Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Астрономическое прошлое и будущее Земли

Голосов: 0

Исследования в астрономии последних лет привели к открытию явлений как подтверждающих правильное понимание процессов, происходящих в Космосе, так и требующих неотложного решения совершенно новых проблем. Одной из проблем является влияние окружающих нас небесных тел на прошлое и будущее нашей Земли, разумеется, не в астрологическом плане. В статье рассматриваются некоторые аспекты этой проблемы.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                                                                                     ФИЗИКА

                           АСТРОНОМИЧЕСКОЕ ПРОШЛОЕ И БУДУЩЕЕ ЗЕМЛИ

                                                                         Н. А. САХИБУЛЛИН
                                                              Казанский государственный университет



                                                                                                      ВВЕДЕНИЕ
                          ASTRONOMICAL                                                          Будущее поколение будет рассматривать 80–90-е годы
                          PAST AND FUTURE                                                       прошлого столетия как период, определивший развитие
                                                                                                астрономии в XXI веке. Это действительно так, потому
                          OF THE EARTH                                                          что именно в те годы были получены научные результа-
                          N. A. SAKHIBULLIN                                                     ты, которым по значимости трудно найти аналоги в ис-
                                                                                                тории астрономии XX века. Тот период знаменателен
                                                                                                еще тем, что астрономы стали серьезно ставить вопрос
                          Over the last years, astronomical research has
                                                                                                о будущем нашей Земли не только в гносеологическом
                          led to discovery of both phenomena which sup-                         плане, но и для обеспечения безопасности всего чело-
                          port the adopted view on the processes taking                         вечества. К сожалению, диапазон мнений, особенно в
                          place in space, and phenomena which require                           массовой прессе, по поводу возможной опасности очень
                          finding urgent solutions of quite new problems.                       широк – от откровенно панических до полного игно-
                                                                                                рирования проблемы. Поэтому мы попытаемся дать
                          One of such problems is the influence of celes-                       краткое изложение фактического состояния дел.
                          tial bodies which surround us upon the past
                          and future of our Earth, of course not in the                               ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
                          astrological sense. This article discusses some                             О ПРОИСХОЖДЕНИИ ЗЕМЛИ И СОЛНЦА
                          of the aspects of this problem.                                       Астрономы еще не выработали окончательного мнения
                                                                                                о детальных процессах образования Солнечной систе-
                          Исследования в астрономии последних лет                               мы, поскольку ни одна из гипотез не способна объяс-
                          привели к открытию явлений как под-                                   нить многие ее особенности. Но в чем почти все ас-
                          тверждающих правильное понимание про-                                 трономы единодушны, так это в том, что звезда и ее
                                                                                                планетная система образуются из единого газопыле-
                          цессов, происходящих в Космосе, так и тре-                            вого облака, причем этот процесс может быть объяс-
                          бующих неотложного решения совершенно                                 нен известными законами физики [1]. Предполагается,
                          новых проблем. Одной из проблем является                              что это облако имело вращение. В центре такого облака
                          влияние окружающих нас небесных тел на                                4,7 млрд лет назад образовалось сгущение, которое
                                                                                                вследствие закона всемирного тяготения начало сжи-
                          прошлое и будущее нашей Земли, разумеет-
                                                                                                маться и притягивать к себе окружающие частицы.
                          ся не в астрологическом плане. В статье                               При достижении этим сгущением определенной массы
                          рассматриваются некоторые аспекты                                     в центре создаются большие температуры и давления,
                          этой проблемы.                                                        что приводит к выделению громадной энергии за счет
© Сахибуллин Н.А., 2001




                                                                                                термоядерных реакций превращения четырех прото-
                                                                                                нов в атом гелия 4H+      He. Объект в этот момент
                                                                                                вступает в ответственную стадию своей жизни – ста-
                                                                                                дию звезды.
                                                                                                    Вращение облака приводит к появлению вращаю-
                                                                                                щегося диска около звезды. В тех областях, где сред-
                                                      www.issep.rssi.ru                         нее расстояние между частицами диска мало, проис-
                                                                                                ходит их столкновение, что вызывает образование так



                                              С А Х И Б УЛ Л И Н Н . А . А С Т Р О Н О М И Ч Е С К О Е П Р О Ш Л О Е И Б У Д У Щ Е Е З Е М Л И          83


                                                               ФИЗИКА
     называемых планетезималей размером примерно в 1 км,
     а затем и планет около звезды. Образование Земли по-
     требовало около 50 млн лет. Часть несконденсировав-
     шегося вещества диска (твердые и ледяные частицы)
     при движении могла падать на поверхность планет. Для
     Земли этот процесс длился примерно 700 тыс. лет. В
     результате масса Земли постоянно увеличивалась и
     главное – пополнялась водой и органическими соеди-
     нениями. Около 2 млрд лет назад начали появляться
     примитивные растения, а спустя 1 млрд лет образова-
     лась нынешняя азотно-кислородная атмосфера. Около
     200 млн лет назад появились простейшие млекопита-
     ющие, 4 млн лет назад на ноги встал австралопитек, а
     35 тыс. лет назад появился непосредственный предок
     Homo sapiens.
         Для нас главным является следующее: можно ли
     описанную схему опровергнуть или подтвердить на-
     блюдениями, если проверить, в частности, такие ее
     следствия:
         а) около молодых звезд должны быть обнаружены
     протопланетные диски;
                                                                                 Protoplanetary Disks                                    HST . WFPC2
         б) около звезд, которые находятся на более поздней                      Orion Nebula
     стадии развития, необходимо обнаружить планетные                                            PRC95-45b . ST Scl OPO . November 20, 1995
                                                                                         M. J. McCaughrean (MPIA), C. R. O'Dell (Rice University), NASA
     системы;
         в) поскольку не все вещество протопланетного
     диска конденсируется в большие тела, особенно на пе-                           Рис. 1. Изображения протопланетных дисков около
     риферии диска, то в Солнечной системе должны суще-                             четырех звезд в туманности Ориона. Из-за при-
     ствовать остатки такого вещества.                                              сутствия пыли в дисках они непрозрачны и потому
                                                                                    невидимы. Данные диски стали видимыми из-за
         Если бы данная статья писалась лет 30 назад, то ав-                        их случайной проекции на светлую часть туманно-
     тору трудно было бы найти такие подтверждения, так                             сти. Снимки получены на Космическом телескопе
                                                                                    им. Э. Хаббла
     как существовавшие тогда телескопы и приемная аппа-
     ратура не могли зарегистрировать упомянутые выше
     объекты из-за их слабого блеска. И лишь в последнее                      выход из положения, разработав косвенные методы об-
     десятилетие благодаря использованию космических                          наружения планет. Известно, что два гравитационно
     телескопов, повышению точности астрономических                           связанных тела (звезда и планета) вращаются вокруг
     измерений большинство предсказаний теории получи-                        общего центра тяжести. Такое движение звезды можно
     ли полное подтверждение.                                                 установить лишь на основе чрезвычайно точных мето-
                                                                              дов наблюдений. Такие методы на основе современной
         Протопланетные диски. Поскольку в таких дисках
                                                                              технологии были разработаны в самые последние годы,
     есть пыль, то в излучении диска и звезды должен на-
                                                                              и для знакомства с ними мы отсылаем читателя к статье
     блюдаться инфракрасный избыток цвета. Такие избыт-
                                                                              А.М. Черепащука [2].
     ки обнаружены у нескольких звезд, в частности у яркой
     звезды северного полушария Веги. Для некоторых                               С использованием этих методов сразу же наблюда-
     звезд Космическим телескопом им. Э. Хаббла были по-                      ли около 700 звезд. Результат превзошел самые лучшие
     лучены изображения таких дисков, например у многих                       ожидания. К концу января 2001 года открыты 63 плане-
     звезд в туманности Ориона (рис. 1). Число открывае-                      ты у 50 звезд. Основные сведения о планетах можно
     мых дисков около звезд постоянно растет.                                 найти в статье [2].
         Планеты около звезд. Чтобы наблюдать традицион-                          Открытие трансплутоновых комет. В 1993 году были
     ными методами планеты около звезд, необходимо со-                        открыты объекты 1992QB и 1993FW, расположенные за
     здать телескопы очень больших диаметров – порядка                        пределами орбиты Плутона. Это открытие может иметь
     сотни метров. Создание таких телескопов – это совер-                     большие последствия, так как оно подтвердило суще-
     шенно безнадежное дело как с технической, так и с фи-                    ствование на дальней периферии нашей Солнечной
     нансовой точки зрения. Поэтому астрономы нашли                           системы на расстоянии более 50 а.е. так называемого



84                              С О Р О С О В С К И Й О Б РА З О В АТ Е Л Ь Н Ы Й Ж У Р Н А Л , Т О М 7 , № 4 , 2 0 0 1


                                                           ФИЗИКА
пояса Койпера и далее облака Оорта, где сосредоточи-                          Таким образом, все изложенное выше приводит к
лись сотни миллионов комет, сохранившихся в течение                       следующим заключениям:
4,5 млрд лет и являющихся остатками того вещества,                           • астрономы имеют надежные подтверждения име-
которое не смогло сконденсироваться в планеты.                            ющимся представлениям о прошлом развитии Солнеч-
                                                                          ной системы;
    АСТРОНОМИЧЕСКОЕ ПРОШЛОЕ ЗЕМЛИ
                                                                             • это позволяет вполне определенно судить о буду-
После своего образования Земля прошла долгий путь                         щем Солнечной системы. В частности, некоторые опи-
развития. Было установлено, что естественный ход ее                       санные явления ставят серьезный вопрос: несет ли Кос-
развития нарушался вследствие определенных геоло-                         мос опасность для будущего нашей Земли?
гических, климатических или биологических причин,
приводящих к исчезновению растительности и живот-                               АСТРОНОМИЧЕСКОЕ БУДУЩЕЕ ЗЕМЛИ
ного мира. Причины большей части этих кризисов уче-
ными объясняются как океаническими явлениями (по-                         Из изложенного ясно, что наибольшие неприятности
нижение солености океанов, изменение химического                          для человечества могут вызвать движущиеся малые не-
состава в сторону увеличения токсичных элементов в                        бесные тела. Рассмотрим, насколько велик шанс
водах океана и т.д.), так и земными явлениями (парни-                     столкновения.
ковый эффект, вулканическая деятельность и т.д.). В                            Астероиды (или малые планеты). Основные харак-
50-х годах XX века делали попытки объяснить некото-                       теристики этих объектов таковы: массы 1 г–1023 г, раз-
рые кризисы и астрономическими факторами – на ос-                         меры 1 см–1000 км, средние скорости при приближе-
нове многих астрономических явлений, зарегистриро-                        нии к Земле 10 км/с, кинетическая энергия объектов
ванных наблюдателями и описанных в исторических                           5 ⋅ 109–5 ⋅ 1030 эрг.
документах. Следует отметить, что за период в 2000 лет                        Астрономы установили, что в Солнечной системе
(c 200 года до н.э. по 1800 год н.э.) в различных источ-                  число астероидов с диаметром больше 1 км около 30 тыс.,
никах было зафиксировано 1124 важных астрономиче-                         меньших по размеру астероидов существенно больше –
ских факта, часть из которых можно связать с кризис-                      порядка сотни миллионов. Большая часть астероидов
ными явлениями.                                                           вращается по орбитам, расположенным между орбита-
     В настоящее время существует мнение, что кризис,                     ми Марса и Юпитера, образуя так называемый пояс ас-
имевший место 65 млн лет назад, когда исчезли рифовые                     тероидов. Эти астероиды, естественно, не несут опас-
кораллы и вымерли динозавры, был вызван столкнове-                        ности столкновения с Землей.
нием крупного небесного тела (астероида) с Землей.
                                                                              Но несколько тысяч астероидов с диаметром бо-
Долгое время астрономы и геологи искали подтвержде-
                                                                          лее 1 км имеют орбиты, пересекающие орбиту Земли
ние этого явления, пока не обнаружили большой кра-
                                                                          (рис. 2). Появление таких астероидов астрономы объ-
тер на полуострове Юкатан в Мексике диаметром в
                                                                          ясняют образованием зон неустойчивости в поясе асте-
300 км. Подсчеты показали, что для создания такого
                                                                          роидов. Приведем некоторые примеры.
кратера был необходим взрыв, эквивалентный 50 млн т
тротила (или 2500 атомных бомб, упавших на Хироси-                            Астероид Икар в 1968 году приблизился к Земле на
му; взрыв 1 т тротила соответствует выделению энергии                     расстояние 6,36 млн км. Если бы Икар столкнулся с
в 4 ⋅ 1016 эрг). Такая энергия могла бы выделиться при                    Землей, то произошел бы взрыв, эквивалентный взры-
столкновении с астероидом размером в 10 км и имев-                        ву 100 Мт тротила, или взрыву нескольких атомных
шим скорость в 15 км/с. Этот взрыв поднял в атмосфе-                      бомб. Другой астероид – 1991ВА диаметром в 9 м про-
ру пыль, которая полностью затмила Солнце, что при-                       шел 17 января 1991 года на расстоянии всего в 170 тыс.
вело к понижению температуры Земли с последующим                          км от Земли. Нетрудно подсчитать, что разница во вре-
вымиранием живого. Оценка возраста этого кратера                          мени у Земли и астероида прохождения точки пере-
привела к цифре в 65 млн лет, что совпадает с моментом                    сечения составляет всего 1,5 часа. Астероид 1994XM1
одного из биотических кризисов в развитии Земли.                          9 декабря 1994 года пролетел над территорией России
     Далее в 1994 году астрономы предсказали теорети-                     на расстоянии всего в 105 тыс. км.
чески, а затем и пронаблюдали столкновение кометы                             Существуют также примеры падения астероидов
Шумейкеров–Леви с Юпитером. Были ли подобные                              на поверхность Земли. Есть определенное мнение, что
столкновения комет с Землей? Согласно американ-                           в 1908 году в Сибири произошло столкновение астеро-
скому ученому Массе, за последние 6 тыс. лет по-                          ида диаметром 90 м с последующим взрывом, эквива-
добные столкновения были. Особенно катастрофиче-                          лентным взрыву примерно 20 Мт тротила. Если бы это
ским было падение кометы в океан около Антарктиды                         тело упало на три часа позже, то оно уничтожило бы
в 2802 году до н.э.                                                       Москву.



                        С А Х И Б УЛ Л И Н Н . А . А С Т Р О Н О М И Ч Е С К О Е П Р О Ш Л О Е И Б У Д У Щ Е Е З Е М Л И            85


                                                                  ФИЗИКА
           а
                                                                                 ком расстоянии от Земли до конца XXI века. Этот
                                                                                 список насчитывает около 300 объектов, орбиты кото-
                                                                                 рых пересекают орбиту Земли. Самое близкое прохож-
                          Земля
                                                                                 дение на расстоянии в 880 тыс. км ожидается у астеро-
                                                                                 ида Хатор в октябре 2086 года.
                                                                                     В целом же астрономы считают, что число опасных
                        Венера
                                   Солнце
                                                                                 и пока необнаруженных опасных астероидов примерно
                                                                                 2500. Именно эти таинственные странники и будут со-
                                                                                 ставлять главную опасность будущему Земли.
                        Меркурий

                                                                                     Кометы. Их типичные характеристики таковы:
                                                                                 массы 1014–1019 г, размеры ядра 10 км, размеры хвоста
                                                                                 10 млн км, скорости движения 10 км/с, кинетическая
                                                                                 энергия 1023–1028 эрг.
                          Марс
                                                                                     Кометы отличаются от астероидов своим строени-
                                                                                 ем: если астероиды представляют собой твердые глы-
                                                                                 бы, то ядра комет – это скопление “грязного льда”.
           б
                                                                                 Кроме того, кометы в отличие от астероидов имеют
                                                                                 протяженные газовые хвосты. Но прохождение Земли
                                                                                 через такие хвосты не представляет какой-либо опасно-
                                                                                 сти из-за их низкой плотности. Например, при прохож-
                                                                                 дении Земли через хвост кометы Галлея 18 мая 1910 года
                                                                                 не было замечено каких-либо аномалий на поверхнос-
                                                                                 ти Земли.
                                                                                    Но проблема опасности столкновения с ядром ко-
                                                                                 меты стала очень актуальной после 1994 года в связи с
                                                                                 падением различных частей кометы Шумейкеров–Ле-
                                                                                 ви на поверхность Юпитера. Возникшие при этом
                                                                                 взрывы были оценены в величину, эквивалентную
                                                                                 взрыву 60 000 Мт тротила, что равно взрыву нескольких
                                                                                 миллионов атомных бомб, сброшенных на Хиросиму.
                                                                                     Астрономы подсчитали, что кометы проходят меж-
                                                                                 ду Землей и Луной каждые 100 лет, а некоторые падают
        Рис. 2. а – орбиты ближайших к Солнцу четырех                            на Землю примерно раз в каждые 100 тыс. лет. Было
        планет. За орбитой Марса расположен пояс астеро-
        идов; б – орбиты 100 наиболее крупных астероидов,                        также оценено, что в течение средней жизни человека
        которые пересекают орбиту Земли, показанную                              вероятность столкновения с кометой равна 1/10 000.
        красным цветом
                                                                                     Исследования астрономов показали, что за послед-
        Используя данные об ударных кратерах на поверх-                          ние 2400 лет было 20 близких (меньших 15 млн км) про-
     ности Земли, планет и их спутников, астрономы при-                          хождений 18 комет. Самое близкое прохождение на
     шли к следующим оценкам:                                                    расстоянии в 2,3 млн км было у кометы Лекселя в июле
                                                                                 1770 года. Подсчитано, что в ближайшие 30 лет близкие
        • столкновения с крупными астероидами, которые                           прохождения будут у трех изученных комет. Но, к счас-
     могут привести к глобальным катастрофам в развитии                          тью, минимальные расстояния будут не столь опасны-
     Земли, происходят примерно раз в 500 тыс. лет;                              ми – более 9 млн км.
        • столкновения с малыми астероидами происходят                               Следует иметь в виду, что пока речь шла об извест-
     чаще (каждые 300 лет), но последствия столкновений                          ных кометах. Выше было сказано об открытии транс-
     носят лишь локальный характер.                                              плутоновых комет. Эти кометы могут залетать во внут-
        На основе орбит уже изученных астероидов астро-                          ренние области Солнечной системы, в частности,
     номы составили список потенциально опасных извест-                          пересекаясь с орбитой Земли. Не исключено, что эти
     ных астероидов, орбиты которых пройдут на критичес-                         еще не открытые кометы и могут нести в себе опасность.



86                                 С О Р О С О В С К И Й О Б РА З О В АТ Е Л Ь Н Ы Й Ж У Р Н А Л , Т О М 7 , № 4 , 2 0 0 1


                                                          ФИЗИКА
   АСТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ                                             энергия за 1 с будет чудовищной, равной энергии, из-
                                                                         лученной 100 солнцами за 109 лет.
Но, увы, не только столкновения несут в себе глобаль-
                                                                             Некоторые астрономы (И.С. Шкловский и
ные последствия для Земли. Отметим кратко лишь две
                                                                         Ф.Н. Краcовский) полагали, что такой взрыв мог про-
возможные опасности, исходящие из дальнего космоса.
                                                                         изойти у близкой к Солнцу звезды 65 млн лет назад. Со-
    Будущая жизнь Солнца. Астрофизики могут рассчи-                      гласно сценарию, описанному этими авторами, выбро-
тать все этапы жизни звезды [3]. Согласно расчетам,                      шенное вещество после взрыва через несколько тысяч
например, через 7,9 млрд лет Солнце превратится в                        лет достигло Земли. Оно содержало релятивистские ча-
красный сверхгигант, увеличив свой размер в 170 раз,                     стицы, которые при попадании в атмосферу Земли вы-
поглотив при этом Меркурий. Нетрудно подсчитать,                         звали интенсивный поток вторичных космических ча-
что на нашем небе Солнце будет выглядеть как крас-                       стиц, которые при достижении поверхности Земли
ный шар, занимающий половину небесной сферы. В                           повысили радиоактивность в 100 раз. Это неизбежно
результате температура на Земле повысится, начнется                      привело бы к мутациям в живых организмах с последу-
интенсивное испарение океанов, из-за чего увеличится                     ющим их исчезновением.
непрозрачность атмосферы, что вызовет так называе-                           Вероятность глобального влияния на Землю такого
мый парниковый эффект: Земля станет очень горячей.                       взрыва в будущем зависит, во-первых, от того, насколь-
    Дальнейшее раздувание Солнца приведет к тому,                        ко часто происходят вспышки сверхновых в нашей Га-
что и Земля уже будет вращаться фактически внутри                        лактике, и, во-вторых, от критического расстояния r
Солнца. Согласно этому сценарию, Земле уготовлена                        до звезды. Основываясь на наблюдаемых данных, из-
не очень приятная участь. Трение Земли и частиц газа                     вестный специалист по статистике звезд С. Ван дер
Солнца будет уменьшать орбитальную скорость Земли,                       Берг пришел к выводу, что за каждый 1 млрд лет в объ-
в результате Земля по спирали будет падать к централь-                   еме нашей Галактики в 1 кпк3 происходят в среднем
ным областям Солнца. Это приведет к тому, что Солн-                      150 000 вспышек сверхновых. Если взять за критическое
це нагреет Землю до чрезвычайно высоких температур,                      расстояние до звезды в r = 10 световых лет, то легко по-
превратив ее в раскаленные скалы без всяких призна-                      лучить, что, для того чтобы в объеме такого радиуса про-
ков наличия воды в океанах и, естественно, жизни.                        изошла одна вспышка, необходимо время в 60 млрд лет.
                                                                         Эта величина существенно больше возраста Земли. Та-
    Вспышки сверхновых. Другие звезды, которые име-
                                                                         ким образом, маловероятно, что биотические кризисы
ют большую массу, чем Солнце, живут несколько иначе.
                                                                         можно объяснить явлением вспышки. В будущем такая
На определенной стадии они могут взорваться, выделив
                                                                         вспышка также не очень вероятна. Однако все же следу-
при этом чудовищную энергию (астрономы называют
                                                                         ет отметить, что приведенные рассуждения основаны
такой процесс вспышкой сверхновой). Было выясне-
                                                                         на средних оценках. Для примера отметим, что звезда
но, что имеются две причины таких вспышек.
                                                                         Бетельгейзе в созвездии Ориона может вспыхнуть через
    На последней стадии жизни у звезды прекращают-                       несколько тысяч лет. Другая звезда – η Car вспыхнет
ся ядерные реакции и она превращается в плотный                          через 10 000 лет. К счастью, расстояния до них доста-
объект – белый карлик (БК). Но если около БК имеется                     точно велики – 650 и 10 000 световых лет.
соседняя звезда, то вещество этой звезды может перете-                       Гамма-вспышки. Около 30 лет назад астрономы с
кать на БК. При этом на поверхности БК опять начина-                     помощью спутниковых наблюдений установили, что в
ются термоядерные реакции, выделяющие громадную                          различных точках небесной сферы наблюдаются объ-
энергию. Такой механизм вспышки работает для сверх-                      екты, которые вспыхивают в гамма-диапазоне (рис. 3)
новых типа SNI.                                                          с длительностью вспышек от долей секунды до не-
    Другой тип сверхновых (SNII) объясняется эволю-                      скольких минут. Последние оценки расстояний до этих
цией звезды массы более десяти масс Солнца. Термо-                       объектов свидетельствуют, что они располагаются да-
ядерные реакции сопровождаются превращением во-                          леко за пределами нашей Галактики. Это означает, что
дорода в более тяжелые элементы. На каждой стадии                        энергия излучения в гамма-диапазоне у этих объектов
выделяется энергия, нагревающая звезду. Tеория пред-                     фантастически велика – порядка 1050–1052 эрг.
сказывает, что при достижении образования железа по-                         Наиболее распространенная гипотеза о механизме
следовательность реакций прекращается. Внутренняя                        вспышек, предложенная С.И. Блинниковым и др., –
часть железного ядра в течение секунды сжимается.                        это гипотеза о слиянии двух нейтронных звезд – по-
Когда внутренняя часть звезды достигает ядерных                          следней стадии жизни двойной системы, состоявшей
плотностей, она отскакивает от центра, сталкиваясь с                     из двух массивных звезд. Расчеты астрофизиков пока-
еще коллапсирующей внешней частью ядра. Возника-                         зали, что при таком слиянии выделяется энергия, эк-
ющая ударная волна разносит всю звезду. Выделяемая                       вивалентная энергии излучения миллиарда галактик,



                       С А Х И Б УЛ Л И Н Н . А . А С Т Р О Н О М И Ч Е С К О Е П Р О Ш Л О Е И Б У Д У Щ Е Е З Е М Л И             87


                                                                      ФИЗИКА
                                                                                         Для решения астрономической части сейчас созда-
     Gamma Ray Burst 971214 . W. M. Keck Observatory
                                                                                     ется сеть телескопов с диаметром около 2 м. Это позво-
                                                                                     лит обнаружить примерно 90% опасных астероидов на
                                                                                     расстоянии до 200 млн км и 35% опасных комет на рас-
                                                                                     стоянии до 500 млн км. Поскольку скорости движения
                                                                                     объектов порядка 10 км/с, то это позволит иметь резерв
                                                                                     времени в несколько месяцев для принятия решения.
                                                                                         Точность теоретических расчетов орбит и момен-
                                                                                     тов столкновений прежде всего определяется количе-
                                                                                     ством установленных положений на небе опасных объ-
                                                                                     ектов. Эту задачу можно решить с помощью указанной
                                                                                     выше сети телескопов. Далее при расчете орбит необхо-
         December, 1997                        February, 1998                        димо тщательно учесть возмущения в движении небес-
                     PRC98-17b . May 7, 1998 . ST Scl OPO                            ных тел, вызванные воздействием всех планет Солнеч-
                  S. G. Djorgovski and S. R. Kulkarni (Caltech),
               the Caltech GRB Team and W. M. Keck Observatory
                                                                                     ной системы. Эта проблема уже решена астрономами с
                                                                                     высокой точностью.
                                                                                         Труднее всего учесть негравитационные силы, влия-
        Рис. 3. Оптическое изображение объекта GRB
        971214, вспыхнувшего в гамма-диапазоне. Слева –
                                                                                     ющие на движение объектов. Эти силы обусловлены
        изображение через два дня после вспышки, справа –                            многими причинами. Астероиды и кометы двигаются в
        спустя два месяца. Снимки получены на телескопе                              материальной среде (межпланетная плазма, электро-
        диаметром 10 м в обсерватории Мауна-Ки (Гавайи)                              магнитное поле), испытывая при этом сопротивление.
                                                                                     Они также испытывают влияние сил светового давле-
     подобных нашей. Об этих объектах более подробно                                 ния от Солнца. В результате тела могут отклониться от
     можно прочитать в [4, 5].                                                       чисто кеплеровской орбиты, то есть вычисленной с
         Но такие пары нейтронных звезд могут существо-                              учетом только гравитационного взаимодействия тела с
     вать не только на космологическом расстоянии, но и                              Солнцем (и планетами).
     внутри нашей Галактики. Астрофизики подсчитали,                                     Технический аспект проблемы более сложный, и
     что в нашей Галактике одно слияние пары происхо-                                имеются по существу пока три варианта. Один предус-
     дит каждые 2–3 млн лет. Сейчас надежно установлено                              матривает уничтожение опасного объекта путем засыл-
     наличие трех таких пар. Если одна из них (PSR                                   ки на него ракеты с ядерной бомбой. Расчеты показали,
     B2127+11C) начнет сливаться, то последствия этого                               что для уничтожения астероида диаметром в 1 км необ-
     для Земли будут очень серьезны, правда, более чем че-                           ходим взрыв в 4 ⋅ 1019 эрг [6, с. 270]. Но этот проект может
     рез 220 млн лет. Прежде всего сильное гамма-излуче-                             принести непредсказуемые экологические последствия,
     ние уничтожит озоновый слой атмосферы Земли. Но                                 связанные с засорением космоса ядерными отходами.
     главное в том, что при вспышке образуются энергич-
     ные космические частицы, которые, достигнув атмо-                                   Есть вариант попытки отклонения движения объ-
     сферы Земли, будут создавать вторичные космические                              екта от своей естественной орбиты за счет сообщения
     частицы. Эти частицы дойдут до поверхности Земли и                              ему дополнительного импульса, скажем за счет посад-
     даже глубже, превратив ее в радиоактивное кладбище.                             ки на его поверхность ракеты с мощной энергетичес-
                                                                                     кой установкой. На сегодня оба таких проекта пока
         Все приведенные выше факты ставят главный во-
                                                                                     трудноосуществимы: для этого необходимо иметь ра-
     прос.
                                                                                     кеты с большими массами и большими скоростями
                                                                                     движения, чем имеются в настоящее время. Но в прин-
        ЧТО ДЕЛАТЬ?
                                                                                     ципе это совсем не безнадежное дело для технологии
     Ответ на этот вопрос применительно к малым телам                                XXI века.
     Солнечной системы должен содержать два аспекта:                                     Третий вариант основан на использовании негра-
         астрономический – необходимо заблаговременно                                витационных эффектов в движении небесных тел. На-
     открыть неизвестные и потенциально опасные объек-                               пример, ядра комет можно отклонить от первоначаль-
     ты на как можно большем расстоянии от Земли, вычис-                             ной орбиты, используя сублимационный способ, суть
     лить их точные орбиты и предсказать момент возмож-                              которого такова [6, с. 256]. Орбита кометы в некоторой
     ной опасности;                                                                  степени определяется и силами светового давления от
         технический – необходимо принять решения и их                               Солнца, вызывающего образование хвоста. Если унич-
     реализовать, чтобы избежать возможного столкновения.                            тожить или ослабить пылевую поверхность ядра, то



88                                     С О Р О С О В С К И Й О Б РА З О В АТ Е Л Ь Н Ы Й Ж У Р Н А Л , Т О М 7 , № 4 , 2 0 0 1


                                                          ФИЗИКА
усиленное истечение вещества из ядра может придать                             ЛИТЕРАТУРА
комете импульс в нужном направлении.                                     1. Сурдин В.Г. Рождение звезд. М.: УРСС, 1997. 207 с.
    Хотя астрофизическая опасность ожидает Землю в                       2.Черепащук А.М. Планеты во Вселенной // Соросовский Об-
                                                                         разовательный Журнал. 2001. № 4. С. 76–82 .
отдаленном будущем, уже сейчас имеются довольно
                                                                         3. Киппенхан Р. 100 миллиардов Солнц: Рождение, жизнь и
интересные идеи избежать ее. Некоторые из них кажут-                     смерть звезд. М.: Мир, 1990. 293 с.
ся даже фантастическими. В одном варианте предлага-                      4. Липунов В.М. “Военная тайна” астрофизики // Соросов-
ется создать вокруг Земли щит, используя вещество ас-                    ский Образовательный Журнал. 1998. № 5. С. 83–89.
тероидов или Луны. Например, масса астероида Церес                       5. Курт В.Г. Экспериментальные методы изучения космичес-
вполне достаточна для создания диска около Земли тол-                    ких гамма-всплесков // Там же. 1998. № 6. С. 71–76.
щиной в 1 км. Он вполне может экранировать потоки                        6. Околоземная астрономия (космический мусор). М.: Кос-
                                                                         мосинформ, 1998. 277 с.
частиц и излучения от сверхновых и гамма-вспышек.
    В заключение отметим, что нет оснований для апо-                                    Рецензент статьи А.М. Черепащук
калиптического фатализма. Человечество уже достигло
достаточно высокого уровня науки и технологии, что-                                                           ***
бы предугадать опасность. Мало того, оно уже находит-                    Наиль Абдуллович Сахибуллин, доктор физико-матема-
ся на пороге создания эффективной системы защиты.                        тических наук, профессор, зав. кафедрой астрономии
Можно лишь надеяться, что человечество, осознав                          Казанского государственного университета, директор
                                                                         Астрономической обсерватории им. В.П. Энгельгардта.
предстоящую опасность, предпримет усилия для даль-
                                                                         Лауреат премии РАН. Действительный член Академии
нейшего развития науки и необходимой технологии                          наук Татарстана. Область научных интересов – астро-
вместо того, чтобы решать внутренние конфликты, без-                     физика, физика звездных атмосфер. Автор 80 научных
думно расходуя свой интеллект и финансовые средства.                     публикаций и одной монографии.




                       С А Х И Б УЛ Л И Н Н . А . А С Т Р О Н О М И Ч Е С К О Е П Р О Ш Л О Е И Б У Д У Щ Е Е З Е М Л И             89



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика