WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
ФИЗИКА ФИЗИКА АСТРОНОМИЧЕСКОЕ ПРОШЛОЕ И БУДУЩЕЕ ЗЕМЛИ Н. А. САХИБУЛЛИН Казанский государственный университет ВВЕДЕНИЕ Будущее поколение будет рассматривать 80–90-е годы ASTRONOMICAL прошлого столетия как период, определивший развитие PAST AND FUTURE астрономии в XXI веке. Это действительно так, потому OF THE EARTH что именно в те годы были получены научные результаты, которым по значимости трудно найти аналоги в исN. A. SAKHIBULLIN 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 supплане, но и для обеспечения безопасности всего челоport the adopted view on the processes taking вечества. К сожалению, диапазон мнений, особенно в массовой прессе, по поводу возможной опасности очень place in space, and phenomena which require широк – от откровенно панических до полного игноfinding urgent solutions of quite new problems.

рирования проблемы. Поэтому мы попытаемся дать One of such problems is the influence of celesкраткое изложение фактического состояния дел.

tial bodies which surround us upon the past and future of our Earth, of course not in the ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОИСХОЖДЕНИИ ЗЕМЛИ И СОЛНЦА astrological sense. This article discusses some of the aspects of this problem.

Астрономы еще не выработали окончательного мнения о детальных процессах образования Солнечной систеИсследования в астрономии последних лет мы, поскольку ни одна из гипотез не способна объяснить многие ее особенности. Но в чем почти все аспривели к открытию явлений как подтрономы единодушны, так это в том, что звезда и ее тверждающих правильное понимание пропланетная система образуются из единого газопылецессов, происходящих в Космосе, так и тревого облака, причем этот процесс может быть объясбующих неотложного решения совершенно нен известными законами физики [1]. Предполагается, что это облако имело вращение. В центре такого облака новых проблем. Одной из проблем является 4,7 млрд лет назад образовалось сгущение, которое влияние окружающих нас небесных тел на вследствие закона всемирного тяготения начало сжипрошлое и будущее нашей Земли, разумеетматься 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, что приводит к выделению громадной энергии за счет этой проблемы.

термоядерных реакций превращения четырех протонов в атом гелия 4H+ He. Объект в этот момент вступает в ответственную стадию своей жизни – стадию звезды.

Вращение облака приводит к появлению вращающегося диска около звезды. В тех областях, где средwww.issep.rssi.ru нее расстояние между частицами диска мало, происходит их столкновение, что вызывает образование так САХИБУЛЛИН Н.А. АСТРОНОМИЧЕСКОЕ ПРОШЛОЕ И БУДУЩЕЕ ЗЕМЛИ Сахибуллин Н.А., © ФИЗИКА называемых планетезималей размером примерно в 1 км, а затем и планет около звезды. Образование Земли потребовало около 50 млн лет. Часть несконденсировавшегося 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 соединениями. Около 2 млрд лет назад начали появляться примитивные растения, а спустя 1 млрд лет образовалась нынешняя азотно-кислородная атмосфера. Около 200 млн лет назад появились простейшие млекопитающие, 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 наблюдениями, если проверить, в частности, такие ее следствия:

а) около молодых звезд должны быть обнаружены протопланетные диски;

Protoplanetary Disks HST. WFPCб) около звезд, которые находятся на более поздней Orion Nebula стадии развития, необходимо обнаружить планетные PRC95-45b. ST Scl OPO. November 20, 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 пеРис. 1. Изображения протопланетных дисков около риферии диска, то в Солнечной системе должны суще- четырех звезд в туманности Ориона. Из-за присутствия пыли в дисках они непрозрачны и потому ствовать остатки такого вещества.

невидимы. Данные диски стали видимыми из-за Если бы данная статья писалась лет 30 назад, то ав- их случайной проекции на светлую часть туманности. Снимки получены на Космическом телескопе тору трудно было бы найти такие подтверждения, так им. Э. Хаббла как существовавшие тогда телескопы и приемная аппаратура не могли зарегистрировать упомянутые выше выход из положения, разработав косвенные методы обобъекты из-за их слабого блеска. И лишь в последнее наружения планет. Известно, что два гравитационно десятилетие благодаря использованию космических связанных тела (звезда и планета) вращаются вокруг телескопов, повышению точности астрономических общего центра тяжести. Такое движение звезды можно измерений большинство предсказаний теории получиустановить лишь на основе чрезвычайно точных метоли полное подтверждение.

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 наи для знакомства с ними мы отсылаем читателя к статье блюдаться инфракрасный избыток цвета. Такие избытА.М. Черепащука [2].



ки обнаружены у нескольких звезд, в частности у яркой С использованием этих методов сразу же наблюдазвезды северного полушария Веги. Для некоторых ли около 700 звезд. Результат превзошел самые лучшие звезд Космическим телескопом им. Э. Хаббла были поожидания. К концу января 2001 года открыты 63 планелучены изображения таких дисков, например у многих ты у 50 звезд. Основные сведения о планетах можно звезд в туманности Ориона (рис. 1). Число открываенайти в статье [2].

мых дисков около звезд постоянно растет.

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 сущешенно 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 СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 7, №4, 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 имекоторое не смогло сконденсироваться в планеты.

ющимся представлениям о прошлом развитии Солнечной системы;

АСТРОНОМИЧЕСКОЕ ПРОШЛОЕ ЗЕМЛИ • это позволяет вполне определенно судить о будуПосле своего образования Земля прошла долгий путь щем Солнечной системы. В частности, некоторые опиразвития. Было установлено, что естественный ход ее санные явления ставят серьезный вопрос: несет ли Косразвития нарушался вследствие определенных геоломос опасность для будущего нашей Земли гических, климатических или биологических причин, приводящих к исчезновению растительности и животАСТРОНОМИЧЕСКОЕ БУДУЩЕЕ ЗЕМЛИ ного мира. Причины большей части этих кризисов учеИз изложенного ясно, что наибольшие неприятности ными объясняются как океаническими явлениями (подля человечества могут вызвать движущиеся малые ненижение солености океанов, изменение химического бесные тела. Рассмотрим, насколько велик шанс состава в сторону увеличения токсичных элементов в столкновения.

водах океана и т.д.), так и земными явлениями (парниковый эффект, вулканическая деятельность и т.д.). В Астероиды (или малые планеты). Основные харак50-х годах XX века делали попытки объяснить некототеристики этих объектов таковы: массы 1 г–1023 г, разрые кризисы и астрономическими факторами – на осмеры 1 см–1000 км, средние скорости при приближенове многих астрономических явлений, зарегистриронии 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 источчисло астероидов с диаметром больше 1 км около 30 тыс., никах было зафиксировано 1124 важных астрономичеменьших по размеру астероидов существенно больше – ских факта, часть из которых можно связать с кризиспорядка сотни миллионов. Большая часть астероидов ными явлениями.

вращается по орбитам, расположенным между орбитаВ настоящее время существует мнение, что кризис, ми Марса и Юпитера, образуя так называемый пояс асимевший место 65 млн лет назад, когда исчезли рифовые тероидов. Эти астероиды, естественно, не несут опаскораллы и вымерли динозавры, был вызван столкновености столкновения с Землей.

нием крупного небесного тела (астероида) с Землей.

Но несколько тысяч астероидов с диаметром боДолгое время астрономы и геологи искали подтвержделее 1 км имеют орбиты, пересекающие орбиту Земли ние этого явления, пока не обнаружили большой кра(рис. 2). Появление таких астероидов астрономы обътер на полуострове Юкатан в Мексике диаметром в ясняют образованием зон неустойчивости в поясе асте300 км. Подсчеты показали, что для создания такого роидов. Приведем некоторые примеры.

кратера был необходим взрыв, эквивалентный 50 млн т Астероид Икар в 1968 году приблизился к Земле на тротила (или 2500 атомных бомб, упавших на Хиросирасстояние 6,36 млн км. Если бы Икар столкнулся с му; взрыв 1 т тротила соответствует выделению энергии Землей, то произошел бы взрыв, эквивалентный взрыв 4 1016 эрг). Такая энергия могла бы выделиться при ву 100 Мт тротила, или взрыву нескольких атомных столкновении с астероидом размером в 10 км и имевбомб. Другой астероид – 1991ВА диаметром в 9 м прошим скорость в 15 км/с. Этот взрыв поднял в атмосфешел 17 января 1991 года на расстоянии всего в 170 тыс.

ру пыль, которая полностью затмила Солнце, что прикм от Земли. Нетрудно подсчитать, что разница во вревело к понижению температуры Земли с последующим мени у Земли и астероида прохождения точки перевымиранием живого. Оценка возраста этого кратера сечения составляет всего 1,5 часа. Астероид 1994XMпривела к цифре в 65 млн лет, что совпадает с моментом 9 декабря 1994 года пролетел над территорией России одного из биотических кризисов в развитии Земли.





на расстоянии всего в 105 тыс. км.

Далее в 1994 году астрономы предсказали теоретически, 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 астероскому ученому Массе, за последние 6 тыс. лет по- ида диаметром 90 м с последующим взрывом, эквивадобные 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.

САХИБУЛЛИН Н.А. АСТРОНОМИЧЕСКОЕ ПРОШЛОЕ И БУДУЩЕЕ ЗЕМЛИ ФИЗИКА ком расстоянии от Земли до конца XXI века. Этот а список насчитывает около 300 объектов, орбиты которых пересекают орбиту Земли. Самое близкое прохождение на расстоянии в 880 тыс. км ожидается у астероЗемля ида Хатор в октябре 2086 года.

В целом же астрономы считают, что число опасных Венера и пока необнаруженных опасных астероидов примерно Солнце 2500. Именно эти таинственные странники и будут составлять 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 строением: если астероиды представляют собой твердые глыбы, 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 опасности из-за их низкой плотности. Например, при прохождении Земли через хвост кометы Галлея 18 мая 1910 года не было замечено каких-либо аномалий на поверхности Земли.

Но проблема опасности столкновения с ядром кометы стала очень актуальной после 1994 года в связи с падением различных частей кометы Шумейкеров–Леви 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 между 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 астеротакже оценено, что в течение средней жизни человека идов; б – орбиты 100 наиболее крупных астероидов, вероятность столкновения с кометой равна 1/10 000.

которые пересекают орбиту Земли, показанную красным цветом Исследования астрономов показали, что за последние 2400 лет было 20 близких (меньших 15 млн км) проИспользуя данные об ударных кратерах на поверххождений 18 комет. Самое близкое прохождение на ности Земли, планет и их спутников, астрономы прирасстоянии в 2,3 млн км было у кометы Лекселя в июле шли к следующим оценкам:

1770 года. Подсчитано, что в ближайшие 30 лет близкие • столкновения с крупными астероидами, которые прохождения будут у трех изученных комет. Но, к счасмогут привести к глобальным катастрофам в развитии тью, минимальные расстояния будут не столь опасныЗемли, 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 известчаще (каждые 300 лет), но последствия столкновений ных кометах. Выше было сказано об открытии трансносят лишь локальный характер.

плутоновых комет. Эти кометы могут залетать во внутНа 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.

СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 7, №4, ФИЗИКА АСТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ энергия за 1 с будет чудовищной, равной энергии, излученной 100 солнцами за 109 лет.

Но, увы, не только столкновения несут в себе глобальНекоторые астрономы (И.С. Шкловский и ные последствия для Земли. Отметим кратко лишь две Ф.Н. Краcовский) полагали, что такой взрыв мог провозможные опасности, исходящие из дальнего космоса.

изойти у близкой к Солнцу звезды 65 млн лет назад. СоБудущая жизнь Солнца. Астрофизики могут рассчигласно сценарию, описанному этими авторами, выбротать 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 чакрасный сверхгигант, увеличив свой размер в 170 раз, стицы, которые при попадании в атмосферу Земли выпоглотив при этом Меркурий. Нетрудно подсчитать, звали интенсивный поток вторичных космических чачто на нашем небе Солнце будет выглядеть как красстиц, 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 последуинтенсивное испарение океанов, из-за чего увеличится ющим их исчезновением.

непрозрачность атмосферы, что вызовет так называеВероятность глобального влияния на Землю такого мый парниковый эффект: Земля станет очень горячей.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.