Опасные природные процессы 1
Раздел 2: Неблагоприятные и опасные явления в космосе Тема № 2. Неблагоприятные и опасные явления в космосе, их негативные воздействия. Падение космических тел. Вопросы 1. 2. 3. 4. Кометы Метеориты Астероиды Последствия падения космических тел. Превентивные меры 2
1. Кометы 3
Комета (от греч. kometes — звезда с хвостом), тело Солнечной системы, вращающееся вокруг Солнца по вытянутым орбитам и имеющее вид туманных объектов со светлым сгустком - ядром в центре и хвостом. Кометы - бесформенные глыбы размером в несколько км, состоящие из льда вперемешку с пылевыми частицами. Основное время находятся далеко от Солнца, где остаются невидимыми; приближении к Солнцу - лед под действием солнечного тепла начинает таять, появляется всё увеличивающийся хвост (может достигать десятков и сотен миллионов км). Могут иметь два хвоста: q один - искривленный, из частиц пыли; q другой - прямой, газовый, вытянутый в направлении, точно 4 противоположном направлению на Солнце
5
6
Обозначение комет: q год открытия; q латинская буква (24, от А до Y), указывающая полумесяц открытия; q цифра - порядковый номер открытия в данной половине месяца. q q Перед датой открытия буквой указывают «статус» объекта: Р (periodic) - комета с орбитальным периодом < 200 лет; С (comet) - долгопериодическая комета, с периодом > 200 лет; D (disappear) - исчезнувшая комета; Х - комета, для которой не удалось точно вычислить орбиту. У периодических комет вместо даты открытия впереди стоит порядковый номер вычисления точной орбиты: комета Галлея - IP/Halley, комета Энке - 2 Р/Еnске. 7
Периодическая комета 17 P/Holmes (Холмса) «вспыхнула и 8 расцвела» , по размерам превзойдя Солнце (1, 4 /1, 392 млн км).
2. Метеориты 9
Метеорит — твёрдое тело космического происхождения, упавшее на поверхность Земли. Другие названия метеоритов: q аэролиты, q сидеролиты, q уранолиты, q метеоролиты, q бэтилиямы (baituloi), q небесные, воздушные, атмосферные или метеорные камни… Подразделяют на классы: 1) железные, 2) железно-каменные, 3) каменные. Вес - от нескольких граммов до нескольких кг. Гоба (60 т, объём 9 м³), найден в Намибии в 1920 г. , упал 80 тыс. лет назад, - самый большой кусок железа природного 10 происхождения.
Hoba - плотное металлическое тело 2. 7 * 0. 9 м, состоит: 84 % - железо, 16 % - никель с примесью кобальта. 11 сверху покрыт гидроксидами железа.
На месте падения метеорита образуется кратер (астроблема). Кратер Барринжер ударного происхождения (1240 Х 170 м), образовался 50000 тыс. лет назад при падении железного метеорита 30 -50 м. Находится у г. Винслоу (штат Аризона, США) 12
Метеоритный кратер Каньон-Дьябло (штат Аризона, США)13
Типичные астероиды из мировой коллекции: 1 –метеорит ALH 84 OOI, 0 (d 12 см), 2 –марсианский метеорит ЕЕТА 79001 (d 20 см); 3 –железный метеорит, 4 –хондрит-метеорит
Метеорное тело входит в атмосферу на скорости 11 -25 км/с, разогреваясь и свечась при этом. За счет абляции (обгорания и сдувания набегающим потоком частиц вещества), долетевшая до земли масса меньше той, что вошла в атмосферу. Если метеорное тело не сгорело в атмосфере, то по мере торможения оно теряет горизонтальную составляющую скорости, что приводит к почти вертикальной (отвесной) траектории падения в конце. По мере торможения - свечение метеорита падает, он остывает. 15
Может выпасть метеоритный дождь (железный дождь, каменный дождь) — множественное выпадение метеоритов при его разрушении в процессе падения на Землю. Характеризуется направлением (ориентацией) основной оси по сторонам света, эллипсом рассеяния. Самый сильный - в ночь 12 -13. 11. 1833 г. Продолжался 10 час. , выпало примерно 240 тыс. больших и малых метеоритов. 16
Оценки Астрофизического института в Оттаве (Канада) За год на Землю выпадает: q 19 000 тел массой до 1 кг, q 4100 тел массой более 1 кг; q приблизительно 830 тел массой более 10 кг, общая метеоритная масса - 21, 3 т. Отдельные метеориты весят до 1 т и более. Ежегодно регистрируется от 10 до 20 падений. 9% массы метеоритов, вошедших в атмосферу, доходит до поверхности. На всей планете один землянин раз в 10 лет может получить удар с неба. Ежегодно на 16 зданий могут упасть метеоритные камни. Зарегистрирован один случай падения метеорита на человека: США, Алабама, 30. 11. 1954 г. , была ранена спящая женщина. 17
3. Астероиды 22
Астероид (от греч. «aster» - звезда, «eidos» - вид, имеющий вид звезды) – малые планеты, движущиеся по орбитам вокруг Солнца. Большинство астероидов расположено между орбитами Марса и Юпитера, образуя главный пояс астероидов. Часть – выходят за эти пределы - одни из них (Адонис, Дедал, Икар), очень близко подходят к Солнцу, другие - значительно удалены от него, формируя скопления между орбитами Сатурна и Урана, а также на - «окраине» Солнечной системы — за орбитой Нептуна (внешний пояс астероидов). 23
24
В базах данных астероидов насчитывается: q Более 385000 объектов, q у 164612 определены орбиты, им присвоен официальный номер; q 14077 имеют официально утверждённые наименования. Открытому астероиду даётся порядковый номер: 1950 DA. Цифры обозначают год открытия, первая буква — номер полумесяца в году (24, D - вторая половина февраля). Вторая буква - порядковый номер астероида в указанном полумесяце (A - открыт первым). Астероид получает имя после надёжного вычисления его орбиты. После получения имени официальное именование астероида состоит из порядкового номера открытия и названия: 1 Церера, 8 Флора и т. д. 25
Предполагается, что в Солнечной системе находится: q от 1. 1 до 1. 9 миллиона объектов, имеющих размеры более 1 км (до 100 – 200 км), q сотни миллионов - с размерами менее 1 км. Пять самых крупных астероидов: Название астероида Диаметр, км Церера(1) 913 Паллада(2) 608 Веста(4) 538 Гигия(10) 450 Ефросина(31) 370 1 Церера был открыт итальянским астрономом Джузеппи Пьяцци в 26 ночь на 01. 1801 г.
Фобос и Деймос - спутники Марса , «заблудившиеся» астероиды, попавшие в поле его притяжения 27 x 21 км 27
Дактиль — первый достоверно установленный спутник астероида Иды 28
4. Последствия падения космических тел. Превентивные меры 29
В местах падения небесных тел на Землю обнаруживаются месторождения полезных ископаемых — алмазов, свинца, ртути, меди. В Садбери (Онтарио, Канада) - геологическая структура размером 60 x 25 км, q добыто около 50% произведенного в мире никеля; q добывают дорогостоящие металлы платиновой группы, медь, кобальт, селен, теллур, золото, серебро. Средне-уральская кольцевая структура (диаметром 550 км) - сосредоточено подавляющее большинство уральских месторождений полезных ископаемых: железо, медь, хром, никель, титан, золото и другие металлы, самоцветы. 30
Известно около 500 астероидов, чьи орбиты пересекаются с орбитой Земли. Некоторые движутся по сильно вытянутым эллиптическим траекториям - Икар оказывается то ближе к Солнцу, чем Меркурий, то дальше от Светила, чем Марс. Ежегодно более 200 небесных тел пересекают в разных местах орбиту Земли. 31
За последние 600 млн лет произошло примерно 2000 2000 столкновений Астероидов с астероидов с Землей. При вхождении в атмосферу Земли, астероид встречает сильное сопротивление воздуха. Из-за трения происходит резкий нагрев, который может привести к мощному взрыву. Установлены места 102 таких столкновений (астроблем). Предполагается, что такое происхождение имеет кратер на Земле Уилкса (Антарктида), диаметром 241 км и глубиной 805 м – с Землей столкнулся метеорит весом 13 млн т, со скоростью 32 более 70 000 км/час.
30. 06. 1908 г. в районе реки Подкаменная Тунгуска на высоте 710 км над незаселённым районом тайги взорвался метеорит диаметром около 60 м. Ударная волна дважды обогнула земной шар и подняла тысячи тонн пыли по всей планете. Были повалены деревья на площади 2150 км 2. Энергия взрыва составляла 10 - 40 Мт (1000 А бомб, сброшенных на Хиросиму). Вещества метеороида на месте не найдено. Версии: q метеороид - ядро (осколок ядра) кометы с массой порядка 5 млн т. ; q Тунгусским метеороидом м. б. только каменный астероид - комета разрушилась бы высоко в атмосфере. 33
Схема вывала леса вокруг эпицентра тунгусского взрыва по «бабочке» с осью симметрии АВ, принимаемой за основное 34 направление траектории Тунгусского метеорита
35
36
37
15. 02. 2013 г. в 9. 30 по местному времени над территорией г. Челябинска и некоторых районов области произошел взрыв метеорита с последующей звуковой и световой ударной волной. В больницы за мед. помощью обратилось >1000 чел. 38
Средства наблюдения за космическим пространством не зарегистрировали небесный объект. Космический объект нетехногенного происхождения - метеорит, двигавшийся со скоростью около 30 км/с по низкой траектории. 39
Каменный метеорит имел диаметр 17 -18 м, взорвался на высоте 43 - 47 км. Пострадало: q 21 из 118 учреждений соц. защиты с круглосуточным пребыванием людей; q 10 из 55 детдомов; q 5 из 23 приютов; q 5 из 20 интернатов для престарелых и инвалидов q 297 жилых домов, q 12 школ. 40
Причины, по которым падение метеорита нельзя было предсказать и предотвратить: 1) Самая мощная на сегодня система учета ПОО из космоса программа США Near-Earth Object (NEO) - отслеживает 1382 объекта диаметром >150 м; их орбиты постоянно вычисляются и уточняются. Меньшего диаметра – не обнаруживаются. 2) По Туринской шкале метеориты < 20 м в диаметре классифицируются как не представляющие реальной опасности, поскольку они вне зависимости от скорости полностью сгорают в атмосфере. 3) Не существует систем ПВО, отслеживающих объекты, летящие со скоростью 18 км/сек (втрое больше скорости баллистической ракеты). Никакая противоракета не успеет к нужной точке.
Для ликвидации последствий ЧС была развернута группировка сил общей численностью: q > 20 тысяч человек; q 3000 единиц техники; q 8 воздушных судов. 42
Последствия падения метеорита ощутили в 11 муниципальных образованиях Южного Урала: Челябинске, Копейске, Южноуральске, Увельском, Еманжелинском, Еткульском, Коркинском, Красноармейском, Сосновском, Троицком и Ашинском районах. 43
В США в 1997 г. было спрогнозировано падение кометы диаметром 1, 5 км в Атлантический Океан. Высвободится энергия = 15 млн А бомб (типа Хиросимы). Взрыв испарит 1 трлн т воды, образовавшиеся ледяные кристаллы серьезно повредят озоновый слой. Нескольких месяцев будут выпадать осадки. Волна высотой около 100 м смоет восточную часть побережья США и Европу. В июле 1994 г. небольшая комета «Шумайкер-Левай 9» столкнулась с Юпитером: в образованный кратер от одного из 21 упавших кусков кометы, могли бы поместиться две планеты Земля. 44
Математическое моделирование баллистики и удара о землю высокоскоростного космического тела
Уязвимость населения в зданиях при землетрясениях интенсивностью 6– 12 баллов Тип здания по MMSK-86 А Б Интенсивность землетрясений в баллах 6 7 8 9 10 11 12 0 0, 05 0, 38 0, 59 0, 6 0, 7 0, 8 0 0, 01 0, 18 0, 53 0, 6 0, 7 0, 8 В С 7 С 8 С 9 0 0 0 0 0, 05 0, 01 0 0 0, 38 0, 18 0, 05 0, 01 0, 59 0, 53 0, 38 0, 18 0, 7 0, 6 0, 5 0, 8
Возможное число пораженных (тыс. ) с летальным исходом при землетрясениях от ударов астероидов с указанными диаметрами и скоростями Скорость, км/с Восточная Сибирь 100 50 500 800 1000 1500 300 50 50 Европейская часть 50 10 Диаметр, м 200 100 2500 4500 800 500 1000
Сценарии сейсмоопасности при ударе астероида диаметром 500 м о землю со скоростью 50 км/с в районе Восточной Сибири
Сценарии сейсмоопасности при ударе астероида диаметром 500 м со скоростью 50 км/с в европейской части России
ШКАЛА ТОРИНО (ТУРИНСКАЯ ШКАЛА) - оценивающая риск астероидной или кометной угрозы в 21 веке. Является мерой потенциального ущерба, который может быть нанесён в случае ударного влияния астероидов и других космических объектов. Аналог шкалы Рихтера, определяющей опасность землетрясений, и будет использоваться для измерения угрозы космических объектов, сближающихся с Землёй. Предложена профессором Ричардом Бинзелом (Массачусетский технологический институт) и принята Международным Астрономическим Союзом (IAU) в итальянском городе, от которого получила своё название, в июне 1999 г.
Оранжевая Зона (Угроза): Угрожающие события. 5 Тесное сближение. Серьёзная, но пока не определённая угроза местного опустошения. Критическое внимание астрономов - необходимо окончательно определить, произойдёт или нет столкновение. Если столкновение произойдёт в течение последующего десятилетия, должна быть гарантирована разработка правительственных планов устранения последствий ЧС. 6 Тесное сближение с крупным объектом, представляющее серьёзную, но всё ещё не определённую угрозу глобальной катастрофы. Критическое внимание астрономов - необходимо окончательно определить, произойдёт или нет столкновение. Если столкновение произойдёт менее, чем через три десятилетия, должна быть гарантирована разработка правительственных планов устранения последствий ЧС. 7 Очень тесное сближение с крупным объектом, которое должно произойти в ближайшем столетии, представляющее беспрецедентную, но всё ещё не определённую угрозу глобальной катастрофы. В случае возникновения угрозы в ближайшем столетии, должна быть гарантирована разработка международными организациями планов на случай ЧС, а также безотлагательного окончательного заключения: произойдёт столкновение или нет.
54
13. 04. 2029 г. (пятница) на расстоянии 34 400 км от Земли пролетит астероид Апофис (так древние греки называли египетского бога хаоса Апепа), массой 100 млн т. Вероятность столкновения - 0, 0001. 55
Варианты, предложенные для защиты Земли: q с помощью автоматических зондов одну сторону астероида окрасить в черный цвет, за счет взаимодействия с космической радиацией и тепловой волной это создаст реактивный момент, который изменит траекторию (Игорь Ярковский, Россия); q взрыв астероида. Но: в результате раскола астероида, много мелких частей может упасть на Землю на большой площади. 56
КОНЕЦ ЛЕКЦИИ 57
58
59
60
61
Скачать презентацию Опасные природные процессы 1 Раздел 2: Неблагоприятные
Т.2. КОСМИЧЕСКИЕ ОПАСНОСТИ.ppt