимости которых этот объект будет попадать. На основе получаемой от них информации в Центре планетарной защиты будут проведены оценки степени опасности (место и время предполагаемого падения, ожидаемый ущерб) и разработан комплекс мер по ее предотвращению. Данные предложения будут представлены руководству страны и, после согласования плана мероприятий на межправительственном уровне, будет дана команда на

запуск двух космических аппаратов (КА)-разведчиков с помощью ракет-носителей (РН) «Зенит» или РН «Днепр», созданных на базе МБР SS-18, и, по крайней мере, двух КА-перехватчиков с помощью РН «Зенит» или «Протон». Результаты наблюдений при пролете КА-разведчиков вблизи ОНТ позволят уточнить его траекторию, размеры, массу и другие характеристики. На основе этих данных в Центре планетарной защиты с помощью институтов РАН будет построена его инженерная модель, что позволит обеспечить точность наведения и эффективность воздействия на него КА-перехватчиков с ядерными зарядами или другими средствами воздействия на их борту. При подрыве этих зарядов ОНТ будет отклонено с попадающей в Землю траектории или разрушено. Как показывают проработки, на базе уже существующих средств выведения и перспективных средств обнаружения можно будет осуществить перехват ОНТ при подлетном времени от двух-трех суток и выше. Например, при скорости ОНТ около 50 км/с, что является, видимо, предельно возможной для таких объектов, встреча с ним КА-разведчиков произойдет примерно на удалении 950 тыс. км, а КА-перехватчиков — 180-270 тыс. км от Земли. При запуске перехватчика с помощью РН «Зенит» масса доставляемого к астероиду ядерного устройства (ЯУ) может составить около 1500 кг. Мощность такого ЯУ будет составлять не менее 1,5 Мт, что позволит разрушить каменный астероид поперечником в несколько сотен метров. Если же осуществить стыковку на околоземной орбите нескольких блоков, то мощность ЯУ и, следовательно, размер разрушаемого объекта, будут значительно увеличены. Перехват крупных астероидов и комет на больших удалениях от Земли будет осуществляться по такой же схеме, как и показано выше. Будут и существенные отличия. В частности, в данной ситуации средства перехвата будут выполнять задачи, как правило, не разрушения ОНТ, а отклонения их с попадающей в Землю траектории» (Зайцев) (Рис.10.22.).

Привлечение космических средств. Одной из главных задач всех программ – поиск объектов, движущихся по опасным для Земли траекториям. Такие объекты могут быть обнаружены наземными оптическими средствами (телескопами) за 10-15 суток до столкновения с Землей (на расстоянии несколько миллионов километров от Земли). Предполагается, что развитие наблюдательной техники позволит к 2010 году обнаружить и каталогизировать 95% астероидов размером более 1 км, орбиты которых пересекают орбиту Земли (в том числе и малых комет).

Но практически не удается обнаружить тела, которые:

v находятся очень далеко, и их видимое движение незаметно;

v движутся со стороны Солнца и невидимы на ярком фоне дневного света;

v движутся точно по лучу зрения на наблюдателя (хотя этот случай является временным, так как вследствие орбитального движения Земли вектор скорости объекта смещается по отношению к наблюдателю, что приводит к появлению видимой угловой скорости).


Рис.10.22. Состав и схема взаимодействия компонентов эшелона краткосрочного реагирования Системы планетарной защиты (СПЗ) «Цитадель».

Для выполнения вышеперечисленных задач необходимо привлечение космических средств наблюдения.

Важнейшей характеристикой опасного объекта для составления прогноза его столкновения с землей является дальность до объекта и его скорость, так как:

  • эти две характеристики и их точность определяют время до столкновения и точность прогноза;
  • из фотометрических и спектрофотометрических измерений по дальности до объекта можно определить его характерные диаметр и свойства поверхности, что позволяет оценить последствия столкновения;
  • именно эти характеристики определяют траекторию движения объекта, параметры которой необходимы для организации противодействия на подступах к Земле.

Для более точного определения этих параметров необходимо проведение базисных позиционных наблюдений объекта с далеко отстоящих друг от друга пунктов. Известные методы триангуляции позволяют из базисных наблюдений получить дальность объекта, а при повторных измерениях – и его скорость. В этом вопросе может помочь телескоп космического базирования, который независимо от погоды и времени суток имеет триангуляционную базу до десятков тысяч километров. Космический телескоп должен иметь проницающую силу равную мощи наземных телескопов. В связи с этим в настоящее время выдвигаются предложения по запуску специализированных телескопов на малых искусственных спутниках Земли (ИСЗ). Запуск специальных спутников должен осуществляться на высокие орбиты, так как работа телескопа может быть отягощена помехами от космического мусора в области орбит от 200 до 40000 км. Так следы от космического мусора (как ложный объект) встречается на каждом четвертом снимке космического телескопа им. Хаббла, работающего на высоте 600 км. Использование космических телескопов позволит также находить опасные объекты за десятки суток до возможного столкновения с нашей планетой. Что убыстрит проблему обнаружения опасного космического объекта по сравнению с наземными минимум на 1 сутки.

Международно-правовые вопросы. Одним из важных аспектов астероидно-кометной опасности может быть решение вопроса – «Оповещать или не оповещать население Земли при обнаружении опасного космического объекта?». Эта дилемма в свою очередь затрагивает комплекс моральных, этических, религиозных и других проблем, решение которых, иначе, чем сводом международных правил или законов, регулироваться не может. Это проблема не только научно-техническая, но и организационная, политическая, юридическая, морально-этическая и т.д. Рассмотрим некоторые такие проблемы, решить которых необходимо заранее:

1.      Использование в космосе ядерного оружия в настоящее время категорически запрещено международными договорами и соглашениями.

2.      Всякое действие космического аппарата (и тем более — ядерного), если оно наносит ущерб третьим странам, современное международное право рассматривает как приводящее к компенсации нанесенного ущерба страной-владельцем аппарата. То есть, если некая страна своевременным запуском ракеты разрушит опасный объект, летящий на Землю, то она будет обязана компенсировать ущерб от падения обломков космического объекта всем странам, на территорию которых они выпадут.

3.      Астероиды уже сейчас вполне серьезно рассматриваются в качестве возможных источников сырья. Поэтому может возникнуть соблазн утаивания сведений о потенциально пригодных для этого космических объектах с целью монополизации прав владения их ресурсами.

ВЫВОДЫ и РЕКОМЕНДАЦИИ по главе 10:

v Опасность падения космических тел на Землю реально существует.

v Согласно статистике первые катастрофы, ожидающие Землю в ближайшем будущем, по своим масштабам будут сходны с Тунгусским взрывом 1908 года.

v Астероидно-кометная опасность является серьезнейшим фактором экологического риска для нашей цивилизации и разработка мер по ее предотвращению должна стать одной из важнейших задач, которые должны быть решены человечеством в 21-м столетии.

v Готовиться к такому катастрофическому событию надо заблаговременно.

v В настоящее время (и в ближайшие 10-20 лет) активное противодействие либо вообще сомнительно, либо возможно с неполной информацией об объекте противодействия.

v Для решения проблемы безопасности следует объединить усилия всех стран мира.

(В ДОПОЛНЕНИЕ К ЭТИМ ДАННЫМ СОВЕТУЮ ОЗНАКОМИТЬСЯ НА ЭТОМ САЙТЕ С РАЗДЕЛОМ «ЭКОЛОГИЯ»).

 

В конференц-зале ГАИШ 21 марта 2013 г. состоялось заседание объединенного семинара

организованном ИНАСАН, ГЕОХИ и ГАИШ МГУ по результатам исследования метеорита Чебаркуль (Челябинск). Представлялись доклады:

Доклад к. г.-м. н. Д.Д. Бадюкова (ГЕОХИ РАН): Метеорит Челябинск: сбор вещества, петрография, минералогия и ударная история

Метеорит Челябинск относится к обыкновенным хондритам, составляющим 80% потока метеоритов на Землю. Одной из его особенностей является специфика выпадения, заключающаяся в минимальном земном загрязнении. По химическому составу он принадлежит группе LL с содержанием металла около 1,5%. Присутствуют 2 разновидности материала — светлая и темная. Светлая составляющая представлена равновесным хондритом 5-го петрологического типа (LL5), подвергшегося умеренному ударному метаморфизму (S4) с многочисленными ударными прожилками. Темная составляющая относится к импактным расплавным брекчиям и состоит из обломков LL5, погруженных в матрицу расплава  и химически очень близка к светлой разновидности, хотя и отличается в деталях.

Доклад д. ф.-м. н. В.В.Емельяненко (ИНАСАН): Челябинское событие: наблюдательные данные и первые результаты определения динамических и физических характеристик небесного тела

Вхождение космического тела в атмосферу Земли 15 февраля 2013 г., приведшее к Челябинскому событию, имеет богатый наблюдательный материал. Обсуждается возможность использования разнообразных данных для исследования Челябинского явления. Дается обзор предварительных результатов определения динамических и физических характеристик небесного тела.

 

Доклад д. ф.-м. н. Н.Н. Чугая: Энергетика Челябинского явления

Представлена картина воздушного взрыва, вызванного торможением Челябинского метеорита в атмосфере. Получена оценка начальной кинетической энергии метеорита на основе данных о распространении ударной волны атмосфере и эффекте ударной волны у поверхности.

 

О Челябинском «феномене»: 25.03.2013 12:18 | А. И. Еремеева/ГАИШ, Москва

После «взрывного» потока информации о Челябинском «феномене» по радио время от времени продолжаются краткие сообщения, теперь уже о последствиях: сколько тысяч домов отремонтировано (после выбитых стекол), сколько сотен людей (порезанных этими стеклами) обратились за медпомощью – и все это называют то «Челябинским метеоритом», то «метеоритным дождем». Порой звучит удивление: где же само вещество? Где же глыбы метеоритного дождя? К счастью, уже не повторяют начальную версию: о разрушении осколком метеорита … стены цинкового завода. Пока единственный «улов» – кусочки черного каменистого вещества, обнаруженного по краям довольно обширной, похоже «космической» «промоины» в замерзшем озере Чебаркуль.

В ГАИШ в настоящее время по прихоти судьбы оказались в штате два человека с опытом общения с космическими «пришельцами»: Игорь Тимофеевич Зоткин – один из основных сотрудников в существовавшем до 1978г. единственном тогда в мире (!) специализированном научном учреждении «Комитете по метеоритам АН СССР» и один из главных современных исследователей «Тунгусской катастрофы» (также упорно и ошибочно называемой до сих пор «Тунгусским метеоритом») и я, Еремеева А.И., с несравненно меньшим опытом в той же области, но все же (около 10 лет работы в КМЕТ, включая шесть экспедиций в район выпадения уникального Сихотэ-Алинского железного метеоритного дождя).

Единственный в истории наблюдавшийся в полете в виде мощного болида, он сразу был зарисован местным художником, и уже пару месяцев спустя место падения начала обследовать первая (из многих в дальнейшем академических экспедиций) экспедиция акад. В.Г.Фесенкова и Н.Б.Дивари – с первым итогом: 27 т. фрагментов, от 1745 кг. до граммов, а также определение траектории «гостя», уводящей к источнику – в главный пояс астероидов между Марсом и Юпитером. Последующими экспедициями было обнаружено свыше 150 кратеров, с наибольшим в 6м. глубиной и около 30м. в поперечнике и собраны тысячи и тысячи осколков этого 100-тонного метеорита и, что наиболее ценно – многие сотни «индивидуальных» экземпляров – не расколовшихся при ударе о скальные породы фрагментов, сохранивших оплавленную кору, покрытые вмятинами-регмаглиптами (кавитационными следами обработки в защитной среде – земной атмосфере при пролете). По этим индивидуальным фрагментам (собранным на склонах сопок в тайге с бесчисленными завалами из кедров) была выявлена обширная площадь, по которой рассыпался этот «дождь» – так называемый эллипс рассеяния, протянувшийся с ССВ на ЮЮЗ на 12 км. в длину и около 5 км. в ширину между двумя заболоченными таежными речками-ключами (названными Большим и Малым Метеоритными…). (В 1973 – 1985 в экспедициях участвовала и я). А в головной части эллипса – на «кратерном поле» миноискатели сигналили о новых и новых осколках. Об энергии космического «артиллерийского обстрела» и «бомбежки» продолжали говорить и срезанные верхушки деревьев и попадавшиеся нам индивидуальные фрагменты в толще стволов лежащих кедров, в далекой «начальной» части эллипса за 12 км от лагеря экспедиции на кратерном поле. Уже и в мое время, в 1973г. был обнаружен недалеко от моей палатки в небольшом полуметровом кратере «фрагмент» в 500 кг! Миноискателями же мы ухитрялись выуживать из болотистой почвы фрагменты до 0,5г. – Вот что такое настоящий «метеоритный дождь».

Совсем иную картину увидел легендарный Л.А.Кулик, первым добравшийся в 1927г. до района Подкаменной Тунгуски, где по легендам эвенков в 1908г. с неба сошел «огненный бог Огды». Вокруг с вершины одной из сопок он увидел лежащий до горизонта (на 40 км!) лес из мощных стволов деревьев, поваленных взрывной волной от таинственного космического пришельца. Вещество в результате многочисленных экспедиций (и до и уже после войны) удалось обнаружить лишь в виде металлических и силикатных микро-шариков, количество которых заметно возрастало в слое торфа 1908-го года… Последнее было единственным прямым аргументом в пользу космического источника такого вещества, ибо развившаяся промышленность в Сибири также обильно посыпала теперь ими тайгу…. Площадь вывала оценивалась в 2 тыс. кв. км. Среди более сотни самых экзотических гипотез о природе катастрофы в науке нашего времени удержалась как наиболее обоснованная одна – это была уникальная, по своей малой вероятности, лобовая встреча Земли с многотонным, чуть ли не в 1,000,000 т, ядром кометы – конгломератом твердого фрагментированного вещества с большим количеством льда и снега (отсюда современный образ кометы как «грязного снежка»). Именно при взаимодействии огромной массы быстро испаряющихся льдов и снега при огромной скорости движения метеорного тела и переходе кинетической энергии в тепловую и механическое движение воздуха могла возникнуть чудовищная воздушная, баллистическая волна, возникавшая на всем наклонном пути тела в атмосфере («цилиндрический взрыв»). Эта картина была восстановлена в уникальном опыте Зоткина и его друга Цикулина в барокамере, где был смоделирован вывал таежного леса, показавший в точности наблюдавшуюся в экспедициях картину – форма вывала напоминала бабочку. И поэтому, как только по радио прошло первое сообщение из Челябинска о выбитых стеклах, вырванных рамах и даже о разрушенной стене и крыше завода, я почти сразу позвонила своему старому другу и сотруднику по КМЕТ И.Т. Зоткину с идеей – не копия ли это Тунгуски? И он первый в ответ тут же сказал: «Это – ледышка».

Дальнейшие телекадры с места события давали новую пищу для размышлений и сравнения двух вышеописанных космических событий. Бросились в глаза отличия следа болида Сихотэ-Алинского и Челябинского: первый темноватый дымный хвост из частиц железа, сдуваемых с оплавляющейся поверхности (этот процесс называют абляцией) летящего с космической скоростью в десятки км/с «метеорного тела». Второй, на Урале, две параллельные белые непрерывные клочковатые струи, как от реактивного самолета, когда отбрасываемые двигателями пары горючего вызывают конденсацию паров атмосферы (кажется, это называется инверсионным следом, если не ошибаюсь…). Порадовало, что среди потока, порой фантастических догадок, прозвучало, наконец, здравое предположение астронома – о сходстве явления с Тунгусской катастрофой (от директора Коуровской обсерватории под Екатеринбургом П.Е.Захаровой), а вечером на следующий, кажется, день услышала замечание наблюдательного космонавта Г.М.Гречко – о различии картины хвоста Сихотэ-Алинского болида и следа от болида на Урале. А как же с веществом, найденным в виде небольших фрагментов по берегам промоины в оз. Чебаркуль? – Ведь ни от Тунгусской кометы, ни от Витимского, также, похоже, кометного болида никаких макро-фрагментов не найдено. Быть может, еще и найдутся более крупные фрагменты. (В озере Чебаркуль ожидают массу до 500 кг). Но и в ядре комет они также могут присутствовать. По первым расчетам орбиты метеорного тела у нее довольно внушительный эксцентриситет (0,5). Но такие имеются, правда, и у некоторых астероидов, близко подходящих к Земле… Главным же достойным размышления мне все же представляется отличие именно воздушных эффектов: на Сихотэ-Алине не было заметной ударной волны.

Комментарий на доклад астробиолога из НАСА д-ра Гувера

В. В. Бусарев

10 апреля 2013 г. на междисциплинарном семинаре АcnhJ в ГАИШ МГУ состоялось выступление д-ра Гувера (R. B. Hoover) из НАСА, вызвавшее значительный интерес. Д-р Гувер – это известный специалист-астробиолог, занимающийся поиском и изучением биологических окаменелостей в углистых хондритах. Этой же проблемой в России (в институте Палеонтологии РАН) уже многие годы занимается академик А. Ю. Розанов с сотрудниками, который ранее неоднократно выступал в ГАИШ и сообщал об открытии им в углистых хондритах окаменевших примитивных микроорганизмов. Сравнительно недавно такие сенсационные доклады воспринимались научной общественностью со значительным скептицизмом (вспомним, сколько критики вызвало сообщение об обнаружении в 1996 г. в марсианском метеорите ALH 84001 включений, напоминающих окаменевшие бактерии!). Однако в последние годы под давлением нарастающего количества достоверных наблюдательных и экспериментальных фактов ситуация изменилась, и доводы о внеземном происхождении реликтов простейших форм жизни уже не вызывают однозначно негативной реакции.

Основные результаты д-ра Гувера, состоят в следующем. Углистые хондриты – самые древние из известных нам метеоритов, представляющие собой углеродсодержащие микрореголитовые брекчии (то есть ударные конгломераты разнородных частиц). Считается, что их химический состав отражает средний состав вещества раннего периода протосолнечной туманности. С 1834 г. известно, что в углистых хондритах есть вода (до 20 мас. %), но преимущественно в связанном состоянии, то есть в форме гидроксила ОН. Сначала думали, что вода попала в углистые хондриты уже после их падения на Землю. Но входящие в состав их матрицы гидратированные минералы испытали сильные водные изменения, что явно указывает на существование протяженной водной среды в их родительских телах. Уже примерно полвека назад разные ученые сообщали об обнаружении в углистых хондритах типа CI1 (Алаис, Оргель и Ивуна) и CM2 (Мигей и Мурчинсон) возможных микроокаменелостей (организованных элементов, акритархов или морских одноклеточных, “сине-зеленых водорослей”, а также магнитотаксисных или ориентирующихся в магнитном поле бактерий). В этих метеоритах нашли также сложный набор важных для жизни биомолекул (аминокислоты хиральных протеинов, азотистые основания пурина, пиримидина и т. д.) и биомолекулярные окаменелости такие, как пристан, фитан и порфирины (диагенетические продукты распада хлорофилла), длинные цепочки гидрокарбонатов и керогенов. Многие из этих биомолекул так и не удалось воспроизвести в лаборатории каким-либо небиологическим способом. Но эти сообщения подверглись беспощадной критике. Широкая научная общественность согласилась с гипотезой о загрязнении метеоритов биологическими материалами после их падения на Землю, а научное значение перечисленных результатов было попросту проигнорировано. Однако за прошедшие 2-3 десятилетия несколько исследователей независимо получили доказательства, которые полностью опровергают гипотезу “биологического загрязнения” метеоритов после их падения ни Землю. Оказалось, что углистые хондриты содержат только 3 из 5 необходимых для жизни нуклидных основания и только 8 (самых стабильных) из 20 важнейших протеиновых аминокислот, имеющихся в живой клетке. Исследования стабильных изотопов углерода показали, что эти биомолекулы свойственны углистым хондритам и имеют внеземное происхождение. Живые организмы, не могли, по всей видимости, привнести в метеориты только часть органических молекул, имеющихся в ДНК, РНК и всех протеинах. Таким образом, загрязнение углистых хондритов современными микроорганизмами может быть исключено и необходимо признать, что содержащиеся в метеоритах биомолекулы указывают на древнюю внеземную микробиологическую активность. В пользу такого вывода говорит независимое обнаружение учеными США, Великобритании и России неповрежденных и поддающихся идентификации микро-останков нитевидных  цианобактерий, акритархов, сфероидальных и диатомных бактерий на поверхности свежих разломов метеоритов. Данные энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDAX) свидетельствуют, что азот во многих таких окаменелостях ниже инструментального уровня обнаружения (< 0.5% атомов), что соответствует уровню его содержания в древних останках микроорганизмов от Плейстоцена до Архея. Многие из этих микроокаменелостей представляют собой минерализованные и исчезнувшие формы жизни, погруженные в каменную метеоритную матрицу. Следовательно, они не могли проникнуть в метеорит после его падения на Землю. В докладе обсуждались биомолекулярные данные, полученные недавно методом EDAX, а также снимки обнаруженных микроокаменелостей, сделанные сканирующим электронным микроскопом (FESEM). Сохранившиеся и хорошо диагностируемые окаменевшие микроорганизмы в углистых метеоритах интерпретируются как оригинальные останки прокариотов (одноклеточных организмов, не имеющих оформленного клеточного ядра, покрытого оболочкой, и типичного хромосомного аппарата; к ним относят вирусы и цианобактерии) и эукариотов (многоклеточных организмов, имеющих сложное строение клетки), как прямое свидетельство существования внеземной жизни. Следует подчеркнуть, что ни в каких других типах метеоритов (за исключением упоминавшегося марсианского ALH 84001) образования, похожие на окаменевшие бактерии и другие микроорганизмы пока не обнаружены.

Д-р Гувер в своем выступлении ссылался на еще один важный факт. Совсем недавно были найдены сразу после падения (29 декабря 2012 г., Шри-Ланка) фрагменты необычного метеорита, названного «Полонарува» (Polonnaruwa) по имени ближайшего крупного города в Шри-Ланке. Было показано, что этот метеорит имеет углистый состав, подобный углистым хондритам группы СМ, но, в отличие от них, является очень пористым [1]. Его плотность в 2-3 раза ниже, чем у всех известных углистых хондритов. Но самое интересное состоит в том, что в матрице метеорита обнаружены многочисленные окаменевшие диатомные бактерии, практически неотличимые по внешнему виду от ископаемых земных аналогов на снимках, сделанным с помощью электронного микроскопа [1]. EDAX-анализ показывает, что элементный состав этих биологических микоокаменелостей очень близок к составу окружающей метеоритной матрицы. На этом основании, по мнению авторов, контаминация метеорита земными бактериями исключается. Однако справедливости ради заметим, что приведенные результаты не всех убеждают в космическом происхождении метеорита Полонарува и имеющихся в нем бактериальных окаменелостей. Желающие могут ознакомиться с аргументацией противников, набрав в Интернете  фамилию и инициалы первого автора рассматриваемой публикации: Wickramasinghe N. C. Нас же в больше степени интересуют астрономические аспекты предполагаемого внеземного происхождения древней бактериальной жизни: где и когда в Солнечной системе могли реализоваться физические и химические условия, благоприятные для возникновения и существования (хотя бы непродолжительного) такой жизни?

Необычно низкая плотность Полонарува заставила Викрамасингха с соавторами и Гувера предположить, что метеорит имеет кометное происхождение. В то же время при обсуждении доклада д-ра Гувера выяснилось, что он придерживается мнения о кометном происхождении вообще всех углистых хондритов. (Подчеркнем, что согласно распространенной сейчас точке зрения углистые хондриты считаются фрагментами астероидов С-типа на основе сходства спектральных характеристик тех и других.) Поскольку признаки древней бактериальной жизни обнаружены в углистых хондритах, то Гувер и Викрамасингх с соавторами делают вывод, что простейшая жизнь вначале возникла именно на кометах, а затем, в соответствии с известной теорией о панспермии, была перенесена на прото-Землю. Однако идея о кометном происхождении углистых хондритов кажется абсурдной, если руководствоваться общепринятыми представлениями о кометах как относительно небольших (в среднем не более нескольких километров) древних планетезималях, состоящих примерно из равных пропорций льдов, органических соединений и микронных частиц силикатных соединений и окислов металлов. Пожалуй, единственная возможность формирования силикатно-органического вещества типа углистых хондритов может быть связана с сублимацией водяного льда и других летучих на поверхности таких тел при их сближениях с Солнцем. Но, очевидно, подобный «экстремальный» механизм образования углистых хондритов не мог создать устойчивую водную среду, температурные и другие условия, пригодные для возникновения биологических соединений. Кроме того, различный возраст коровых образований на эпизодически сближающихся с Солнцем кометах не согласуется с предельно высоким возрастом имеющихся в земных коллекциях углистых хондритов.

Но в идее д-ра Гувера с коллегами о кометном происхождении углистых хондритов все же есть рациональное зерно. По нашему мнению [2], далеко не все кометы являются примитивными объектами, сохранившимися в неизменном виде со времени их первоначальной аккреции. Значительная их часть, вероятно, представляет собой фрагменты более крупных каменно-ледяных тел, возникших в зонах формирования планет-гигантов и разбросанных последними в процессе роста (по схеме «гравитационного маневра») по всей Солнечной системе – от ее внутренних областей до облака Оорта [3, 4]. Важно отметить, что такие тела должны были испытать раннюю тепловую эволюцию и водную дифференциацию по причине распада короткоживущих изотопов (преимущественно 26Al с периодом полураспада 0,72 млн лет). Вещество протопланетного облака было насыщено ими при взрыве ближайшей сверхновой или новой звезды, давшем импульс для формирования Солнечной системы. Решение уравнения теплового баланса для каменно-ледяных тел транс-нептуновой области с минимальными температурами и давлениями показывает, что даже на таких протопланетных телах концентрация 26Al в силикатном веществе была достаточной для выделения необходимого тепла для плавления водяного льда и образования внутреннего водного океана [2]. На достаточно крупных телах (более 200 км в диаметре) внутренний глобальный океан мог существовать при средней температуре ~4° С до замерзания около 5 млн лет или в течении нескольких периодов полураспада 26Al [2]. Такого времени было достаточно для водной дифференциации этих тел и формирования в них крупных (до 3/4 радиуса) силикатно-органических ядер, а также для преобразования силикатов в гидросиликаты в соответствии с реакцией серпентинизации. Следует подчеркнуть, что благодаря действию ряда факторов (более высокая концентрация 26Al, лучшие теплоизолирующие свойства, экзотермический характер реакции серпентинизации) температуры в ядрах таких тел могли достигать десятков и даже сотен градусов по шкале Цельсия. Вполне вероятно, что ядра каменно-ледяных тел в период их первоначальной тепловой эволюции были своего рода химическими реакторами, в которых могло образоваться не только углистое вещество, подобное метеоритам группы CI, но и сложные органические и, возможно, биологические соединения. Процесс дробления таких тел (при их выбросе прото-Юпитером из его зоны формирования в Главный пояс астероидов) при столкновениях с родительскими телами астероидов мог привести к образованию астероидов С-типа и других типов углистых хондритов, включающих хондры [5]. Наличие хондр в углистых хондритов, по-видимому, вполне удовлетворительно объясняется механизмом, предложенным Юри [6]: они могли возникнуть как капли расплавленного вещества при столкновениях тел астероидных размеров и затвердеть во время полета до падения на поверхности ближайших небесных тел. Таким образом, если следовать описанному сценарию, вещество углистых хондритов, включающее, вероятно, и первые живые клетки, могло вначале возникнуть в недрах каменно-ледяных тел в окрестностях планет-гигантов, а затем было рассеяно ими по всей Солнечной системе, и, в конце концов, оказавшись на Земле, послужило основой для дальнейшей эволюции жизни.

Ссылки: [1] Wickramasinghe N. C. et al. (2013) J. of Cosmology, 21 (37), publ. 10 January 2013. [2] Busarev V. V. et al. (2003) Earth, Moon and Planets, 92, 345. [3] Сафронов В. С. Эволюция допланетного облака и образование Земли и планет (М.: Наука, 1969). [4] Сафронов В. С., Зиглина И. Н. (1991) Астрон. вестн., 25, 190. [5] Busarev V. V. Sci. Conf. «Asteroids, Comets, Meteors (ACM) 2012″,  abs. #6017. [6] Urey H. C. (1952) Geochim. Cosmochim. Acta, 2, 269.

(По материалам публикации astronet.ru)