Космогенные факторы возникновения катастрофических явлений в атмосфере и

Космогенные факторы возникновения катастрофических явлений в атмосфере и биосфере Земли

Космогенные факторы • Солнечная активность • Положение Земли в космическом пространстве • Солнечно-лунные гравитационные воздействия (приливы, отливы) • Столкновения с астероидами • Другие физические процессы во вселенной

Жизнь биосферы Земли зависит от изменений космогенных факторов

Солнце основа возникновения и существования жизни на Земле и причина протекающих на ней физических и химических процессов

Пятна на Солнце открытие • Немецкий астроном Г. Швабе в середине XIX века выявил 11 летний цикл возникновения пятен на Солнце

Пятна на Солнце как индикатор активности • Швейцарский астроном Р. Вольф предложил использовать пятна в качестве индикатора солнечной активности

Открытие Чижевского В начале XX века выдающийся российский ученый А. Л. Чижевский научно доказал, что для физического мира Земли важна не только солнечная энергия, но и периодически возникающие изменения солнечной активности.

Влияние космогенных факторов

Как результат солнечной активности • Эпидемии гриппа, холеры, чумы и других страшных заболеваний • Увеличение случаев инфаркта миокарда • Увеличение количества транспортных аварий (авиационных, железнодорожных, автомобильных)

• Сегодня известно, что Солнце наращивает свою активность с периодом 11, 1 года. • Были отслежены солнечные циклы на протяжении 300 лет и предпринимаются попытки прогнозирования максимальной активности будущих циклов.

Космическое пространство это не вакуум, оно заполняется • Осколками кометного вещества • Солнечным ветром • Радиационными поясами • Авроральными токовыми струями

Космическая погода и солнечно-земные связи

Решение проблемы радиационной безопасности в плане освоения космического пространства является одной из важнейщих задач космонавтики.

Тематика космической погоды • Прогнозы солнечной и геомагнитной активности • Исследования воздействия солнечных факторов на технические системы (радиосвязь, радиационная обстановка) • Исследования воздействия на биологические системы и людей

Влияние космической погоды Наиболее известным фактом влияния геоиндуцированных токов является авария, вызванная магнитной бурей 13 марта 1989 г. в Канаде, когда 6 млн человек и большая часть промышленности города Квебек осталась на 9 часов без электричества.

Влияние магнитных бурь • На здоровье людей • На возникновение и масштаб психопатических эпидемий и массовых движений • На возрастание числа случаев вызова скорой помощи • На обострение сердечно-сосудистых заболеваний, инфарктов, инсультов

В последние годы ученые разных областей науки объединяют свои усилия по поиску новых подходов к решению жизненно-важных проблем, связанных с влиянием на людей космической погоды

Наблюдения последних 50 лет подтверждают, что с возрастанием солнечной активности возрастает число и масштаб природных и социальных катастроф. Согласно данным ООН зарегистрировано: Более 7 тысяч стихийных бедствий, которые становятся все более разрушительными.

Рекордсменом по числу катастроф и числу жертв стал 2010 год: • Землетрясения на Гаити, в Чили, Турции, Индонезии • Наводнения в Пакистане, Бразилии, Китае, Мексике • Лесные пожары в России и Израиле На конец августа 2010 года площадь пожаров в России превысила 500 тысяч га, а число очагов возгорания – более десяти тысяч.

Продолжил эстафету катастроф 2011 год: • Январь – сильные землетрясения (6 -8 баллов) в Аргентине, Чили, Японии, Пакистане • Февраль – разрушительное землетрясение в Новой Зеландии • Март – мощнейшее землетрясение, цунами и радиационная катастрофа в Японии Возникли и развиваются масштабные социальные возмущения в странах Большого Ближнего Востока – в Сомали, Тунисе, Египте, Бахрейме, трагически развиваются события в Ливии, в них втянуты страны Европы и США, произошли беспорядки в Лондоне.

Природные и социальные фазы катаклизмов соответствуют активной фазе космогенных факторов – активности Солнца и положению Земли в космическом пространстве.

Вопросы, посвященные проблеме механизмов воздействия изменений солнечной активности и других факторов на процессы в биосфере рассматриваются исследователями в области астрофизики, биофизики, гелиобиологии, географии, физики Земли, сейсмологии.

Пример зависимости свойств атмосферы от солнечной активности для частот Шумана – резонансной частоты волновода Земля - ионосфера

Обсуждается влияние космической погоды на организмы в среде обитания путем изменения • • • Магнитного фона среды, Геомагнитных полей, Внутренних гравитационных волн, Выхода радиоактивного радона из литосферы, Метеорологических изменений давления и температуры, • Ультрафиолетовой радиации, • Других неизученных космогенных факторов, которыми могут оказаться известные факторы, значимость которых пока не понятна.

Но основополагающий механизм, который был скрыт природой и открыт А. Л. Чижевским, заключается в том, что клетка представляет собой тончайший и избирательный резонатор определенных корпускулярных и электромагнитных процессов окружающей среды.

Актуальность обсуждаемой проблемы: • Открыты в интернете официальные сайты Роскосмоса и NASA, постоянно информирующие о состоянии космической погоды • Развиваются научные направления, связанные с поиском возможностей краткосрочного прогнозирования землетрясений на основе сейсмосиноптического метода

Концепция сейсмо-синоптического метода система «Солнце – атмосфера - сейсмичность» (физические законы и связи) Развитие данного направления – совместная работа метеорологов и сейсмологов

Методы прогнозирования землетрясений Основаны на: физических, химических, геологических, биологических явлениях, НО ни один их не позволяет определить дату и время развития катастрофы! Перспектива – Космос.

Изучение взаимосвязи космогенных факторов с внутриземными, естественно-историческими и современными техногенными воздействиями открывает перспективу создания системы прогнозирования катаклизмов и их последствий.

Астероидно – кометная опасность (АКО)

Малые тела Солнечной системы Пылинки Метеориты до ~ 1 мм до ~ (10 -) 100 м Астероиды более ~ (10 -) 100 м Кометы наличие льдов Нет строгих определений!

Объекты, сближающиеся с Землей, потенциально опасные объекты, угрожающие объекты Объекты, сближающиеся с Землей (ОСЗ) - астероиды и кометы, чьи орбиты имеют перигелийные расстояния q < 1. 3 а. е. Потенциально опасные объекты (ПОО) - тела, чьи орбиты в настоящую эпоху сближаются с орбитой Земли до минимального расстояния, не превышающего 0. 05 а. е. (7. 5 млн. км). Для ПОО принимают, что абсолютная астероидная звездная величина Н 22. Угрожающие объекты - тела, имеющие весомую вероятность столкновения с Землей.

Объект Размеры Частота (раз в … лет) Размер кратера (км) Результат столкновения с Землей Пылинка D < 0. 1 см Сгорает Метеороид 0. 1 см < D < 0. 5 м Сгорает 0. 5 м < D < 2030 м Долетают до Земли с малой скоростью > 30 м 250 Нет > 0. 5 Астероид Типа Тунгусского события Аризонский кратер > 100 м 5 тыс. >2 Региональная катастрофа > 1 км 600 тыс. > 20 Глобальная катастрофа 10 км 100 млн. 200 Конец цивилизации

Понятие об астероидно - кометной опасности (АКО) Астероидно – кометная опасность – угроза нанесения серьезного ущерба человечеству в результате столкновения космических тел размером более нескольких десятков метров (астероидов и комет) с Землей.

Исторические свидетельства

Аризонский кратер (Барринджера кратер, Каньон Дьявола) Возраст около 50 тысяч лет. Диаметр 1240 м, глубина 170 м. Результат падения тела размером 60 м ( 300 тысяч тонн) со скоростью 20 км/с. Мощность взрыва 20 миллионов тонн ТНТ. Внутри и вокруг кратера найдены осколки метеоритного никелистого железа.

Крупные метеоритные кратеры на территории России Наименование кратера Попигай Кара Пучеж- Катункский Каменский Логанча Эльгыгытгын Калужский Янисъярви Карлинский Координаты широта долгота 71° 38' 111° 11' 69° 06' 64° 09' 56° 58' 43 o 43' 48° 21' 40° 30' 65° 31' 95° 56' 67° 30' 172° 05' 54° 30' 36° 12' 61° 58' 30° 55' 54° 55' 48° 02' Диаметр, км Возраст, млн. лет 100 65 ? 80 25 20 18 15 14 10 35. 7 ± 0. 2 70. 3 ± 2. 2 167 ± 3 49. 15 ± 0. 18 40 ± 20 3. 5 ± 0. 5 380 700 ± 5 5± 1

Недавние свидетельства столкновений крупных тел Астрономические: Столкновение кометы Шумейкера. Леви 9 с Юпитером в 1994 г. Наземные: Тунгусская катастрофа

Проблема АКО современное состояние

Рост числа известных АСЗ Сколько неучтенных, потенциально опасных объектов ? Оценки: > 2 104 ( > 140 м ) > 2 105 ( > 50 м )

Программы поиска Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR) Near-Earth Asteroid Tracking (NEAT) Spacewatch Lowell Observatory Near-Earth Object Search (LONEOS) Catalina Sky Survey Japanese Spaceguard Association (JSGA) Asiago DLR Asteroid Survey (ADAS)

Наиболее опасны на шкале 105 лет Учитывая частоту падения тел различных размеров, возможное количество жертв и сопутствующий материальный ущерб, на шкале времени 105 лет наибольшие потери на суше ожидаются от падения тел размером ~ 50 -100 м, при падении в океан – от падения тел ~ 200 м.

Близкие прохождения астероидов Номер Apophis 2029 Apr. 13. 91 0. 0002318 2011 Nov. 8. 98 0. 001065 2140 Dec. 1. 82 0. 001623 2001 WN 5 2028 June 26. 23 0. 001670 1998 OX 4 2148 Jan. 22. 14 0. 002004 1999 AN 10 2027 Aug. 7. 29 0. 002654 1998 MZ (35396) Расстояние, а. е. 2000 WO 107 (85640) Дата сближения 2005 YU 55 (99942) Имя 2116 Nov. 26. 98 0. 002750 1997 XF 11 2136 Oct. 28. 49 0. 002762 2004 XP 14 2006 July 3. 18 0. 002891 2003 QC 10 2066 Sept. 24. 86 0. 003396

2004 mn 4 11. 05. 2005 (Обсерватория на пике Терскол) Открытый в 2004 году потенциально опасный объект 2004 MN 4=(99942) Apophis, который имеет диаметр 200 -350 метров, в 2029 году пройдет в опасной близости от Земли. В 2036 году он имеет ненулевую вероятность столкнуться с Землей. Человечеству может представиться возможность организовать активное противодействие столкновению.

Относительное движение Земли и Апофиса Наблюдения Апофиса возможны лишь во время кратковременных сближений с Землей, следующих с периодом ~8 лет.

Возможные места падения астероида Апофис в апреле 2036.

Апофис – не единичный пример. Для астероида 2004 VD 17 вероятность столкновения 4 мая 2102 г. оценивается в 0, 001. Уровень угрозы по Туринской шкале - 2. За последние годы появилось четкое понимание того, что в любой момент может быть обнаружен угрожающий объект! (Особо непредсказуемы кометы. ) Подобная угроза не должна застать человечество врасплох!

Направления работы

Направления работ по проблеме АКО Создание системы (участие в международной системе) обнаружения, каталогизации и мониторинга ОСЗ; Задачи определения физических (в т. ч. динамических) и химических характеристик угрожающих тел; Изучение возможных мер предотвращения опасности столкновения АСЗ с Землей и уменьшение тяжести последствий; Координация действий международного сообщества; Фундаментальные исследования.

Некоторые фундаментальные научные проблемы, связанные с изучением АКО Как воспроизводится популяция объектов, сближающихся с Землей? Эволюция орбит малых тел Солнечной системы и уточнение прогноза столкновений; Исследование физико-химических свойств малых тел Солнечной системы; Фундаментальные аспекты изучения возможных мер предотвращения столкновения ОСЗ с Землей и уменьшения ущерба.

Способы противодействия

Возможности средств противодействия угрожающим объектам Уничтожение (дисперсия) или отклонение? Отклонение -предпочтительнее! Уничтожение - более реализуемо (для небольших тел), но последствия плохо предсказуемы.

Россия как одна из ядерных держав, обладающая развитыми космическими технологиями и опытом проведения космических миссий, не может и не должна быть в стороне от решения рассматриваемой проблемы.

Способы отклонения (изменения орбиты) Ударно-кинетическим воздействием массивного тела, выведенного в космос и сталкивающегося с астероидом; Гравитационный увод; Импульс увода может быть получен и с помощью поверхностного или близкого термоядерного взрыва; Использованием малой реактивной тяги, создаваемой, например, электрореактивной двигательной установкой. Другие способы

Средства противодействия угрожающим объектам Гравитационный тягач