Работа представлена на школьных конференциях «Космический патруль», «ЮНИОР» в 1998 году
Очевидно, что наиболее важным вопросом в изучении Тунгусской проблемы является установление природы Тунгусского тела. Такие попытки предпринимались за всю историю исследования неоднократно [13]. К числу прямых доказательств факта взрыва в эпицентре, помимо лесоповала деревьев и ряда геофизических эффектов, также можно отнести механические и ожоговые повреждения стволов деревьев и их ветвей. Обнаруженные целым рядом исследователей в различные годы [10], они существенно дополнили первоначальную картину катастрофы. Но как писал академик Николай Васильевич Васильев: «Время безжалостно стирает следы Тунгусского взрыва, некоторые исчезают на наших глазах, как это произошло с повалом деревьев...» [14]. Действительно, вывал на склонах долины Чургима исчез почти полностью. Упала большая часть стояков в эпицентре. Гигантский пожар 1994 года стер следы катастрофы в долине Хойского ручья. Поэтому, начиная с 1997 года, основная часть московских школьных экспедиций нацелена на фиксацию оставшихся следов Тунгусской катастрофы, и, прежде всего, на реализацию программы «Образ».
Летом 1992 года вблизи эпицентра в урочище Чургима участниками экспедиции было обнаружено небольшое сухое «катастрофное»*, пережившее катастрофу 1908 г., дерево диаметром 20–25 см и высотой около 7 метров. Внимание исследователей привлекли два необычных повреждения в виде небольших дупел на стволе, находящиеся на высоте 2–2,5 метра и сориентированные в сторону взрыва космического тела 1908 года. Дупла расположены вертикально и имеют следующие примерные овальные размеры: 25х15. Причина их возникновения и отношение к Тунгусской катастрофе долгое время оставалась невыясненной.
Летом 1996 года состоялась очередная комплексная экспедиция отдела астрономии Московского городского дворца детского (юношеского) творчества к месту Тунгусской катастрофы. Шестая по счету экспедиция, начиная с 1991 года, была наиболее успешной. Программой работ предусматривался осмотр южной и западной окрестности эпицентра с целью изучения особенностей повреждения катастрофных деревьев. Во время плановых маршрутов вблизи эпицентра взрыва были обнаружены массовые механические повреждения стволов, часть из которых были аналогичны найденным в 1992 г.. По сути, было подтверждено совершенное ранее открытие нового факта ранее незамеченного исследователями Тунгусской проблемы [11], которые не обращали внимания на этот специфический вид повреждений из-за его схожести со следами старых лесных пожаров [3,4,9].
История вопроса
Как ни странно, но материал о механическом повреждении деревьев, переживших катастрофу 1908 года, в научной литературе освещен весьма скудно [1,2]. Основная же масса исследований в этой области относится к изучению термического, или как его еще называют, лучевого ожога верхней части деревьев, область распространения которого прослеживается в радиусе 6–9 км от эпицентра взрыва [3–8].
Ожог
Несомненный интерес представляют архивные записи первого исследователя места Тунгусской катастрофы Л.А. Кулика и его помощника Е.Л. Кринова, поскольку их заметки относятся к району наших основных работ – долине ручья Чургим и прилегающих окрестностей. Правда, эти наблюдения описывали исключительно ожоговые повреждения [1,5], а нас интересовали и механические. Вот что пишет Л.А.Кулик по этому поводу в дневниках 1928 г: «В долине ручья Чургима и по склонам гор его левого берега ясно наблюдается неодинаковая степень ожога мертвых лесин, устоявших на корню: сторона, противоположная направлению, куда валился лес, в данном случае южная, обожжена слабее. Поэтому при движении на север мертвый лес кажется светлее, чем при движении на юг...». Осмотр немногих сохранившихся деревьев в современный период в этом районе дает следующую картину – стволы старых деревьев обожжены со стороны склонов. Причина этому низовые пожары, точнее, вихревые потоки, возникающие за стволами деревьев при движении пожаров вверх по склону. Подобную картину можно наблюдать, как на северном, так и на южном склоне долины Чургима и прилегающим к ним сопкам.
Кроме этого, существуют специфические повреждения, обнаруженные на ветвях лиственниц, переживших Тунгусскую катастрофу вблизи эпицентра; их принято называть ожоговые или термические поражения. Л.А. Кулик, отмечая особенности этих термических и механических повреждений деревьев, указывает на характер ожога: «...все верхушки и у сухих, и у сырых сейчас деревьев, как поваленных, так и стоящих на корню, обожжены даже там, где эти верхушки обломаны, с характерным изломом по свежей древесине (нет ожога без излома). Количество же необожженных деревьев, а обгоревших деревьев, в общем, невелико и отвечает нормальному количеству сухостоя в нормальной тайге...». По устному сообщению Л.В. Шумиловой ветки карликовой березы обожжены с образованием «птичьего коготка».
По данным полевых работ 1968 г., пораженные ветви составляют менее 5% от общего числа повреждений деревьев, переживших катастрофу и находящихся в зоне ожога. Длина пораженных участков ветвей составляет от 3 до 100 см. Существенным является факт, что непосредственно под траекторией ожог гораздо слабее, чем в ближайшей окрестности. По характеру ожоговых повреждений можно заключить, что излучающая область имела скорее форму цилиндра, чем шара [8,7].
Нас, как и многих исследователей, интересовал механизм образования подобных повреждений. Возникает как минимум два вопроса:
1. Почему так мала область пораженных веток (3–100 см)?
2. Почему ожог охватил в основном краевые области эпицентра взрыва?
По ряду признаков тунгусский взрыв можно сравнить с ядерным взрывом или мощным вулканическим извержением. В обоих случаях вокруг эпицентра наблюдаются значительные электростатические разряды. Возможно, в этом механизме кроются причины повреждения определенной части деревьев.
Прочие повреждения
В небольшой работе, проведенной в 1960 году, дается краткая классификация типов повреждений деревьев, находящихся в районе Южного и Северного болота и его окрестностях [2]. Авторам, осмотревшим 35 лесных площадок с общей численностью в 360 живых деревьев, переживших катастрофу, удалось выделить около 200, имеющих поражение ствола.
Схематически ими определено три вида повреждений:
1. Прямые вертикальные щели, идущие от основания дерева на высоту 2–3 метра. Кора, расположенная рядом со щелью, часто бывает обожжена;
2. Закручивающиеся щели, начинающиеся от основания дерева или выше и имеющие от 2 до 7 м длины;
3. Прямые щели длиной 10–30 см в верхней части ствола.
Спустя почти тридцать лет нами была проделана подобная работа, но с той лишь разницей, что большинство изучаемых деревьев либо погибли, либо сохранились в виде стояков. В дополнение к указанным выше повреждениям, нами было обнаружено еще два вида, не описанных в научных публикациях по Тунгусскому взрыву. Прежде всего, это круглые и овальные обожженные каверны с характерными размерами от 10 до 40 сантиметров в диаметре. Затем, лентовидные трещины, как правило, прослеживающиеся от вершины дерева до его основания, часто с обожженными краями. Участник последней, четвертой экспедиции под руководством Кулика художник Н.И. Федоров по просьбе Леонида Алексеевича зарисовывал различные виды ожогов. В коллекции его рисунков встречаются лентовидные ожоги на деревьях-стояках, в значительной степени, напоминающие обнаруженные нами в районе стоячего леса. Сопоставляя рисунок Н.И. Федорова с повреждениями, отмеченными в экспедиции 1996 года, можно согласится, что этот вид нередко встречается до сих пор. По глубокому убеждению Леонида Алексеевича Кулика, это были следы молний, сопровождавших взрыв Тунгусского метеорита [1].
Результаты работ и их обсуждение
Целенаправленный осмотр старого леса вблизи Южного болота и в долине «телеграфного леса» (1996–1998 гг.) показал, что от 16% до 79% старых деревьев в эпицентре взрыва имеют разнообразные механические повреждения.
К настоящему времени нам представляется целесообразной следующая классификация всех видов наблюдаемых повреждений по следующим признакам:
1. Термический ожог веток и ствола.
2. Прямые вертикальные щели, идущие от основания дерева до вершины. Сердцевина дерева обнажена. Кора, расположенная рядом со щелью, часто образует наплыв и бывает обожжена.
3. Закручивающиеся щели, начинающиеся от основания дерева или выше и имеющие от 2 до 7 м длины.
4. Прямые щели длиной 10-30 см в верхней части ствола.
5. Зигзагообразные щели, часто с обожженными краями.
6. Овальные и круглые каверны размером 10-40 см с обожженными поверхностями (иногда расположены цепочками вдоль ствола).
Все виды повреждений сфотографированы, отобраны пробы в виде спилов. По приезде в Москву эти материалы были предоставлены для лабораторного изучения специалистам – сотрудникам биологического факультета Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова и сотрудникам Всероссийского научно–исследовательского и информационного центра по лесным ресурсам.
На Биологическом факультете МГУ не смогли однозначно определить причины обнаруженных повреждений. Вот к каким выводам они пришли:
1. По фотографии, где изображены поврежденные участки ствола с оплывшими краями, они обнаружили следы человеческой деятельности – добычи живицы в 20-е годы. А, как нам известно, местные жители-эвенки в этом районе добычей живицы не занимались, впрочем, как не занимались ее добычей и русские по причине удаленности района (90 км от ближайшего населенного пункта).
2. Каверны (дупла) по их заключению возникли в результате отмирания крупных веток. Но на высоте 40–50 сантиметров в этом районе крупные ветки, как у катастрофных, так и у современных деревьев не встречаются.
3. Прямые трещины, по их заключению – следствие морозобоя. Объяснение возникновения прямых трещин на стволе действием морозобоя малоубедительно, т.к. морозобойные трещины, возникающие у лиственниц от переохлаждения сильно увлажненной нижней части ствола, в этом регионе поднимаются на высоту не более 3–5 метра, а трещины, обнаруженные нами, идут по всей длине ствола. Однако зигзагообразные трещины, скорее всего, следует рассматривать именно как результат действия морозобоя.
4. Нехарактерное повреждение катастрофной лиственницы, обнаруженной в юго-восточной части Южного болота. Десятиметровая трещина, идущая от вершины к основанию 15 метрового дерева, по их мнению, вызвана паразитическими грибами, которые проникли вглубь дерева через повреждение ствола (дупло). Но дупло на этом дереве обнаружено не было. Возможно, оно могло быть вызвано ударом молнии, если сердцевина отсырела из-за повреждения древесины.
Специалисты Центра по лесным ресурсам дали свое заключение, согласно которому каверны – результат язвенного рака лиственницы, зигзагообразные трещины – следы морозобоя, и посоветовали обратить внимание на вертикальные трещины с обнаженной сердцевиной, т.к. это, скорее всего и есть след термического ожога, поразившего дерево во время катастрофы. Как мы видим, однозначного мнения у специалистов по поводу повреждений деревьев в этом районе не существует.
Обожженные трещины, ориентированные в сторону склона, как указывалось выше, можно объяснить движением восходящих потоков воздуха при низовых пожарах или в некоторых случаях, просто растрескиванием древесины при низовых пожарах на равнинах с подветренной стороны. По этой причине их изучение в дальнейшем не представляло для нас особого интереса, хотя данные о них мы фиксировали.
Основным предметом исследований стали следующие виды повреждений:
1. Прямые вертикальные трещины с обнаженной сердцевиной, идущие от основания дерева до его вершины. По нашему предположению, это следы ожога молниями. Если наша версия верна, то большое количество катастрофных деревьев с подобными повреждениями свидетельствует о возникновении во время взрыва многочисленных молниевых разрядов, что предсказывалось авторами некоторых гипотез [13].
2. Дупла–каверны, возможно это следы от ожогов шаровыми молниями. Даже если это язвенный рак лиственницы, то рассмотрение этого повреждения представляет интерес из-за необычной массовости его в эпицентре, тогда как случаи этого повреждения в других местах единичны.
3. Зигзагообразные трещины – вероятней всего, морозобой. И даже в этом случае они представляют интерес в силу своей множественности на старых деревьях.
Для изучения повреждений нами были заложены 8 лесоучастков вблизи эпицентра (рис.1). Участок № 4 расположен на гари 1994 года, где практически нет катастрофных деревьев, и его можно рассматривать как контрольный. Два других контрольных участка № 9 и № 10 были выбраны на тропе Кулика на расстоянии 30 и 45 км от Пристани (рис.). Катастрофных деревьев на них нет, поэтому для анализа подсчитывались повреждения на живых взрослых деревьях. Итого мы имели для обследования основные лесоучастки с № 1 по № 7, и контрольные № 4, № 9, № 10.
В среднем площадь каждого прямоугольного лесоучастка составляла 0,5 гектара. На каждом из этих участков, помимо определения координат (табл.2) и описания местности, было подсчитано количество катастрофных деревьев (только стоящих на корню), количество поврежденных среди них, характер повреждения и его ориентация относительно стран света. Всего на 10 участках было обследовано 545 поврежденных деревьев.
Результаты полевых работ 1997–1998 г.г. и их статистической обработки представлены в Таблице № 1:
Таблица № 1
Участок № 1 (подножие горы Каскадная, западный склон)
Участок № 2 (1 км на запад от Южного болота)
Участок № 3 (на горе Каскадная к юго-западу от вывала)
Участок № 4 (гарь)
Участок № 5 (на западном разрезе в 200 метрах к западу от поворота на лабораторию)
Участок № 6 (Эпизолотов)
Участок № 7 (восточный склон горы Снедетский)
Участок № 8 (урочище Чургим)
Участок № 9 (контрольный – 3-я Макирта)
Участок № 10 (контрольный)
Таблица № 2
Географические координаты лесоучастков
Таким образом, в эпицентре от 16% до 79% катастрофных деревьев имеют различные виды повреждений. Каверны (дупла) составляют от 8% до 38% всех повреждений, прямые вертикальные трещины – от 0% до 69% и морозобойные трещины – от 0% до 78%.
Результаты статистической обработки по исследуемым и контрольным лесоучасткам выглядят следующим образом (Таблица № 3):
Таблица № 3
Сравнительные данные исследуемых и контрольных участков
Обращает внимание тот факт, что по сравнению с контрольными участками в районе эпицентра такие повреждения деревьев, как морозобойные трещины и каверны, носят массовый характер. Прямые трещины, как мы уже говорили, присутствуют на всех участках достаточно равномерно.
Исследование ориентации повреждений относительно сторон света не дало каких-либо преимущественных направлений.
В целом можно считать, что район Тунгусской катастрофы имеет определенные отклонения в ряде повреждений старых деревьев по сравнению с контрольными участками. Дальнейшее их изучение поможет по-новому взглянуть на природу Тунгусского взрыва и, особенно на причины термических поражений. В этой связи, интересно более внимательно взглянуть на гипотезы В.Ф. Соляника и А. Невского, рассматривающих механизм взрыва Тунгусского метеорита с точки зрения электростатических процессов в атмосфере Земли. И уж тем более интересна гипотеза А.М. Дмитриева и В.К. Журавлева, предлагающая в качестве источника разрушений взрыв «солнечного плазмоида», образовавшего несколько тысяч молний объемом в четверть кубического километра [12]. Возможно, лучистый ожог было бы правильнее называть термическим, т.к. все повреждения крон деревьев могли иметь электрическую природу за счет коронарного разряда. Похожие признаки отмечают известные исследователи Тунгусской проблемы Д.Ф. Анфиногенов и Л.И. Будаева. «В эпицентральной зоне (восточная прикраевая часть Южного болота) наблюдаются сплошные рощи переживших катастрофу мелкомерных (худосочных) лиственниц (примерно 150-летнего возраста со своеобразными спиралевидными поражениями стволов в 1908 году (молния, электрический разряд - ?)» [15].
Выводы
1.Эпицентр Тунгусского взрыва вплоть до современного периода сохраняет явные признаки термических повреждений.
2. Все обнаруженные повреждения на старых катастрофных деревьях можно подразделить на три группы: каверны (дупла), зигзагообразные (или так называемые), морозобойные трещины и прямые вертикальные трещины двух типов.
3. Каверны (дупла) встречается достаточно часто на старых катастрофных деревьях вблизи эпицентра. Иногда они расположены цепочкой спирально по всей поверхности ствола от основания до вершины. Следует отметить, что они не являются следами отмерших сучьев, т.к. часто расположены на стволах сосен на участках межгодового прироста. В исследуемый период их не удалось обнаружить вне зоны вывала, хотя в отдельных случаях похожие образования отмечены на реке Кимчу в 35-40 км к северо-востоку от эпицентра. Природа этих образований, возможно, связана с ожоговыми (электроразрядными) или механическими повреждениями в момент Тунгусской катастрофы. Но возможен и второй вариант этих повреждений – внешне они походят на раковые поражения древесины. Дать убедительное, однозначное объяснения этому виду повреждений пока не удается. В научной литературе по Тунгусскому взрыву описания подобных образований отсутствуют.
4. На современных деревьях крайне редко можно обнаружить следы морозобоя (за все время работ летом 1997 и 1998 г.г. отмечено два дерева). Вместе с тем, как следует из проведенных нами исследований, повреждения этого вида можно обнаружить на катастрофных деревьях практически повсеместно, что нельзя сказать о контрольных участках.
5. Прямые вертикальные трещины высотой до 5 метров чаще всего встречаются у деревьев, расположенных на склонах. Их ориентация не зависит от сторон горизонта. Большей частью они направлены в сторону склона, что вероятнее всего, связано с движением восходящих потоков воздуха при низовых пожарах.
6. Прямые вертикальные трещины, идущие от основания до вершины старых деревьев, представляют наибольший интерес, так как по своему характеру напоминают следы молниевых ударов. Именно этот факт является основополагающим в установлении природы Тунгусского взрыва.
7. Возможно, лучистый ожог было бы правильнее называть термическим, т.к. все повреждения крон деревьев могли иметь электрическую природу за счет коронарного разряда.
Особую благодарность автор и все участники экспедиции выражают сотрудникам государственного заповедника «Тунгусский».
Литература
1. Кулик Л.А. Картина вывала и ожога в районе падения Тунгусского метеорита. Сб. «Вопросы метеоритики», Томский университет, 1976 г.
2. Зенкин Г.М., Ильин А.Г., Егоршин А.И., Бояркина А.П., Веньяминов С.Е., Шикалов Л.Ф. Характеристика деревьев, переживших Тунгусскую катастрофу в ее эпицентре. Сб. «Проблема Тунгусского метеорита», Томский университет, 1963 г.
3. Журавлев И.И. О возможной причине повреждения ветвей лиственницы в районе падения Тунгусского метеорита. Сб. «Проблема Тунгусского метеорита», Томский университет, 1967 г.
4. Воробъев В.А., Ильин А.Г., Шкута Б.Л. Изучение термических поражений веток лиственниц, переживших Тунгусскую катастрофу. Сб. «Проблема Тунгусского метеорита», Томский университет, 1967 г.
5. Кринов Е.Л. Тунгусский метеорит, изд-во АН СССР, 1949 г.
6. Несветайло В.Д. Об одном типе термических поражений деревьев в районе падения Тунгусского метеорита. Сб. «Космическое вещество на земле», Новосибирск, Наука, 1976 г.
7. Цынбал М.Н., Шнитке В.Э. Об ожоге и пожаре в районе падения Тунгусского метеорита. Сб. «Актуальные вопросы метеоритики в Сибири». Новосибирск, Наука, 1988 г.
8. Васильев Н.В., Львов Ю.А. Лучистый ожог деревьев в районе падения Тунгусского метеорита. Сб. «Вопросы метеоритики», Томский университет, 1976 г.
9. Воробьев В.А., Демин Д.В. Новые результаты исследования термических поражений лиственниц в районе падения Тунгусского метеорита. Сб. «Вопросы метеоритики», Томский университет, 1976 г. (стр. 58-63).
10. Журавлев В.К., Зигель Ф.Ю. Тунгусское диво, Новосибирск: ЦЭРИС 1994 г.
11. Необыкновенное открытие на месте Тунгусской катастрофы. Журнал «Звездочет», №12, 1996 г.
12. Ромейко В.А., Тунгусский метеорит (история исследования), Москва, Из-во МГДТДиЮ, 1996 г.
13. Ромейко В.А. Тунгусское явление как катализатор гипотез. Журнал «Земля и Вселенная», 1997 № 4.
14. Васильев Н.В. К 90-летию Тунгусского метеорита, «Тунгусский вестник», № 8.
15. Анфиногенов Д.Ф., Будаева Л.И. Тунгусские этюды, Томск, Изд. ТРОЦа, 1998.
Лебедев Виктор – школа № 7,
Миндич Сергей – школа № 67,
Расторгуева Елизавета –лицей № 1525«Воробьевы горы», учащиеся учебных групп отдела астрономии Московского городского дворца детского (юношеского) творчества
Научные руководители:
Ромейко Виталий Александрович – Московский городской дворец детского (юношеского) творчества, Смородинова Вера Александровна – лицея № 1525 «Воробьевы горы»
* далее слово «катастрофное» нами будет писаться без кавычек, как прилагательное