- Теоретичні розрахунки показали, що при падінні космічних тіл на Землю здійснюється один з чотирьох...
- Всього виявлено 8 ефектів, що виникають у відповідь на удар небесного тіла об поверхню Землі:
- 1. Ударна хвиля
- 2. Теплове випромінювання - пожежа
- 3. Викид пилу в атмосферу
- 4. Викид води в атмосферу
- 5. Викид кліматично активних і токсичних речовин
- 6. Цунамі
- 7. Електромагнітні обурення
- 8. Акустико-гравітаційні хвилі
- 9. Освіта кратера
- 10. Сейсмічний ефект
За статистикою, померти від удару небесного тіла практично неможливо, за приблизними оцінками, ймовірність падіння метеорита вагою близько 200 грамів прямо на людину становить один до 700 мільйонів випадків, враховуючи, що в світі живе близько семи мільярдів людей.
Проте побоювання вчених цілком зрозумілі, адже одна така подія може на тисячі років поміняти земну атмосферу, сильно впливати на поверхню планети, викликати великі пожежі і руйнівні цунамі.
Група вчених з Інституту астрономії РАН під керівництвом члена-кореспондента РАН, професора Бориса Михайловича Шустова веде наукову роботу з оцінки передбачуваних ризиків і моделювання наслідків падіння різних небесних тіл.
За оцінками вчених, при ударах тіл діаметром до 100 метрів (з кінетичної енергією менше 100 мегатонн) основними вражаючими факторами стають ударна і сейсмічні хвилі (землетрус), світлове випромінювання (пожежі) і цунамі.
При розмірі космічного тіла від 10 до 100 метрів основним вражаючим фактором стає лише ударна хвиля, а роль інших ефектів незначна. Так, при падінні Челябінського метеорита розміром менше 20 метрів кількість постраждалих перевищила 1600, хоча і без серйозних наслідків, проте було завдано значних матеріальних збитків.
Теоретичні розрахунки показали, що при падінні космічних тіл на Землю здійснюється один з чотирьох сценаріїв:
1. Якщо космічне тіло має великий розмір, то кратерообразующих удар відбувається, коли воно, навіть будучи роздробленим, досягає поверхні Землі.
2. Якщо розміри небесного тіла поменше, його називають поверхневим гігантським болідом, який виробляє поверхневий «метеорний вибух» (коли високошвидкісна струмінь дрібних фрагментів і парів метеороида і нагрітого в ударній хвилі повітря вдаряє по поверхні Землі, не утворюючи кратера).
3. Третій сценарій запускається повітряним гігантським болідом, який виконує повітряний «метеорний вибух» (коли продукти повністю зруйнованого і випаруваного метеороида гальмуються в атмосфері і не досягають поверхні Землі, але ударна хвиля і теплове випромінювання виробляють помітні руйнування і пожежі).
4. Саме незначне вплив викликають звичайні метеорні явища, які не залишають помітних слідів на поверхні Землі, які можна спостерігати як із Землі, так і з космосу.
Читайте також: Великий астероїд пролетить поблизу Землі
Типові швидкості входу в атмосферу небесних тіл соcтавляют до 50 кілометрів на секунду (в середньому 20 кілометрів на секунду).
Тобто кінетична енергія ударника (так математики, що моделюють ризики, називають будь-яке небесне тіло, що врізається в атмосферу або поверхню Землі) перевищує 100 кілотонн ТНТ (кілотонн у тротиловому еквіваленті).
Виділення енергії тіла в атмосфері призводить до ефектів, характерних для повітряних вибухів: в атмосфері поширюється ударна хвиля, на поверхню Землі приходить теплове випромінювання. Ударна хвиля, відбиваючись від поверхні планети, створює хвилю сейсмічну.
Можливі також електромагнітні обурення, які поки недостатньо досліджені. Багато з них небезпечні, так як мають істотний негативний вплив на природу, людину і інфраструктуру.
Короткий опис вражаючих факторів при взаємодії небесних тіл з атмосферою і поверхнею Землі (дослідження Інституту астрономії РАН).
Всього виявлено 8 ефектів, що виникають у відповідь на удар небесного тіла об поверхню Землі:
1. Зміна рельєфу (освіта кратера)
2. Ударна хвиля в атмосфері
3. Теплове випромінювання і пожежі
4. Сейсмічні ефекти
5. Освіта цунамі
6. Викид в атмосферу води і пилу, кліматично активних і / або токсичних газів, електромагнітні обурення
7. Акустико-гравітаційні хвилі
8. Небезпечні хімічні реакції в атмосфері
1. Ударна хвиля
При виділенні енергії космічного тіла в атмосфері утворюється ударна хвиля, яка в першому наближенні впливає подібно вибуховій хвилі від точкового джерела енергії. Тому ефекти впливу при падінні космічних тіл можна оцінювати шляхом порівняння з вибухами тієї ж енергії.
2. Теплове випромінювання - пожежа
Теплове випромінювання вогняної кулі, що утворюється при прольоті тіла через атмосферу і ударі об поверхню, в основному оцінюють за формулами для ядерного вибуху з використанням характерних значень частки енергії, що втрачається у вигляді випромінювання. Складність полягає в тому, що ударний плюм (викид нагрітого газу і пари) істотно відрізняється від вогняної кулі ядерного вибуху (в першу чергу по температурі).
Порівняння площ поразки ударної хвилі з тепловим випромінюванням можна уявити на прикладі падіння Тунгуського космічного тіла понад 30 червня 1908 року. Це падіння спричинило пожежу на площі близько 500 квадратних кілометрів, що в чотири рази менше, ніж площа спустошення лісу вибуховими хвилями (2000 квадратних кілометрів). Ця пожежа наочно демонструє роль світлового випромінювання.
3. Викид пилу в атмосферу
При падінні на сушу товщина покриву викиду з кратера в ближній зоні може бути досить надійно оцінена за результатами лабораторних експериментів і по наглядовою даними, отриманим для природних подій.
Однак найбільшу небезпеку несуть викиди довгоживучих мікрочастинок в верхню атмосферу, які можуть призводити як до короткочасного зміни оптичних, хімічних і електричних властивостей земної атмосфери (як приклад можна привести світлі ночі після Тунгуської катастрофи), так і до довготривалих погодно-кліматичних наслідків, які широко обговорювалися в науковій літературі в зв'язку з масовим вимиранням видів на межі крейдяного періоду і палеогену.
4. Викид води в атмосферу
Понад дві третини поверхні Землі вкрито морями і океанами, тому більша частина космічних тіл падає в воду. При цьому в атмосферу, в тому числі і в стратосферу, і в іоносферу, викидається велика маса парів і крапель води.
5. Викид кліматично активних і токсичних речовин
В даний час викид кліматично активних і токсичних речовин розглядається як один з дуже ймовірних механізмів, що призвели до масового вимирання видів на кордоні крейда - палеоген.
У ряді наукових робіт було висунуто припущення, що при ударах може утворитися велика кількість токсичних речовин і газів (CO2, CO, HCN, SO2, SO3, H2S, CS2, COS, C6H6, вуглеводні, H2SO4). Ефект визначається як повним кількістю викинутих газів і аерозолів, так і розподілом їх в атмосфері.
Обсяг викинутих газів можна розрахувати лише з урахуванням хімічних реакцій, причому важливо брати до уваги і місце удару. Розподіл газів в атмосфері вимагає рішення задачі про глобальної циркуляції атмосфери, обуреної ударом. Питання ж про виділення токсичних газів при ударах різного масштабу і відповідної небезпеки залишається поки відкритим.
6. Цунамі
Останнім часом цунамі розглядають як один з найбільш важливих факторів астероїдної небезпеки при ударах небесних тіл діаметром 100 метрів - 1 кілометр.
7. Електромагнітні обурення
При падінні великих небесних тіл (близько кілометра) підйом плюму може викликати серйозне обурення або навіть перебудову магнітосфери. Обурення і подальше відновлення магнітосфери будуть супроводжуватися сильним варіабельністю геомагнітного поля, яка, зокрема, може привести до пошкодження і виходу з ладу магістральних ліній електропередач як надземних, так і підземних.
Інтенсивні електромагнітні шуми, зміни структури іоносфери і магнітосфери здатні порушити роботу систем радіозв'язку та радіолокації, привести до значних помилок у визначенні координат системою GPS.
Такі ефекти можуть виявитися катастрофічними для сучасної цивілізації, залежною від технічних систем, і значно ускладнити проведення рятувальних робіт після падіння, яке не вдалося запобігти.
Читайте також: Комета, від якої відколовся Тунгуський метеорит, наближається до Землі
Подібне електромагнітне обурення було зафіксовано після Тунгуської катастрофи в Іркутську. На відстані 900 кілометрів від епіцентру протягом кількох годин спостерігалася магнітна буря помірної інтенсивності. Мабуть, вона була викликана падінням плюму, викинутого з району Підкам'яної Тунгуски уздовж метеорного сліду.
Місце падіння Тунгуського метеорита
8. Акустико-гравітаційні хвилі
Вчені з'ясували, що падіння астероїда діаметром 15 кілометрів (подібно викликав появу кратера Чиксулуб) викликає поширення акустико-гравітаційної хвилі вздовж всієї поверхні Землі (хвиля Лемба), за фронтом якої швидкість повітря досягає 30-40 метрів в секунду. Це, в свою чергу, призводить до глобальних руйнувань на величезних територіях.
Акустико-гравітаційні хвилі, які утворюються при падінні невеликих тел (діаметром 1000 метрів і менше), по-видимому, можуть викликати іоносферні обурення і порушення радіозв'язку. Однак на даний момент це питання практично не досліджений вченими.
Кратер Чиксулуб (півострів Юкатан)
9. Освіта кратера
Хоча освіту кратера, мабуть, найсильніший і довготривалий ефект удару досить великого космічного тіла, з точки зору астероїдної небезпеки власне кратер не дуже важливий, оскільки зона сильних руйнувань зазвичай значно перевищує площу самого кратера.
10. Сейсмічний ефект
Сейсмічний ефект від удару космічного тіла об поверхню Землі часто оцінюється за загальноприйнятим співвідношенню Ріхтера-Гуттенберга в припущенні, що частка кінетичної енергії падаючого тіла, що переходить в енергію сейсмічної хвилі (сейсмічна ефективність), становить 10 в мінус четвертого ступеня.
При аналізі сейсмічної небезпеки для даного об'єкта необхідно знати геологічну структуру навколо об'єкта на досить великих відстанях і глибинах і розглядати різні місця можливого падіння. Слід також брати до уваги складність реальних споруд і такі процеси, як відображення, заломлення, орієнтація споруди, а також характеристики грунту і локальні геологічні умови. Над побудовою математичних моделей сейсмічних наслідків від падіння небесних тіл різних розмірів зараз активно працюють в Інституті астрономії РАН.
Анна Урманцева, РІА Новини
