Катастрофы: астероиды

Праздников бывает много разных. Сегодня, например, день астероида (в честь упавшего 30 июня 1908 года Тунгусского метеорита, в 2016 г. официально задекларирован Генеральной Ассамблеей ООН). 

Так что решила подкинуть идей и маленький словарик, термины из словарика выделены курсивом).

Катастрофы в художественных литературе и фильмах, связанные с астероидами — очень популярная тема, поскольку эта опасность вполне может обернуться катастрофами. И они: 

а) уже многократно происходили на Земле и во Вселенной, 

б) с высокой вероятностью произойдут в будущем (может, завтра, может через тысячи лет).

Общая масса астероидов в поясе астероидов составляет около 3 секстиллионов (3 с 21 нулем) тонн, то есть средняя их плотность составляет 22 миллиграмма на кубический километр, причем по количеству большая часть из них — микроскопические, не способные причинить вред ни Земле, ни даже космическому кораблю. В целом количество их в поясе астероидов распределяется так:

• астероиды размером 1/1000 мм (по сути, пыль) в поясе астероидов летят на расстоянии около 9 км друг от друга,
• астероиды диаметром 1 см–1 м летят примерно в 4200 км друг от друга,
• астероиды от 1 метра (их в поясе астероидов их около 250 млрд. шт.) летят на среднем расстоянии друг от друга в 92 тыс.км, но на самом деле гораздо дальше, поскольку сюда входят и гигантские астероиды и даже одна карликовая планета (Церера).

Теперь понятно, почему ни один из дальних космических зондов (Вояджер, Пионеры и т.д.) спокойно пролетели через пояс астероидов? Столкновение крайне маловероятно, разве что уж очень не повезет.

Мощнейшая астероидная бомбардировка в Солнечной системе, от которой больше всего «пострадали» Марс, Земля (с Луной) и Венера, произошла примерно 4 млрд.лет назад. После чего ситуация нормализовалась, действительно крупные астероиды падать на Землю так часто перестали. 

Тем не менее, в среднем за миллион лет на Землю падает от одного до трёх тел, способных образовать кратер диаметром не менее 20 километров (самые крупные из известных превышают 300 км — люди могут всю жизнь в древнем кратере и даже не подозревать об этом).

Самые известные метеориты

Астероид — это тело, летающее в космосе. А если он падает на Землю, мы называем его метеоритом.

На заметку писателю: Метеорит не может «лететь в космосе» или «приближаться к Земле» — но на это способны астероиды. А вот когда он уже свалился на Землю, то он уже метеорит, а вовсе не астероид. А если сгорел в атмосфере, не достигнув Земли, то это метеороид.

Итак, мои любимые метеориты (мой ТОП-5):

• Чикшулубский метеорит — 65-66 млн.лет назад на полуостров Юкотан (ныне Мексика) упал метеорит диаметром 10-15 км, оставив круглый кратер диаметром около 180 км. По мнению многих специалистов именно это событие вызвало гибель динозавров (и в целом 75% существовавших тогда видов живых организмов (например, удалось выжить позвоночным весом менее 25 кг, а более крупные погибли), а из рода динозавровых выжили только птицы.
• Метеоритная бомбардировка эоцен-олигоцен — крупные кратеры в Сибири, Беларуси, Северной Америке, образовавшиеся 35-40 млн лет тому назад, возможно стали причиной резких климатических изменений и смены геологической эпохи эоцена на олигоцен. Так, сибирский кратер Попигай на границе Якутии и Красноярского края, образовавшийся тогда, имеет диаметр около 100 км и глубину около 200 м, на этом месте найдена крупнейшее в мире месторождение импактных алмазов (не имеют ювелирной ценности, но имеют большую абразивную стойкость и жаропрочность по сравнению с обычными природными алмазами, что очень ценно для промышленности).
• Тунгусский метеорит (в честь которого сегодняшний праздник) — самое необъяснимое явление. По свидетельствам очевидцев, это был огненный шар, который взорвался над сибирской тайгой на высоте 7−10 километров. Ударная волна дважды обогнула земной шар. Взрыв повалил деревья на площади более 2 тыс. кв. км. Сильнейшая магнитная буря длилась пять часов, а небо после катаклизма светилось несколько дней. Существует множество версий произошедшего (крушение инопланетного корабля, взрыв гигантской шаровой молнии, столкновение Земли с чёрной дырой или облаком космической пыли, лазерный сигнал, отправленный нам из планетной системы 61 Лебедя, последствия экспериментов Николы Теслы по беспроводной передаче электроэнергии, а по Стругацким — обратный ход времени), но ни осколков, ни каких-либо изменений в структуре почвы до сих пор так и не найдено.
• Челябинский метеорит — ну, про него, наверное, все знают… Болид диаметром около 17 м и массой около 10 тыс. тонн пролетел утром 15 февраля 2013 года. К счастью, он взорвался в воздухе и рассыпался. Куча осколков разлетелась на многие километры вокруг, самые крупные куски упали в озеро Чебаркуль. Из документально зафиксированных это был самый крупный метеорит после Тунгусского.

Кстати, метеориты — не такие разрушительные, но довольно крупные свыше 100 кг, падают на Землю регулярно, по несколько штук в год.

Просто факты

Все астероиды можно условно классифицировать по размерам:

• До 25 м в диаметре — обычно сгорают в атмосфере, создают яркие вспышки в небе, редко достигают Земли, но самые крупные из них могут вызвать ударную волну (Челябинский метеорит).
• 25–140 м — могут вызвать локальные разрушения в отдельной местности (Тунгусский метеорит).
• 140-1000 м — способны вызвать региональные (до 1/4 площади Земли) катастрофы, а если упадут в океан, то вызывают мощные цунами.
• Более 1 км — вызывают глобальные последствия, изменение климата, массовые вымирания (Чикшулубский метеорит был диаметром примерно 10-15 км)

Причины опасности астероидов:

• В зависимости от размера и энергии, при столкновении с Землей даже не слишком крупные метеориты (свыше 1 м в диаметре) высвобождают огромную энергию.
• Метеорит свыше 30 м может вызвать полные разрушения в масштабах небольшого города.
• Крупные астероиды (свыше 140 м) уже очень и очень опасны для большого числа людей и территорий.

Как мы пытаемся защититься:

Существуют международные программы по наблюдению за астероидами, которые отслеживают потенциально опасные объекты. Эти программы помогают определить траекторию полета астероидов, оценить их размер и вероятность столкновения с Землей.

В случае обнаружения угрозы столкновения с астероидом, ученые и инженеры работают над различными способами отклонения траектории, например, с помощью космических аппаратов или ядерных взрывов (но пока все эти способы вызывают больше опасений, чем успокаивают, например, разрушив крупный астероид атомной бомбой, мы можем получить кучу более мелких кусков, которые все равно упадут на Землю и вызовут не одну, а сразу множество катастроф). 

В целом современная система, если вы детально прорабатываете это в сюжете, выглядит так:

1. Обнаружение и отслеживание:

• Телескопы: Специальные телескопы сканируют небо в поисках астероидов, отслеживая их траектории и размеры.
• Космические миссии: Космические аппараты, такие как NEOWISE и WISE, сканируют небо в инфракрасном диапазоне, что позволяет обнаруживать объекты, которые трудно увидеть в видимом свете.
• Международные базы данных: Данные от разных обсерваторий объединяются в базы данных, что позволяет более точно прогнозировать траектории астероидов и оценивать риск столкновения.

2. Оценка угрозы:

• Расчет траектории: Ученые моделируют траектории астероидов с учетом гравитационных сил планет.
• Оценка вероятности столкновения: Определяется вероятность того, что астероид столкнется с Землей в определенный момент времени.
• Определение размера и состава: Оценивается размер астероида, его состав и предполагаемая сила взрыва при столкновении.

3. Меры по защите:

• Гравитационное отклонение — космический аппарат может быть отправлен к астероиду, чтобы гравитационным воздействием изменить его траекторию.
• Кинетический удар — космический аппарат может быть использован для столкновения с астероидом, что приведет к изменению его траектории.
• Ядерный взрыв — в крайнем случае, ядерный заряд может быть использован для разрушения астероида или изменения его траектории.
• Предотвращение столкновения — разработка защитных систем: исследуются возможности создания защитных систем, например, космических щитов или укрытий на Земле.
• Разработка систем раннего оповещения — чтобы предупредить население о приближении опасного астероида.

Я, кстати, тоже как-то придумывала способ отклонения в одном из рассказов. 

4. Международное сотрудничество:

• Обмен данными — страны обмениваются данными об обнаруженных астероидах.
• Совместные программы — страны совместно работают над созданием систем раннего оповещения и разработкой методов защиты.
• Разработка международных соглашений — разрабатываются международные соглашения, которые регулируют действия в случае угрозы столкновения с астероидом.

Статистически можно сказать, что самые опасные астероиды — диаметром от 140 м. На и небольшие могут вызывать катастрофы (даже небольшой булыжник, прилетевший со скоростью 10 км в секунду может наделать много дел — представьте, что такой упадет, например, на бензозаправку — не глобальная катастрофа, но вашим героям может пригодиться для усиления сюжета).

2 типа сюжетов

Сюжеты или сценки с использованием темы астероидов, могут быть двух основных типов:

1. Космические:
   — опасная встреча с астероидом в космосе,
   — катастрофы для работающих на астероиде людей — нападение пиратов, выход из строя оборудования и т.д.,
   — нападение на планету, спутник, космический корабль и т.д. с помощью астероида
   — возможно другие, косвенно связанные с астероидами варианты.
2. Импактные (сильно воздействующие) — астероиды, столкнувшиеся с Землей, другой планетой или спутником — случайно (летел мимо и угодил в…) или намеренно (инопланетяне, земляне, божественная сила — в зависимости от идеи вашей истории).

Астероидный словарик

А.е. — астрономическая единица (au), равная среднему расстоянию от Солнца до Земли (с 2012 года принято определять ее как 149 597 870 700 метров, то есть 1 495 978 707 км или, в ненаучных разговорах усредненно, 150 млн.км).

Астероид — «малое тело», то есть относительно небольшое небесное тело (диаметром от 30 м и больше), движущееся по круговой или эллиптической орбите вокруг Солнца. Обычно неправильной формы, не имеет атмосферы, хотя могут иметь свои спутники.

Астероидная бомбардировка (поздняя тяжела бомбардировка) — мощная бомбардировка тяжелыми метеоритами практически большинства планет и спутников, произошедшая от 4,1 до 3,8 млрд лет назад. Причиной большинство специалистов называют изменение орбит Юпитера и Сатурна (они возникли гораздо ближе к Солнцу, а затем вытолкали друг друга на то место, где находятся сейчас), вызвавшее взбудораживание в поясе астероидов и поясе Койпера, разметавшее астероиды по всей Солнечной системе и выбросившее часть из них за пределы сферы Хилла. (если интересно, поищите в Википедии или на просторах интернета статьи на тему «модель Ниццы»).

Астроблема — крупный (более 2 км в диаметре) кратер на поверхности Земли, оставшийся после падения большого метеорита. Таких насчитывается сейчас около 150 штук. По оценкам специалистов таких катастрофических событий сейчас происходит немного (примерно за миллион лет от одного до трёх тел, способных образовать кратер диаметром не менее 20 километров).

Болид — крупный метеоритов, влетевший в атмосферу на огромной скорости. Официально этот термин астрономами не признан, но неофициально к болидам относят объекты, которые на ночном небе видны ярче Венеры. При пролете через атмосферу, крупный болид раскаляется и возникает шикарный хвост из ионизированных газов и сгорающей пыли, видный даже днем (например, Челябинский «метеорит»). Большинство упавших на Землю крупных метеоритов, в момент пролета через атмосферу являются болидами.

Импактное событие — попадание крупного астероида в другое, более крупное космическое тело. Импакт (влияние) такого события обычно очень значительно — от умеренно разрушительных воздействий (Челябинский метеорит) до средних (цунами, землетрясения, пожары) до общепланетных (наступление резкого похолодания из-за начавшихся на большой площади пожаров и выброса колоссального количества пород, которые поднимутся в стратосферу и закроют поверхность Земли от солнечных лучей).

Кома — туманная оболочка, облако из воды и льда (90%), а также пыли и газа, остающихся вокруг и за кометой (в переводе с др.греч. — волосы, именно от этого слова кометы и получили свое название). Этот разряженный хвост может достигать огромных размеров, свыше 1,5 а.е.

Комета — движущиеся по вытянутым (конус или эллипс) орбитам небольшие (с ядром от 1 до 20 км) небесные тела обычно рыхлой структуры, которые при подлете к Солнцу нагреваются и выпускают кому. Большинство их прилетает из облака Оорта. Хвост кометы почти всегда направлен в обратную сторону от Солнца и может достигать сотен миллионов километров, он почти прозрачный (сквозь него видны звезды), поскольку очень разрежен, но мы видим его в лучах Солнца. Часть комет классифицируют и как кометы, и как астероиды.

Кратер ударный — углубление, появляющееся на любом теле при падении на него объекта меньшего размера. Небольшие ударные кратеры при падении метеоритов выглядят как простые углубления в форме чаши, а самые большие — как сложные многокольцевые структуры (ударные бассейны). На планетах и спутниках, имеющих атмосферу (планеты Земля, Венера, Марс, спутники Европа, Ио, Титан и др.) эти кратеры постепенно «стираются» вод воздействием осадков, ветров и т.д., а на «твердых» безатмосферных телах (например, на Луне, Меркурии или Калисто) их очертания могут сохраняться миллионы лет. Самый крупный кратер на Земле — Вредефорт (ЮАР) диаметром до 300 км от метеорита, упавшего более 2 млрд. лет назад.

Метеор — световое явление при сгорании мелких тел космического происхождения — яркая полоса или вспышка в ночном небе. 

Метеорит — космическое тело, упавшее на Землю. Крупные оставляют после себя кратеры. В среднем на Землю за год падает около 16 тонн метеоритов, но большинство их (мелких метеороидов) падают в виде очень мелких осколков (пыль или кусочки до нескольких мм) — вы можете легко найти их на плоских крышах домов и других ровных площадках, где их не уносят на ногах звери или люди.

Метеороид — мелкий астероид. Чаще говорят, что метеороид, это астероид от 1 мм до 30 м в диаметре (некоторые считают, что до 10 м), если он попадает в атмосферу (всегда на огромной скорости), то мы видим метеор, Практически все они (в силу своей небольшой величины) сгорают в атмосфере, но иногда несгоревшие части (чаще всего микроскопические) падают на землю (метеорит). В среднем на Землю постоянно падает около 10 метеороидов в час, но во время метеорных потоков и метеоритных дождей их количество увеличивается в десяток тысяч раз.

Метеорные потоки (звездный дождь) — попадание в атмосферу целого роя мелких астероидов (иногда свыше тысячи в час). Как правило, это остатки распавшихся или частицы из хвоста комет. Большинство из них имеют строгую периодичность и люди любят выбираться на природу, подальше от городской засветки, чтобы посмотреть на красивое зрелище (может, и ваши герои как-нибудь увидят такую красоту). Они не достигают Земли, сгорая в атмосфере, так что не представляют опасности. Вот, например, потоки, которые мы можем наблюдать в 2024 году (в скобках — количество в час). Самые популярные — Персеиды и Геминиды, но и на другие тоже можно посмотреть.

Источник: Википедия 

Метеоритный дождь — довольно опасное явление, при котором разрушающийся при входе в атмосферу болид рассыпается на куски и падает на Землю в виде вполне различимых кусков.

Облако Оорта — гипотетическая (пока не доказанная, но возможная, согласно косвенным данным исследований) сферическая область Солнечной системы. Именно отсюда прилетает во внутреннюю часть Солнечной системы большинство комет

Пояс астероидов — зона между Марсом и Юпитером шириной 1 а.е., то есть расположена в 2.2–3.2 а.е. от Солнца. Несмотря на страшилки в кино и книгах, астероидов там немного (общая масса их составляет лишь 4% от массы Луны) и половина всей массы астероидов приходится на Цереру (диаметр 950 км, сейчас отнесена к карликовым планетам) и 3 крупных астероида: (4)Веста (ее можно разглядеть невооруженным глазом с Земли), (2)Паллада и (10)Гигея

Пояс Койпера — зона большинства малых планет за орбитой Нептуна на расстоянии от 30 до55 а.е. от Солнца. Это еще одна зона с астероидами, но, в отличие от пояса астероидов, здесь большинство малых тел в основном состоят из замерзших метана, аммиака и воды (именно отсюда в основном прилетели 3,9 млрд. лет назад астероиды, насытившие Землю водой — и сами принесли, и ударами высвободили из коры и мантии). Здесь, по разным оценкам, находится более 700 тыс. астероидов диаметром свыше 100 км, включая карликовые планеты (Плутон, Эрида и др.).

Сфера Хилла — гравитационное поле объекта (астероида, планеты, звезды, галактики и т.д.), способное удерживать вокруг себя спутники (с учетом воздействия гравитации других тел системы). Для Солнечной системы радиус составляет примерно 2 световых года (т.е. около 126,5 тыс. а.е.), то есть включает все расстояние от Солнца до дальних границ облака Оорта. Для Земли эта сфера имеет радиус около 1,5 млн. км (в 4 раза дальше, чем Луна).

В общем, примерно так — вот все, что на картинке, и есть сфера Хилла:

Источник: откуда-то скачала, не помню. Но очень полезно, чтобы понимать где что.

…Кстати, существуют астероидо-подобные тела, которые не являются астероидами — они прилетают из других областей Вселенной, не входящей в сферу Хилла. Но об этом расскажу в другой раз…