Астероиды и метеориты
03.09.2002 (хр.00:50:00)
Действительно ли серьезна угроза столкновения Земли с астероидом 1 февраля 2019 года или эта опасность абстрактна и надумана? Существуют ли способы защиты от незваных небесных пришельцев или, даже реализуя Армагеддон, мы окажемся беззащитны перед изощренным космическим снайпером? О тунгусском метеорите, «разбившейся» планете по имени Фаэтон и метеоритном дожде сегодня после полуночи академик РАН Самвел Григорян.
Участник:
Самвел Самвелович Григорян — действительный член РАН, профессор МГУ, сотрудник НИИ Механики МГУ
Предварительный план дискуссии:
· Астероиды, история открытий, гипотеза древних — загадочная «планета Фаэтон».
· Из чего состоят астероиды, каковы их размеры.
· Как астероиды ведут себя в космосе — траектории и скорость движения.
· Могут ли астероиды угрожать Земле и может ли человек
· Метеориты — что это такое, каково их происхождение.
· Из чего состоят метеориты и чем они отличаются от астероидов.
· Как происходит падение метеорита, можно ли наблюдать это с Земли?
· Какие «исторические» метеориты известны астрономам.
· Тунгусский метеорит — в чем его парадоксальность и каковы способы интерпретации этого феномена. Каковы основные течения в данном направлении за последние 20 лет.
Обзор темы:
Астероиды. История открытий. До начала 19 века астрономы знали только семь планет, причем Уран был открыт английским ученым Гершелем только в 1781 г. Однако, согласно правилу немецких астрономов Тициуса и Боде, по которому расстояния планет от Солнца возрастают в геометрической прогрессии, между Марсом и Юпитером оказывался «математический промежуток», заставлявший предположить, что
В ночь на 1 января 1801 г. на острове Сицилия Джузеппе Пиацции обнаружил примерно там звездочку
Движение астероидов. Орбиты большинства известных малых планет (около 98%) расположены между орбитами Марса и Юпитера. Они образуют так называемый «главный пояс» астероидов. Все они движутся в прямом направлении (т.е. в ту же сторону, что и все планеты), и периоды их обращения вокруг Солнца составляют в зависимости от расстояния от трех до девяти лет. Линейная скорость движения — примерно 20 км/сек. Большинство орбит располагается близко к плоскости эклиптики, т. е. к плоскости орбиты Земли. Однако есть исключения. Так, известны астероиды, находящиеся за орбитой Юпитера — например, астероид № 2060 Хирон (открыт в 1977 г.). Его перигелий (ближайшая к Солнцу точка орбиты) лежит внутри орбиты Сатурна, а афелий (точка максимального удаления) — почти у самой орбиты Урана. Предположительно, такие дальние астероиды образуют свой пояс — пояс Койпера. Есть и группы астероидов, которые в своем движении приближаются к Земле — это астероиды 1221 Амур, 1862 Аполлон, 2962 Атон, к каждому из которых примыкают группы малых астероидов («семейства»). Они пересекают земную орбиту изнутри и в принципе могут встретиться с Землей. Например, в 1932 в Бельгии был открыт Амур 1221, который прошел на расстоянии 16,5 млн. км от Земли, 2101 Адонис приближался к Земле на 1,5 млн. км. , 2340 Хатхор — на 1,2, 4179 Таутатис — на 3,6 млн. км. (8 декабря 1992 г.). 8 марта 2002 г. астероид ЕМ7 прошел в 450 тыс. км от Земли, 14 июня — 2002 MN — в 100 тыс. км.
В отличие от планет, орбиты движения астероидов сильно колеблются около своего среднего положения. С амплитудой орбиты меняется и ее полуось, и эксцентриситет, и наклон. Эти колебания включаются как составная часть в колебания большего периода — тысячи и десятки тысяч лет. Это затрудняет и наблюдения за астероидами, и предсказания их перемещений — т. е. орбита каждого астероида не является жесткой и ее форма меняется с течением времени. Кроме того, астероиды постоянно вращаются вокруг своей оси, причем период вращения колеблется от долей часа до сотен часов. Говоря упрощенно, каждая орбита — непрерывно пульсирует, и при этом — вращается. Все это приводит к непрерывному перемешиванию орбит астероидов и, следовательно, к перемешиванию и движущихся в них объектов. Это делает возможным столкновения астероидов друг с другом, что при скорости 5 км/сек. влечет к их разрушению.
Форма и размеры астероидов. Астероиды очень малы и сила тяжести их ничтожна. Поэтому она не в состоянии придать им форму шара, подобно планетам и их спутникам. Часто астероиды существуют в виде особых агрегатов, состоящих из отдельных блоков, удерживающихся друг при друге силами тяготения, но при этом не сливающимися в одно тело. Наблюдения над светоизлучением астероидов подтвердило предположение об их неправильной форме — их блеск необычайно быстро падает с ростом фазового угла: изрытость поверхности приводит к тому, что на освещенной Солнцем стороне одни участки экранируют другие. Дальнейшее подтверждение неправильности формы и шероховатости поверхности дали снимки с космических аппаратов. Так, 29 октября 1991 г. американский космический аппарат «Галилео» передал на Землю изображение астероида 951 Гастра (снимок был сделан с расстояния 16 тыс. км).
Возможность снимать астероиды помогла определить их размеры. Так, Гастра имеет размер 12 х 16 км. Сейчас самым большим астероидом считается, естественно, астероид № 1 — Церера (не случайно он был замечен первым), его диаметр — 1003 км. Астероид 2 Паллада имеет уже 608 км в диаметре, а в среднем диаметром от 250 до 300 км обладает не более 20 астероидов. В целом же они крайне малы, часто — менее 50 км в диаметре (но не следует забывать о скорости их движения!).
Вещественный состав и температура малых планет. Фотометрические исследования показали, что астероиды сильно различаются по степени черноты вещества, слагающего их поверхность. Некоторые состоят из черного вещества, напоминающего сажу, их называют углистыми (класс С). Астероиды другого класса условно называют каменными (класс S), они напоминают глубинные горные породы Земли. Кроме того, существует класс
В отличие от метеоритов — астероиды представляют собой тела рыхлые и непрочные. Астероиды — насквозь холодные, безжизненные тела. Предположительно,
Низкая температура тел, движущихся в кольце астероидов, означает, что диффузия в астероидном веществе «заморожена». Атомы не способны покидать свои места. Однако, на поверхности астероидов наблюдаются так называемые треки — тонкие каналы, пробитые частицами космических лучей в астероидном веществе, а также крошечные кратеры, созданные столкнувшимися с астероидами
Происхождение и формирование астероидов. В период формирования солнечной системы условия на протопланетном диске не были одинаковыми на разных расстояниях от Солнца и менялись с течением времени. Вещество охлаждалось вдали от Солнца, но ближе к нему
Была ли луна астероидом? Скорее всего — нет. Сходство состава вещества Земли и Луны предполагает скорее их совместное образование как двойной планеты из облака допланетных тел, окружавших Солнце (теория Е. Л. Рускол, развивавшей взгляды О. Ю. Шмидта, в настоящее время получившая всемирное признание, что, конечно, не исключает возможность существования других мнений).
Может ли Земля столкнуться с астероидом и как этого избежать? Теоретически — безусловно, может, и более того, есть предположения, что в далеком прошлом подобные столкновения уже имели место и повлекли за собой ряд катастроф. В еще более раннее время так называемые «столкновительные процессы» сыграли большую роль в формировании планетной системы. Однако последствия столкновений не всегда глобальны — они могут носить и локальный характер.
В настоящее время (и уже довольно давно) существуют специальные организации, лаборатории, проекты и проч., которые разрабатывают технические возможности предотвращения столкновения космических объектов с Землей (фонд «Космический щит», программа «Космическая защита Земли» и проч.). Анализируются различные способы воздействия на опасные объекты — кинетический, механический, лазерный, ядерные взрывы. Но пока однозначного решения нет, и до него еще далеко.
Естественно, обнаруженный в штате
Метеориты. Как метеориты падают на Землю? Каменные и железные тела, упавшие на Землю из межпланетного пространства, называются метеоритами. В околоземном пространстве движутся различные метеориты — космические осколки больших астероидов и комет. Их скорости лежат в диапазоне от 11 до 72 км/сек.
Явления вторжения космических тел в атмосферу имеют три основных стадии:
1. Полет в разреженной атмосфере, где взаимодействие молекул воздуха носит корпускулярный характер. Частицы воздуха соударяются с телом, от этого оно нагревается.
2. Полет в атмосфере в режиме непрерывного обтекания тела потоками воздуха. На этой стадии перед телом возникает головная ударная волна, повышается давление и температура. Возникает эффект деформации тел и оплавление.
3. При приближении к поверхности Земли сопротивление воздуха увеличивается. Появляется эффект свечения (так называемые метеоры или падающие звезды). Иногда метеорит распадается в атмосфере на несколько мелких элементов, что наблюдается как «метеоритный дождь». Падение сопровождается эффектом ударной волны, могут произойти возгорания.
4. Когда метеорит достигает поверхности Земли, он врезается в нее, оставляя на ней «космический шрам» — метеоритный кратер или воронку.
Состав метеоритного вещества. Метеориты состоят в основном из железомагнитных селикатов и никелистого железа. В незначительных количествах присутствуют сульфиды железа. Тут возникает вопрос: если метеориты — осколки астероидов, почему их химический состав столь однороден. Иными словами — почему падают на Землю только в основном куски металла (реже — камня), а не другого вещества? Наиболее распространены среди метеоритов так называемые хондриты, каменные метеориты, состоящие в основном из железомагнезиальных силикатов, которые содержат округлые зерна — хондры, иногда хорошо видимые на поверхности излома и легко выкрашивающиеся из метеорита. Размеры хондр различны — от микроскопических до сантиметровых. Они занимают значительный объем метеорита, иногда — до половины, и слабо цементированы межхондровым веществом с матрицей. Состав матрицы бывает идентичен с составом хондр, но иногда отличается от него. Такая структура присуща только метеоритам, и больше они не встречается нигде. Хондриты содержат мелкодисперсное никелистое железо, сульфиды и другие минералы. По поводу происхождения хондритов существует множество гипотез, но все они — спорные.
История падений метеоритов. История эта — довольно хорошо известна, поскольку,
В России наиболее значительны — 12 февраля 1947 г.-
Сотрудники НИИ Механики МГУ. В. П.Стулов и академик Г. И. Петров предложили теорию — если уменьшать плотность массы, то будет расти и размер тела, а следовательно более значительным будет сопротивление атмосферы, и тогда давление воздуха сможет его затормозить, а ударная волна будет валить деревья. Если это был лед, то он растаял. Но тут есть противоречие: «искомая» плотность такого тела должна быть в 10 раз меньше плотности самого рыхлого снега. Но объяснение есть — если рассматривать торможение плотного тела, то оно будет ничтожно. Какие давления испытывает тело за эти секунды? Сжатый воздух, ударная волна, нагретый воздух, при этих условиях при приближении к Земле 10 000 атмосфер! Прочность камня и металла существенно меньше (бетон марки 500 — т. е. выдерживает 500 атмосфер). Причем у поверхности давление нарастает, т. к. там больше плотность воздуха. А это значит, что на определенной высоте тело должно превратиться в кучу щебня, который в свою очередь будет расплющиваться, а еще через несколько километров — полностью затормозится. Нечто аналогичное происходит с болидами, большими метеоритами — они как бы взрываются, а их обломки со вспышкой резко тормозятся. Видимо в данном случае это было ядро маленькой кометы, состоящее изо льда, поэтому обломки быстро растаяли.
Столкновение кометы с Юпитером летом 1984 г., которого все ждали, тоже не состоялось, по этой же причине (и С. Григорян предсказал это).
Примерно в 1997 г. в Италии в Болонье была встреча всех, кто занимается проблемой метеоритов, Григорян был ее участником. Но американцы, которые до этого выдвинули теорию, что Тунгусский метеорит был каменным, просто не явились на эту встречу.
Из статьи С. Лескова «Астрономы вычислили день, когда погибнет планета» (Известия, 2002)
1 февраля 2019 года астероид 2002NT7 может столкнуться с Землей. Диаметр астероида — более 2 километров. Это первый в истории астероид, опасность которого для нашей планеты получила положительную оценку по специальной шкале Палермо. Рейтинг 2002NT7 — 0,06. В случае столкновения такого тела с Землей может быть уничтожен целый континент и возникает угроза глобальных климатических изменений. Леденящие душу сообщения о неминуемой встрече с астероидом заполонили все мировые агентства.
Для человека с улицы Солнечная система состоит из Марса, колец Сатурна и Тунгусского метеорита. Чудовищные, на тысячи гектаров разрушения в сибирской тайге, которая не в состоянии вернуться к жизни даже спустя 100 лет, для многих являются доказательством опасности встречи Земли с астероидом. (По научной терминологии, метеорит — это остатки астероида после падения на Землю.) Еще один пример падения метеорита: гибель динозавров, случившаяся 65 млн. лет назад. Недавно родилась свежая научная теория: 200 млн лет назад произошло падение еще одного метеорита, оно истребило всех нединозавров, зато динозавры пошли в рост…
«В случае столкновения Земли с крупным небесным телом возникает эффект „ядерной зимы“, — говорит известный климатолог, заместитель директора Института физики атмосферы,
Врага надо знать в лицо. Что же представляет собой грозный и неумолимый 2002NT7? Кстати, в ближайшие полтора года его без помех может увидеть на небосклоне каждый желающий. Если астероид попадет в Землю, произойдет это на скорости 28 км в секунду — почти в 4 раза быстрее, чем летают военные стратегические ракеты. За полтора года в НАСА собираются точно рассчитать орбиту астероида, который совершает полный оборот вокруг Солнца за 837 суток.
Существуют ли способы защиты от незваных небесных пришельцев? В Англии принято решение о создании Национального центра информации об астероидах и кометах. Это учреждение будет получать финансирование через Министерство науки. Одна из задач центра — эвакуация населения из районов возможного бедствия. Министр науки лорд Сейнсбери сказал такие слова: «Хотя шансы катастрофы невелики, исключить такую возможность нельзя. Я считаю, что информацию об астероидах и кометах надо сделать общедоступной». Логика понятная: пациенту лучше знать диагноз, даже если ничего хорошего он не предвещает. В развитие своей инициативы Англия обратилась в Европейское космическое агентство с предложением провести ряд научных встреч по этому поводу.
Счастье, что не всякий астероид опасен. Всего астрономы обнаружили уже несколько тысяч таких объектов. Но если размер астероида меньше 1 км, он почти без следа сгорит в атмосфере.
Но почему, вооружившись космической техникой, мы обязаны, как старик у моря, покорно ждать, окажется ли астероид снайпером? Остроумный способ борьбы с астероидами предложил русский ученый Игорь Ярковский еще в начале века. Одну сторону астероида надо окрасить с помощью автоматических зондов в черный цвет, за счет взаимодействия с космической радиацией и тепловой волной это создаст реактивный момент, который изменит траекторию астероида. Если учесть, что в прошлом году американский зонд впервые приземлился на астероид Эрос, этот проект уже не выглядит фантастическим.
Второй способ — агрессивный, напоминающий фильм «Армагеддон». Взорвать, уничтожить, разнести астероид в клочья. Эксперимент по оценке эффективности (эффектность проверять не надо — здесь все ясно) этого метода будет проведен 4 июля 2005 года. В этот день космический аппарат НАСА «Проникающий удар» выпустит снаряд весом в 350 кг в комету «Темпл 1».
«Угроза от астероида? Боже мой, ничего глупее в жизни не слышал, — говорит доктор
Современное компьютерное моделирование позволяет оценить вероятность встречи Земли с крупным астероидом диаметром более 1 км. Такие небесные тела встречаются Земле один раз в 100–300 тысяч лет. Астероиды, способные разрушить город или вызвать цунами, попадаются на пути чаще — раз в 1000–10 000 лет. Пока максимальную (одна трехсотая) вероятность столкновения с Землей имеет астероид 1950ДА, но он может встретиться нам лишь в 2880 году.
После того, как этим летом недалеко от Земли
Так искать астероиды или нет? Астероид не уличный хулиган, его угроза далека и абстрактна, а потому приятно волнует воображение. Точнее всех это прочувствовал, кажется, писатель Владимир Сорокин, свидетельством чему его последний роман «Лед». Все мы родом, оказывается, из астероида…
Мнение экспертов и народа:
Андрей ИВАНОВ, заместитель руководителя лаборатории метеоритики Института геохимии и аналитической химии РАН: «Угроза астероидной опасности существует, но опасаться ее нужно ровно в той степени, в какой мы опасаемся столкновения нашего тела с автомобилем, выходя на улицу. К тому же очень часто ученые поднимают тему астероидной опасности исключительно в меркантильных целях: ученым всего мира всегда не хватает денег, а астероидная опасность — та область исследований, на которую охотно выделяются средства».
Анатолий БЕЛОВ, сотрудник Центра прогноза геофизической обстановки: «Особенно опасаться не стоит. То, что астероид движется к Земле, не значит, что будет столкновение. Погрешность при вычислении вероятной орбиты объекта к 2019 году может достичь нескольких миллиардов километров».
Валентин ГНЕУШЕВ, режиссер: «Если они действительно встретятся, то это будет очень хорошо. Можем снять свой российский «Армагеддон»».
Петр МАРЧЕНКО, НТВ: «Чему быть — того не миновать. Мы все умрем
Петр СОУЛЯК, 35 лет, фотограф: «Если он прилетит только в 2019 году, тогда не боюсь. Это ведь еще 17 лет ждать. Можно и не дожить. Если бы я узнал, что он столкнется с Землей завтра, тогда бы боялся. Ведь до завтра не успеешь сделать всего, что запланировал. Даже попрощаться со всеми не успеешь».
Евгений ПЛАТОНОВ,
Александра ВОРНЯНСКАЯ, 53 года, бухгалтер: «Конечно, боюсь. Мало нам терактов, войн, бандитских нападений, так еще и космос против нас. Страшно жить на свете. А если не дай бог упадет на Россию? Ужас! Но, может, он в океан свалится? Но тогда ведь нас всех затопит! Не приведи господи мне эти страсти увидеть».
Евгений АВЕРКИН, 20 лет, студент: «Если предположить, что астероид столкнется с Россией, тогда, конечно, страшно. Но я надеюсь, что он столкнется с Америкой. Вот тогда я порадуюсь. Не люблю американцев».
Библиография
Бронштейн В. А. Применение теории Григоряна к расчету дробления гигантских метеороидов//Астрономический вестник. 1994. Т. 28. № 2.
Вознесенский А. В. Падение метеорита 30 июня 1908 г. в верховьях реки Хатанги//Мировидение. 1925. Т. 14. № 1.
Григорян С. С. К вопросу о природе Тунгусского метеорита//Доклады АН СССР. 1976. Т. 231. № 1.
Григорян С. С. О движении и разрушении метеоритов в атмосферах планет//Космические исследования. 1979. Т. 17. № 6.
Григорян С. С. О столкновении кометы
Григорян С. С. О математическом моделировании динамики разрушения и торможения метеорита в атмосфере планеты//Доклады РАН. 1996. Т. 350. № 1.
Григорян С. С., Крымский А. В. О математическом моделировании процесса торможения, дробления и растекания метеоритов в атмосферах планет//Доклады РАН. 1998. Т. 361. № 2.
Кандыба Ю. Л. Трагедия Тунгусского метеорита. Красноярск, 1998.
Космическая Защита Земли 2000.
Кринов Е. Л. Железный дождь. М. , 1981.
Плеханов Г. Ф. Тунгусский метеорит: воспоминания и размышления. Томск, 2000.
Ровинский Р. Е. Развивающаяся Вселенная. М. , 1996.
Ромейко В. А. Тунгусский метеорит: история исследования. М. , 1996.
Симоненко А. Н. Астероиды или тернистые пусти исследований. М. , 1985.
Chayba C. F., Thomas P. J., Zahnle K. J. The 1908 Tunguska explosion: Atmospheric disruption of a stony asteroid//Nature. 1993. V. 361.
Hills J. N., Goda M. P. The fragmentation of small asteroids in the atmosphere//Astronomical Journal. 1993. V. 105. N 3.
Тема № 131
Эфир 03.09.2002
Хронометраж 00:50