астрономия. Контрольная работа по дисциплине Астрономия по теме Астероидная опасность
 Скачать 36.19 Kb.
|
|
ЧОУ ВО «КАЗАНСКИЙ ИННОВАЦИОННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Г. ТИМИРЯСОВА (ИЭУП)» КОЛЛЕДЖ Реферат, Контрольная работа по дисциплине «Астрономия» по теме «Астероидная опасность» Выполнила: Агишева П.А. студентка 1 курса гр. К1971/9 Казань 2018 Содержание: 1. Плотность метеорного вещества в космосе………………………………………………….….……..…3- 4 стр. 2. Особенности падения метеоритов на поверхность планеты……………………………..……………….….………...….....5-7стр. 2.1.Самые известные метеориты, упавшие на Землю…………..…8-11стр. 3. Метеоритные катастрофы и их предупреждение……………….12-13стр. 3.1. Принцип расчета вероятности падения………………………..…13стр. 3.2. Стратегии по предотвращению столкновения…………...………14стр. Заключение ……………………………………………………….……15 стр. Список литературы: 1. Климишин И. А. Астрономия наших дней. 3-е изд. М.: Наука, 1986, 286 с. 2. Климишин И. А. Климишин А. В. Астрономия. М.: Наука, 1992., 237 с. 3. Кононович Э. В., Мороз В. И. Общий курс астрономии. Учебное пособие — М.: Едоториал УРСС, 2004. — 544 с. 4. Маров М. Я. Планеты Солнечной системы. — М.: Наука, 1986. 320 с. 5. Clark Chapman How not to save the planet. New Scientist, № 7, 2012. 6. Резанов И. А. Великие катастрофы в истории Земли. — М.: Наука, 1984, 176 с. Плотность метеорного вещества в космосе. Каменные и железные тела, упавшие на Землю из межпланетного пространства, называются метеоритами, а наука, их изучающая - метеоритикой. В околоземном космическом пространстве движутся самые различные метеороиды (космические осколки больших астероидов и комет). Их скорости лежат в диапазоне от 11 до 72 км/с. Часто бывает так, что пути их движения пересекаются с орбитой Земли и они залетают в её атмосферу. Явления вторжения космических тел в атмосферу имеют три основные стадии: 1. Полёт в разреженной атмосфере (до высот около 80 км), где взаимодействие молекул воздуха носит корпускулярный характер. Частицы воздуха соударяются с телом, прилипают к нему или отражаются и передают ему часть своей энергии. Тело нагревается от непрерывной бомбардировки молекулами воздуха, но не испытывает заметного сопротивления, и его скорость остаётся почти неизменной. На этой стадии, однако, внешняя часть космического тела нагревается до тысячи градусов и выше. Здесь характерным параметром задачи является отношение длины свободного пробега к размеру тела L, которое называется числом Кнудсена Kn. В аэродинамике принято учитывать молекулярный подход к сопротивлению воздуха при Kn>0.1. 2. Полёт в атмосфере в режиме непрерывного обтекания тела потоком воздуха, то есть когда воздух считается сплошной средой и атомно-молекулярный характер его состава явно не учитывается. На этой стадии перед телом возникает головная ударная волна, за которой резко повышается давление и температура. Само тело нагревается за счет конвективной теплопередачи, а так же за счет радиационного нагрева. Температура может достигать несколько десятков тысяч градусов, а давление до сотен атмосфер. При резком торможении появляются значительные перегрузки. Возникают деформации тел, оплавление и испарение их поверхностей, унос массы набегающим воздушным потоком (абляция). 3. При приближении к поверхности Земли плотность воздуха растёт, сопротивление тела увеличивается, и оно либо практически останавливается на какой-либо высоте, либо продолжает путь до прямого столкновения с Землёй. При этом часто крупные тела разделяются на несколько частей, каждая из которых падает отдельно на Землю. При сильном торможении космической массы над Землёй сопровождающие его ударные волны продолжают своё движение к поверхности Земли, отражаются от неё и производят возмущения нижних слоёв атмосферы, а так же земной поверхности. Процесс падения каждого метеороида индивидуален. Нет возможности в кратком рассказе описать все возможные особенности этого процесса. Мы остановимся здесь на двух моделях входа: твёрдых метеоритных тел типа железных либо прочных каменных легко деформируемых типа рыхлых метеоритных масс и фрагментов голов комет на примере Тунгусского космического тела. Особенности падения метеоритов на поверхность планеты. Метеор - это твердое космическое тело, которое образуется вследствие взрыва планет или же при столкновении астероидов. Когда метеор падает на Землю, он входит в земную атмосферу на очень большой скорости, примерно 20 км/сек. и становится метеоритом. Столкнувшись с атмосферой, его скорость существенно уменьшается. Когда он летит в атмосфере, возникает процесс трения метеора об воздух, что естественно вызывает нагревание и воспламенение. Вот вам и звездочка упала! Как правило, метеориты, упавшие на землю во время падения остывают до температуры земли, на какой они находятся. Они расплавляются только поверхностно, однако, полежав некоторое время, они охлаждаются. Даже если вы увидели падающий метеорит, найти его будет практически невозможно, за исключением огромных экземпляров которые после того как упадут, оставляют кратеры. В основном все метеориты сгорают на лету, создавая только красивый, огненный шар и до Земли они не долетают. Если метеор крупных размеров, то при столкновении с нашей планетой, он становиться угрозой для человечества. Но вероятность такой угрозы очень маленькая. Так же при трении камень рассыпается и остается лишь мелкие куски, хотя в космосе они могли бы быть огромными глыбами. В космосе кроме метеоров летают еще кометы и астероиды. Но они, почему то, не падают на нашу планету. Все потому, что и кометы и астероиды двигаются в космосе по своим орбитам вокруг солнца, а их орбиты не пересекаются с орбитой Земли. А вот метеоры в космосе движутся по вольной траектории. Но почему метеориты падают на Землю? Метеор как вольный странник, он летит по одной линии до того момента, пока не произойдет столкновение с другим космическим телом, которое изменит его траекторию. После долгих научных проведенных исследований ученые астрономических наук пришли к мнению, что метеор упадет на нашу планету, если его траектория полета будет пересекаться с орбитой Земли. Когда метеор довольно близко приблизиться к планете на него начнет действовать сила притяжения, и он начнет входить в атмосферу. Ученые уже долгое время наблюдают за метеорными потоками, рассчитывая их орбиты, траектории, массу, делают фотоснимки. Все полученные данные скрупулезно анализируются и делаются определенные выводы, которые помогают решить задачи в сфере астрономии. Средний возраст метеорита, который добирается до Земли, составляет примерно 4 миллиарда лет. Происхождение метеоритов представляет собой важнейшую проблему, по которой существует несколько точек зрения. Чаще всего специалисты склоняются к тому, что данные небесные тела образовываются преимущественно в районе Юпитера и Марса. Средняя масса одного астероида составляет от 10 до 10000 тонн. По словам специалистов, не всегда самые тяжелые метеориты попадают на Землю. В данном случае играет важную роль порода, из которой состоит небесное тело. По информации от специалистов, каждые сутки на поверхность нашей планеты падает минимум два миллиона метеоритов. Из них в поле зрения человека попадает только 2 процента. Все остальные метеориты сгорают почти полностью, опадая на поверхность в виде пыли. В настоящее время известно около 30 крупных метеорных потоков, регулярно посещающих окрестности Земли и несколько сотен более мелких, поведение которых еще недостаточно исследовано. Основное влияние данные небесные тела оказывают на погоду на нашей планете. По словам специалистов, ежегодно из-за падения метеоритов смещают движение по меньшей мере пять крупных циклонов. Кроме того, падение метеоритов чревато появлению дыр в озоновом слое, что также сказывается на погоде в некоторых регионах. Некоторыми исследователями отмечено совпадение периодов активности наиболее мощных метеорных потоков с периодами интенсивного выпадения осадков. Самым мощным метеоритным потоком в Солнечной системе является Леонид. По словам специалистов, в его центре располагается комета, которая также имеет небольшую гравитацию. Данный фактор позволяет астероидам находиться в одном потоке и двигаться вслед за небесным телом. Но, примерно с той же периодичностью — 33 года, наблюдается мощное усиление активности потока — метеорные дожди. Они вызваны регулярным прохождением кометы через перигелий вблизи земной орбиты. Специалисты NASA отмечают, что подобная активность не может нести опасность для людей и природы, так как гравитация Земли не пустит комету и ее «хвост» в атмосферу. Упоминания о звездных дождях Леонид можно встретить еще в древних летописях китайцев и египтян. Тогда жители нашей планеты воспринимали этот процесс, как послание богов о надвигающемся апокалипсисе. В то же время, многие видели в метеоритных дождях просветление и возможность отстроить новый мир на обломках старого. С максимальной опаской к подобным явлениям относились в Древнем Египте. Также стоит рассказать о комете Темпеля-Туттля, которая также часто проходит мимо нашей планеты. По словам специалистов, она известна своей высокой метеоритной активностью, которая периодически затрагивает и Землю. В ряде районов России и за рубежом на декабрь – февраль зим 1998 и 1999 года количество осадков было перекрыто в несколько раз по сравнению с предыдущими годами за эти же периоды. Данная тенденция была напрямую связана с проникновением более ста астероидов в озоновый слой Земли. При горении кислорода сместились несколько циклонов, которые вызвали изменение погодных условий. Специалисты отмечают, что космические процессы имеют огромное влияние на погодные условия на Земле. В частности, в случае падения кометы на поверхность нашей планеты полностью изменится структура расположения климатических зон. В итоге на севере начнется оттепель, а юг заполнит лед. По словам специалистов, подобное явление можно с уверенностью называть «концом света». Самые известные метеориты, упавшие на Землю. На Землю время от времени падают космические тела… больше и не очень, из камня или металла. Некоторые из них не более песчинки, другие весят несколько сотен килограмм или даже тонн. Ученые Астрофизического института города Оттава (Канада) утверждают, что в год нашу планету посещает несколько сотен твердых инопланетных тел общей массой более 21 тонны. Вес большинства метеоритов не превышает нескольких грамм, однако есть и те, которые весят несколько сотен килограмм или даже тонн. Места падения метеоритов либо огораживают, либо наоборот открывают для всеобщего обозрения, чтобы каждый желающий смог притронуться к внеземному «гостю». Некоторые путают кометы и метеориты из-за того, что оба этих небесных тела имеют огненную оболочку. В древности люди считали кометы и метеориты плохим предзнаменованием. Места падения метеоритов люди старались избегать, считая их проклятой зоной. К счастью, в наше время, подобных случаев уже не наблюдается, а даже наоборот - места падения метеоритов вызывают огромнейший интерес у жителей планеты. В данной статье мы вспомним 10 наиболее крупных метеоритов, которые падали на нашу планету. Саттер Милл (22 апреля 2012 года)Метеорит упал на нашу планету 22 апреля 2012-го года, скорость болида составляла 29 км/сек. Пролетел над штатами Калифорния и Невада, метеорит разбросал свои горящие осколки на десятки километров и разорвался в небе над столицей США. Мощность взрыва относительно небольшая – 4 килотонны (в тротиловом эквиваленте). Для сравнения, взрыв знаменитого челябинского метеорита по мощность составил 300 килотонн в тротиле. По мнению ученых, метеорит Саттер Милл был сформирован в момент зарождения нашей Солнечной системы, космическому телу более 4566,57 млн. лет назад. Метеориты в Китае (11 февраля 2012 года)11 февраля 2012-го года над территорией КНР пролетели сотни крохотных метеоритных камней и упали на площадь свыше 100 км в южных районах Китая. Наиболее крупный из них весил порядка 12.6 кг. По мнению ученых, метеориты прилетели из астероидного пояса между Юпитером и Марсом. Метеорит из Перу (15 сентября 2007 года)15-го сентября 2007 года метеорит упал у озера Титикака (Перу) рядом с границей Боливией. По утвержденью очевидцев, событию предшествовал сильный шум. Потом они увидели падающее охваченное огнем тело. Метеорит оставил яркий след в небе и струйку дыма, который было видно спустя несколько часов после падения болида. На месте падения образовался огромный кратер 30 метров в диаметре и 6 в глубину. В метеорите содержались токсичные вещества, поскольку у людей живущих рядом начались головные боли. На Землю чаще всего падают метеориты из камня (92% от общего количества), состоящие из силикатов. Челябинский метеорит – исключение, он был железным. Туркменский метеорит Куня-Ургенч (20 июня 1998 года)Метеорит упал 20 июня 1998 года рядом с туркменским городом Куня-Ургенч, отсюда и произошло его название. Перед падением местные жители видели яркую вспышку. Самая большая часть болида весит 820 кг, этот кусок упал в поле и образовал воронку в 5 метров. По данным геологов, возраст этого небесного тела составляет порядка 4-х млрд лет. Метеорит Куня-Ургенч сертифицирован Международным метеоритным обществом и считается наиболее крупным всех болидов падавших на территории СНГ и стран третьего мира. Метеорит Стерлитамак (17 мая 1990 года)Болид из железа Стерлитамак, чей вес составлял более 300 кг, упал 17 мая 1990 года на поле совхоза западнее города Стерлитамак. При падении небесного тела образовался кратер в 10 метров. Вначале были обнаружены небольшие металлические обломки, спустя год ученым удалось извлечь самый крупный фрагмент метеорита весом 315 кг. В настоящее время метеорит находится в Музее этнографии и археологии Уфимского научного центра. Крупнейший метеоритный дождь в Китае (8 марта 1976 года)Произошло это событие в марте 1976-го года в провинции Цзилинь на востоке Китая. Крупнейший метеоритный дождь длился более получаса. Космические тела падали со скоростью 12 км в секунду. Лишь спустя несколько месяцев были найдены около сотни метеоритов, самый большой - Цзилинь (Гирин), весил 1.7 т. Метеорит Сихоте-Алиня (12 февраля 1947 года)Этот метеорит упал 12 февраля 1947-го года на Дальнем Востоке в городе Сихотэ-Алинь. Болид был раздроблен в атмосфере на мелкие железные куски, которые рассыпались на площади 15 кв.км. Образовалось несколько десятков кратеров глубиной 1-6 метров и диаметром от 7 до 30 метров. Геологи собрали несколько десятков тонн метеоритного вещества. Метеорит Гоба (1920 год)Гоба — один из самых крупных найденных метеоритов! На Землю он упал 80 тыс. лет назад, однако был найден в 1920 году. Настоящий гигант из железа весил порядка 66 тонн и имел объём 9 куб.м. Кто знает, с какими мифами связывали падение этого метеорита жившие в то время люди. Состав метеорита. На 80% это небесное тело состоит из железа, считается наиболее тяжелым из всех метеоритов, когда-либо падавших на нашу планету. Ученые взяли пробы, но не стали транспортировать весь метеорит. Сегодня он находится на месте падения. Это – один из самых больших кусков железа на Земле внеземного происхождения. Метеорит постоянно уменьшается: эрозия, вандализм и научные исследования сделали свое дело: метеора снизился на 10%. Вокруг него создали специальное ограждение и теперь Гоба известен всей планете, к нему приезжает множество туристов. Загадка тунгусского метеора (1908 год)Самый известный российский метеорит. Летом 1908-го года над территорией Енисея пролетел огромный огненный шар. Метеорит взорвался на высоте 10 км над тайгой. Взрывная волна два раза обогнула Землю и зафиксировалась всеми обсерваториями. Мощность взрыва просто чудовищна и оценивается в 50 мегатонн. Полет космического гиганта – сотня километров в секунду. Вес, по разным оценкам варьируется — от 100 тыс. до одного млн. тонн! К счастью при этом никто не пострадал. Метеорит взорвался над тайгой. В близлежащих населенных пунктах взрывной волной выбило окно. В результате взрыва повалились деревья. Территории леса в 2 000 кв. превратилась в щебки. Взрывная волна убила животных в радиусе более 40 км. Несколько дней над территорией центральной Сибири наблюдались артефакты – светящиеся облака и свечение неба. По мнению ученых это было вызвано инертными газами, которые были высвобождены в момент входа метеорита в атмосферу Земли. Что же это было? Метеорит оставил бы на месте падения огромный кратер как минимум в 500 метров глубиной. Ни одна экспедиция не смогла найти ничего подобного… Тунгусский метеор, с одной стороны - хорошо изученное явление, с другой — одна из самых больших загадок. Небесное тело разорвалось в воздухе, куски сгорели в атмосфере, и на Земле не осталось никаких остатков. Рабочее название «Тунгусский метеорит» появилось потому, что это – наиболее простое и понятное объяснение пролетевшего горящего шара, вызвавшего эффект взрыва. Тунгусский метеорит называли и разбившимся инопланетным кораблем, и природной аномалией, и взрывом газа. Чем же он был в реальности - остается только догадываться и строить гипотезы. Метеоритный дождь в США (1833 год)13 ноября 1833-го года в США над восточной территорией прошел метеоритный дождь. Длительность метеоритного дождя - 10 часов! На поверхность нашей планеты за это время упало около 240 тыс. мелких и средних метеоритов. Метеоритный дождь 1833 года - самый мощный из всех известных метеорных потоков. Каждый день десятки метеоритных потоков пролетают рядом с нашей планетой. Известны около 50 потенциально опасных комет, которые могут пересечь орбиту Земли. Столкновение нашей планеты с небольшими (не способными нанести большой вред) космическими телами происходят раз в 10-15 лет. Особая опасность для нашей планеты - падение астероида. Метеоритные катастрофы и их предупреждение. Угроза падения астероидов, несмотря на её важность, всё же является не самым серьёзным риском для человеческой цивилизации в краткосрочном периоде. Примерно через каждые 5-10 поколений в течение одного поколения человечество подвержено повышенному риску глобального уничтожения из-за другого вида космической опасности. Этот космический фактор представляет собой вереницу кометных обломков подобно комете «Шумейкера-Леви», способных вызвать несколько последовательных столкновений с земной поверхностью метеоритов размером до одного километра. Риск такого события составляет примерно 10%, и такие глобальные катастрофы могут принимать форму множественных мегатонных бомбардировок, ухудшения климата в результате повышенной концентрации пыли в стратосфере (а возможно и новый ледниковый период), а также последующей неконтролируемой эпидемии. Последовательность событий, способных затронуть несколько поколений, может теоретически подорвать основы человеческой цивилизации: неважно, осознаётся ли эта опасность или нет, цивилизация, как правило, претерпевает глубокие преобразования, такие как революции, миграции и коллапс. Воспринимаемые в дальнейшем как бессмысленные, такие переходные периоды обычно приводят в замешательство правящие элиты, причём настолько, что они питают отвращение к историческим и астрономическим доказательствам существования этой угрозы и умышленно их скрывают. С повышением этой угрозы такое "осознание" способно спровоцировать насильственные преобразования ввиду возросшего интереса к историческим и астрономическим свидетельствам. Подобные перемены, вдобавок к нанесённому ущербу, явно не принесут успеха, что делает необходимым принятие мер по устранению этого риска. Следовательно нам необходимо изучать наши технологические возможности по противодействию множественным мегатонным бомбардировкам из космоса и заполнению стратосферы кометной пылью. Запоздалое обнаружение метеоритов размером до 1км (в отличие от каталогизированных астероидов и комет размером более 1 км) влечёт за собой необходимость применение совершенно иных контрмер. Принцип расчета вероятности падения. Эллипсы на диаграмме справа показывают вероятное положение астероида при наибольшем сближении с Землей. Так как астероид еще плохо изучен, эллипс погрешности сперва имеет большой диаметр и включает в себя Землю. Дальнейшие наблюдения уменьшают эллипс погрешности, но в него все еще входит Земля. Это повышает вероятность столкновения, но Земля все еще продолжает входить в него. Наконец, после ещё одного ряда наблюдений (радарных наблюдений или нахождения на архивных изображениях предыдущих обнаружений того же астероида) эллипс уменьшается, до тех пор, пока Земля не оказывается за пределами участка погрешности, и вероятность столкновения становится практически нулевой. Стратегии по предотвращению столкновения. Способы предотвращения столкновений требуют компромиссов в таких категориях как общее исполнение, затраты, эффективность и технологическая подготовленность. Предложены методы по изменению траектории астероида/кометы. Их можно разделить по различным критериям, таким как тип предотвращения столкновения (отклонение или фрагментация), по источнику энергии (кинетический, электромагнитный, гравитационный, солнечный/тепловой или ядерный) и по стратегии подхода (перехват, встреча или удаленная установка). Стратегии делятся на два класса: по разрушению и по задержке. Стратегия разрушения заключается в том, что источник угрозы фрагментируется и его обломки измельчаются и расходятся так, что либо проходят мимо Земли, либо сгорают в её атмосфере. Стратегии по предотвращению столкновения могут быть прямыми и непрямыми. При прямых методах, таких как атомная бомбардировка или кинетический таран, происходит физический перехват болида. Прямые способы могут потребовать меньше времени и средств. Такие методы могут сработать против недавно обнаруженных (и даже против заранее обнаруженных) твердо-телых объектов, поддающихся смещению, но против слабо держащихся груд обломков они, вероятнее всего, окажутся неэффективными. В случае непрямых методов, к объекту посылается специальное устройство (гравитационный буксир, ракетные двигатели или электромагнитные катапульты). По его прибытии некоторое время тратится на изменение курса для следования рядом с объектом и на изменение пути следования астероида, чтобы он избежал столкновения с Землей. Многие околоземные объекты представляют собой летающую груду обломков, еле удерживаемую гравитацией. При попытке отклонения такого объекта, он может разрушиться, но не изменить значительно свою траекторию. При этом, любой обломок размером более 35 метров не сгорит в атмосфере и упадет на Землю. Стратегия задержки использует принцип того, что Земля и объект угрозы движутся по орбите. Столкновение происходит тогда, когда оба объекта в одно и то же время достигают одной точки в пространстве, или, если быть точнее, когда какой-либо участок поверхности Земли пересекает орбиту объекта при его пролёте. Так как диаметр Земли составляет примерно 12,750 километров, а скорость её движения 30км/с, она проходит расстояние своего диаметра за 425 секунд (чуть больше семи минут). Задержка или ускорение прибытия объекта угрозы на данную величину может, в зависимости от геометрии столкновения, привести к предотвращению столкновения. Заключение. Падение астероидов – проблема, угрожающая безопасности цивилизации, невозможно предугадать, на территорию какой страны они упадут. Чебаркульский метеорит всколыхнул мир и в очередной раз показал, что мы недооцениваем космические угрозы, не умеем успешно их предотвращать, поскольку это требует консолидированных усилий всего мирового сообщества. Эта проблема из научной, технической, экономической, военной перерастает в политическую глобального масштаба. Нужно взглянуть на нее не с земных, а с космических высот и строить межгосударственные отношения на этом базисе, иначе у нас у всех невеселая перспектива – рано или поздно может настигнуть глобальная катастрофа. |