Член-корреспондент Российской академии наук А. ФИНКЕЛЬШТЕЙН, Институт прикладной астрономии РАН (Санкт-Петербург).
Астероид Ида имеет удлиненную форму, примерно 55 км в длину и 22 км в ширину. У этого астероида есть маленький спутник Дактиль (на фото: светлая точка справа) около 1,5 км в поперечнике. Фото NASA
Астероид Эрос, на поверхность которого в 2001 году совершил посадку космический аппарат NEAR. Фото NASA.
Орбита астероида Апофис пересекает орбиту Земли. Согласно расчетам, 13 апреля 2029 года Апофис пройдет на расстоянии 35,7-37,9 тыс. км от Земли.
Уже два года на сайте журнала “Наука и жизнь” работает раздел “Интернет-интервью”. На вопросы читателей и посетителей сайта отвечают специалисты в области науки, техники, образования. Некоторые интервью мы публикуем на страницах журнала. Предлагаем вниманию читателей статью, подготовленную на основе Интернет-интервью с Андреем Михайловичем Финкельштейном, директором Института прикладной астрономии РАН. Речь идет об астероидах, наблюдениях за ними и о возможной угрозе, которую несут малые космические объекты Солнечной системы. За четырехмиллиардную историю существования наша планета не раз подвергалась ударам крупных метеоритов и астероидов. С падением космических тел связывают происходившие в прошлом глобальные изменения климата и вымирание многих тысяч видов живых существ, в частности динозавров.
Насколько велик риск столкновения Земли с астероидом в ближайшие десятилетия и к каким последствиям такое столкновение может привести? Ответы на эти вопросы интересуют не только специалистов. В 2007 году Российская академия наук совместно с Роскосмосом, Министерством обороны РФ и другими заинтересованными ведомствами подготовила проект Федеральной целевой программы “Предупреждение астероидной опасности”. Эта национальная программа призвана организовать в стране системный мониторинг потенциально опасных космических объектов и предусматривает создание национальной системы раннего предупреждения вероятной астероидной угрозы и разработку средств защиты от возможной гибели цивилизации.
Солнечная система — величайшее творение природы. В ней зародилась жизнь, возник разум и развилась цивилизация. Солнечная система состоит из восьми больших планет - Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна и более 60 их спутников. Между орбитами Марса и Юпитера вращаются малые планеты, которых в настоящее время известно более 200 тысяч. За пределами орбиты Нептуна, в так называемом поясе Койпера, движутся транснептуновые карликовые планеты. Среди них наиболее известен Плутон, который до 2006 года считался, согласно классификации Международного астрономического союза, самой удаленной большой планетой Солнечной системы. Наконец, в пределах Солнечной системы движутся кометы, хвосты которых создают впечатляющий эффект “звездных дождей”, когда их пересекает орбита Земли и множество метеоров сгорает в земной атмосфере. Вся эта насыщенная сложными движениями система небесных тел превосходно описывается небесно-механическими теориями, которые надежно предсказывают положение тел в Солнечной системе в любое время и в любом месте.
В отличие от больших планет Солнечной системы, значительная часть которых была известна с глубокой древности, астероиды, или малые планеты, открыты лишь в XIX веке. Первую малую планету Церера обнаружил в созвездии Тельца сицилийский астроном, директор обсерватории в Палермо Джузеппе Пиацци в ночь с 31 декабря 1800 года на 1 января 1801 года. Размер этой планеты составлял приблизительно 950 км. В период между 1802 и 1807 годами были открыты еще три малые планеты - Паллада, Веста и Юнона, орбиты которых, как и орбита Цереры, лежали между Марсом и Юпитером. Стало ясно, что все они представляют новый класс планет. По предложению английского королевского астронома Уильяма Гершеля малые планеты стали называть астероидами, то есть “звездоподобными”, поскольку в телескопы не удавалось различить диски, характерные для больших планет.
Во второй половине XIX века в связи с развитием фотографических наблюдений число обнаруживаемых астероидов резко возросло. Стало ясно, что нужна специальная служба, обеспечивающая слежение за ними. До начала Второй мировой войны эта служба работала на базе Берлинского вычислительного института. После войны функцию слежения принял на себя Центр малых планет США, расположенный в настоящее время в Кембридже. Вычислением и публикацией эфемерид (таблиц координат планет на определенную дату) занимался Институт теоретической астрономии СССР, а с 1998 года - Институт прикладной астрономии РАН. К настоящему времени накоплено около 12 миллионов наблюдений малых планет.
Более 98% малых планет движутся со скоростью 20 км/c в так называемом главном поясе между Марсом и Юпитером, представляющем собою тор, на расстояниях от 300 до 500 млн км от Солнца. Самыми большими малыми планетами главного пояса помимо уже упомянутой Цереры являются Паллада - 570 км, Веста - 530 км, Гигея - 470 км, Давида - 326 км, Интерамния - 317 км и Европа - 302 км. Масса всех астероидов, вместе взятых, составляет 0,04% массы Земли, или 3% массы Луны. Отмечу, что в отличие от больших планет орбиты астероидов отклоняются от плоскости эклиптики. Например, астероид Паллада имеет наклон около 35 град.
В 1898 году была обнаружена малая планета Эрос, обращающаяся вокруг Солнца на расстоянии, меньшем, нежели Марс. Она может подходить к орбите Земли на расстояние около 0,14 а.е. (а.е. - астрономическая единица, равная 149,6 млн км - среднему расстоянию от Земли до Солнца), ближе, чем все известные в то время малые планеты. Такие тела стали называть астероидами, сближающимися с Землей (АСЗ). Некоторые из них, те, что приближаются к орбите Земли, но не входят в глубь орбиты, составляют так называемую группу Амура, по имени их наиболее типичного представителя. Другие проникают в глубь орбиты Земли и составляют группу Аполлона. Наконец, астероиды группы Атона вращаются внутри орбиты Земли, редко выходя за ее пределы. В группу Аполлона входят 66% АСЗ, и они наиболее опасны для Земли. Самые крупные астероиды в этой группе - Ганимед (41 км), Эрос (20 км), Бетулия, Ивар и Сизиф (по 8 км).
С середины XX века астрономы начали массово обнаруживать АСЗ, и сейчас ежемесячно открывают десятки таких астероидов, среди которых есть и потенциально опасные. Приведу несколько примеров. В 1937 году открыли астероид Гермес диаметром 1,5 км, который пролетел на расстоянии 750 тыс. км от Земли (затем его “потеряли” и переоткрыли в октябре 2003 года). В конце марта 1989 года один из астероидов пересек орбиту Земли за 6 часов до того, как наша планета вошла в эту область пространства. В 1991 году астероид пролетел на расстоянии 165 тыс. км от Земли, в 1993-м - на расстоянии 150 тыс. км, в 1996-м - на расстоянии 112 тыс. км. В мае 1996 года на расстоянии 477 тыс. км от Земли пролетел астероид размером 300 м, который был открыт только за 4 дня до момента его наибольшего сближения с Землей. В начале 2002 года астероид 2001 YB5 диаметром 300 м пролетел на расстоянии, всего в два раза превышающем расстояние от Земли до Луны. В том же году астероид 2002 EM7 диаметром 50 м, пролетев на расстоянии 460 тыс. км от Земли, был обнаружен только после того, как стал от нее удаляться. Этими примерами список АСЗ, вызывающих профессиональный интерес и порождающих общественное беспокойство, далеко не исчерпан. Вполне естественно, что астрономы обращают внимание своих коллег, правительственных органов и широкой публики на то, что Земля может рассматриваться как уязвимая космическая мишень для астероидов.
Для понимания смысла прогнозов столкновений и последствий таких столкновений необходимо иметь в виду, что встреча Земли с астероидом - очень редкое явление. Согласно оценкам, столкновение Земли с астероидами размером 1 м происходит ежегодно, размером 10 м - раз в сто лет, 50-100 м - один раз в период от нескольких сотен до тысяч лет и 5-10 км - раз в 20-200 млн лет. При этом реальную опасность представляют астероиды, превышающие несколько сотен метров в поперечнике, поскольку они практически не разрушаются при проходе сквозь атмосферу. Сейчас на Земле известно несколько сотен кратеров (ас-троблем - “звездных ран”) диаметрами от десятков метров до сотен километров и возрастом от десятков до 2 млрд лет. Наибольшими из известных являются кратер в Канаде диаметром 200 км, образовавшийся 1,85 млрд лет назад, кратер Чиксулуб в Мексике диаметром 180 км, образовавшийся 65 млн лет назад, и Попигайская котловина диаметром 100 км на севере Среднесибирского плоскогорья в России, образовавшаяся 35,5 млн лет назад. Все эти кратеры возникли в результате падения астероидов диаметрами порядка 5-10 км со средней скоростью 25 км/с. Из относительно молодых кратеров наиболее известен кратер Берринджер в штате Аризона (США) диаметром 2 км и глубиной 170 м, возникший 20-50 тыс. лет назад в результате падения астероида диаметром 260 м со скоростью 20 км/с.
Средняя вероятность гибели человека вследствие столкновения Земли с астероидом или кометой сравнима с вероятностью гибели в авиакатастрофе и имеет порядок (4-5) . 10 -3 %. Эта величина рассчитывается как произведение вероятности события на предполагаемое число жертв. А в случае падения астероида число жертв может быть в миллион раз больше, чем при авиационной катастрофе.
Энергия, которая выделяется при ударе астероида диаметром 300 м, имеет тротиловый эквивалент 3000 мегатонн, или 200 тыс. атомных бомб, подобных той, что сброшена на Хиросиму. При столкновении с астероидом диаметром 1 км выделяется энергия с тротиловым эквивалентом 106 мегатонн, при этом выброс вещества на три порядка превышает массу астероида. По этой причине столкновение с Землей крупного астероида приведет к катастрофе глобального масштаба, последствия которой будут усилены разрушениями искусственной технической среды.
По оценкам, среди астероидов, сближающихся с Землей, не менее тысячи имеют диаметр более 1 км (к настоящему времени около половины из них уже открыто). Число астероидов размером от сотен метров до километра превышает десятки тысяч.
Вероятность столкновения астероидов и ядер комет с океаном и морями существенно выше, нежели с земной поверхностью, поскольку океаны занимают более 70% площади Земли. Для оценки последствий столкновения астероидов с водной поверхностью созданы гидродинамические модели и программные системы, моделирующие основные стадии удара и распространения образующейся волны. Экспериментальные результаты и теоретические расчеты показывают, что заметные, в том числе и катастрофические, эффекты возникают тогда, когда размер падающего тела составляет более 10% глубины океана или моря. Так, для астероида 1950 DA размером 1 км, столкновение с которым может произойти 16 марта 2880 года, моделирование показало, что в случае его падения в Атлантический океан на расстоянии 580 км от побережья США волна высотой 120 м за 2 часа достигнет пляжей Америки, а через 8 часов волна высотой 10-15 м дойдет до берегов Европы. Опасным последствием столкновения астероида заметных размеров с водной поверхностью может стать испарение большого количества воды, которая выбрасывается в стратосферу. При падении астероида диаметром более 3 км объем испаряемой воды окажется сравнимым с общим количеством воды, содержащимся в атмосфере над тропопаузой. Этот эффект приведет к длительному повышению средней температуры поверхности Земли на десятки градусов и разрушению озонового слоя.
Около десяти лет назад перед международным астрономическим сообществом была поставлена задача определить к 2008 году параметры орбит не менее 90% АСЗ размерами более 1 км и начать работы по определению орбит всех АСЗ диаметрами более 150 м. Для этого были созданы и создаются новые телескопы, оснащенные современными высокочувствительными системами регистрации и аппаратно-программными средствами передачи и обработки информации.
В июне 2004 года в обсерватории Кит Пик в штате Аризона (США) был открыт астероид (99942) Апофис. В декабре того же года его наблюдали в обсерватории Сайдинг Спринг (Австралия), а в начале 2005 года - опять в США. Астероид Апофис диаметром 300-400 м относится к классу астероидов Атона. Астероиды этого класса составляют несколько процентов от общего числа астероидов, орбиты которых находятся внутри орбиты Земли и выходят за ее пределы в афелии (наиболее удаленной от Солнца точке орбиты). Серии наблюдений позволили определить предварительную орбиту астероида, и вычисления показали беспрецедентно высокую вероятность столкновения этого астероида с Землей в апреле 2029 года. По так называемой Туринской шкале астероидной опасности уровень угрозы соответствовал 4; последнее означает, что вероятность столкновения и последующей региональной катастрофы составляет около 3%. Именно этим печальным прогнозом и объясняется название астероида, греческое имя древнеегипетского бога Апопа (“Разрушитель”), живущего в темноте и стремящегося уничтожить Солнце.
Драматизм ситуации был разрешен к началу 2005 года, когда были привлечены новые наблюдения, в том числе и радиолокационные, и стало ясно, что столкновения не будет, хотя 13 апреля 2029 года астероид пройдет на расстоянии 35,7-37,9 тыс. км от Земли, то есть на расстоянии геостационарного спутника. При этом он будет виден невооруженным глазом как яркая точка с территории Европы, Африки и западной Азии. После этого тесного сближения с Землей Апофис превратится в астероид класса Аполлон, то есть будет иметь орбиту, проникающую внутрь орбиты Земли. Его второе сближение с Землей произойдет в 2036 году, при этом вероятность столкновения будет очень низка. За одним исключением. Если при первом сближении в 2029 году астероид пройдет в узкой области (“замочной скважине”) размером 700-1500 м, сравнимым с размером самого астероида, то гравитационное поле Земли приведет к тому, что в 2036 году астероид с вероятностью, близкой к единице, столкнется с Землей. По этой причине интерес астрономов к наблюдениям за этим астероидом и все более точному определению его орбиты будет возрастать. Наблюдения астероида позволят задолго до момента его первого сближения с Землей надежно оценить вероятность попадания в “замочную скважину” и в случае необходимости предотвратить попадание за десяток лет до подлета к Земле. Сделать это можно с помощью кинетического ударника (запущенной с Земли “болванки” весом 1 т, которая ударит по астероиду и изменит его скорость) или “гравитационного тягача” - космического аппарата, который повлияет на орбиту астероида за счет своего гравитационного поля.
В 1996 году на парламентской ассамблее Совета Европы принята резолюция, указывающая на реальную опасность для человечества со стороны астероидов и комет и призывающая правительства стран Европы поддерживать исследования в этой области. Она же рекомендовала создать международную ассоциацию “Space Guard” (“Космическая стража”), учредительный акт которой подписан в Риме в том же году. Основная задача ассоциации - создание службы наблюдения, слежения и определения орбит астероидов и комет, сближающихся с Землей.
В настоящее время наиболее масштабные исследования АСЗ проводятся в США. Там организована служба, поддерживаемая Национальным агентством по исследованию космического пространства (NASA) и Министерством обороны США. Наблюдение за астероидами идет по нескольким программам:
Программа LINEAR (Lincoln Near-Earth Asteroid Research), осуществляемая Лабораторией Линкольна в Соккоро (Нью-Мексико) в кооперации с ВВС США на базе двух 1-метровых оптических телескопов;
Программа NEAT (Near Earth Asteroid Tracking), проводимая Лабораторией реактивного движения на 1-метровом телескопе на Гавайях и на 1,2-метровом телескопе обсерватории Маунт-Паломар (Калифорния);
Проект Spacewatch, в котором задействованы зеркальные телескопы диаметрами 0,9 и 1,8 м обсерватории Китт-Пик (Аризона);
Программа LONEOS (Lowell Observatory Near-Earth Object Search) на 0,6-метровом телескопе Ловеллской обсерватории;
Программа СSS, осуществляемая на 0,7-метровом и 1,5-метровом телескопах в Аризоне. Одновременно с этими программами ведутся радиолокационные наблюдения за более чем 100
астероидами, сближающимися с Землей, на радарах в обсерваториях Аресибо (Пуэрто-Рико) и Голд-стоун (Калифорния). По существу, США в настоящее время играют роль общеземного форпоста по обнаружению АСЗ и слежению за ними.
В СССР регулярные наблюдения за астероидами, включая сближающиеся с Землей, велись в Крымской астрофизической обсерватории АН СССР (КрАО). Кстати говоря, долгие годы именно КрАО являлась мировым рекордсменом в открытии новых астероидов. Наша страна с распадом СССР потеряла все южные астрономические базы, на которых велись наблюдения астероидов (КрАО, Николаевская обсерватория, Евпаторийский центр космической связи с 70-метровым планетным радаром). Начиная с 2002 года наблюдения АСЗ в России ведут только на скромном полулюбительском 32-сантиметровом астрографе Пулковской обсерватории. Деятельность группы пулковских астрономов вызывает глубокое уважение, однако очевидно, что Россия нуждается в существенном развитии астрономических ресурсов для организации регулярных наблюдений за астероидами. В настоящее время организации Российской академии наук совместно с организациями Роскосмоса и других министерств и агентств разрабатывают проект Федеральной программы по проблеме астероидно-кометной опасности. В ее рамках предполагается создание новых инструментов. В рамках Российской космической программы намечено создание радара на базе 70-метрового радиотелескопа Центра космической связи в Уссурийске, который также можно будет использовать для работ в этой области.
ЦНИИМаш и НПО им. С. А. Лавочкина предложили проекты создания космических систем мониторинга АСЗ. Все они предполагают запуск космических аппаратов, оснащенных оптическими телескопами с зеркалами диаметром до 2 м, на различные орбиты - от геостационарных до расположенных на расстояниях в десятки миллионов километров от Земли. Однако если эти проекты и будут реализованы, то только в рамках крупнейшей международной космической кооперации.
Но вот опасный объект обнаружен, что же делать? В настоящее время теоретически рассматриваются несколько методов борьбы с АСЗ:
Отклонение астероида путем ударного воздействия на него специальным космическим аппаратом;
Сведение астероида с первоначальной орбиты с помощью космического тральщика или солнечным парусом;
Установка малого астероида на траектории большого астероида, сближающегося с Землей;
Разрушение астероида ядерным взрывом.
Все эти методы пока еще очень далеки от реальной инженерной проработки и теоретически представляют собой средства борьбы с объектами разных размеров, находящимися на разных расстояниях от Земли и с разными прогнозируемыми датами столкновения с Землей. Для того чтобы они стали реальными средствами борьбы с АСЗ, необходимо решение множества сложнейших научных и инженерных задач, а также согласование ряда тонких юридических вопросов, касающихся, прежде всего, возможности и условий использования ядерного оружия в дальнем космосе.
В настоящее время существует немало работ, посвященных тому, чем для землян обусловлена астероидная опасность, в чем она заключается, как раскрывается. Некоторые ученые предлагают решения, которые бы минимизировали риски, обусловленные космическими пространствами и телами, находящимися в нем. Для простого обывателя зачастую астероиды - это не более чем падающие звездочки, на которые хочется загадать желания, но иногда небесное тело становится причиной масштабной катастрофы. О чем идет речь?
Если обратиться к источникам, объясняющим, является ли мифом или реальностью астероидная опасность, можно узнать, что небольшие тела, падающие на поверхность нашей планеты, обычно или теплые, или горячие, но они не раскаляются. Такие метеориты пролетают земную атмосферу за несколько секунд, и времени недостаточно, чтобы как следует разогреться. Известны и такие случаи, когда тело, пролетая воздушные слои, покрывалось ледяной коркой. Это обусловлено тем фактом, что сердцевина астероида очень холодная.
Когда метеорит падает, чаще всего можно видеть или черный объект, или черный с красноватым оттенком. Если метеорит состоит из железа, он отличается повышенной твердостью. Такие предметы ранее использовались, чтобы изготавливать орудия. Это был единственный доступный человеку источник железа в древности.
Одна из причин астероидной опасности - метеоритный дождь. Таким термином обозначают ситуацию, когда несколько квадратных километров оказываются словно бы под бомбардировкой небесных тел. За последние три столетия подобные дожди фиксировались не менее 60 раз. По сути этот дождь - это падение с неба многочисленных камней и кусков железа, которые рассеиваются по большой площади. Небесные тела падают на дома, могут упасть прямо на человека. Впрочем, из практики известно, что такое случается крайне редко.
Анализируя, в чем заключается астероидная опасность, необходимо уточнить риски, связанные с падением крупных небесных тел. Такие столкновения оставляют за собой сохраняющиеся на долгое время следы, рытвины на планетарной поверхности - кратеры. Астрономы обнаружили, что ударные кратеры есть на поверхности всех небесных тел нашей системы, располагающих плотным верхним слоем с достаточно высоким уровнем твердости. Особенно выразителен в этом плане Марс.
Среди всех небесных тел, упавших на поверхность нашей планеты, особенно известно десятикилометровое в диаметре - оно упало ориентировочно 36 миллионов лет тому назад. Считается, что именно эта природная катастрофа стала причиной вымирания существовавшей тогда на планете жизни. Доминировавшей разновидностью животных в то время были динозавры, которые не смогли выжить из-за изменения климата.
С давних пор люди знают, что с неба могут падать камни. С древности разные ученые и мыслители задумывались о проблеме астероидно-кометной опасности. В дошедших до наших дней источниках можно видеть фиксацию событий, случившихся очень и очень давно. Среди самых старинных стоит отметить сведения, отражающие события приблизительно 654 года до начала текущей эры. О падавших в то время с неба телах рассказывают рукописи китайских мудрецов.
Можно узнать о метеоритных дождях из священных библейских текстов, трудов Плутарха, Ливия. Найдены и еще более древние источники, датирующиеся приблизительно XV столетием до начала текущей эры. Такие древние свидетельства сохранились у китайцев. А в 1492 году впервые французскими летописцами достоверно зафиксировано падение крупного небесного тела. Событие случилось вблизи населенного пункта Энзисгейм.
В славянских летописях можно видеть блоки, также посвященные наблюдению падения небесных тел. Впервые таковые появились в источниках, датированных 1091 годом. Следующее упоминание принадлежит 1290 году. Были и более поздние упоминания.
В среднем до XVIII столетия ученое сообщество отрицало актуальность астероидной опасности, считая, что крупные тела с неба падать просто не могут. Все рассказы о таких событиях признавались не более чем выдумкой, а видные умы того времени скептически относились к любым новостям на эту тему. Ситуация изменилась в 1803 году, когда на французских землях на площадке, в ширину не превышавшей 4 км, в длину составлявшей 11, выпал метеоритный дождь.
Во время этого события на землю обрушились многочисленные осколки - всего было насчитано более трех тысяч элементов. Такой факт считается первым, который ученые признали официально. С этого момента существует новое исследовательское направление - метеоритика. В первое время ею занимались Био, Хладни, Араго.
Девятнадцатое столетие отмечено развитием новой науки. Ее прогресс сопровождался появлением еще одной дисциплины. Новое направление назвали теорией катастроф, обусловленных падением на планетарную поверхность небесных тел. Впрочем, в тот момент ученые не имели понятия об астероидно-кометной опасности, поэтому не поддержали инициаторов. Около полутора веков эта дисциплина, посвященная катастрофам, стойко боролась за жизнь, имея ограниченное число последователей, и не признавалась ученым сообществом на мировом уровне.
Ситуация изменилась в середине прошлого столетия. Сегодня только в нашей стране есть несколько крупнейших институтов, занимающихся рисками, связанными с космическими телами, а также возможными мерами предупреждения урона. Такие университеты, институты есть в столичном регионе, в Новосибирске и Санкт-Петербурге.
Следует ли говорить об астероидно-космической опасности, если большинство тел, как можно узнать из старых источников, падали на планету практически незамеченными общественностью? Некоторое время назад организовали официальный сбор сведений о космических объектах, упавших на нашу планету. Особенно любопытны данные о случившемся в начале декабря в 1922 году падении тел в районе села Царев. Всего территория, на которой прошел метеоритный дождь, оценена в 15 км 2 .
В 1979 году здесь нашли порядка 80 обломков, суммарно весивших 1,6 т. Наиболее крупный метеорит из камня весил 284 кг. До недавнего времени это был самый большой метеорит на всей территории нашей страны. Спустя некоторое время вблизи Челябинска произошла более страшная катастрофа. Наиболее крупный обломок метеорита, упавшего вблизи города, весил 570 кг.
Несмотря на отсутствие представления об астероидной опасности как о глобальной проблеме, достаточно давно люди уже начали собирать метеориты, которые впоследствии удалось исследовать. Уникальные образцы коллекционируются с 1749 г. Впрочем, известно, что еще за 1,2 тыс лет до начала текущей эпохи в храме Аркадии сохранялись небесные святыни, то есть метеориты. Сегодня же только ГЕОХИ располагает приблизительно 180 экземплярами, найденными на территории нашей страны, и еще 500 полученными из иностранных источников. Всего образцов более 16 000. Среди них есть представители почти любого типа. Суммарно есть образцы из 45 держав. Коллекция весит более трех десятков тонн.
Наиболее крупный найденных на нашей планете метеорит выявили в 1920 г. Его нашли в намибийских землях поблизости от населенного пункта Грутфонтейн. Небесному телу дали имя Западная Гоба. Это образование железа, весящее 60 тонн. Его габариты в метрах - почти три на три. Сверху астероид ровный, гладкий, поэтому в некоторой степени напоминает стол. Он лишь слегка выступает над земной поверхностью. Снизу этот объект сравнительно неровный. Он углублен в земную поверхность приблизительно на метр.
Известно еще несколько объектов, вес которых превышает десяток тонн. Есть информация о таком в Мавритании. Считается, что он находится где-то в Аддаре. Источники указывают на метеорит из железа, вес которого - сотня тысяч тонн, а габариты оценены приблизительно в 100*45 м.
О проблеме астероидной опасности свидетельствуют три крупнейших события прошлого столетия. В последний июньский день 1908 года около семи утра по местному времени упал Тунгусский метеорит. Спустя 22 года, 13 августа 1930, небесная напасть обрушилась на Амазонку. Астрономы из Англии увидели три огромных небесных тела, которые упали где-то вблизи этой реки. Как установили чуть позже, событие случилось вблизи бразильско-перуанской границы. Силу падения сравнили с мощностью водородной бомбы; она втрое превысила предыдущий упомянутый метеорит. Эта природная катастрофа стала причиной гибели нескольких тысяч человек. Как рассказывали потом очевидцы, около восьми утра внезапно оттенок светила изменился на кровавый, все вокруг покрыла тьма.
Следующее страшное событие случилось в 1947 году, 12 февраля. Падение произошло на участке Сихотэ-Алинь, оно случилось около 11 часов. Зону поразил метеоритный дождь. Обитатели Хабаровска смогли увидеть, как на планету упал огромный метеорит. Позднее установили, что он весил несколько тысяч килограммов. Трение стало причиной раскола объекта еще во время полета. Одно небесное тело развалилось на множество тысяч, градом из железа обрушившихся на таежные земли.
Изучение скал показало более сотни воронок, распространенных по площадке, превышающей размерами пару квадратных километров. Диаметр воронок варьировался в пределах 2-26 м. Самая большая в глубине оценена в шесть метров. Всего за следующую половину столетия обнаружили порядка 9 тысяч мелких отломков и около трех сотен крупных. Самый большой весил почти две тонны, мельчайший - лишь 0,18 г. Суммарно масса собранного оценена в три десятка тонн.
Если говорить кратко, астероидную опасность хорошо иллюстрируют события, зафиксированные в 90-х годах прошлого столетия. Так, 17 мая 1990 чуть более чем за полчаса до полуночи внезапно упало небесное тело из железа. Это случилось в башкирских землях, на поле, где выращивали хлеб работники совхоза «Стерлитаманский». Самая крупная часть этого космического тела была оценена в 315 кг. Падение сопровождалось яркой вспышкой на несколько секунд. Обитатели той местности отметили, что слышали грохот и треск. Звук напомнил сопровождающую грозу гром. Падение стало причиной появления десятиметрового в глубину кратера вдвое меньшего диаметра.
В следующем году в Сасово метеорит упал 12 апреля. В анналы это событие вписано как случившееся в 1 ч 34 мин. Падение стало причиной появления 28-метровой в радиусе воронки. Момент удара был причиной мгновенной пропажи 1800 т грунта. Все расположенные вблизи этого места столбы, поставленные для обеспечения телеграфной связи, пострадали - они наклонились в сторону центра кратера.
В 1992 метеорит обрушился в штате Нью-Йорк. Событие датировано 9 октября, восемью часами вечера. Объекту дали наименование «Пикскил». К этому моменту многие знали (хотя бы кратко), об астероидной опасности, возможных рисках, а также о метеоритах в принципе. Так сложилось, что падение именно этого небесного тела собрало много очевидцев. Не долетев до земной поверхности приблизительно 40 км, небесное тело развалилось.
Насчитали 70 блоков. Один из них обрушился на автомобиль вблизи жилого строения, пробив объект насквозь. Позднее, когда его взвесили, оказалось, что он весил 12,3 кг. Габаритами он был сравним с футбольным мячом. Обломок оценили в 70 000 долларов.
Следующий случай, указавший на астероидную опасность малых тел Солнечной системы, датирован 7 октября 1996. В деревушке Людиново под Калугой упал астероид, вес которого затем оценили в несколько тонн. Пролетая, он показался местным жителям огромным шаром огня. Свечение, исходящее от тела, было сравнимо по яркости со свойственным Луне в максимальной фазе. Местные жители отметили сильный гул, которым астероид привлек внимание не успевших уснуть (событие случилось около одиннадцати вечера).
Годом позже астероиды привлекли внимание французских жителей. На легковую машину ночью 10 апреля упало небесное тело, взвешивание которого показало полтора килограмма. Объект был черным, явно обгорел, по форме напоминал мяч для бейсбола. Анализ состава показал базальт. Сам полет привлек внимание многих, удалось зафиксировать событие на видеокамеру.
В 1998 в Туркмении в поле, где выращивали хлопок, поблизости от населенного пункта Куня-Угренч упал метеорит, вес которого оценили в 820 кг. Это событие, в очередной раз напомнившее об астероидной опасности малых тел Солнечной системы, случилось 20 июня. Падение стало причиной появления кратера пятиметровой глубины. Ширина воронки - 3,5 м. Падающий метеорит был источником яркого кратковременного свечения, громких звуков. Известно, что производимый им грохотом услышали люди, находившееся в сотне километров от точки падения.
В 1999 астероидно-кометная опасность охватила столичный регион - в стороне Щербаковки в Москве упало небесное тело. В том же году зафиксировали падение в чеченских землях.
В миллениум в девять утра 18 января метеорит упал в северо-западных канадских землях. Небесному телу дали имя «Тэгиш-Лейк». Как посчитали местные ученые, когда тело только входило в атмосферу нашей планеты, оно насчитывало от 55 до 200 тонн, а в диаметре было не менее четырех метров, но, возможно, достигало 15 м.
В момент входа в атмосферу астероид взорвался, взрывная сила составила до трех тротиловых килотонн. Люди, которым довелось собственными глазами наблюдать событие, рассказывали потом об яркой вспышке, сильном хлопке, от которого содрогнулся грунт, начали дребезжать стекла, а крыши стряхнули с себя снежный покров. Информация, полученная с датчиков, подтвердила взрыв в воздухе. Спустя приблизительно месяц удалось обнаружить осколки.
Место, где метеорит взорвался, было отмечено обломком, весившим около 0,2 кг. Анализ показал углистый хондрит, насыщенный углеродными соединениями, включая органические. Среди всех упавших на нашу планету и затем исследованных небесных тел лишь около 2 % сформированы тем же веществом.
Как можно заключить из приведенной информации, чаще падение случается ночью, нежели в дневное время.
Анализируя астероидно-кометную опасность, ученые установили, что не каждое небесное тело достигает поверхности нашей планеты. Если габариты предмета менее метра, оно полностью сгорает за время прохождения воздушного слоя. Если размер превышает метр, такой предмет может достигнуть планетарного грунта, сгорев частично. Предполагают, что есть такие небесные тела, которые полностью сгорают, не долетев до поверхности 20-75 км. Известно много небесных тел, пролетевших на небольшом расстоянии от нашей планеты.
В 1972 году прошлого столетия произошел случай, потенциально указывающий на колоссальную астероидную опасность астероидов. Комплекс случайных факторов привел к тому, что над Ютой в атмосферу на скорости порядка 15 км/с попало небесное тело, диаметр которого составил 80 м. Так сложилось, что траектория оказалась пологой, поэтому тело пролетело около полутора тысяч километров, а где-то над канадскими землями просто вылетело из земной атмосферы, отправившись в дальнейшее путешествие по космическим просторам.
Если бы такой объект взорвался, то сила взрыва превысила бы сопровождавшую Тунгусский метеорит - а тот оценивался в 10-100 мегатонн. Если бы астероид взорвался, от этого пострадало бы не менее двух тысяч квадратных километров.
Снова об астероидах и астероидной опасности заговорили в 1989. Между нашей планетой и ее спутником пролетел километровый в диаметре астероид. Ученые обнаружили его, когда прошло уже шесть часов после преодоления максимально близкого к планете участка. Если бы Земля притянула бы это тело, оно бы наверняка обрушилось на грунт, и последствия оказались бы катастрофическими. Предположительно, это сопровождаясь бы появлением воротки диаметром не менее десятка километров, а то и полутора десятков.
В 1991 году в удалении около 17000 км от нашей планеты пронесся астероид, размеры которого оценены в десяток метров. Астрономы заметили это тело, когда оно уже удалялось от планеты. В следующем году между нами и земным спутником двигался девятиметровый астероид, а в 94-ом в земной атмосфере вспыхнуло небесное тело, вес которого составлял полтысячи тонн. Это случилось на удалении приблизительно 20 км от земной поверхности. Небесное тело сгорело.
Еще одно влетело на скорости 24 км/с, весило от одной до двух тонн. В том же году в удалении от нашей планеты порядка 100 000 км, что составляет четверть радиуса орбиты спутника, пролетел астероид. Это событие случилось 9 декабря. Небесное тело известно под названием 19994 ХМ. Его выявили за 14 часов до сближения с планетой.
Чтобы в полной мере осознать астероидную опасность, нужно знать, к чему приводит падение небесных тел. Исключительно страшное последствие - это, конечно же, человеческие жертвы. В 1996 году Льюис опубликовал работы, в которых подвел итоги своих палеонтологических исследований. Он подсчитал, что только за время существования цивилизации, сопровождавшееся фиксацией истории в письменном виде, жертвы исчислялись тысячами.
Всего исследовали 123 события, которые были причиной ран, повреждений, гибели людей. Безусловно, вред получали и здания - и это только за пару столетий. Если обратиться к библейским тестам, можно увидеть рассказ о разрушении Содомы и Гоморры. В Коране о гибели людей из-за астероидов рассказывает 105-ая сура. Этому же посвящены блоки Махадхараты, труды Солона из Древней Греции. До нас дошла книга «Чилам Балам», повествующая о пострадавших от метеоритов. Она составлена мудрецами народа Майя.
В 1950 году этой темой занялся Фединский, шестью годами позже свет увидела работа Шульца. Они оба изучали астероидную опасность и повреждения, последствия, связанные с нею. Ими установлено, за последнюю половину тысячелетия есть официальные сведения о 27 случаях попадания небесных тел в здания. Не меньше 15 раз астероиды падали на дороги. Описаны два случая, когда объекты попадали в машины.
В 1021 на африканские земли упал метеорит, который стал причиной гибели множества людей. В 1650-ом монах погиб от попадания осколка не более восьми граммов весом. Это случилось в Италии, в монастыре. В 1749 году были ранены люди на корабле. Зафиксированы случаи ран из-за небесных тел в 1827, 1881, 1954 годах. На территории нашей страны такие случаи датируются 1914 и 1925 годами.
Астероидная опасность сопряжена с возможными климатическими изменениями. Многим обывателям падение большого небесного тела кажется источником жуткого катаклизма, случающегося, когда предмет обрушивается на грунт. Однако, цунами, взрывы - не единственная опасность. Есть риск «ядерной зимы», насыщения атмосферы азотными оксидами. В будущем это провоцирует кислотные осадки, понижение концентрации соединений, призванных беречь грунт, воды планеты от агрессивного солнечного излучения. Это может стать причиной явления, в науке названного «ультрафиолетовой весной».
Астероидная опасность проявляется последствиями, связанными с электрическими полями. Когда небесное тело попадает в земные слои, оно может получить некий заряд. Предположим, это была комета не более чем десятиметрового диаметра. Ее мощность становится сравнима с ядерной бомбой. Скорость, развиваемая небесным телом, достигает 70 км/с.
Текущей уровень развития техники таков, что эффективных способов защиты от астероидной опасности, особенно в случае, когда опасное тело в диаметре насчитывает километры, нет, поскольку не существует способов, позволяющих отвести объект от планеты. Единственное, что возможно - принять меры, дабы минимизировать вред населению. Если выявить тело за год и более, значит, хватит времени для создания укрытий под землей и над ней, формирования баз, запасов. Времени будет достаточно, чтобы изготовить защитные средства.
Предположительно, уже в ближайшем будущем люди будут иметь достаточно эффективные и точные технологии, позволяющие предсказывать падение небесных тел. Как показали исследований, «ядерная зима» по причине падения десятикилометрового небесного тела, уже случившаяся однажды, длилась в пределах месяца. Впрочем, иные последствия, включая нарушение химического атмосферного состава, могут сохраняться более длительный срок.
Что такое астероиды и кометы? Где они живут? Какую опасность представляют? На сколько вероятно падение метеорита на Землю в ближайшем будущем?.
Хочу сразу сказать, что я не ставил целью этой статьи напугать читателя страшными байками о космической угрозе с красочным описанием падения кометы на Землю и гибелью всего живого. Думаю, сделать это лучше чем в фильме «Армагеддон» в ближайшее время вряд ли кому-то удастся. Здесь я просто собрал и систематизировал в популярной форме основную информацию о малых телах Солнечной системы и попытался объективно ответить на вопрос: «Можно ли спать спокойно по ночам или надо боятся, что в любой момент в Землю со скоростью пули врежется скала размером с дом или с целый город и разнесёт, если не пол планеты, то какую-нибудь небольшую страну?»
У меня для вас две новости — хорошая и плохая. Начну с плохой: вокруг Солнца в пределах сферы радиусом 1 световой год (это сфера, в которой Солнце может удерживать своей гравитацией малые тела) постоянно кружатся триллионы (!!!) глыб размером от десятков метров до сотен и даже тысяч километров!
Хорошая новость в том, что Солнечная система существует уже 4,5 миллиарда лет и первоначальная каша космического вещества уже давно структурировалась в стабильную систему планет, астероидов, комет и т.д., которую мы наблюдаем. Период массированных метеоритных бомбардировок, который пережила Земля и другие планеты, остался в далёком доисторическом прошлом. Практически всё крупное, что должно было упасть на Землю из космоса, к нашему счастью уже упало. Сейчас обстановка в Солнечной системе в целом спокойная. Изредка порадует своим появлением комета — гостья с самых окраин владений нашего светила.
Все крупные астероиды обнаружены, переписаны, поставлены на учёт, их орбиты просчитаны, опасности они не представляют.
С мелкими сложнее — их в космосе больше, чем муравьёв во всех муравейниках. Поставить на учёт каждый космический камень просто невозможно. Из-за малого размера обнаруживаются они только в непосредственной близости от Земли. А совсем мелкие вовсе не обнаруживаются до входа в атмосферу. Но такие особого вреда не приносят, максимум — могут напугать громким хлопком перед тем, как почти полностью сгореть. Хотя могут и стёкла в домах побить, как сделал тот самый Челябинский метеорит, чем и продемонстрировал реальность угрозы из космоса.
Наибольшее опасение вызывают астероиды размером от 150 метров. Теоретически их количество только в «главном поясе» может исчисляться миллионами. Обнаружить такое тело на достаточно большом расстоянии, чтобы успеть что-то предпринять очень сложно. А метеорит размером 150-300 метров гарантированно разрушит город, если в него попадёт.
Таким образом, угроза из космоса более чем реальна. Метеориты падали на Землю на протяжении всей её истории, и рано или поздно это случится снова. Чтобы оценить уровень опасности предлагаю подробнее разобраться в устройстве этого небесного хозяйства.
Место массового сосредоточения малых тел. Это широкая полоса между орбитами Марса и Юпитера, по которой вращается основная часть астероидов центральной части Солнечной системы:
Большинство малых тел Солнечной системы летают вокруг Солнца группами по близким орбитам. Это обусловлено тем, что на протяжении миллиардов лет они испытывают гравитационные воздействия со стороны планет (особенно Юпитера) и постепенно смещаются с нестабильных орбит, где такие воздействия максимальны, на стабильные, где гравитационные возмущения минимальны. Так же, группы астероидов возникают при столкновениях, когда большой астероид разваливается на множество мелких, или он остаётся цел, но от него откалывается множество осколков. На данный момент известны десятки групп (или семейств) астероидов, но большинство из них принадлежат главному поясу.
В главном поясе известно 4 тела размером более 400 км, около 200 тел размером более 100 км, около 1000 размером от 15 км. Теоретически подсчитано, что астероидов размером более 1 км там должно быть около 1-2 миллионов. Несмотря на огромное количество, суммарная масса этих камней составляет всего лишь 4 % от массы Луны.
Ранее предполагалось, что главный пояс астероидов возник из обломков взорвавшейся планеты Фаэтон. Но сейчас более вероятной версией считается, что планета в этой области просто не смогла возникнуть из-за близости гиганта-Юпитера.
Миллионы астероидов этого пояса, многие из которых могли бы устроить Армагеддон на Земле, не представляют для нас опасности, так как их орбиты лежат за пределами орбиты Марса.
Но иногда они сталкиваются между собой, тогда какой-нибудь осколок может случайно попасть и в Землю. Вероятность такой случайности крайне низкая. Если просчитать её для временного промежутка равного жизни 2-3 поколений, то этим поколениям можно особо не беспокоиться.
Но Земля существует миллиарды лет, за это время случалось всякое. Например, вымирание около 80 % всего живого и 100 % динозавров 65 миллионов лет назад. Практически доказано, что в этом виноват , кратер от которого находится в районе полуострова Юкотан (Мексика). Судя по кратеру, это был метеорит размером около 10 км. Предположительно он принадлежал семейству астероида «Баптистина», которое образовалось при столкновении 170-км астероида с другим достаточно крупным.
На сколько же часто происходят такие столкновения? Предлагаю включить пространственное воображение и представить себе главный пояс астероидов уменьшенный в 100 тысяч раз. В таком масштабе его ширина станет приблизительно равной ширине Атлантического океана. Астероид диаметром 1 км превратится в шарик размером 1 см. Четыре гигантских тела — Церера, Веста, Паллада и Гигея с размерами соответственно 950, 530, 532 и 407 км, станут шарами размером примерно 10, 5 и 4 метра. 100-метровые астероиды (минимальный размер, представляющий достаточно серьёзную угрозу) станут 1-мм крошками. Теперь мысленно разбросаем их по всей Атлантике и представим, что они плавно курсируют приблизительно в одном направлении, например сначала с севера на юг, потом обратно. Их траектории не совсем параллельны — пусть некоторые плывут из Лондона к нижней оконечности Южной Америки, а другие из Нью-Йорка в южную Африку. Причем, своё путешествие туда и назад (период обращения) они совершают за 4-6 лет (в таком масштабе примерно это соответствует скорости 1 км/час).
Представили эту картину? В этом же масштабе Земля в самом ближайшем положении относительно какого либо астероида будет представлять из себя 130-метровый островок в Индийском океане. Какова же вероятность, чтобы два астероида столкнулись и осколок угодил прямо в неё!? Теперь, я думаю, вы будете спать спокойнее. По крайней мере тревога о космическом Армагеддоне, постоянно подогреваемая СМИ, должна отойти подальше на задний план. Даже если насыпать в Атлантический океан несколько миллионов шариков размером от 1 миллиметра до десятков сантиметров и всего несколько сотен размером больше метра то, при таком движении о котором мы говорили интуиция подсказывает, что столкновений и попаданий осколков в Землю в ближайшее время можно не ждать. А математические расчёты дают такие данные: астероиды размером от 20 км попадают друг в друга раз в 10 миллионов лет.
Одна из типичных картинок, которые обычно приводят как иллюстрацию при описании пояса астероидов:
Теперь я думаю вы поняли, что в реале он выглядит совсем не так. На самом деле соотношение расстояний между соседними глыбами и их размерами там гораздо больше, чем на этом рисунке. Измеряется оно тысячами километров, может быть изредка сотнями, поэтому межпланетные космические аппараты до сих пор спокойно пролетали через этот пояс без всяких осложнений.
Однако, не смотря на всё сказанное, именно из Главного Пояса Астероидов происходят более 99 % найденных на Земле обломков метеоритов. Они внесли весомый вклад в «развитие» жизни на Земле, периодически устраивая на ней массовые вымирания видов. Что-же, на то он и Главный..
Как уже говорилось выше, большинство астероидов принадлежат какому либо семейству, то есть тела одной группы летят по похожим орбитам. Есть семейства орбиты которых сближаются с земной орбитой, или даже пересекают её. Самые опасные из них — семейства Амура, Аполлона и Атона:
Группа Амура
— наименее угрожающая из этих трёх, так как не пересекает орбиту Земли, а только приближается к ней. Этого достаточно, чтобы представлять потенциальную опасность, так как при таких сближениях земное тяготение непредсказуемо меняет орбиту астероидов, в связи с чем угроза из потенциальной может превратиться в реальную. Тот же эффект на них оказывает и Марс, так как они пересекают его орбиту, следовательно иногда сближаются и с ним. Известно около 4000 астероидов этой группы, естественно большая часть ещё не открыта. Самый крупный из них — Ганимед (не путать со спутником Юпитера), его диаметр 31,5 км. Другой член этой группы — Эрос (34 Х 11 км), знаменит тем, на него впервые в истории садился космический аппарат — «NEAR Shoemaker» (NASA).
Группа Аполлона. Как видно на схеме, астероиды этой группы, так же как и «амуры», в афелии (максимальное удаление от Солнца) уходят в Главный пояс, а в перигелии заходят внутрь земной орбиты. То есть, пересекают её в двух местах. В этом семействе известно более 5000 членов, в основном «мелочь», самый крупный — 8,5 км.
Группа Атона. «Атонов» известно около 1000 штук (самый большой — 3,5 км). Они наоборот — курсируют внутри орбиты Земли, и только в афелии выходят за её пределы, так же пересекая нашу орбиту.
На самом деле на схеме показаны проекции типичных орбит «аполлонов» и «атонов». Каждый из астероидов имеет определённый орбитальный наклон, поэтому далеко не каждый из них пересекает орбиту Земли — большинство проходят под или над ней (или чуть сбоку). Зато, если пересекает, то появляется вероятность, что в какой-то момент Земля окажется с ним в одной точке — тогда произойдёт столкновение.
Вот так из года в год и крутится эта космическая карусель. Астрономы всего мира следят за каждым подозрительным объектом, постоянно открывая всё новые и новые. На сайте «Центра Малых Планет» нашёл список астероидов угрожающих Земле (потенциально опасных). Астероиды в нем отсортированы начиная с самого опасного.
Орбита астероида Апофис в двух местах пересекает орбиту Земли.
«Апофис» — один из «атонов», лидирует в списке самых опасных астероидов, так как расчётное расстояние на котором он пройдёт мимо Земли самое маленькое из всех известных — всего 30-35 тыс. км от поверхности нашей планеты. Так как есть вероятность ошибки в расчётах из-за неточных данных, то существует и некоторая вероятность «попадания».
Его диаметр, составляет около 320 метров, период обращения вокруг Солнца — 324 земных дня. То есть, раз в 162 дня он практически пролетает сквозь орбиту Земли, но так как общая протяжённость земной орбиты составляет почти миллиард километров, то рискованные сближения происходят редко.
Апофис был открыт в июле 2004 года и снова приблизился к Земле в декабре. Июльские данные сопоставили с декабрьскими, просчитали орбиту и.. начался большой переполох! Расчёты показали, что в 2029 году Апофис с вероятностью в 3 % упадёт на Землю! Это было равносильно научно обоснованному предсказанию конца света. Начались пристальные наблюдения за Апофисом, каждое новое уточнение орбиты уменьшало вероятность армагеддона. Возможность столкновения в 2029 году была практически опровергнута, однако «под подозрение» попало сближение 2036 года. В 2013 году очередной пролёт Апофиса недалеко от Земли (около 14 млн. км.) позволил максимально уточнить его размер и параметры орбиты, после этого учёные NASA полностью опровергли информацию об угрозе падения этого астероида на Землю.
Самая астероидно-опасная часть нашей планетной системы осталась позади, продвигаемся в сторону её окраин. По мере увеличения расстояния, соответственно уменьшается потенциальная опасность находящихся там объектов. Другими словами, если уж по мнению NASA никакого Апофиса можно не боятся, то опасность малых тел, о которых пойдёт речь ниже, совсем стремится к нулю.
Каждая крупная планета Солнечной системы имеет точки на орбите, оказавшись в которых тела с небольшой массой находятся в равновесии между этой планетой и Солнцем. Это так называемые точки Лагранжа, всего их 5. В двух из них, которые находятся на 60° впереди и сзади планеты, обитают «Троянские» астероиды.
Самые большие Троянские группы имеет Юпитер. Те, которые опережают его на орбите, называются «Греки», которые отстают — «Троянцы». Известно около 2000 «Троянцев» и 3000 «Греков». Все они не находятся, конечно, в одной точке, а разбросаны по орбите в областях протяжённостью десятки миллионов километров.
Кроме Юпитера Троянские группы открыты у Нептуна, Урана, Марса и Земли. У Венеры и Меркурия, скорее всего они тоже есть, но их пока не открыли, так как близость Солнца мешает проводить астрономические наблюдения в этих областях. Кстати, в точках Лагранжа Луны относительно Земли тоже есть как минимум сгустки космической пыли, а возможно и попавшие в гравитационную ловушку мелкие осколки метеоритов.
Далее по мере удаления от Солнца, за орбитой Нептуна (самой дальней планеты Солнечной системы), то есть на расстоянии более 30 а.е. от центра, начинается ещё один обширнейший пояс астероидов — пояс Койпера. Он приблизительно в 20 раз шире Главного пояса и в 100-200 раз массивнее. Условно его внешней границей принято расстояние 55 а.е. от Солнца. Как видно на рисунке, пояс Койпера представляет собой огромный тор (бублик), лежащий за орбитой Нептуна:
Уже известно более 1000 Объектов Пояса Койпера (ОПК). Теоретические расчёты говорят, что там должно быть около 500 000 объектов размером от 50 км, около 70 000 размером от 100 км, несколько тысяч малых планет (а может и больших) размером более 1000 км (пока таких открыто только 7).
Самый известный объект пояса Койпера — Плутон. По новому определению термина «планета» он уже не считается полноценной планетой, а относится к карликовым, так как явно не доминирует на своей орбите.
Внешняя граница пояса Койпера плавно переходит в Рассеянный диск. Здесь малые тела вращаются по гораздо более вытянутым и ещё более наклонным орбитам. В афелии объекты рассеянного диска могут удаляться на сотни а.е.
То есть, объекты этой области не придерживаются какой-то строгой системы в своём вращении, а движутся по самым разным орбитам. Поэтому, собственно, диск и называется рассеянным. Например, там открыты объекты с наклоном орбиты до 78°. Ещё есть объект, который заходит внутрь орбиты Сатурна, а затем удаляется на 100 а.е.
В рассеянном диске вращается самая большая из известных карликовых планет — Эрида, её диаметр около 2500 км, это больше чем у Плутона. В перигелии она заходит в пояс Койпера, в афелии удаляется на расстояние 97 а.е. от Солнца. Период её обращения составляет 560 лет.
Самый экстремальный известный объект этой области — карликовая планета Седна (диаметр 1000 км), в максимальном удалении она уходит от нас на расстояние 900 а.е. Чтобы обернуться вокруг Солнца, ей требуется 11500 лет.
Кажется, что всё это недосягаемые дальние дали, но!. В этой области в данный момент находятся два рукотворных объекта — космические аппараты «Вояджер», запущенные ещё в 1977 году. «Вояджер-1» ушёл немного дальше своего напарника, сейчас он находится на расстоянии 19 миллиардов километров от нас (126 а.е.). Оба аппарата до сих пор успешно передают на Землю информацию об уровне космического излучения, при этом, радиосигнал доходит до нас за 17 часов. Такими темпами «Вояджеры» пролетят 1 световой год (четверть расстояния до ближайшей звезды) за 40 000 лет.
А мы с вами, мысленно конечно, можем преодолеть это расстояние в одно мгновение. Идём дальше..
Облако Оорта начинается там, где заканчивается рассеянный диск (условно принято расстояние 2000 а.е.), то есть чёткой границы у него нет — рассеянный диск становится всё рассеяннее, и плавно превращается в сферическое облако, состоящее самых разных тел, вращающихся по самым разнообразным орбитам вокруг Солнца. На расстоянии более 100 000 а.е. (примерно 1 световой год) Солнце уже не может что-либо удерживать своей гравитацией, поэтому там облако Оорта плавно сходит на нет и начинается межзвёздная пустота.
Привожу иллюстрацию из Википедии, на которой наглядно показаны сравнительные размеры Облака Оорта и внутренней части Солнечной системы:
Для сравнения показана так же орбита Седны (Объект Рассеянного Диска, карликовая планета диаметром около 1000 км). Седна — один из самых далёких объектов, известных на данный момент, перигелий её орбиты равен 76 а.е., афелий — 940 а.е. Открыта в 2003 году. Кстати, её бы вряд ли открыли, если бы она сейчас не находилась в районе перигелия своей орбиты, то есть на ближайшем к нам расстоянии, хотя это и в два раза дальше, чем до Плутона.
Комета — это ледяное малое тело (водяной лёд, замёрзшие газы, немного метеоритного вещества), из этих тел в основном и состоит Облако Оорта. Хотя на таких огромных расстояниях современные телескопы не могут видеть объекты размером около километра, теоретически предсказывается, что малых тел в Облаке Оорта имеется несколько триллионов (!!!). Все они и есть потенциальные ядра комет. Однако, при таких грандиозных размерах облака, среднее расстояние между соседними телами там измеряется в миллионах, а на окраинах в десятках миллионов километров.
Всё, что сказано об облаке Оорта открыто «на кончике пера», так как хотя мы и находимся внутри него, оно находится от нас очень далеко. Но каждый год астрономы открывают десятки новых комет, приближающихся к Солнцу. Некоторые из них, самые долгопериодические, были заброшены в нашу часть Солнечной системы именно из облака Оорта. Как это могло произойти? Что именно забросило их сюда?
Как бы то ни было, каждый год к своему перигелию приближаются новооткрытые кометы, как короткопериодические, прибывшие из пояса Койпера и Рассеянного диска (период обращения вокруг Солнца — до 200 лет), так и долгопериодические — из облака Оорта (им, для оборота вокруг Солнца требуются десятки тысяч лет). В основном, они не подлетают слишком близко к Земле, поэтому их видят только астрономы в Но иногда такие гостьи устраивают красивейшее космическое шоу:
Что будет, если всё таки комета или астероид упадёт на Землю, ведь это уже много раз случалось в прошлом? Об этом в
Астероиды всегда представляли опасность для Земли - достаточно посмотреть на пример с исчезновением динозавров, но с тех пор минуло уже более 60 млн. лет. За все время своего существования человечество не сталкивалось с такой проблемой, да и, что греха таить, задумываться над этим стали по большей части лишь в 20 веке, когда в руки астрономов попали современные мощнейшие телескопы. К данной теме обратилась и передача канала Рен-ТВ «Военная тайна», в которой диктор бодрым голосом поведал слушателям о том, что 4 мая 2062 года Землю ожидает глобальная катастрофа, которая будет вызвана падением астероида VD17. Масштаб катастрофы и ее вероятность явно преувеличены, но вероятность того, что человечество может повторить судьбу динозавров, действительно существует.
В настоящее время число потенциально опасных астероидов оценивается в 10 – 20 тысяч штук. Но они не представляют смертельной опасности для человечества. Исследования Дэвида Рабиновича и его коллег из Йельского университета США позволяют сделать вывод, что оценка крупных околоземных астероидов была сильно завышена минимум вдвое. Если раньше ученые говорили о почти 2000 объектах с диаметром более 1 км., то сейчас их число сократилось до 500-1000 штук. Данная оценка количества небесных тел была получена с помощью системы слежения за астероидами NEAT, смонтированной на телескопе ВВС США на вершине горы Халеакала, расположенной на Гаваях. В настоящее время почти все астероиды этой весовой категории определены, это же относится и к астероидам размером около 10 км в диаметре, которые способны уничтожить жизнь на планете. По версии ряда ученых, именно столкновение Земли с небесным телом диаметром около 10 км привело к вымиранию динозавров и примерно 70% флоры и фауны планеты.
На сегодняшний день науке известны два наиболее опасных астероида - Апофис и VD17. Оба астероида были обнаружены еще в 2004 году. Апофис представляет из себя астероид диаметром в 320 метров и весом почти 100 млн. тонн. Вероятность того, что данное небесное тело столкнется с землей 13 апреля 2036 года оценивается как 1:5000. До недавнего времени данный астероид по Туринской шкале астероидной опасности шел в лидерах, однако наблюдение в течение 475 дней за небесным телом VD17 вывело в лидеры его. Данный астероид диаметром в 580 метров и весом под 1 миллиард тонн имеет наибольшую из известных сегодня вероятностей столкновения с Землей. Его шансы на столкновение с нашей планетой в 2102 году оцениваются как 1:1000.
Астероид такого размера как VD17 при столкновение с Землей образовал бы кратер диаметром 10 км и спровоцировал бы землетрясение силой 7,4 балла по шкале Рихтера (при этом произошло бы выделение порядка 10 тыс. мегатонн энергии, что сопоставимо со всем земным арсеналом ядерного ). К счастью, у нас, а точнее даже у следующего поколения, есть еще век на то, чтобы предпринять какие-либо действия на этот счет.
Если говорить о Туринской шкале, то оба этих небесных тела – Апофис и VD17 - имеют очень малое значение по шкале опасности - 1 и 2 балла соответственно. Чтобы продемонстрировать, что это означает, приведем ниже саму шкалу.
События, не имеющие последствий
0 – вероятность столкновения Земли с космическим телом равна 0 или ниже вероятности столкновения Земли с неизвестным науке небесным телом сопоставимого размера в течение ближайших десятилетий. Такую же оценку получают небесные тела, которые просто сгорят в атмосфере Земли.
События, которые заслуживают осторожной проверки
1 – вероятность столкновения с Землей чрезвычайно низка или равняется вероятности столкновения планеты с неизвестным небесным объектом того же размера.
Пристальное внимание астрономов, события, заслуживающие беспокойства
2 – небесное тело приблизится к Земле, но столкновение при этом окажется маловероятным.
3 – достаточно тесное сближение с планетой с вероятностью столкновения от 1% и выше. Столкновение грозит планете локальными разрушениями.
4 – достаточно тесное сближение с планетой с вероятностью столкновения от 1% и выше. Столкновение с Землей грозит региональными разрушениями.
Угрожающие Земле события
5 – достаточно тесное сближение с планетой с серьезной вероятностью столкновения, которое может сопровождаться региональными разрушениями.
6 – достаточно тесное сближение с планетой с серьезной вероятностью столкновения, которое может спровоцировать глобальную катастрофу.
7. – достаточно тесное сближение с планетой с очень высокой вероятностью столкновения, может вызвать катастрофу глобального масштаба.
Неизбежные столкновения
8 – столкновение Земли с небесным телом, вызывающим местные разрушения (подобные события отмечаются раз в 1000 лет)
9 – столкновение Земли с небесным телом, которое вызовет глобальные разрушения на планете (подобные события отмечаются раз в 1000-100 000 лет)
10 – столкновение Земли с небесным телом, которое приведет к глобальной катастрофе (подобные события фиксируются раз в 100 000 лет и более).
Несмотря на столь низкую вероятность столкновения с двумя известными науке астероидами не стоит сбрасывать со счетов другие, более мелкие, диаметром от 100 до 300 метров. Падение такого небесного подарка на Землю может обернуться потерей какого-нибудь крупного города. И в данном вопросе на первое место выходит оперативность обнаружения таких небесных тел. Очень важно не «проспать катастрофу».
Воронка от падения астероида в Аризонской пустыне
Так, астероид DD45 был обнаружен 28 февраля 2009 года и уже через три дня опасно близко приблизился к Земле. Астероид AL30 через три часа после своего обнаружения пролетел на высоте в 130 000 км., то есть ниже орбиты искусственных спутников Земли. Были случаи, когда астрономы обнаруживали опасный объект уже после опасности. Так, 23 марта 1989 года астрономы открыли 300-метровый астероид Асклепий, который пересек орбиту нашей планеты в точке, в которой Земля была лишь 6 часов назад. Астероид был обнаружен уже после того, как отлетел от Земли. Поэтому главная опасность заключается не в том, что астероид размерами 300 метров и более столкнется с Землей, она достаточно мала, а в том, что он будет обнаружен слишком поздно.
Над решением данной проблемы работают не только в США, но и у нас в стране. Процесс противодействия астероидной угрозе включает в себя три компонента: 1) регулярный поиск новых астероидов и проведение мониторинга уже известных ученым объектов, представляющих опасность для планеты; 2) проектирование средств для наблюдения и активного противодействия астероидам; 3) разработка точных и надежных средств противодействия.
Владимир Дегтярь - член-корреспондент Российской академии наук - считает, что на 2-ом и 3-ем этапах можно было бы использовать универсальный космический аппарат «Капкан», который способен либо изменить орбиту небесного тела, либо уничтожить его, а для наблюдения и исследования характеристик астероида применять космический аппарат-разведчик «Каисса». Разработка данных аппаратов в нашей стране ведется.
Самонаводящийся, высокоточный ударный космический аппарат «Капкан» состоит из головки самонаведения, двигателя, аппаратуры ориентации и стабилизации. Он может комплектоваться одним ударным или переменным числом отделяемых от аппарата ударных модулей, каждый из которых обладает собственной двигательной установкой. После обнаружения астероида, приближающегося к Земле, «Капкан» выходит на заданную траекторию. Бортовые средства аппарата устанавливают параметры движения небесного тела и вносят корректировки в траекторию полета корабля. Позже происходит отделение ударных блоков, аппаратура корабля фиксирует последствия удара по небесному телу и передает их на Землю.
Главная проблем состоит в том, как сделать так, чтобы «Капкан» оказался в нужное время в нужном месте, ведь чем меньше размер астероида, тем больше возрастают требования к дальности его обнаружения и скорости перехвата. Предстартовая подготовка должна занимать менее двух суток. Задачу, как доставить «Капкан» к астероиду, планируется решить с помощью перспективных ракет-носителей: к астероидам диаметром 600-700 метров - с помощью ракеты «Русь-М», к астероидам диаметром до 300 метров - с помощью ракеты «Союз-2».
По оценкам специалистов ОАО «ГРЦ Макеева», сумма затрат на создание необходимых космических аппаратов и их адаптацию к ракетно-космическим комплексам обойдется приблизительно в 17 млрд. руб. и займет около 10 лет. Деньги достаточно большие, но не идущие ни в какое сравнение с возможными затратами на восстановление поврежденной каким-нибудь случайным астероидом инфраструктуры.
Использованы источники:
www.nationalsafety.ru/n44319
www.grani.ru/Society/Science/m.102596.html
www.galspace.spb.ru/index65-3.html
Страница 1 из 2
Проблема астероидной опасности – это аспект глобального характера, связанный с угрозой столкновения с Землей одного или нескольких астероидов, которое в нынешних условиях стало бы неизбежным, а по своим последствиям было бы сопоставимо с ограниченной термоядерной войной. Около десятка тысяч астероидов регулярно приближается к нашей планете – вопрос времени состоит лишь в том, когда и в каком месте произойдет удар. Несмотря на всю серьезность угрозы и катастрофичность возможных последствий, Земля плохо подготовлена к потенциальному столкновению. Даже экспертам лишь с огромным трудом удается рассчитать траектории космических обломков.
В марте 2014 года группа ученых во главе с Аланом Харрисом (Alan Harris ) приступила к экспериментам по моделированию конца света. Этот исследователь возглавляет международный проект защиты от астероидов под названием « NeoShield » («Новый щит»), осуществляемый в Германском центре авиации и космонавтики (DLR ). Кстати, суть экспериментов не настолько ужасна, как можно было бы себе представить, судя по их направленности: находящиеся в лаборатории исследователи просто стреляют из газовых пушек по искусственным миниастероидам. После обстрела они контролируют причиненные разрушения. Может быть, однажды эти эксперименты помогут спасти мир от столкновения с каким-нибудь пришельцем из Вселенной: во всяком случае, Харрис говорит о том, что мы должны более детально изучить состав астероидов, чтобы быть в состоянии отклонять их от своих орбит.
В Солнечной системе уже обнаружено свыше 600 тысяч астероидов. По меньшей мере с десяток тысяч из них с определенной периодичностью приближается к Земле. Эти так называемые «околоземные объекты» (ОЗО) серьезно беспокоят экспертов. Их столкновение с нашей планетой привело бы к катастрофическим последствиям, однако мы до сих пор почти не подготовлены к этому.
О реальности астероидной опасности свидетельствуют в том числе огромные кратеры на Луне, которые можно каждую ночь наблюдать на её поверхности невооруженным глазом. Совсем недавно, 11 сентября 2013 года, в естественный спутник Земли врезался очередной астероид массой 400 кг и размером с бытовой холодильник, который летел со скоростью 61 000 км/ч. После себя он оставил кратер диаметром около 40 метров.
Однако специалисты не ожидали этого столкновения. По словам Хосе Мадьедо (Jos é Madiedo ) из андалузского университета Уэльвы, Испания, «наблюдать астероиды трудно». Этот астроном лично был свидетелем столкновения космического обломка с Луной. «Большинство из них имеет очень темную поверхность. Поэтому увидеть их можно только в том случае, когда они достаточно велики и находятся сравнительно близко».
Недавно около Земли пролетел 270-метровый астероид (2000 EM 26) под названием «Моби Дик» (Moby Dick ) – во всяком случае, существует такое предположение. Он был открыт в 2000 году, и согласно расчетам, должен был вернуться в феврале 2014 года. Однако, когда астрономы направили свои телескопы на предполагаемую зону его пролета, они ничего не увидели. Моби Дик исчез. По словам Алана Харриса, такое случается. «Допустим, какая-либо обсерватория обнаруживает астероид. После этого требуется несколько часов наблюдения для того, чтобы рассчитать траекторию его полета. И только тогда мы можем грубо предсказать, где он будет находиться в ближайшую ночь.
Начиная со второй ночи, ученые могут рассчитать его местонахождение до следующей недели, затем на несколько месяцев вперед. Если в этот период будет плохая погода, то всё пойдет насмарку. Тогда ни у одного телескопа в мире уже не будет ни единого шанса снова увидеть обнаруженный астероид». Летающие обсерватории тоже способны отслеживать лишь незначительную часть космических обломков.
Тех, кто боится угрозы, Харрис успокаивает математическими раскладами: «Если мы обнаруживает астероид только за год до того, как он приближается к Земле, то это означает, что он должен быть довольно небольшим». По прогнозам ученого, «астероид, достаточно крупный для того, чтобы причинить вред нашей планете, мы бы увидели за 10-20 лет до его приближения».
По словам астрофизика Марио Трилоффа (Mario Trieloff ) из Гейдельбергского университета, действительно крупные обломки на самом деле довольно редки: «астероиды вдвое крупнее встречаются в 10 раз реже». Существует около тысячи астероидов, которые имеют размер больше 1 километра и при этом пересекают орбиту Земли.
Они достаточно крупны для того, чтобы стать потенциально опасными для нас – более крупные могут вызвать ядерную зиму. Трилофф утверждает, что «90 процентов из них известны ученым». Ни одно из числа этих крупных космических тел в ближайшие 100 лет, скорее всего, не столкнется с Землей, даже если пролетит, возможно, довольно близко от неё.
Но что делать, если какой-то более крупный обломок действительно будет угрожать столкновением с нашей планетой? Ведь до сих пор не существует космической миссии, в рамках которой проводилось бы реальное испытание технологии противоастероидной защиты. Международная координация усилий, направленных на такую защиту, осуществляется слишком медленно, и «спасители мира» рискуют погрузиться в джунгли аббревиатур: SMPAG (Группа планирования и консультаций по космическим миссиям), IAWN (Международная сеть оповещения об астероидной опасности), UNCOPUOS (Комитет ООН по мирному использованию космического пространства) – вот названия лишь нескольких организаций, в которые объединяются эксперты по астероидам.
