Автор: Микиша А. М., Смирнов М. А.

Кандидат технических наук А. М. МИКИША, доктор физико- математических наук

М.А.СМИРНОВ, Институт астрономии РАН

стр. 4

Падение на Землю небесного тела - астероида, большого метеорита или кометы - большая редкость. Но за время существования человечества таких событий отмечено немало. В древности подобное воспринимали как вмешательство богов в жизнь людей, считали наказанием, посылаемым им за грехи. Естественно, тогда и речи не могло быть о возможности противостоять этой напасти, думать о защите от нее. Как же обстоят дела сейчас? Существуют ли средства, с помощью которых можно предвидеть и предотвратить катастрофическую угрозу?

стр. 5

"ПАДАЮЩИЕ ЗВЕЗДЫ", "МЕТЕОРИТНЫЕ ДОЖДИ", МАЛЫЕ ПЛАНЕТЫ

В старинных хрониках и древних легендах падение на Землю "небесных камней" и пролет мимо нее комет отмечалось как чудо. Ученых же всегда интересовали только факты, поэтому еще с эпохи Возрождения, наблюдая эти явления, они определенным образом систематизировали их. Развитие астрономии за последние 200 лет показало: между планетами Солнечной системы пространство не пустое, а населено объектами разных размеров - от мельчайших пылинок до тысячекилометровых глыб. Все это малые тела. Их подразделяют на межпланетную пыль, метеориты, астероиды и кометы. В последнее время дополнительно выделяют так называемые мини-кометы.

Объекты любых размеров, двигаясь в пространстве, могут сближаться с нашей планетой и даже падать на ее поверхность. Если тело невелико, то, врезаясь в верхнюю земную атмосферу, оно окутывается слоем раскаленной плазмы и полностью испаряется. Такие частички ученые называют метеорами, а в народе их зовут "падающими звездами": они неожиданно вспыхивают и прочерчивают в ночном небе быстро гаснущий след. Иногда случаются "метеоритные дожди" - массовое появление этих тел при встрече Земли с метеорными роями, или потоками. Среди них хорошо известны Персеиды, Леониды, Тауриды и др., получившие название от созвездий, откуда они как бы берут начало (эта исходная точка - радиант потока). Связанные с Персеидами "звездопады" отмечаются ежегодно в ночи, близкие к 12 августа, а с Леонидами - около 17 ноября.

Все выглядит совершенно иначе, когда Земля встречается с более крупным телом. Проникая в нижние слои атмосферы, оно испаряется лишь частично, иногда распадается на части или взрывается и, потеряв скорость, падает. Такие объекты в полете называют болидами, а долетевшие до поверхнос-

стр. 6

ти - метеоритами. Падение последних, особенно крупных, чревато локальной катастрофой. Вот почему ученые со временем стали задумываться об опасности их вероятного столкновения с Землей и стали серьезно изучать малые космические тела. Обозначим основные вехи этого процесса:

1577 г. - датский астроном Т. Браге пришел к выводу, что кометы являются небесными телами.

1682 г. - швейцарский математик Я. Бернулли впервые высказал предположение о возможности столкновения кометы с Землей.

1696 г. - английский астроном В. Вильсон заявил: комета, появившаяся в 1680 г., должна вернуться в 2255 г. и столкнуться с Землей, что приведет к концу света.

1794 г. - немецкий физик Ф. Хлапни (иностранный член Петербургской АН) доказал: "падающие с неба камни" (метеориты) имеют космическое происхождение.

1801 г. - итальянский астроном Дж. Пиацци (также иностранный член Петербургской АН) открыл первый астероид; следуя издавна установившейся традиции давать малым планетам имена богов, он назвал его Церерой. За прошедшие 200 лет астрономы наблюдали десятки тысяч таких объектов (часть из них была "потеряна" и переоткрывалась). Многократно наблюдаемые астероиды получили собственные номера, их орбиты хорошо известны.

1906 г. - американский геолог Д. Барринджер доказал, что Аризонский кратер в США сформирован ударом метеорита.

1908 г. - падение Тунгусского метеорита в Восточной Сибири.

1924 г. - американский геолог А. Гиффорд выявил истинную природу гигантских кратеров на поверхности Луны. По его мнению, они образовались также в результате ударов метеоритов.

1928 г. - российский исследователь Л. Кулик начал изучать последствия падения Тунгусского метеорита.

1932 г. - впервые открыт астероид, пересекающий орбиту Земли (1862 Аполлон). С этого времени стало ясно: астероиды существуют не только в их главном поясе - между Марсом и Юпитером, но и вне его.

1984 г. - организован целенаправленный поиск астероидов в околоземном пространстве; введено понятие "астероиды, сближающиеся с Землей".

1992 г. - астрономы приступили к наблюдению малых тел, находящихся за орбитой Нептуна (так называемый "пояс Койпера"); изучение их движений показало, что они могут мигрировать к Земле.

1994 г. - авторы данной статьи высказали предположение: метеориты, летящие к Земле, связаны с метеорными потоками.

1995 г. - начаты наблюдения крупных тел в метеорных потоках, т.е. систематический поиск метеоритов на подлете к Земле.

ЧТО ЗА КАМНИ ЛЕТЯТ С НЕБА?

Почти каждое столетие на Землю падает достаточно крупный метеорит, способный вызвать существенные разрушения и гибель людей, особенно если это происходит в густонаселенном районе. Так, в одной их китайских хроник сообщается, что падение каменного тела в провинции Шаньси в 1490 г. унесло

стр. 7

жизни около 10 тыс. людей. Известно также, что метеориты, подобные Тунгусскому, "приземлялись" и прежде. Например, около 800 лет назад на острове Южном (Новая Зеландия) произошло событие, по разрушительному действию близкое к случившемуся в 1908 г. в Восточной Сибири, - там были обнаружены следы взрыва и пожара, уничтожившего в округе десятки квадратных километров леса.

Со второй половины XIX в. в штате Аризона (США) известен кратер, названный "Каньоном дьявола", диаметром 1240 м и глубиной 170 м. Высказывались разные гипотезы о его происхождении: одни ученые считали кратер вулканическим, другие - результатом взрыва водяного пара, третьи - карстовым провалом. И лишь в 1906 г. было доказано, что кратер имеет ударное происхождение:

здесь в огромных количествах (примерно 12 т) нашли метеоритное вещество. Эта гигантская воронка возникла 50 тыс. лет назад при падении железо-никелевого космического тела диаметром порядка 60 м. Из-за высокой скорости при подлете к Земле (20 км/с) энергия взрыва во время образования кратера составила, по оценкам ученых, 10-20 Мт (напомним, мощность самого большого наземного ядерного взрыва - 50 Мт).

Аризонский кратер, конечно, не единственное подобное образование на земной поверхности. К настоящему времени известно свыше 230 похожих на него - еще их называют астроблемами, или "звездными ранами". Но ведь с этой точки зрения далеко не вся поверхность Земли обследована, особенно плохо изучено океанское дно. С другой стороны, хотя все указанные кратеры считаются метеоритными, не исключено: с нашей планетой в прошлом сталкивались и более "солидные" межпланетные объекты - астероиды и кометы. Метеориты же, по мнению ученых, - всего лишь их фрагменты, осколки. Дело в том, что практически все уже упоминавшиеся метеорные потоки

стр. 8

связаны с конкретными кометами:

поток Леонид - с кометой Темпля-Тутгля, Таурид - с Энке. Заметим кстати: с радиантом последнего совпадает радиант Тунгусского метеорита, и это дает серьезные основания говорить о кометном происхождении восточносибирского феномена.

Итак, падение на Землю метеоритов, а также столкновение ее с астероидами и кометами представляет прямую опасность. Вместе с тем тщательно изучая движение астероидов, сближающихся с нашей планетой, ученые заключили: отнюдь не все они несут угрозу, а лишь пересекающие ее орбиту. Важно и то, что орбиты сближающихся с Землей астероидов не постоянны во времени, а плавно изменяются в течение нескольких десятков тысяч лет. Эти небесные тела способны так изменять свой путь (например, под влиянием больших планет - Юпитера и Сатурна), что вообще не сближаются с Землей. Подобные изменения могут происходить резко. Например, около 23 тыс. лет назад астероид подошел к Венере на расстояние 47 тыс. км; при этом большая полуось его орбиты настолько уменьшилась, что в 1932 г. астрономы получили возможность открыть его (уже упоминавшийся 1862 Аполлон).

В целом же возможность столкновения астероидов с Землей ученые осознали в 80-х годах XX в. Наблюдение ряда их тесных прохождений вблизи нее привело к тому, что сначала среди специалистов, а затем и в общественном сознании возникли и укрепились представления об угрозе нашей планете со стороны такого рода небесных тел. Так появился термин "астероидная опасность".

Однако кроме них, в околоземном пространстве пролетают и кометы. Правда, они гораздо реже, чем астероиды, достигают окрестностей Земли. Вместе с тем оценить число первых, сближающихся с Землей, - довольно трудная задача, поскольку в отличие от вторых "ансамбль околоземных комет" - понятие неопределенное. Их орбиты, как правило, неустойчивы и быстро меняются. Это связано и с обычными гравитационными возмущениями, и с тем, что, проходя раз за разом вблизи Солнца, комета постепенно "стареет" ("худеет"), теряя материю, меняет орбиту и в конце концов разрушается. Однако взамен распадающихся поступают все новые и новые кометные тела. От того, как они произошли (или в настоящее время рождаются), зависит очень многое, в частности, их доля в астероидно-кометной опасности. К сожалению, источник, откуда кометы приходят, до сих пор остается загадкой.

Подавляющее большинство этих небесных тел обращается вокруг Солнца по вытянутым эллиптическим орбитам и происходит это либо менее чем за 200 лет (такие кометы называют короткопериодическими), либо более чем за 200 лет (долгопериодические). Наклоны орбит последних к плоскости эклиптики, где движется Земля, распределены случайным образом; наклоны же к ней короткопериодических комет (сейчас их известно около 150), как правило, невелики. Астрономы исследуют малые тела, причем не только теоретически, но и экспериментально (вспомним полет космического аппарата к комете Галлея в 80-х годах XX в.).

При сегодняшнем уровне технических средств наблюдения вполне можно выявить в пространстве около нашей планеты практически все астероиды, или, по крайней мере, достаточно крупные - от нескольких десятков метров в диаметре, как раз представляющие определенную угрозу. Разумеется, организация таких наблюдений - громоздкое и дорогостоящее дело. Мало того. Можно наладить и службу слежения за астероидами, включая предвычисление их движений по эволюционирующим орбитам.

Что же касается комет, то ситуация с ними несравнимо сложнее. Даже относящиеся к короткопериодическим обнаружить очень трудно уже хотя бы из-за большой удаленности. Появление же долгопериодических, особенно апериодических (не имеющих постоянного периода), принципиально непредсказуемо. А ведь если мы хотим иметь необходимый резерв времени для принятия соответствующих мер, нужно уметь "засекать" дан-

стр. 9

ные объекты еще на дальней периферии Солнечной системы. И естественно, задолго до того, как у кометы разовьется газопылевая оболочка ("хвост"). Все это очень важно еще и потому, что в силу некоторых динамических и кинематических особенностей они играют заметную роль в потенциальной космической угрозе.

Скажем, долгопериодические околопараболические (с орбитой, близкой к параболе) кометы в районе земной орбиты летят с большими скоростями, чем короткопериодические, не говоря уже об астероидах. Кроме того, орбиты комет ориентированы в пространстве неупорядоченно, случайно по отношению к плоскости эклиптики, в которой движется Земля. Значит, возможны их лобовые столкновения с нашей планетой, когда суммарная скорость двух сблизившихся объектов достигнет 72 км/с. И оказывается, добрая четверть (а по последним данным, даже больше половины) таких потенциальных "нападающих", способных выделить при столкновении с Землей энергию порядка 10 ⁵ Мт тротилового эквивалента, - это именно долгопериодические кометы.

Наконец, следует подчеркнуть: практически все такие небесные тела (с периодами нескольких сотен лет и больше) впервые обнаружены достаточно недавно, хотя они и появлялись около Солнца много веков назад. Но тогда их не фиксировали оптическими средствами. Так что сейчас кометы воспринимаются как нежданные гостьи, врывающиеся к нам из дальнего, быть может, даже межзвездного пространства. Примерами таких "пришельцев" служат наблюдавшиеся недавно кометы Хейла-Боппа (открыта в 1995 г) и Хиакугаки (1996 г.). Правда, оценивая опасность от них, надо признать: они редко появляются - примерно один раз в год. К тому же Земля как мишень для столкновения с ними достаточно мала.

ВСЕ РЕШАЮТ НАБЛЮДЕНИЯ

Как оценить возможную опасность, приходящую из космоса? Ответ на вопрос, в первую очередь, связан с нашими знаниями о "населенности" Солнечной системы малыми телами. В этом контексте перед наблюдательной астрономией стоит несколько задач.

Прежде всего, необходимо выявить все крупные астероиды и поддерживать каталог их высокоточных орбит. Это позволит своевременно определить, какие из них могут угрожать Земле, а также оценить, столкнутся они с ней или пройдут в непосредственной близости. Для целенаправленного поиска и каталогизации астероидов в мире разрабатываются специальные технические средства наблюдения, и есть все основания считать, что к 2010 г. почти все опасные объекты из главного пояса астероидов будут обнаружены и внесены в каталоги.

Далее. Организовать систематический поиск комет и слежения за ними. Конечно, исчерпать всю их популяцию невозможно, но когда станет ясно, откуда они к нам приходят, мы сможем уверенно определять их орбиты и предсказывать появление в Солнечной системе и вблизи Земли.

Третья задача связана с обнаружением опасных космических объектов на подлете к Земле. Те из них, которые имеют размеры менее сотни метров, будь то астероиды, метеориты или мини-кометы, видимы лишь в достаточно близких окрестностях нашей планеты. Их можно обнаружить за несколько недель или дней. Но если мы имеем дело с меньшими объектами - декаметрового размера (именно таким был Тунгусский метеорит), то время его подлета к Земле после обнаружения исчисляется всего лишь десятками часов. Самые же мелкие тела более или менее систематически изучают только в процессе их сгорания в атмосфере Земли (метеоры и болиды) или - в чрезвычайно

стр. 10

редких случаях - в виде упавших метеоритов.

Существует еще один вариант выявлять опасные объекты - поиск всех тел, движущихся по трассам, где возможны столкновения. Наземные телескопы способны обнаружить их за 10 -15 суток до подобных событий, т.е. в нескольких миллионах километров от Земли. Для этого необходимо организовать "патрулирование" всего неба с большим числом аппаратов, правда, и тогда все равно не удастся обнаружить тела, летящие со стороны Солнца и не видимые на ярком фоне дневного неба. Словом, в полной мере реализовать описанную возможность обнаружения опасных объектов можно лишь с привлечением специальных средств наблюдений из космоса.

Сейчас во многих странах успешно идут исследования, связанные с разработкой методов мониторинга метеорных и болидных потоков с тем, чтобы как можно раньше обнаружить опасные объекты. Пока это делают только на больших расстояниях от Земли. Проблема выявления их в непосредственной близости абсолютно не разработана. Не исключено, что ее в принципе нельзя решить, используя одни только наземные наблюдения - здесь опять-таки нужна космическая техника.

И последнее. К сожалению, достигнутая к настоящему времени точность траекторных наблюдений космических объектов еще недостаточна для проведения акций активного противодействия им с Земли (например, дробления астероидов с помощью мощных источников энергии). Однако есть надежда, что более детальные астрономические исследования позволят в недалеком будущем перевести непредсказуемые соударения комет, астероидов и других тел с Землей из разряда случайных явлений в наблюдательно и теоретически предсказуемые и предвычисляемые. Это откроет путь к разработке методов защиты Земли от космической опасности.

Постоянный адрес данной публикации: