Проф. Л. ЧОРНОГОР
Статтягазети ХНУ
ВІДРЕДАКЦІЇ. На замовлення наших читачів публікуємо актуальну статтю професора, академікаАН ВШ України, лауреата премій Ради Міністрів СРСР та Державної премії УРСРЛеоніда Феоктистовича ЧОРНОГОРА. Ім’я вченого вам запам’яталося статтями: «НЛОта сучасна наукова картина світу», «Цунамі», «Екологія космосу» та ін.
Рівносто років тому, в червні 1908 р., відбулася подія, яка могла круто змінитиісторію нашої цивілізації. В атмосферу Землі на великій швидкості врізалосякосмічне тіло величезних розмірів. Не долетівши до поверхні Землі, воновибухнуло в приземній атмосфері. Вибухова хвиля вивалила ліс на площі понад 2тис. кв. км. Згоріло близько 250 кв. км тайги. Запізнися космічне тіло, щоодержало назву Тунгуського метеорита, на п’ять годин (на мить за космічнимимасштабами), вибух відбувся б над Санкт-Петербургом – столицею Російськоїімперії. Загинули б близько 2 млн. чоловік. Коли б це трапилось, чи спалахнулаб Перша світова війна? Відбулася Жовтнева революція? З’явився б РадянськийСоюз? Розв’язали б Другу світову війну? Хто б став переможцем?..
Якчасто трапляються подібні катастрофи? Якою є їхня природа? Наскільки жахливіїхні наслідки? Чи можна їм запобігти? Що для цього потрібно зробити?
Космічні мандрівники
Метеороїди.Метеори. Боліди. Під метеором розуміється явище, що виникає при вторгненніневеликого космічного тіла в атмосферу, і пов’язані з ним процеси. Саме тілоіменується метеороїдом. На земній поверхні метеороїд називається метеоритом.Досить великі (звичайно діаметром 1 – 10 м) метеорні тіла, що дуже яскраво світяться, іменуються болідами.
Метеороїдиможуть вторгатися потоками або поодинці. Метеорних потоків відомо близько трьохдесятків. Потік Леонід – один з найвідоміших. Він спостерігається щорічно вкінці другої декади листопада. Розмір метеороїдов змінюється в широких межах:від часток міліметру до 10 м. Густина речовини складає 1 – 8 т/куб. м. Масаметеорних тіл знаходиться в межах від мільйонних часток грама до тисяч тонн, їхшвидкість – 11 – 73 км/с. За хімічним складом метеорити ділять на чотири класи:залізні, залізо-кам’яні, кам’яні та крижані. Близько 93, 2 % метеорних тіл єкам’яними, 5, 4 % – залізними (точніше, залізо-нікелевими) і 1, 3 % –залізо-кам’яні.
Астероїди.До астероїдів відносять космічні тіла розміром понад 10 м. Кількість астероїдів перевищує багато сотень тисяч. Їхній діаметр змінюється від 10 м до 1000 км. Ці космічні тіла зародилися одночасно з планетами Сонячної системи. Вони є нібибудівельним матеріалом для планети земного типа. Усі астероїди є допланетноюречовиною. У цьому, мабуть, полягає їхня головна цінність для науки. Загальнамаса цих тіл не перевищує 0, 001 маси Землі. Відносно Землі астероїди рухаютьсязі швидкостями 12 – 20 км/с і мають гігантський запас кінетичної енергії.
Привторгненні в атмосферу космічні тіла розміром не більше ніж 10 – 100 м гальмуються в ній, генерують ударну хвилю та руйнуються, астероїд діаметром більше 100 м пронизує її практично безперешкодно.
Якпоказало вивчення кратерів на Землі, куб інтервалу часу між двома падіннямиастероїдів приблизно пропорційний квадрату їхньої енергії. Наприклад, космічнітіла діаметром близько 10 км, які здатні привести до глобальної катастрофи, падаютьна Землю в середньому раз в 200 мільйонів років. Є сліди падінь великихастероїдів на Землю: виявлено більше ніж 100 кратерів – місць падіння космічнихтіл. Так, у Кіровоградській області (Україна) виявлений і вивчений Болтишськийкратер діаметром близько 25 км, що утворився в результаті падіння астероїдабільше 100 млн років тому.
Щев 1980-х рр. американські геологи, проаналізувавши карту розподілу густиниземної кори в Північній Америці, виявили сліди гігантського доісторичногократера діаметром близько 2800 км. Він тягнеться від північної частиниГудзонової затоки до південної частини озер Мічіган і Гурон і від канадськогоАтлантичного узбережжя до провінції Саскачеван. Площа кратера в 10 разівперевищує площу України. Кратер виник близько 4 млрд років тому. Діаметркосмічного тіла, що породило кратер, складав сотні кілометрів. Мабуть, ценайбільший з відомих кратерів у Сонячній системі. У одному ряду з нимзнаходиться кратер на Місяці діаметром 2500 км і завглибшки 15 км. Він утворений близько 4 млрд років тому падінням космічного тіла діаметром приблизно 200 км.
Щецікавішою подією представляється падіння на Землю десятикілометрового астероїдаблизько 65 млн років тому. Швидше за все, в результаті катастрофічних наслідківцієї події вимерли динозаври, й істотно змінилася вся біосфера. На зміну ерідинозаврів прийшла ера ссавців, вінцем яких стала людина розумна (homosapiens).
Комети.У перекладі з грецької «комета» – «кудлата» (планета).Комети – космічні тіла, які стають спостережуваними при наближенні до Сонця.Комета складається з невеликих розмірів щільного ядра, великої розрідженоїголови та довгого хвоста. Назва «кудлата» з’явилася саме завдякинаявності хвоста. Його існування пов’язане з тиском сонячного світла на порошинки,з яких складається голова космічного тіла. Тому хвіст завжди направлений відСонця. Комети стають спостережуваними за межами орбіти Юпітера. З цієї причиникількість комет невідома. Якщо раніше виявлення нової комети було рідкісноюподією, то останнім часом щорічно відкривають в середньому 100 – 200 комет.Їхні орбіти можуть бути еліптичними (за цієї умови рух комет – періодичний), параболічнимиабо, можливо, гіперболічними. Найбільш відомим періодичним мандрівником єкомета Галлея з періодом обернення 76 років. Маси комет найчастіше складають 10– 1000 гігатон (1 Гт – мільярд тон). Розмір голови комети може перевищуватирозмір Сонця, хвости деколи мають довжину більше 1 а. о., тобто 150 млн км.
Великівитівки Тунгуського тіла
ПроТунгуське диво написано багато рядків. Таємниця його, проте, до кінця нерозгадана. Ось що про Тунгуський феномен розповів очевидець.
«Раптомдуже сильно вдарив грім. Це був перший удар. Земля стала смикатися й гойдатися,сильний вітер ударив у наш чум і повалив його. Отут я побачив страшне диво:дерева падають, хвоя на них горить. Пекуче, дуже пекуче – згоріти можна. Раптомнад горою, де вже впав ліс, стало дуже світло, начебто друге сонце з’явилося…»
Щож об’єктивно відомо про це унікальне явище природи?
30червня 1908 р. у басейні Підкаменної Тунгуски (Сибір) відбулася рідкісна подія,що одержала назву Тунгуського феномена. Вона супроводжувалася оптичним, акустичним,сейсмічним, геомагнітним і біологічним ефектами. На висоті 7 – 8 км відбувся вибух, на великій площі був повалений і частково спалений ліс. Спалах світла й звукспостерігали на відстані ~ 750 км, прилади в м. Потсдамі (Німеччина)зареєстрували акустичні хвилі, які пройшли відстані 5 тис. км (пряма хвиля) і35 тис. км (зворотна хвиля). Нічне небо в Сибіру й Європі було настількисвітлим, що можна було читати книгу. Прозорість атмосфери над США в липні –серпні помітно знизилася. В Іркутську, Ташкенті, Тбілісі та Йені (Німеччина)спостерігали сейсмічну хвилю від вибуху Тунгуського тіла. Нарешті, варіаціїгеомагнітного поля фіксували на відстанях близько 1 тис. км, вони тривалипротягом 1 – 2 годин. Зразки, можливо, речовини Тунгуського тіла були знайденів 60 – 70-і рр. ХХ століття.
Тунгуськийвибух мав такі біологічні наслідки: протягом багатьох десятків роківспостерігали ефект прискореного поновлення росту дерев; частота мутаційсоснового молодняку збільшилася приблизно в 10 разів; відзначали рідкіснумутацію в корінного населення Евенкії. Останній ефект, однак, вимагає подальшихдосліджень.
Ретельнедослідження й моделювання наслідків прольоту Тунгуського тіла дозволиловизначити його параметри: початкові та кінцеві маси – 2 Мт і 100 кт, початковата кінцева швидкості руху – близько 30 і 17 км/с, початкова енергія – близько500 Мт, густина речовини 0.5 – 1 т/куб. м, енергія вибуху – 10 Мт, яка булаеквівалентна енергії 1000 бомб, скинутих на Хіросіму.
ПриродаТунгуського феномена точно невідома. Висунуто безліч гіпотез про його природу.Першою «гіпотезою було припущення евенків – очевидців падіння космічного тіла.Спостерігаючи за катастрофою, що наступила, вони вважали, що її причиною сталозішестя на Землю бога Агди – залізного птаха, що вивергає вогонь.
У1908 р. французький дослідник Фелікс де Руа припустив, що Земля зіткнулася зхмарою космічного пилу. Аналогічну гіпотезу в 1932 р. висловив нашспіввітчизник
В.І. Вернадський – засновник і перший президент Академії наук України.
У1927 р. першодослідник району тунгуської катастрофи Л. А. Кулик вважав, «щовипав рій уламків залізного метеорита…».
У1934 р. англійський метеоролог Ф. Уїппл вперше висунув гіпотезу про кометнуприроду Тунгуського феномена. Цю гіпотезу підтримав радянський астроном
І.С. Остапович. У подальші роки кометна гіпотеза докладніше була розробленаакадеміком В. Г. Фесенковим – випускником, а потім і співробітникомХарківського університету.
У1975 р. В. П. Стулов під керівництвом академіка Г. І. Петрова спробувавстворити математичну модель зіткнення ядра комети з Землею. На жаль, в їїоснову автори поклали той факт, що густина речовини комети була близько 10кг/куб. м. Астрономам відомо, що такі «рихлі» тіла не можуть довго існувати вСонячній системі. Тому модель Петрова – Стулова являє собою лише академічнийінтерес.
Щев січні 1946 р. радянський письменник А. П. Казанцев, знаходячись під враженнямвід атомних вибухів над містами Хіросіма і Нагасакі (серпень 1945 р.), опублікувавнауково-фантастичне оповідання «Взрыв», де описав атомний вибух міжпланетногокосмічного корабля, що нібито потерпів катастрофу над Сибіром.
Найбільшправдоподібними гіпотезами є наступні: Тунгуське тіло – це метеорит або комета.Інші гіпотези припускають, що Тунгуським тілом був згусток антиречовини, чорнадірка, вибух металевого водню, сонячний плазмоїд, електричний розряд і ін.
Більшістьучених дотримуються теорії про кометну природу, оскільки вона пояснює майжевесь комплекс ефектів, що спостерігалися. Окремі фахівці вважають, що Тунгуськетіло було метеоритом, який все-таки вибухнув в атмосфері. Є й геофізичнігіпотези. Вони зводяться до того, що Тунгуський феномен – специфічний землетрус,виверження вулкана, вибух природного газу або воднево-кисневої суміші, гігантськакулевидна блискавка тощо. Всього ж відомо більше ніж 120 «гіпотез».
Можездатися, що тіла, подібні до Тунгуського, дуже рідко загрожують людству і проних можна не думати. Але це не так. Наприклад, 10 серпня 1972 р. над США іКанадою зі швидкістю 15 км/с промайнув астероїд діаметром близько 80 м. Енергія вибуху була б еквівалентна 100 Мт (8 тис. «Хіросим»). Тільки завдяки щасливому випадку,пролетівши над поверхнею Землі 1500 км, астероїд вилетів за межі атмосфери тапішов у космос. Впади на Землю, він викликав би руйнування та пожежі на площіблизько 5 тис. кв. км. При цьому кількість жертв могла скласти 0, 3 – 10 млнчоловік.
Залізнийдощ
ПадінняСіхоте-Алінського метеорита російський астроном Є. Л. Крінов описав так:
Утихий і морозний, майже зовсім безхмарний ранок 12 лютого 1947 р. о 10 год 38хв за місцевим декретним часом за повного сонячного освітлення на небі з’явивсяболід. Спочатку він мав вигляд яскравої зірки, але потім швидко перетворився насліпучу яскраву вогненну кулю, що незабаром набула трохи витягнутої форми.Болід стрімко пронісся небосхилом в напрямку приблизно з півночі на південь, залишаючипиловий слід із продуктів руйнування метеорного тіла, що клубив позаду. Болідзник за сопками десь у західних відрогах Сіхоте-Аліня… Політ боліда тривав небільше ніж 4 – 5 секунд. Болід спостерігали над територією радіусом понад 300 км, а звукові явища були чутні на ще більшій відстані від місця падіння метеоритного дощу.
…Під час падіння метеоритного дощу відчинялися двері, вилітало з вікон скло, обсипаласязі стель штукатурка, вибивалося з печей, що топилися, полум’я, вилітала зола зголовешками.
Цейметеорит належить до найбільших. Його діаметр дорівнював 3 м, початкова маса – майже 100 т, швидкість входження в атмосферу – 15 км/c. Маса знайдених уламківперевищила 27 т. Приблизно стільки ж речовини було розсіяно в тайзі. Метеоритбув залізним. Тому явище назвали випадінням залізного дощу. Великі уламкиутворили понад сотню кратерів і воронок.
Маленьківитівки Вітимського боліда
Пролітболіда над північно-східною частиною Іркутської області (Сибір) бувзафіксований оптичними й інфрачервоними датчиками геостаціонарної системиконтролю космічного простору ВПС США 24 вересня 2002 р. в 16:48:56 світовогочасу. Болід був виявлений на висоті близько 62 км, його проліт фіксувався до висоти приблизно 30 км.
Політкосмічного тіла закінчився вибухом. Йому передували нагрів, випаровування тадроблення боліда. Проліт тіла викликав яскраве свічення (від білого дочервоного, а потім бордового), сильний гул, вибух, генерацію ударної хвилі, пошкодженнялісу на окремих ділянках в зоні шириною 5 – 7 км і завдовжки близько 50 км уздовж траси падіння. На окремих ділянках частка зламаних дерев сягала10 – 15 %, на інших – не перевищувала 5 %.
СвідокЄ. С. Яригін знаходився на відстані близько 10 км від проекції на поверхню землі траєкторії боліда. Він повідомив таке: «Було видно, як із-за гірна південному сході стало підніматися яскраве напівсферичне свічення. Світлобіле, як у зварки, піднімалося вгору, а потім стало переходити в червоне табордове. Були видно «промінчики» над півсферою, що піднімається.Свічення залило все небо. Світло було рівне, суцільне, жодних предметів, щолетять, не було видно. Потім все стало затухати й згасло. Секунд через тридцятьпролунав удар, вибух, бахкання було дуже різке. У будинку посипалася штукатурка,все засовалося, заходило».
Додамо,що боліди, подібні Вітимському (діаметр близько 3 м), вторгаються в атмосферу Землі з середньою частотою раз на рік. Можна тільки радіти, що вибухитаких болідів відбувалися поки що над малонаселеними (або безлюдними)регіонами.
Загрозаз космосу
Уостанні десять років астрономи виявили велику кількість малих космічних тіл, орбітияких проходять поблизу орбіти Землі. Вони й яляють небезпеку, оскільки їхніорбіти проходять значно ближче до Землі, чим орбіти найбільших астероїдів.Діаметр цих космічних тіл не перевищує декількох десятків кілометрів. Вчені США,Росії, України (в тому числі, вчені ХНУ імені В. Н. Каразіна) й інших країнсерйозно обговорюють можливість запобігання зіткненню Землі з цими об’єктами.
Пролітв атмосфері та зіткнення з Землею великого космічного тіла супроводжуєтьсяцілим комплексом фізичних процесів: дуже потужним вибухом, землетрусом, генерацієюпотужного світлового імпульсу та сильної повітряної ударної хвилі, утвореннямплазмового факела («плюма»), викидом в атмосферу плазми, пилу й аерозолів таіншими процесами. При падінні тіла в океан (у море) виникають гігантськіокеанічні хвилі та цунамі.
Привисоких температурах йдуть хімічні реакції, що приводять до утворення закисуазоту. Останній, вступаючи в реакцію з озоном, здатен знищити захисний озоновийшар. Крім того, оксиди азоту при взаємодії з водою утворюють азотну й азотистукислоти, які випадуть на Землю разом з дощами. Світлове випромінювання неминучепризведе до первинних великомасштабних пожеж. Повітряна ударна хвиля викличенебачені руйнування на значних відстанях від космічного тіла.
Слідмати на увазі, що руйнування звичайно супроводжуються вторинними пожежами тавибухами горючих матеріалів. Пожежі призводять до викиду великих мас шкідливиххімічних речовин. Оксиди, вступаючи в реакції з водою, утворюють кислоти, щовипадають на Землю у вигляді кислотних дощів.
Важливо,що маса роздробленого ґрунту в десятки разів перевищує масу космічного тіла.Маса викинутого пилу близька до маси астероїда, зокрема маса порошинок зрозміром менше одного міліметра складає десятки відсотків. Це призводить дозначного запилення атмосфери, різкого зменшення частки сонячної енергії, щопоступає на поверхню планети, до виникнення «астероїдної» зими.
Додамо,що пожежі супроводжуються викидом сажі, що ефективно поглинає сонячневипромінювання, підсилюючи ефект «астероїдної» зими. В результаті такої зимиглобальна температура повітря знижується на одиниці – десятки градусів, і цеможе продовжуватися від декількох тижнів до багатьох років залежно від енергіїастероїда. Річ у тому, що пил потрапляє на великі висоти (10 – 100 км і вище), а осідає він дуже поволі (з швидкістю менше 1 мм/с).
Встановлено,що зіткнення Землі з космічним тілом діаметром понад кілька десятків кілометрівматиме для неї непоправні наслідки. Швидше за все, біосфера безповоротно загине,не витримавши спочатку спеки, а потім сильного та тривалого похолодання(«астероїдної» зими). За менших розмірів космічних тіл наслідки для Землі –катастрофічні, але не необоротні.
Імовірністьзіткнення космічного тіла із Землею дуже мала (від однієї мільярдної до однієїтисячної). У мільйон разів менше імовірність падіння тіла на велике місто, наприклад,з населенням 1 млн чоловік. І хоча її величина – дуже мала, але ступінь ризикузагинути протягом життя від падіння астероїда досить значна для жителіввеликого міста (близько 0, 05 %).
Протидіяземлян
Азараз спробуємо з’ясувати, чи можна запобігти такій катастрофі? Чи можнастворити протиастероїдний (протикометний) захист Землі (ПАЗЗ)? Чи дозволяють цезробити сучасні технології?
Авторупевнений, що на поставлені запитання можна дати позитивну відповідь. Перш завсе, ПАЗЗ має бути багатоешелонованим. Він має включати виявлення, ідентифікацію,супровід і перехоплення об’єктів на далеких, середніх і малих підступах доЗемлі (на відстанях близько 1, 0, 1 і 0, 01 а. о.). Система ПАЗЗ повиннавключати наземно-космічну службу спостереження (виявлення, ідентифікації та супроводу),наземно-космічну службу перехоплення, наземну службу управління.
Длявирішення проблеми ПАЗЗ мають використовуватися космічні обсерваторії, винесенідалеко за межі Землі, наземні обсерваторії, існуючі та перспективні системипопередження про ракетний напад (їх дальність дії досягає 100 тис. км), ракетно-космічнізасоби та ядерні пристрої. ПАЗЗ може бути реалізований в пасивному абоактивному режимах. Активний режим передбачає дію на космічне тіло.
Отже,людство не є беззахисним перед загрозою космічного походження. Хочеться вірити,що розум і сила людства врятують нашу унікальну цивілізацію.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта planetarium-kharkov.org