Самые необычные космические явления. Космические процессы и их влияние на землю Космические явления и процессы

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Алтайский Государственный Университет

Географический факультет

Кафедра физической географии и ГИС

Курсовая работа

Влияние космических процессов и явлений на развитие Земли

Выполнил студент

1 курса 901 группы

А.В. Стародубов

к. г. н, ст. преп. В.А. Быкова

Барнаул 2011

Введение

Глава 1. Сведения о Земле

1.1 Магнитосфера

1.2 Радиационные поясаЗемли

1.3 Гравитация

Заключение

Литература

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Данная работа, по теме влияние космических процессов и явлений на развитие Земли, выполнена на 48 страницах.

Курсовая работа содержит 9 рисунков. Также она содержит 1 таблицу. Помимо этого, реферат содержит 7 приложений. Ко всему прочему стоит добавить, что в списке литературы 22 источника.

Введение

Целью данной работы является рассмотрение влияния основных космических факторов и явлений на планету Земля.

Эта проблема не утратила своего значения. С самых первых дней существования и по сей день, планета зависит от воздействия космоса. Во второй половине XX века - первой половине XXI века зависимость планеты от космического пространства и его воздействия возросла. Сейчас, когда человечество вступило в эпоху технического развития, риск катастрофических последствий особенно велик. Мощные солнечные вспышки, как это не парадоксально звучит, влекут за собой проблемы для: а) товаропроизводителей; б) простых граждан; в) государств. Многочисленные приборы, созданные человеком, так или иначе, зависят от солнечной активности. А их отключение, вызванное солнечною активностью, прежде всего - потеря времени и денег для товаропроизводителя.

Наиболее известными исследователями вышепоставленой проблемы являются: группа американских учёных под руководством Дж.Ван Аллена, советские учёные во главе с С.Н. Верновым и А.Е. Чудаковым, А. Скляров.

Поставленная цель раскрывается через следующие задачи:

1. Рассмотреть имеющуюся литературу по теме;

2. Рассмотреть влияние Магнитной сферы на планету Земля;

3. Проанализировать взаимодействие Радиационного пояса Ван Алена и Земли;

4. Изучить воздействие гравитации на планету Земля;

5. Рассмотреть последствия воздействия малых космических тел;

6. Рассмотреть взаимодействие Солнца и Земли;

Объектом исследований являются космические процессы и явления.

Предмет исследования – воздействие космических процессов и явлений на развитие земли.

Информационной базой для написания работы являлись книги, сеть интернет, карты, СМИ. Я пользовался несколькими методами для написания курсовой работы: сравнительно-описательный, картографический, палеогеографический (историко-генетический), геофизический и математический.

Глава 1. Сведения о Земле

Земля является третьей, по порядку от Солнца, планетой Солнечной системы. Она обращается вокруг Солнца по близкой к круговой орбите на среднем расстоянии 149,6 млн. км. Обращение вокруг Солнца происходит против часовой стрелки. Средняя скорость движения Земли по орбите – 29, 765 км/с, период обращения составляет 365, 24 солнечных суток или 3,147 * 10 7 с. Также Земля обладает вращением в прямом направлении, которое равно 23 ч 56 мин 4,1 с или 8,616 * 10 4 с.

Фигура Земли – геоид, т.е. эквипотенциальная поверхность силы тяжести. Вне континентов геоид совпадает с невозмущённой поверхностью Мирового океана.

Масса Земли равна Mg= 5,977 * 10 27 г, средний радиус Rg=6371 км, площадь поверхности Земли S= 5,1 * 10 18 см 2 , средняя плотность ρ= 5,52 г/см 3 среднее ускорение силы тяжести на земной поверхности g= 9,81 Гал.

1.1 Магнитосфера

Магнитосфера является одной из важнейших сфер Земли. Магнитные поля имеются почти у всех планет, за исключением Плутона и Луны, и Солнца. Магнитное поле Земли аппроксимилируется бесконечно малым диполем, ось которого располагается в 436 км от центра Земли в сторону Тихого океана и наклонена она на 12° по отношению к оси вращения Земли. Силовые линии магнитного поля выходят из Северного магнитного полюса в Южном полушарии и входят в Южный магнитный полюс, находящийся в северном полушарии. Магнитные полюса постоянно блуждают, подвергаясь воздействию мировых магнитных аномалий.

Происхождение магнитного поля связывают с взаимодействием твёрдого внутреннего ядра, жидкого внешнего и твёрдого монолита, образующих подобие магнитного гидро-динамо. Источники главного геомагнитного поля, как и его вариации, на 95 % связаны с внутренним полем и только 1% приходится на долю внешнего поля, которое испытывает непрерывные быстрые изменения.

Магнитосфера имеет ассиметричное строение – уменьшается в размерах со стороны Солнца примерно до 10 земных радиусов и увеличиваясь до 100 с другой стороны. Это связано с динамическим напором – ударной волной – солнечного ветра частиц (Ʋ=500км/с). Если этот напор возрастает, приобретая форму параболоида, то магнитосфера с солнечной стороны сплющивается сильнее. Напор ослабевает и магнитосфера расширяется. Солнечная плазма обтекает магнитосферу, внешняя граница которой – магнитопауза – расположена так, чтобы то давление, которое оказывает на магнитосферу солнечный ветер, уравновешивалось внутренним магнитным давлением.

Когда магнитосфера сжимается в результате давления солнечного ветра, в ней возней возникает кольцевой ток, который создаёт уже своё магнитное поле, сливающееся с основным магнитным полем, как бы помогая последнему справляться с давлением, а напряжённость магнитного поля на поверхности Земли возрастает – это уверенно регистрируется.

Магнитное поле редко бывает спокойным – напряжённость его резко возрастает, затем оно понижается и возвращается к нормальному значению. Сильные магнитные бури вызываются мощными хромосферными вспышками, когда частицы летят со скоростью до 1000 км/с и тогда также возмущается ионосфера. Через 8 минут после вспышек может прекращаться вся коротковолновая связь, так как рентгеновское излучение сильно возрастает, слой D˝ в ионосфере быстрее ионизируется и поглощает радиоволны. Через некоторое время слой F 2 разрушается, и максимум ионизации смещается вверх (см. приложение 2).

В целом можно заметить, что ионосфера и магнитосфера – единое целое и при этом суточное вращение Земли заставляет их тоже вращаться и только выше 30 тысяч км плазма уже не реагирует на вращение Земли. С помощью космических аппаратов была определена граница магнитосферы.

1.2 Радиационные поясаЗемли

Внутренние области земной магнитосферы, в которых магнитное поле Земли удерживает заряженные частицы (протоны,электроны, альфа-частицы), обладающие кинетической энергией от десятковКэвдо сотенМэв. Выходу заряженных частиц из Р. п. З. мешает особая конфигурация силовых линий геомагнитного поля, создающего для заряженных частиц магнитную ловушку. Захваченные в магнитную ловушку Земли, частицы, под действием силы Лоренца,совершают сложное движение, которое можно представить, как колебательное движение по спиральной траектории, вдоль силовой линии магнитного поля из Северного полушария в Южное и обратно, с одновременным более медленным перемещением (долготным дрейфом) вокруг Земли. Когда частица движется по спирали в сторону увеличения магнитного поля (приближаясь к Земле), радиус спирали и её шаг уменьшаются. Вектор скорости частицы, оставаясь неизменным по величине, приближается к плоскости, перпендикулярной направлению поля. Наконец, в некоторой точке (её называют зеркальной) происходит «отражение» частицы. Она начинает двигаться в обратном направлении - к сопряжённой зеркальной точке в др. полушарии. Одно колебание вдоль силовой линии из Северного полушария в Южное протон с энергией ~ 100Мэвсовершает за время ~ 0,3сек.Время нахождения («жизни») такого протона в геомагнитной ловушке может достигать 100 лет (~ 3×10 9 сек),за это время он может совершить до 10 10 колебаний. В среднем захваченные частицы большой энергии совершают до нескольких сотен миллионов колебаний из одного полушария в другое. Долготный дрейф происходит со значительно меньшей скоростью. В зависимости от энергии частицы совершают полный оборот вокруг Земли за время от нескольких минут до суток.

Положительные ионы дрейфуют в западном направлении, а электроны - в восточном. Движение частицы по спирали вокруг силовой линии магнитного поля можно представить как, состоящее из вращения около т.н. мгновенного центра вращения и поступательного перемещения этого центра вдоль силовой линии.

При движении заряженной частицы в магнитном поле Земли её мгновенный центр вращения находится на одной и той же поверхности, получившей название магнитной оболочки. Магнитную оболочку характеризуют параметромL, его численное значение в случае дипольного поля равно расстоянию, выраженному в радиусах Земли, на которое отходит магнитная оболочка (в экваториальной плоскости диполя) от центра диполя. Для реального магнитного поля Земли параметрLприближённо сохраняет такой же простой смысл.

Энергия частиц связана со значением параметра L; на оболочках с меньшими значениямиLнаходятся частицы, обладающие большими энергиями. Это объясняется тем, что частицы высоких энергий могут быть удержаны лишь сильным магнитным полем, т. е. во внутренних областях магнитосферы.

Обычно выделяют внутренний и внешний Р. п. 3., пояс протонов малых энергий (пояс кольцевого тока) и зону квазизахвата частиц, или авроральной радиации (по лат. названию полярных сияний). Внутренний радиационный пояс характеризуется наличием протонов высоких энергий (от 20 до 800Мэв) с максимумом плотности потока протонов с энергиейE p >20 Мэв до 10 4 протон/(см 2 ×сек×стер) на расстоянииL~ 1,5. Во внутреннем поясе присутствуют также электроны с энергиями от 20-40кэвдо 1Мэв; плотность потока электронов с E e ³40Кэвсоставляет в максимуме приблизительно

10 6 -10 7 электрон/(см 2 ×сек×стер). Внутренний пояс расположен вокруг Земли в экваториальных широтах.

С внешней стороны этот пояс ограничен магнитной оболочкой сL~ 2, которая пересекается с поверхностью Земли на геомагнитных широтах ~ 45°. Ближе всего к поверхности Земли (на высоты до 200-300км) внутренний пояс подходит вблизи Бразильской магнитной аномалии, где магнитное поле сильно ослаблено; над географическим экватором нижняя граница внутреннего пояса отстоит от Земли на 600кмнад Америкой и до 1600кмнад Австралией. На нижней границе внутреннего пояса частицы, испытывая частые столкновения с атомами и молекулами атмосферных газов, теряют свою энергию, рассеиваются и «поглощаются» атмосферой (см. приложение 3).

Внешний Радиационный пояс Земли заключён между магнитными оболочками cL~ 3 иL~ 6 с максимальной плотностью потока частиц наL~ 4,5. Для внешнего пояса характерны электроны с энергиями 40-100кэв,поток которых в максимуме достигает 10 6 -10 7 электрон/(см 2 ×сек×стер). Среднее время «жизни» частиц внешнего Р. п. З. составляет 10 5 -10 7 сек.В периоды повышенной солнечной активности во внешнем поясе присутствуют также электроны больших энергий (до 1Мэви выше).

Пояс протонов малых энергий (E p ~ 0,03-10Мэв) простирается отL~ 1,5 доL~ 7-8. Зона квазизахвата, или авроральной радиации, расположена за внешним поясом, она имеет сложную пространственную структуру, обусловленную деформацией магнитосферысолнечным ветром(потоком заряженных частиц от Солнца). Основной составляющей частиц зоны квазизахвата являются электроны и протоны с энергиямиE< 100кэв.

Внешний пояс и пояс протонов малых энергий ближе всего (до высоты 200-300км) подходит к Земле на широтах 50-60°. На широты выше 60° проецируется зона квазизахвата. Она совпадает с областью максимальной частоты появленияполярных сияний.В некоторые периоды отмечается существование узких частиц Р. п. З. описываются поясов электронов высоких энергий (E e ~ 5Мэв) на магнитных оболочках сL~ 2,5-3,0.

Энергетические спектры для всех функциями вида:N(E)~E g , гдеN(E)- число частиц с данной энергиейE, илиN(E) ~с характерными значениямиg»1,8 для протонов в интервале энергий от 40 до 800Мэв, E 0 ~ 200-500кэвдля электронов внешних и внутренних поясов иE 0 ~ 100кэв для протонов малых энергий (1).

Происхождение захваченных частиц с энергией, значительно превышающих среднюю энергию теплового движения атомов и молекул атмосферы, связывают с действием нескольких физических механизмов: распадомнейтронов, созданных космическими лучамив атмосфере Земли (образующиеся при этом протоны пополняют внутренние Р. п. З.); «накачкой» частиц в пояса во время геомагнитных возмущений (магнитных бурь), которая в первую очередь обусловливает существование электронов внутреннего пояса; ускорением и медленным переносом частиц солнечного происхождения из внешнего во внутренние области магнитосферы (так пополняются электроны внешнего пояса и пояс протонов малых энергий). Проникновение частиц солнечного ветра в Р. п. З. возможно через особые точки магнитосферы, а также через т. н. нейтральный слой в хвосте магнитосферы (с её ночной стороны).

В области дневных каспов и в нейтральном слое хвоста геомагнитное поле резко ослаблено и не является существенным препятствием для заряженных частиц межпланетной плазмы. Полярные каспы - воронкообразные области в лобовой частимагнитопаузына геомагнитных широтах ~ 75°, возникающие в результате взаимодействиясолнечного ветраимагнитного поля Земли. Через каспы частицысолнечного ветрамогут беспрепятственно проникать в полярную ионосферу.

Частично, Р. п. З. пополняются также за счёт захвата протонов и электронов солнечных космических лучей, проникающих во внутренние области магнитосферы. Перечисленных источников частиц, по-видимому, достаточно для создания Р. п. З. с характерным распределением потоков частиц. В Р. п. З. существует динамическое равновесие между процессами пополнения поясов и процессами потерь частиц. В основном частицы покидают Р. п. З. из-за потери своей энергии наионизацию(эта причина ограничивает, например, пребывание протонов внутреннего пояса в магнитной ловушке временемt~ 10 9 сек), из-за рассеяния частиц при взаимных столкновениях и рассеяния на магнитных неоднородностях и плазменных волнах различного происхождения. Рассеяние может сократить время «жизни» электронов внешнего пояса до 10 4 -10 5 сек.Эти эффекты приводят к нарушению условий стационарного движения частиц в геомагнитном поле (т. н. адиабатических инвариантов) и к «высыпанию» частиц из Р. п. З. в атмосферу вдоль силовых линий магнитного поля.

Радиационные пояса испытывают различные временные вариации: расположенный ближе к Земле и более стабильный внутренний пояс - незначительные, внешний пояс - наиболее частые и сильные. Для внутреннего Р. п. З. характерны небольшие вариации в течение 11-летнего цикла солнечной активности. Внешний пояс заметно меняет свои границы и структуру даже при незначительных возмущениях магнитосферы. Пояс протонов малых энергий занимает в этом смысле промежуточное положение. Особенно сильные вариации Р. п. З. претерпевают во времямагнитных бурь.Сначала во внешнем поясе резко возрастает плотность потока частиц малых энергий и в то же время теряется заметная доля частиц больших энергий. Затем происходит захват и ускорение новых частиц, в результате которых в поясах появляются потоки частиц на расстояниях обычно более близких к Земле, чем в спокойных условиях. После фазы сжатия происходит медленное, постепенное возвращение Р. п. З. к исходному состоянию. В периоды высокой солнечной активности магнитные бури происходят очень часто, так что эффекты от отдельных бурь накладываются друг на друга, и максимум внешнего пояса в эти периоды располагается ближе к Земле (L~ 3,5), чем в периоды минимума солнечной активности (L~ 4,5-5,0).

Высыпание частиц из магнитной ловушки, в особенности из зоны квазизахвата (авроральной радиации), приводит к усилению ионизации ионосферы, а интенсивное высыпание - к полярным сияниям. Запас частиц в Р. п. З., однако, недостаточен для поддержания продолжительного полярного сияния, и связь полярных сияний с вариациями потоков частиц в Р. п. З. говорит лишь об их общей природе, т. е. о том, что во время магнитных бурь происходит как накачка частиц в Р. п. З., так и сброс их в атмосферу Земли. Полярные сияния длятся всё время, пока идут эти процессы, - иногда сутки и более. Р. п. З. могут быть созданы также искусственным образом: при взрыве ядерного устройства на больших высотах; при инжекции искусственно ускоренных частиц, например с помощью ускорителя на борту спутника; при распылении в околоземном пространстве радиоактивных веществ, продукты распада которых будут захвачены магнитным полем. Создание искусственных поясов при взрыве ядерных устройств было осуществлено в 1958 и в 1962 годах. Так, после американского ядерного взрыва (9 июля 1962) во внутренний пояс было инжектировано около 10 25 электронов с энергией ~ 1Мэв,что на два-три порядка превысило интенсивность потока электронов естественного происхождения. Остатки этих электронов наблюдались в поясах в течение почти 10-летнего периода.

Исторически первыми были открыты внутренний пояс (группой американских учёных под руководством Дж.Ван Аллена, 1958) и внешний пояс (сов. учёными во главе с С.Н. Верновым и А.Е. Чудаковым, 1958). Потоки частиц Р. п. З. были зарегистрированы приборами (счётчиками Гейгера-Мюллера), установленными на искусственных спутниках Земли. По существу, Р. п. З. не имеют четко выраженных границ, т.к. каждый тип частиц в соответствии со своей энергией образует «свой» радиационный пояс, поэтому правильнее говорить об одном едином радиационном поясе Земли. Разделение Р. п. З. на внешний и внутренний, принятое на первой стадии исследований и сохранившееся до настоящего времени из-за ряда различий в их свойствах, по существу, условно.

Принципиальная возможность существования магнитной ловушки в магнитном поле Земли была показана расчётами К. Стёрмера(1913) и Х. Альфвена(1950), но лишь эксперименты на спутниках показали, что ловушка реально существует и заполнена частицами высоких энергий.

1.3 Гравитация

Полярность магнитного поля Земли много раз менялась на протяжении сотен миллионов лет, и при этом изменение знака полярности влекло за собой резкое падение напряжённости магнитного поля. Это сказывалось на состоянии атмосферы, ионосферы, магнитосферы. В них, от жёсткого космического излучения, нарушаются защитные функции. Даже слой воды в 1 – 1,5 м является непреодолимым препятствием для коротковолнового излучения. Возможно, что массовые вымирания биоты в фанерозое, как и изменение климата, могут быть связаны с временным процессом резкого падения напряжённости магнитного поля во время его инверсии.

В Солнечной системе действуют мощные силы тяготения - гравитация. Солнце и планеты притягиваются друг к другу. Кроме того, существуют и собственное поле тяготения каждой планеты. Эта сила тем больше, чем больше масса планеты, а также чем ближе тело находится к ней.

Поле тяготения Земли можно представить в виде большой сферы, в которой силовые линии направлены к центру планеты. В нём. В том же направлении увеличивается сила притяжения, действующая на каждую точку геосферы. Этой силы достаточно чтобы вода океанов не стекала с поверхности Земли. Вода удерживается во впадинах, но легко растекается по ровной поверхности.

Силы гравитации постоянно действуют на вещество Земли. Более тяжёлые частицы притягиваются к ядру, вытесняя более лёгкие, которые всплывают в направлении земной поверхности. Происходит медленное встречное движение лёгкого и тяжёлого вещества. Это явление получило название гравитационной дифференциации. В результате - в теле планеты сформировались геосферы с разной средней плотностью вещества.

Масса Земли более чем в 80 раз превышает массу своего спутника. Поэтому Луна удерживается на околоземной орбите и ввиду огромной массы Земли смещается, постоянно, в сторону её геометрического центра на 2 – 3 км. Земля тоже испытывает притяжение своего спутника, несмотря на огромное расстояние- 3,84 * 10 5 км.

«Лунные приливы» - самое заметное воздействие. Через каждые 12ч 25 мин, под влиянием массы Луны, уровень земного океана повышается, в среднем на 1 м. Через 6 ч уровень воды понижается. На разных широтах этот уровень разный. В Охотском и Беринговом морях – 10м, залив Фанди – 18м. Приливные «горбы» твёрдой поверхности - меньше 35 см. В связи с большой длительностью такой волны такие пульсации незаметны без специальных измерений. Однако, стоит заметить, что по поверхности Земли постоянно перемещаются волны со скоростью 1000 км/ч.

космический солнце гравитационный земля

Глава 2. Влияние космических процессов и явлений на развитие Земли

2.1 Воздействие малых космических тел

Обобщённо небесные тела, способные «атаковать» Землю, называют метеороидами (метеоритными телами) - это либо осколки астероидов, столкнувшихся в космическом пространстве, либо фрагменты, остающиеся при выпаривании комет. Если метеороиды достигают земной атмосферы, их называют метеорами (иногда, болидами), а если они падают на земную поверхность, то получают название метеоритов (см. приложение 4).

Сейчас на поверхности Земли выявлено 160 кратеров, возникших от столкновения с космическими телами. Перечислим шесть самых примечательных:

50 тысяч лет назад, кратер Берринджера (Аризона, США), окружность 1230 м - от падения метеорита диаметром 50 м. Это самый первый кратер от падения метеорита, обнаруженный на Земле. Его так и назвали «метеоритным». Кроме того, он сохранился лучше других.

35 млн. лет назад, кратер бухты Чесапик (Мэриленд, США), окружность 85 км - от падения метеорита диаметром 2-3 км. Катастрофа, в результате которой он возник, раздробила скальное основание на 2 км в глубину, образовав резервуар соленой воды, который по сей день влияет на распределение подземных водных потоков.

37,5 млн. лет назад, кратер Попигай (Сибирь, Россия), окружность 100 км - от падения астероида диаметром 5 км. Кратер усыпан промышленными алмазами, которые возникли в результате воздействия на графит чудовищных давлений при ударе.

65 млн. лет назад, Чиксулубский бассейн (Юкатан,Мексика), окружность 175 км - от падения астероида диаметром 10 км. Предполагается, что взрыв этого астероида вызвал грандиозные цунами и землетрясения силой 10 баллов.

1,85 млрд. лет назад, кратер Садбери (Онтарио, Канада), окружность 248 км - от падения кометы диаметром 10 км. На дне кратера благодаря теплу, выделенному при взрыве, и запасам воды, содержавшимся в комете, возникла система горячих источников. По периметру кратера найдены крупнейшие в мире залежи никелевой и медной руды.

2 млрд. лет назад, купол Вредефорт (Южная Африка), окружность 378 км - от падения метеорита диаметром 10 км. Самый древний и (на момент катастрофы) самый крупный из подобных кратеров на Земле. Он возник в результате самого массированного выделения энергии за всю историю нашей планеты.

По общему признанию, самые впечатляющие открытия последних лет в области палеоклиматологии сделаны при бурении ледниковых щитов и исследованиях ледяного керна в центральных районах Гренландии и Антарктиды, где ледовая поверхность практически никогда не тает, а значит и содержащаяся в ней информация о температуре приземного слоя атмосферы сохраняется на века. Совместными усилиями российских, французских и американских учёных по изотопному составу ледяного керна из сверхглубокой ледовой скважины (3350м) на российской антарктической станции «Восток» удалось воссоздать климат нашей планеты за этот период. Так вот, средняя температура в районе станции «Восток» за эти 420 тысяч лет колебалась примерно от- 54 до - 77 о С. В-третьих, во время последнего «ледникового периода» (20 – 10 тысячелетий тому назад) климат в средней полосе России, включая Сибирь, мало отличался от сегодняшнего, особенно летом. Об этом свидетельствует изотопная метка атмосферных осадков, которая сохраняется сотни тысяч лет во льду полярных ледников и в вечной мерзлоте, почвенных карбонатах, фосфатах костей млекопитающих, древесных кольцах и т.п. Основную опасность в глобальном масштабе представляют астероиды с радиусом больше 1 км. Столкновение с меньшими по размеру телами может вызывать значительные локальные разрушения (Тунгусское явление), но не приводит к глобальным последствиям. Чем больше астероид, тем меньше вероятность столкновения его с Землёй.

Каждый год регистрируется 2-3 пролёта на расстоянии 0,5-3 млн. км от Земли тел диаметром 100-1000м. Пренебрегая при грубом подсчёте гравитационным привлечением со стороны Земли и считая столкновения случайными, можно определить частоту столкновения с телами указанного размера. Для этого: необходимо умножить поперечное сечение Земли, равное 4·Pi·(6400 км) 2 (2), на частоту пролёта астероида в расчёте на 1 км 2 - она составляет приблизительно ~3/4·Pi·1,7 млн. км 2 (3). Обратная величина от вычисленного значения и будет равна количеству лет, проходящему в среднем между двумя столкновениями. Получается цифра ~ 25 тыс. лет (на самом деле несколько меньше, если учесть ещё влияние земной гравитации и то, что некоторые пролёты остались незамеченными). Это вполне согласуется с данными.

Столкновения с крупными астероидами происходят довольно редко, в сравнении с длительностью истории человечества. Тем не менее, редкость явления не означает периодичности; поэтому, учитывая случайный характер явления, нельзя исключить столкновения в любой момент времени - разве что вероятность такого столкновения достаточно мала, по отношению к вероятности других угрожающих отдельному человеку катастроф (природные катаклизмы, аварии и т.д.). Однако: в геологическом и даже в биологическом масштабе времени столкновения не так уж редки. За всю историю Земли на неё упало несколько тысяч астероидов диаметром около 1 км и десятки тел диаметром более 10 км. Жизнь на Земле существует гораздо дольше. Хотя делается множество предположений о катастрофическом воздействии столкновений на биосферу, ни одно из них ещё не получило убедительного доказательства. Достаточно упомянуть, что далеко не все специалисты согласны с гипотезой о вымирании динозавров вследствие столкновения Земли с крупным астероидом 65 тыс. лет назад. У противников этой идеи (к ним относится немало палеонтологов) имеется много обоснованных возражений. Они указывают на то, что вымирание происходило постепенно (миллионы лет) и затронуло лишь некоторые биологические виды, в то время как другие не пострадали заметно на разделе эпох. Глобальная катастрофа неизбежно затронула бы все виды. Кроме того, в биологической истории нашей планеты неоднократно случалось исчезновение со сцены целого ряда видов, однако специалистам не удаётся уверенно связать эти явления с какой-либо катастрофой.

Диаметры астероидов варьируются от нескольких метров до сотен километров. К сожалению, к настоящему моменту открыта лишь малая часть астероидов. Тела размером порядка 10 км и меньше с трудом поддаются обнаружению и могут остаться незамеченными вплоть до самого момента столкновения. Список неоткрытых ещё тел большего диаметра вряд ли можно считать значительным, поскольку число крупных астероидов существенно меньше числа мелких. Видимо, потенциально опасных астероидов (то есть в принципе могущих столкнуться с Землёй в течение времени порядка миллионов лет), чей диаметр превышал бы 100 км, практически нет. Скорости, с которыми происходят столкновения с астероидами, могут составлять от ~5 км/с до ~50 км/с, в зависимости от параметров их орбит. Исследователи сходятся на том, что средней скоростью столкновения следует полагать ~(15-25) км/с.

Столкновения с кометами ещё менее предсказуемы, поскольку большинство комет прилетают во внутренние области Солнечной системы как бы из "ниоткуда", то есть из очень удалённых от Солнца районов. Они остаются незамеченными до тех пор, пока не приблизятся к Солнцу достаточно близко. С момента обнаружения до прохода кометы через перигелий (и до возможного столкновения) проходит не более нескольких лет; затем комета удаляется и снова исчезает в глубинах космоса. Таким образом, остаётся совсем мало времени, чтобы предпринять необходимые меры и предотвратить столкновение (хотя приближение крупной кометы не может остаться незамеченным, в отличие от астероида). Скорости сближения с Землёй у комет значительно больше, чем у астероидов (это связано с сильной вытянутостью их орбит, и Земля оказывается вблизи точки наибольшего сближения кометы с Солнцем, где её скорость максимальна). Скорость при столкновении может достигать ~70 км/с. При этом размеры крупных комет не уступают размерам средних астероидов ~(5-50) км (их плотность, однако меньше плотности астероидов). Но именно из-за большой скорости и сравнительной редкости пролёта комет через внутренние области Солнечной системы их столкновения с нашей планетой маловероятны.

Столкновение с крупным астероидом - одно из самых масштабных явлений планеты. Оно, очевидно, оказало бы влияние на все без исключения оболочки Земли - литосферу, атмосферу, океан и, разумеется, на биосферу. Существуют теории, описывающие процесс образования ударных кратеров; влияние же столкновения на атмосферу и климат (наиболее важное с точки зрения воздействия на биосферу планеты) сходно со сценариями ядерной войны и крупнейшими вулканическими извержениями, также приводящими к выбросу в атмосферу большого количества пыли (аэрозоля). Конечно, масштабы явлений в определяющей степени зависят от энергии столкновения (то есть в первую очередь от размеров и скорости астероида). Обнаружено, однако, что при рассмотрении мощных взрывных процессов (начиная от ядерных взрывов с тротиловым эквивалентом несколько килотонн и до падения самых крупных астероидов) применим принцип подобия. Согласно этому принципу, картина происходящих явлений сохраняет свои общие черты во всех масштабах энергии.

Характер процессов, сопутствующих падению на Землю круглого астероида диаметром 10 км (то есть величиной с Эверест). Примем в качестве скорости астероида при падении 20 км/с. Зная плотность астероида, можно найти энергию столкновения по формуле

M = Pi·D3·ro/6 (4),

ro - плотность астероида,

m, v и D - его масса, скорость и диаметр.

Плотности космических тел могут варьироваться от 1500 кг/м3 для кометных ядер до 7000 кг/м3 для железных метеоритов. Астероиды имеют железокаменный состав (различный для разных групп). Можно принять в качестве плотности падающего тела. ro~5000 кг/м3. Тогда энергия столкновения составит E~5·1023 Дж. В тротиловом эквиваленте (при взрыве 1 кг тротила выделяется 4,2·106 Дж энергии) это составит ~1,2·108 Мт. Самая мощная из термоядерных бомб, испытанных человечеством, ~100 Мт, имела в миллион раз меньшую мощность.

Энергетические масштабы природных явлений

Следует иметь в виду также время, за которое энергия выделяется, и площадь зоны события. Землетрясения происходят на большой площади, и энергия выделяется за время порядка часов; разрушения при этом имеют умеренный характер и распределены равномерно. При взрывах бомб и падениях метеоритов локальные разрушения катастрофичны, но их масштаб быстро убывает по мере удаления от эпицентра. Из таблицы следует и другой вывод: несмотря на колоссальное количество выделяемой энергии, по масштабам падение даже крупных астероидов сравнимо с другим мощным природным явлением - вулканизмом. Взрыв вулкана Тамбора не был самым мощным даже в историческое время. А поскольку энергия астероида пропорциональна его массе (то есть кубу диаметра), то при падении тела диаметром 2,5 км выделилось бы меньше энергии, чем при взрыве Тамбора. Взрыв вулкана Кракатау был эквивалентен падению астероида диаметром 1,5 км. Влияние вулканов на климат всей планеты общепризнано, однако, неизвестно, чтобы крупные вулканические взрывы имели катастрофический характер (к сравнению воздействия на климат вулканических извержений и падения астероидов мы ещё вернёмся).

Тела с массой меньше 1 т практически полностью разрушаются при полёте через атмосферу, при этом наблюдается болид. Часто метеорит полностью теряет в атмосфере свою начальную скорость и при ударе имеет уже скорость свободного падения (~200 м/с), образуя углубление чуть больше своего диаметра. Однако для крупных метеоритов потеря скорости в атмосфере практически не играет роли, а сопутствующие сверхзвуковому пролёту явления теряются по сравнению с масштабом явлений, происходящих при столкновении астероида с поверхностью.

Образование взрывных метеоритных кратеров в слоистой мишени (см. приложение 5):

а) Начало проникновения ударника в мишень, сопровождающееся образованием сферической ударной волны, распространяющейся вниз;

б) развитие полусферической кратерной воронки, ударная волна оторвалась от контактной зоны ударника и мишени и сопровождается с тыловой части догоняющей волной разгрузки, разгруженное вещество обладает остаточной скоростью и растекается в стороны и вверх;

в) дальнейшее формирование кратерной переходной воронки, ударная волна затухает, днище кратера выстлано ударным расплавом, от кратера распространяется наружу сплошная завеса выбросов;

г) окончание стадии экскавации, рост воронки прекращается. Стадия модификации протекает по-разному для малых и больших кратеров.

В малых кратерах происходит соскальзывание в глубокую воронку несвязного материала стенок – ударного расплава и раздробленных пород. Перемешиваясь, они образуют импактную брекчию.

Для переходных воронок большого диаметра начинает играть роль гравитация – из-за гравитационной неустойчивости происходит выпучивание вверх днища кратера с образованием центрального поднятия.

Удар массивного астероида о горные породы приводит к возникновению давлений, при которых порода ведёт себя, как жидкость. По мере углубления астероида в мишень он увлекает за собой всё большие массы вещества. В месте удара вещество астероида и окружающие породы моментально плавятся и испаряются. В грунте и теле астероида возникают мощные ударные волны, которые раздвигают и выбрасывают вещество в стороны. Ударная волна в грунте движется впереди падающего тела несколько впереди него; ударные волны в астероиде сначала сжимают его, а затем, отразившись от тыловой поверхности, разрывают его на части. Развиваемое при этом давление (до 109 бар) достаточно для полного испарения астероида. Происходит мощный взрыв. Исследования показывают, что для крупных тел центр взрыва находится вблизи поверхности земли или чуть ниже, то есть десятикилометровый астероид углубляется на 5-6 км в мишень. При взрыве из образующегося кратера выбрасывается вещество метеорита и окружающие раздробленные горные породы. Ударная волна в грунте распространяется, теряя энергию и разрушая породы. При достижении предела разрушения рост кратера прекращается. Достигнув границы раздела сред с разными прочностными свойствами, ударная волна отражается и приподнимает породы в центре образовавшегося кратера - так возникают центральные поднятия, наблюдаемые во многих лунных цирках. Дно кратера состоит из разрушенных и частично переплавленных пород (брекчий). К ним добавляются выброшенные из кратера и падающие обратно обломки, заполняющие цирк.

Приблизительно можно указать размеры образовавшейся структуры. Поскольку кратер образуется в результате взрывного процесса, он имеет приблизительно круглую форму, независимо от угла падения астероида. Лишь при малых углах (до >30° от горизонта) возможна некоторая вытянутость кратера. Объём структуры значительно превышает размеры упавшего астероида. Для крупных кратеров установлено следующее приблизительное соотношение между его диаметром и энергией образовавшего кратер астероида: E~D4, где E - энергия астероида, D - диаметр кратера. Диаметр кратера, образованного 10-километровым астероидом, составит 70-100 км. Начальная глубина кратера составляет обычно 1/4-1/10 от его диаметра, то есть в нашем случае 15-20 км. Заполнение обломками несколько уменьшит эту величину. Граница раздробления пород может достигнуть глубины 70 км.

Удаление с поверхности такого количества породы (приводящее к уменьшению давления на глубинные слои) и захождение зоны раздробления в верхнюю мантию может вызвать возникновение вулканических явлений на дне образовавшегося кратера. Объём испарившегося вещества, вероятно, превысит 1000 км 3 ; объём расплавленной породы будет в 10, а раздробленной - в 10000 раз превысит эту цифру (энергетические подсчеты подтверждают указанные оценки). Таким образом, в атмосферу будет выброшено несколько тысяч кубических километров расплавленной и разрушенной породы.

Падение астероида на водную поверхность (более вероятное, исходя из соотношения площади материков и суши на нашей планете) будет иметь сходные черты. Меньшая плотность воды (означающая меньшие энергетические потери при проникновении в воду) позволит астероиду сильнее углубиться в водную толщу, вплоть до удара о дно, и произойдёт взрывное разрушение на большей глубине. Ударная волна достигнет дна и образует на нём кратер, а в атмосферу, кроме породы со дна, будет выброшено порядка нескольких тысяч кубических километров водяного пара и аэрозоля.

Существует значительная аналогия между тем, что происходит в атмосфере при ядерном взрыве и при падении астероида, конечно, с учётом разницы в масштабах. В момент столкновения и взрыва астероида образуется гигантский огненный шар, в центре которого давление чрезвычайно велико, а температуры достигают миллионов кельвинов. Сразу же после образования шар, состоящий из испарённых пород (воды) и воздуха начинает расширяться и всплывать в атмосфере. Ударная волна в воздухе, распространяясь и затухая, сохранит разрушающую способность вплоть до нескольких сотен километров от эпицентра взрыва. Поднимаясь, огненный шар будет увлекать за собой огромное количество породы с поверхности (так как при всплытии под ним образуется разряжение). По мере подъёма огненный шар расширяется и деформируется в тороид, образуя характерный "гриб". По мере расширения и вовлечения в движение всё больших масс воздуха температура и давление внутри шара падают. Всплытие будет продолжаться до тех пор, пока давление не уравновесится наружным. При килотонных взрывах огненный шар уравновешивается до высот ниже тропопаузы (<10 км). Для более мощных, мегатонных взрывов шар проникает в стратосферу. Огненный шар, образовавшийся при падении астероида, поднимется ещё выше, возможно, до 50-100 км (поскольку подъём происходит за счёт зависящей от плотности среды архимедовой силы, а с высотой плотность атмосферы быстро падает, больший подъём невозможен). Постепенно остатки огненного шара рассеиваются в атмосфере. Значительная часть испарённой породы конденсируется и выпадает локально, вместе с крупными кусками и затвердевшим расплавом. Наиболее мелкие аэрозольные частицы остаются в атмосфере и разносятся.

2.1.1 Краткосрочные последствия столкновения

Совершенно очевидно, что локальные разрушения будут катастрофичны. В месте падения площадь диаметром более 100 км будет занята кратером (вместе с валом). Сейсмический толчок, вызванный ударной волной в грунте, окажется разрушительным в радиусе более 500 км, так же как и ударная волна в воздухе. В меньшем масштабе разрушению подвергнутся районы, находящиеся, возможно, до 1500 км от эпицентра.

Уместно будет сравнить последствия падения с другими, земными катастрофами. Землетрясения, обладая существенно меньшей энергией, тем не менее, вызывают разрушения на значительных площадях. Полное разрушение возможно на расстояниях в несколько сотен километров от эпицентра. Следует учесть также, что значительная часть населения сосредоточена именно в сейсмически опасных зонах. Если же представить падение астероида меньшего радиуса, то площадь вызванных им разрушений будет уменьшаться приблизительно пропорционально 1/2 степени его линейных размеров. То есть для тела диаметром 1 км кратер будет 10-20 км в диаметре, а радиус зоны разрушения - 200-300 км. Это даже меньше, чем при крупных землетрясениях. Во всяком случае, при колоссальных локальных разрушениях, о глобальных последствиях самого взрыва на суше говорить не приходится.

Последствия падения в океан могут привести к катастрофе в больших масштабах. Вслед за падением возникнет цунами. О высоте этой волны трудно судить. По некоторым предположениям, она может достигать сотен метров, однако точные расчёты мне неизвестны. Очевидно, что механизм возникновения волны здесь существенно отличается от механизма генерации большинства цунами (при подводных землетрясениях). Настоящая цунами, способная распространяться на тысячи километров и достигать берегов, должна иметь достаточную длину в открытом океане (сто и более километров), что и обеспечивается землетрясением, которое происходит при сбросовом сдвиге большой длины. Неизвестно, обеспечит ли мощный подводный взрыв возникновение длинной волны. Известно, что при цунами, возникающих вследствие подводных извержений и оползней, высота волны действительно бывает очень большой, но из-за малой длины она не может распространиться через весь океан и сравнительно быстро затухает, причиняя разрушения лишь в прилегающих районах (об этом смотри ниже). В случае же возникновения огромной настоящей цунами наблюдалась бы картина - колоссальные разрушения во всей прибрежной зоне океана, затопление островов, вплоть до высот ниже высоты волны. При падении астероида в закрытый или ограниченный водоём (внутреннее или межостровное море) разрушению подвергнутся практически только его побережье.

Помимо разрушений, непосредственно связанных с падением и следующих сразу за ним, следует рассмотреть и отдалённые последствия столкновения, его воздействие на климат всей планеты и возможный ущерб, причиняемый экосистеме Земли в целом. Сообщения в прессе полны предупреждений о наступлении "ядерной зимы" или наоборот, "парникового эффекта" и глобального потепления. Рассмотрим ситуацию подробнее.

Как было указано выше, падение 10-километрового астероида приведёт к одновременному выбросу в атмосферу до 104 тыс. км 3 вещества. Однако эта цифра, вероятно, завышена. Согласно расчётам для ядерных взрывов, объём выброшенного грунта составляет около 100 тыс. т/Мт для менее мощных взрывов и медленно снижается, начиная с мощности 1 Мт. Исходя из этого, масса выброшенного вещества не превысит 1500 км 3 . Заметим, что эта цифра лишь десятикратно превышает выброс вулкана Тамбора в 1815 году (150 тыс. км 3). Основную долю выброшенного материала будут составлять крупные частицы, которые выпадут из атмосферы в течение нескольких часов или дней непосредственно в районе столкновения. Долговременные климатические последствия следует ожидать лишь от субмикронных частиц, заброшенных в стратосферу, где они могут оставаться долгое время и будут разнесены по всей поверхности планеты за срок около полугода. Доля таких частиц в выбросе может составить до 5 %, то есть 300 млрд. т. В расчёте на единицу площади земной поверхности это составит 0,6 кг/ м 2 - слой около 0,2 мм толщиной. При этом на 1 м 2 приходится 10 т воздуха и >10 кг водяного пара.

Из-за высоких температур в месте взрыва выброшенное вещество практически не содержит дыма и сажи (то есть органики); но некоторая доля сажи добавится в результате пожаров, которые могут охватить территории в районе эпицентра. Вулканизм, проявления которого не исключены на дне возникшего кратера, по своим масштабам не будет превышать обычные извержения, а потому не добавит существенного вклада к общей массе выброса. При падении астероида в океан будет выброшены тысячи кубических километров водяного пара, однако по сравнению с общим количеством содержащейся в атмосфере воды его вклад будет малосущественным.

В целом, влияние выброшенного в атмосферу вещества можно рассматривать в рамках сценариев последствий ядерной войны. Хотя мощность взрыва астероида десятикратно превзойдёт суммарную мощность взрывов в самом жёстком из упомянутых сценариев, его локальный характер, в отличие от охватывающей всю планету войны, обуславливает сходство предполагаемых последствий (так, взрыв 20-килотонной бомбы над Хиросимой привёл к разрушениям, эквивалентным обычной бомбардировке суммарной мощностью взрывов 1 килотонна тротиловых бомб).

Существует множество предположений о влиянии большого количества выброшенного в атмосферу аэрозоля на климат. Непосредственное изучение этих воздействий возможно при исследовании крупных вулканических извержений. Наблюдения показывают в целом, что при самых мощных извержениях, сразу вслед за которыми в атмосфере остаётся несколько кубических километров аэрозоля, в ближайшие два-три года повсеместно понижаются летние температуры и повышаются зимние (в пределах на 2-3°, в среднем значительно меньше). Происходит уменьшение прямой солнечной радиации, доля рассеянной повышается. Увеличивается доля поглощённого атмосферой излучения, температура атмосферы растёт, температура поверхности падает. Тем не менее, эти эффекты не имеют длительного характера - атмосфера достаточно быстро очищается. За время порядка полугода количество аэрозоля уменьшается десятикратно. Так, через год после взрыва вулкана Кракатау в атмосфере сохранилось около 25 млн. т аэрозоля, по сравнению с начальными 10-20 млрд. т. Разумно предположить, что после падения астероида очищение атмосферы будет происходить в том же темпе. Следует учесть также, что уменьшению потока получаемой энергии будет сопутствовать и уменьшение потока теряемой с поверхности энергии, вследствие усиления её экранирования - "парниковый эффект". Таким образом, если вслед за падением и произойдёт падение температур на несколько градусов, уже через два-три года климат практически вернётся к нормальному состоянию (например, через год в атмосфере останется около 10 млрд. т аэрозоля, что сравнимо с тем, что было сразу после взрыва Тамборы или Кракатау).

Падение астероида, безусловно, представляет собой одну из самых больших катастроф для планеты. Его воздействие легко сравнимо с другими, более частыми естественными катастрофами, такими, как взрывное извержение вулкана или крупное землетрясение, а может и превзойти их по силе воздействия. Падение приводит к тотальным локальным разрушениям, а общая площадь зоны поражения может достичь нескольких процентов от всей площади планеты. Однако падения действительно крупных астероидов, способных оказать глобальное воздействие на планету, достаточно редки в масштабах времени существования жизни на Земле.

Столкновение с астероидами малого размера (до 1 км диаметром) не приведёт к сколько-нибудь заметным планетарным последствиям (исключая, конечно, практически невероятное прямое попадание в район скопления ядерных материалов).

Столкновение с более крупными астероидами (примерно от 1 до 10 км диаметром, в зависимости от скорости столкновения) сопровождается мощнейшим взрывом, полным разрушением упавшего тела и выбросом в атмосферу до нескольких тысяч кубических метров породы. По своим последствиям это явление сравнимо с наиболее крупными катастрофами земного происхождения, такими как взрывные извержения вулканов. Разрушение в зоне падения будут тотальными, а климат планеты скачкообразно изменится и придёт в норму лишь через несколько лет. Преувеличенность угрозы глобальной катастрофы подтверждается тем фактом, что за свою историю Земля перенесла множество столкновений с подобными астероидами и это не оставило доказано заметного следа в её биосфере (во всяком случае, далеко не всегда оставляло).

Среди известных нам работ по метеоритной тематике, пожалуй, наиболее изящен и скрупулезно проработан «Миф о Потопе» Андрея Склярова. Скляров изучил множество мифов разных народов, сопоставил их с археологическими данными и пришёл к выводу, что в XI тысячелетии до н.э. на Землю упал крупный метеорит. По его расчётам, метеорит, радиусом 20 км, летел со скоростью 50 км/сек, и произошло это в период с 10480 по 10420 год до н.э.

Метеорит, упавший почти по касательной к земной поверхности в районе Филиппинского моря, вызвал проскальзывание земной коры по магме. В результате кора повернулась относительно оси вращения земного шара, и произошло смещение полюсов. Помимо смещения земной коры относительно полюсов, приведшего затем к перераспределению ледниковых масс, падение сопровождалось цунами, активизацией вулканов и даже наклоном Филиппинской океанической плиты, результатом которого стало образование Марианской впадины.

Как уже говорилось, работа поражает изяществом, тщательностью проработки деталей, поэтому особенно жаль, что она не имеет никакого отношения к действительности.

Во-первых, в течение последних 60 миллионов лет экваториальный уровень мирового океана существенно не изменялся. Доказательство этому получено (в виде побочного эффекта) при бурении скважин на атоллах в поисках полигона для испытания водородных бомб. В частности, скважины на атолле Эниветок, находящегося на склоне океанического жёлоба и постепенно опускавшегося, показали, что в течение последних 60 млн. лет на нём непрерывно нарастал коралловый слой. Это означает, что температура окружающих океанских вод за всё это время не опускалась ниже +20 градусов. Кроме того, не было никаких быстрых изменений уровня океана в экваториальной зоне. Атолл Эниветок находится достаточно близко к предлагаемому Скляровым месту падения метеорита, и кораллы неминуемо должны были пострадать, что не обнаружено.

Во-вторых, в течение последних 420 тысяч лет среднегодовая температура ледникового щита Антарктиды не поднималась выше минус 54 0 С, и щит за весь этот период ни разу не исчезал.

Совместными усилиями российских, французских и американских учёных по изотопному составу ледяного керна из сверхглубокой ледовой скважины (3350 м) на российской антарктической станции «Восток» удалось воссоздать климат нашей планеты за этот период. Так вот, средняя температура в районе станции «Восток» за эти 420 тысяч лет колебалась примерно от - 54 до - 77 о С.

В-третьих, во время последнего «ледникового периода» (20 - 10 тысячелетий тому назад) климат, средней полосе России, включая Сибирь, мало отличался от сегодняшнего, особенно летом. Об этом свидетельствует изотопная метка атмосферных осадков, которая сохраняется сотни тысяч лет во льду полярных ледников и в вечной мерзлоте, почвенных карбонатах, фосфатах костей млекопитающих, древесных кольцах и т.п.

2.2 Воздействие Солнца на Землю

Не менее важным фактором развития Земли является солнечная активность. Солнечная активность это совокупность явлений на Солнце, связанных с образованием солнечных пятен, факелов, флокуллов, волокон, протуберанцев, возникновением вспышек, сопровождающемся увеличением ультрафиолетового, рентгеновского и корпускулярного излучений.

Самое сильное проявление солнечной активности, влияющее на Землю, солнечные вспышки. Они появляются в активных областях со сложным строением магнитного поля и затрагивают всю толщу солнечной атмосферы. Энергия большой солнечной вспышки достигает огромной величины, сравнимой с количеством солнечной энергии, получаемой нашей планетой в течение целого года. Это приблизительно в 100 раз больше всей тепловой энергии, которую можно было бы получить при сжигании всех разведанных запасов полезных ископаемых.

Это энергия, испускаемая всем Солнцем за 1/20 долю секунды, с мощностью, не превышающей сотых долей процента от мощности полного излучения нашей звезды. Во вспышечно-активных областях основная последовательность вспышек большой и средней мощности происходит за ограниченный интервал времени (40-60 часов), в то время как малые вспышки и свечения наблюдаются практически постоянно. Это приводит к подъему общего фона электромагнитного излучения Солнца. Поэтому для оценки солнечной активности, связанной со вспышками, стали применять специальные индексы, напрямую связанные с реальными потоками электромагнитного излучения. По величине потока радиоизлучения на волне 10.7 см (частота 2800 МГц) в 1963 г. введен индекс F10.7. Он измеряется в солнечных единицах потока (с.е.п.). Стоит учесть, что 1 с.е.п. = 10-22 Вт/(м 2 ·Гц). Индекс F10.7 хорошо соответствует изменениям суммарной площади солнечных пятен и количеству вспышек во всех активных областях.

Наглядно рассказать о последствиях солнечной вспышки может катастрофа, разыгравшаяся в азиатско-тихоокеанском регионе в марте 2010 года. Вспышки наблюдались с 7 по 9 марта, минимальный балл - C1.4, максимальный - M5.3. Первым отреагировало на возмущение магнитного поля 10.03.2011 в 04:58:15(UTCtime) землетрясение , гипоцентр на глубине 23 км. Магнитуда составила 5.5. На следующие сутки – ещё одна вспышка, но ещё более мощная. Вспышка балла X1.5- одна из самых сильных за последние годы. Ответ Земли - сначала землетрясение магнитудой 9.0 ;гипоцентр располагался на глубине-32 км. Эпицентр землетрясения находился в 373 км от столицы Японии-Токио. За землетрясением последовало разрушительное цунами, изменившее облик восточного побережья о. Хонсю. Также на мощную вспышку отреагировали вулканы. Вулкан Карангетанг, считающийся одним из самых активных в Индонезии, начал извергаться в пятницу через несколько часов после мощного землетрясения в Японии. Начали извергаться японские вулканы Киришима и Синмоэ.

С 7 марта до 29 марта солнечная активность выше обычной и с 7 по 29 марта в азиатско-тихоокеанском, индийском регионах не прекращаются землетрясения (АТ. регион - магнитуда от 4, и. регион – магнитуда от 3).

Заключение

В результате просмотра, имеющейся по теме литературы и на основании поставленных цели и задач можно сделать несколько выводов.

Магнитосфера является одной из важнейших сфер Земли. Резкие изменения магнитного поля, т.е. магнитные бури, могут проникнуть в атмосферу. Наиболее ярким примером воздействия, является отключение электроприборов, в составе которых есть микросхемы и транзисторы.

Радиационные пояса играют большую роль при взаимодействии с Землёй. Благодаря поясам, магнитное поле Земли удерживает заряженные частицы, а именно: протоны, альфа-частицы и электроны.

Гравитация - один из самых главных важных процессов, влияющих на развитие Земли. Силы гравитации постоянно действуют на вещество Земли. В результате гравитационной дифференциации - в теле планеты сформировались геосферы с разной средней плотностью вещества.

Малые космические тела – это не менее важный фактор во взаимодействии системы «Космос – Земля». Стоит учесть, что падение в океан крупного астероида поднимет разрушительную волну, которая обогнёт земной шар несколько раз, сметая все на своём пути. Если астероид упадёт на материк, то в атмосферу поднимется слой пыли, который не пропустит солнечный свет. Произойдет эффект так называемой ядерной зимы.

Пожалуй, наиболее важным фактором является солнечная активность. Примером взаимодействия Солнца и Земли могут послужить события 10-11 марта 2011 года. В этот промежуток времени, после мощнейшей вспышки, на о. Хонсю обрушилось землетрясение, вслед за ним цунами, а потом проснулись вулканы.

Таким образом, космические процессы являются определяющим фактором во взаимодействии системы «Космос-Земля». Также, немаловажным является то, что при отсутствии вышеперечисленных явлений жизнь на планете не могла бы существовать.

Литература

1. Гнибиденко, З.Н., / Палеомагнетизм кайнозоя Западносибирской плиты / Гео. – Новосибирск, 2006. - С. 146-161

2. Сорохтин, О.В. // Теория развития Земли: происхождение, эволюция и трагическое будущее / РАЕН.– М., 2010. - С. 722-751

3. Криволуцкий, А.Е./ Голубая планета/ Мысль.– М.,1985.- С.326-332

4. Бялко, А.В. / Наша планета – Земля/ Наука. - М.,1989.- С.237

5. Хаин, В.Е./ Планета Земля/ МГУ Геол. фак. - М.,2007.- С.234-243

6. Леонов, Е.А. // Космос и сверхдолгий гидрологический прогноз/ Наука. - М.,2010

7. Ромашов, А.Н. / Планета Земля: Тектонофизика и эволюция / Едиториал УРСС – М.,2003

8. Тодхантер, И. / /История математических теорий притяжения и фигуры Земли от Ньютона до Лапласа/ Эдиториал УРСС. – М.,2002.- С.670

9. Вернов С.Н. Радиационные пояса Земли и космические лучи / С.Н. Вернов, П.В. Вакулов, Е.В. Горчаков, Ю.И. Логачев.-М.: Просвещение, 1970.- С.131

10. Хесс В. // Радиационный пояс и магнитосфера Земли/Атомиздат. -М., 1973.-С.423

11. Редерер X. // Динамика радиации, захваченной геомагнитным полем/ Мир. - М, 1972. – С. 392

12. RL:http://dic.academic.ru/pictures/wiki/files/

77/Magnetosphere_rendition.jpg

13. URL: http://www.glubinnaya.info/science/sun/sun.files/fig-1000.jpg

14. URL: http://www.movelife.ru/image/big/0000054.gif

15. URL: http://travel.spotcoolstuff.com/wp-content/uploads/2009/08/barringer-crater-2.jpg

16. URL: http://www.meteorite.narod.ru/proba/stati/stati58.htm

17. URL: http://att-vesti.narod.ru/KATASTR.PDF

18. URL: http://www.meteorite.narod.ru/proba/stati/stati51.htm

19. URL: http://crydee.sai.msu.ru/Universe_and_us/1num/v1pap4.htm

20. URL: http://www.tesis.lebedev.ru/sun_flares.html

Космические процессы и минералообразование

А.Г.Жабин, доктор геолого-минералогических наук

В кристаллах минералов, горных породах, слоистых толщах осадков фиксируются и миллиарды лет сохраняются признаки, характеризующие не только эволюцию самой Земли, но и ее взаимодействие с космосом.

Земные и космические явления.

В геологических объектах языком физических и химических свойств записана своеобразная генетическая информация о воздействии космических процессов на Землю. Говоря о методе извлечения этой информации, известный шведский астрофизик Х. Альвен утверждает следующее:

"Поскольку никто не может знать, что произошло 45 млрд. лет тому назад, мы вынуждены начинать с современного состояния Солнечной системы и шаг за шагом восстанавливать все более и более ранние стадии ее развития, Этот принцип, выдвигающий на первый план ненаблюдаемые явления, лежит в основе современного подхода к изучению геологической эволюции Земли; его девиз: "настоящее есть ключ к прошлому".

В самом деле, сейчас уже можно качественно диагностировать многие виды внешнего космического влияния на Землю. О столкновении ее с гигантскими метеоритами свидетельстеуют астроблемы на земной поверхности (Земля и Вселенная, 1975, 6, с. 13-17.-Ред.), появление более плотных видов минералов, смещение и плавление различных пород. Диагностировать можно также космическую пыль и проникающие космические частицы. Интересно исследовать связь тектонической активности планеты с различными хроноритмами (временнЫми ритмами), обусловленными космическими процессами, такими, как солнечная активность, вспышки сверхновых звезд, движение Солнца и Солнечной системы в Галактике.

Обсудим вопрос, можно ли выявить космогенные хроноритмы в свойствах земных минералов. Ритмический и масштабный, - охватывающий всю планету характер солнечной активности и других космофизических факторов может служить основой общепланетарных "реперов" времени. Поэтому поиски и диагностика материальных следов подобных хроноритмов можно рассматривать как новое перспективное направление. В нем совместно используются изотопный (радиологический), биостратиграфический (на основе ископаемых остатков животных и растений) и космогенноритмический методы, которые в своем развитии будут дополнять друг друга. Исследования в этом направлении уже начались: описаны астроблемы, в соляных толщах обнаружены слои, содержащие космическую пыль, установлена периодичность кристаллизации веществ в пещерах. Но если в биологии и биофизике в последнее время возникли новые специальные разделы косморитмология, гелиобиология, биоритмология, дендрохронология, то минералогия пока еще отстает от подобных исследований.

Периодические ритмы.

Особое внимание сейчас обращается на поиски возможных форм фиксации в минералах 11-летнего цикла солнечной активности. Этот хроноритм фиксируется не только на современных, но и на палеообъектах в глинисто-песчаных осадках фанерозоя, в водорослях СоIIеniа из ордовика (500 млн. лет тому назад), на срезах ископаемых пермских (285 млн. лет) окаменелых деревьев. Отражение подобной космогенной ритмичности на минералах, выросших на нашей планете в зоне гипергенеза, то есть в самой верхней части земной коры, мы только начинаем искать. Но несомненно, что климатическая периодичность космогенной природы будет проявляться через различную интенсивность циркуляции поверхностных и грунтовых вод (чередование засух и обводнений), различный прогрев верхней пленки земной коры, через изменение скорости разрушения гор, осадконакопления (Земля и Вселенная, 1980, 1, с.2-6. - Ред.). А все эти факторы влияют на земную кору.

Наиболее перспективные места для поиска признаков подобных космогенных хроноритмов это кора выветривания, карстовые пещеры, зоны окисления сульфидных месторождений, осадки соляного и флишевого типа (последние представляют собой слоистое чередование пород разного состава, обусловленное колебательными движениями земной коры), так называемые ленточные глины, связанные с периодическим таянием ледников.

Приведем несколько примеров периодичности, зафиксированной при росте кристаллов минералов. Хорошо изучены кальцитовые сталактиты (СаСО3) из пещер Зауерланда (ФРГ). Установлено, что средняя толщина нарастающего на них каждый год слоя весьма мала, всего 0,0144 мм. (скорость роста примерно 1 мм. за 70 лет), а общий возраст сталактита около 12000 лет. Но на фоне зон, или оболочек, с годовой периодичностью на сталактитах обнаружены и более толстые зоны, которые нарастали через 10 - 11 -летние промежутки. Другой пример кристаллы целестина (SгSO4) размером до 10 см, выросшие в пустотах среди силурийских доломитов Огайо (США). В них обнаружена весьма тонкая хорошо выдержанная зональность. Мощность одной пары зон (светлой и темной) колеблется от З до 70 мкм., но в некоторых местах, где имеется много тысяч таких пар, мощность более стабильная 7,5 - 10,6 мкм. Микрозондом удалось определить, что светлые и темные зоны различаются по величине отношения Sr/Ва и кривая имеет пульсирующий характер (осадочные доломиты к моменту их выщелачивания и образования пустот стали полностью окаменевшими). После рассмотрения возможных причин возникновения подобной зональности предпочтение было отдано годовой периодичности условий кристаллизации. По-видимому, теплые и горячие хлоридные воды, содержащие Sr и Ва (температура вод колеблется от 68 до 114С) и имеющие направление движения в недрах Земли вверх, периодически, раз в году, разбавлялись поверхностными водами. В результате могла возникнуть тонкая зональность кристаллов целестина.

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Алтайский Государственный Университет

Географический факультет

Кафедра физической географии и ГИС

Курсовая работа

Влияние космических процессов и явлений на развитие Земли

Выполнил студент

курса 901 группы

А.В. Стародубов

к. г. н, ст. преп. В.А. Быкова

Барнаул 2011

Введение

Глава 1. Сведения о Земле

1 Магнитосфера

2 Радиационные пояса Земли

3 Гравитация

Глава 2. Влияние космических процессов и явлений на развитие Земли

1 Воздействие малых космических тел

1.1 Краткосрочные последствия столкновения

2 Воздействие Солнца на Землю

Заключение

Литература

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Реферат

Данная работа, по теме влияние космических процессов и явлений на развитие Земли, выполнена на 48 страницах.

Введение

Поставленная цель раскрывается через следующие задачи:

Рассмотреть имеющуюся литературу по теме;

Рассмотреть влияние Магнитной сферы на планету Земля;

Проанализировать взаимодействие Радиационного пояса Ван Алена и Земли;

Изучить воздействие гравитации на планету Земля;

Рассмотреть последствия воздействия малых космических тел;

Рассмотреть взаимодействие Солнца и Земли;

Объектом исследований являются космические процессы и явления.

Предмет исследования - воздействие космических процессов и явлений на развитие земли.

Глава 1. Сведения о Земле

Земля является третьей, по порядку от Солнца, планетой Солнечной системы. Она обращается вокруг Солнца по близкой к круговой орбите на среднем расстоянии 149,6 млн. км. Обращение вокруг Солнца происходит против часовой стрелки. Средняя скорость движения Земли по орбите - 29, 765 км/с, период обращения составляет 365, 24 солнечных суток или 3,147 * 10 7 с. Также Земля обладает вращением в прямом направлении, которое равно 23 ч 56 мин 4,1 с или 8,616 * 10 4 с.

Фигура Земли - геоид, т.е. эквипотенциальная поверхность силы тяжести. Вне континентов геоид совпадает с невозмущённой поверхностью Мирового океана.

Масса Земли равна Mg = 5,977 * 10 27 г, средний радиус R g=6371 км, площадь поверхности Земли S= 5,1 * 10 18 см 2 , средняя плотность ρ= 5,52 г/см 3 среднее ускорение силы тяжести на земной поверхности g= 9,81 Гал.

1 Магнитосфера

Магнитосфера имеет ассиметричное строение - уменьшается в размерах со стороны Солнца примерно до 10 земных радиусов и увеличиваясь до 100 с другой стороны. Это связано с динамическим напором - ударной волной - солнечного ветра частиц (Ʋ=500км/с). Если этот напор возрастает, приобретая форму параболоида, то магнитосфера с солнечной стороны сплющивается сильнее. Напор ослабевает и магнитосфера расширяется. Солнечная плазма обтекает магнитосферу, внешняя граница которой - магнитопауза - расположена так, чтобы то давление, которое оказывает на магнитосферу солнечный ветер, уравновешивалось внутренним магнитным давлением.

Когда магнитосфера сжимается в результате давления солнечного ветра, в ней возней возникает кольцевой ток, который создаёт уже своё магнитное поле, сливающееся с основным магнитным полем, как бы помогая последнему справляться с давлением, а напряжённость магнитного поля на поверхности Земли возрастает - это уверенно регистрируется.

Магнитное поле редко бывает спокойным - напряжённость его резко возрастает, затем оно понижается и возвращается к нормальному значению. Сильные магнитные бури вызываются мощными хромосферными вспышками, когда частицы летят со скоростью до 1000 км/с и тогда также возмущается ионосфера. Через 8 минут после вспышек может прекращаться вся коротковолновая связь, так как рентгеновское излучение сильно возрастает, слой D˝ в ионосфере быстрее ионизируется и поглощает радиоволны. Через некоторое время слой F 2 разрушается, и максимум ионизации смещается вверх (см. приложение 2).

В целом можно заметить, что ионосфера и магнитосфера - единое целое и при этом суточное вращение Земли заставляет их тоже вращаться и только выше 30 тысяч км плазма уже не реагирует на вращение Земли. С помощью космических аппаратов была определена граница магнитосферы.

2 Радиационные пояса Земли

Внутренние области земной магнитосферы, в которых магнитное поле Земли удерживает заряженные частицы (протоны <#"539410.files/image001.gif"> с характерными значениями g » 1,8 для протонов в интервале энергий от 40 до 800 Мэв, E 0 ~ 200-500 кэв для электронов внешних и внутренних поясов и E 0 ~ 100 кэв для протонов малых энергий (1).

Происхождение захваченных частиц с энергией, значительно превышающих среднюю энергию теплового движения атомов и молекул атмосферы, связывают с действием нескольких физических механизмов: распадом нейтронов , созданных космическими лучами в атмосфере Земли (образующиеся при этом протоны пополняют внутренние Р. п. З.); «накачкой» частиц в пояса во время геомагнитных возмущений (магнитных бурь ), которая в первую очередь обусловливает существование электронов внутреннего пояса; ускорением и медленным переносом частиц солнечного происхождения из внешнего во внутренние области магнитосферы (так пополняются электроны внешнего пояса и пояс протонов малых энергий). Проникновение частиц солнечного ветра в Р. п. З. возможно через особые точки магнитосферы, а также через т. н. нейтральный слой в хвосте магнитосферы (с её ночной стороны).

В области дневных каспов и в нейтральном слое хвоста геомагнитное поле резко ослаблено и не является существенным препятствием для заряженных частиц межпланетной плазмы. Полярные каспы - воронкообразные области в лобовой части магнитопаузы на геомагнитных широтах ~ 75°, возникающие в результате взаимодействия солнечного ветра и магнитного поля Земли . Через каспы частицы солнечного ветра могут беспрепятственно проникать в полярную ионосферу .

Частично, Р. п. З. пополняются также за счёт захвата протонов и электронов солнечных космических лучей, проникающих во внутренние области магнитосферы. Перечисленных источников частиц, по-видимому, достаточно для создания Р. п. З. с характерным распределением потоков частиц. В Р. п. З. существует динамическое равновесие между процессами пополнения поясов и процессами потерь частиц. В основном частицы покидают Р. п. З. из-за потери своей энергии на ионизацию (эта причина ограничивает, например, пребывание протонов внутреннего пояса в магнитной ловушке временем t ~ 10 9 сек), из-за рассеяния частиц при взаимных столкновениях и рассеяния на магнитных неоднородностях и плазменных волнах различного происхождения. Рассеяние может сократить время «жизни» электронов внешнего пояса до 10 4 -10 5 сек. Эти эффекты приводят к нарушению условий стационарного движения частиц в геомагнитном поле (т. н. адиабатических инвариантов) и к «высыпанию» частиц из Р. п. З. в атмосферу вдоль силовых линий магнитного поля.

Радиационные пояса испытывают различные временные вариации: расположенный ближе к Земле и более стабильный внутренний пояс - незначительные, внешний пояс - наиболее частые и сильные. Для внутреннего Р. п. З. характерны небольшие вариации в течение 11-летнего цикла солнечной активности. Внешний пояс заметно меняет свои границы и структуру даже при незначительных возмущениях магнитосферы. Пояс протонов малых энергий занимает в этом смысле промежуточное положение. Особенно сильные вариации Р. п. З. претерпевают во время магнитных бурь . Сначала во внешнем поясе резко возрастает плотность потока частиц малых энергий и в то же время теряется заметная доля частиц больших энергий. Затем происходит захват и ускорение новых частиц, в результате которых в поясах появляются потоки частиц на расстояниях обычно более близких к Земле, чем в спокойных условиях. После фазы сжатия происходит медленное, постепенное возвращение Р. п. З. к исходному состоянию. В периоды высокой солнечной активности магнитные бури происходят очень часто, так что эффекты от отдельных бурь накладываются друг на друга, и максимум внешнего пояса в эти периоды располагается ближе к Земле (L ~ 3,5), чем в периоды минимума солнечной активности (L ~ 4,5-5,0).

Высыпание частиц из магнитной ловушки, в особенности из зоны квазизахвата (авроральной радиации), приводит к усилению ионизации ионосферы, а интенсивное высыпание - к полярным сияниям. Запас частиц в Р. п. З., однако, недостаточен для поддержания продолжительного полярного сияния, и связь полярных сияний с вариациями потоков частиц в Р. п. З. говорит лишь об их общей природе, т. е. о том, что во время магнитных бурь происходит как накачка частиц в Р. п. З., так и сброс их в атмосферу Земли. Полярные сияния длятся всё время, пока идут эти процессы, - иногда сутки и более. Р. п. З. могут быть созданы также искусственным образом: при взрыве ядерного устройства на больших высотах; при инжекции искусственно ускоренных частиц, например с помощью ускорителя на борту спутника; при распылении в околоземном пространстве радиоактивных веществ, продукты распада которых будут захвачены магнитным полем. Создание искусственных поясов при взрыве ядерных устройств было осуществлено в 1958 и в 1962 годах. Так, после американского ядерного взрыва (9 июля 1962) во внутренний пояс было инжектировано около 10 25 электронов с энергией ~ 1 Мэв, что на два-три порядка превысило интенсивность потока электронов естественного происхождения. Остатки этих электронов наблюдались в поясах в течение почти 10-летнего периода.

Исторически первыми были открыты внутренний пояс (группой американских учёных под руководством Дж.Ван Аллена, 1958) и внешний пояс (сов. учёными во главе с С.Н. Верновым и А.Е. Чудаковым, 1958). Потоки частиц Р. п. З. были зарегистрированы приборами (счётчиками -ГейгераМюллера ), установленными на искусственных спутниках Земли. По существу, Р. п. З. не имеют четко выраженных границ, т.к. каждый тип частиц в соответствии со своей энергией образует «свой» радиационный пояс, поэтому правильнее говорить об одном едином радиационном поясе Земли. Разделение Р. п. З. на внешний и внутренний, принятое на первой стадии исследований и сохранившееся до настоящего времени из-за ряда различий в их свойствах, по существу, условно.

Принципиальная возможность существования магнитной ловушки в магнитном поле Земли была показана расчётами К. Стёрмер а(1913) и Х. Альфвена (1950), но лишь эксперименты на спутниках показали, что ловушка реально существует и заполнена частицами высоких энергий.

1.3 Гравитация

Масса Земли более чем в 80 раз превышает массу своего спутника. Поэтому Луна удерживается на околоземной орбите и ввиду огромной массы Земли смещается, постоянно, в сторону её геометрического центра на 2 - 3 км. Земля тоже испытывает притяжение своего спутника, несмотря на огромное расстояние- 3,84 * 10 5 км.

«Лунные приливы» - самое заметное воздействие. Через каждые 12ч 25 мин, под влиянием массы Луны, уровень земного океана повышается, в среднем на 1 м. Через 6 ч уровень воды понижается. На разных широтах этот уровень разный. В Охотском и Беринговом морях - 10м, залив Фанди - 18м. Приливные «горбы» твёрдой поверхности - меньше 35 см. В связи с большой длительностью такой волны такие пульсации незаметны без специальных измерений. Однако, стоит заметить, что по поверхности Земли постоянно перемещаются волны со скоростью 1000 км/ч.

космический солнце гравитационный земля

Глава 2. Влияние космических процессов и явлений на развитие Земли

1 Воздействие малых космических тел

тысяч лет назад, кратер Берринджера (Аризона, США), окружность 1230 м - от падения метеорита диаметром 50 м. Это самый первый кратер от падения метеорита, обнаруженный на Земле. Его так и назвали «метеоритным». Кроме того, он сохранился лучше других.

млн. лет назад, кратер бухты Чесапик (Мэриленд, США), окружность 85 км - от падения метеорита диаметром 2-3 км. Катастрофа, в результате которой он возник, раздробила скальное основание на 2 км в глубину, образовав резервуар соленой воды, который по сей день влияет на распределение подземных водных потоков.

5 млн. лет назад, кратер Попигай (Сибирь, Россия), окружность 100 км - от падения астероида диаметром 5 км. Кратер усыпан промышленными алмазами, которые возникли в результате воздействия на графит чудовищных давлений при ударе.

млн. лет назад, Чиксулубский бассейн (Юкатан,Мексика), окружность 175 км - от падения астероида диаметром 10 км. Предполагается, что взрыв этого астероида вызвал грандиозные цунами и землетрясения силой 10 баллов.

85 млрд. лет назад, кратер Садбери (Онтарио, Канада), окружность 248 км - от падения кометы диаметром 10 км. На дне кратера благодаря теплу, выделенному при взрыве, и запасам воды, содержавшимся в комете, возникла система горячих источников. По периметру кратера найдены крупнейшие в мире залежи никелевой и медной руды.

млрд. лет назад, купол Вредефорт (Южная Африка), окружность 378 км - от падения метеорита диаметром 10 км. Самый древний и (на момент катастрофы) самый крупный из подобных кратеров на Земле. Он возник в результате самого массированного выделения энергии за всю историю нашей планеты.

По общему признанию, самые впечатляющие открытия последних лет в области палеоклиматологии сделаны при бурении ледниковых щитов и исследованиях ледяного керна в центральных районах Гренландии и Антарктиды, где ледовая поверхность практически никогда не тает, а значит и содержащаяся в ней информация о температуре приземного слоя атмосферы сохраняется на века. Совместными усилиями российских, французских и американских учёных по изотопному составу ледяного керна из сверхглубокой ледовой скважины (3350м) на российской антарктической станции «Восток» удалось воссоздать климат нашей планеты за этот период. Так вот, средняя температура в районе станции «Восток» за эти 420 тысяч лет колебалась примерно от- 54 до - 77 о С. В-третьих, во время последнего «ледникового периода» (20 - 10 тысячелетий тому назад) климат в средней полосе России, включая Сибирь, мало отличался от сегодняшнего, особенно летом. Об этом свидетельствует изотопная метка атмосферных осадков, которая сохраняется сотни тысяч лет во льду полярных ледников и в вечной мерзлоте, почвенных карбонатах, фосфатах костей млекопитающих, древесных кольцах и т.п. Основную опасность в глобальном масштабе представляют астероиды с радиусом больше 1 км. Столкновение с меньшими по размеру телами может вызывать значительные локальные разрушения (Тунгусское явление), но не приводит к глобальным последствиям. Чем больше астероид, тем меньше вероятность столкновения его с Землёй.

Pi·D3·ro/6 (4),

Плотность астероида, v и D - его масса, скорость и диаметр.

Энергетические масштабы природных явлений

Образование взрывных метеоритных кратеров в слоистой мишени (см. приложение 5):

В малых кратерах происходит соскальзывание в глубокую воронку несвязного материала стенок - ударного расплава и раздробленных пород. Перемешиваясь, они образуют импактную брекчию.

Для переходных воронок большого диаметра начинает играть роль гравитация - из-за гравитационной неустойчивости происходит выпучивание вверх днища кратера с образованием центрального поднятия.

1.1 Краткосрочные последствия столкновения

2 Воздействие Солнца на Землю

Наглядно рассказать о последствиях солнечной вспышки может катастрофа, разыгравшаяся в азиатско-тихоокеанском регионе в марте 2010 года. Вспышки наблюдались с 7 по 9 марта, минимальный балл - C1.4, максимальный - M5.3. Первым отреагировало на возмущение магнитного поля 10.03.2011 в 04:58:15(UTC time) землетрясение , гипоцентр на глубине 23 км. Магнитуда составила 5.5. На следующие сутки - ещё одна вспышка, но ещё более мощная. Вспышка балла X1.5- одна из самых сильных за последние годы. Ответ Земли - сначала землетрясение магнитудой 9.0 ;гипоцентр располагался на глубине-32 км. Эпицентр землетрясения находился в 373 км от столицы Японии-Токио. За землетрясением последовало разрушительное цунами, изменившее облик восточного побережья о. Хонсю. Также на мощную вспышку отреагировали вулканы. Вулкан Карангетанг, считающийся одним из самых активных в Индонезии, начал извергаться в пятницу через несколько часов после мощного землетрясения в Японии. Начали извергаться японские вулканы Киришима и Синмоэ.

Заключение

Малые космические тела - это не менее важный фактор во взаимодействии системы «Космос - Земля». Стоит учесть, что падение в океан крупного астероида поднимет разрушительную волну, которая обогнёт земной шар несколько раз, сметая все на своём пути. Если астероид упадёт на материк, то в атмосферу поднимется слой пыли, который не пропустит солнечный свет. Произойдет эффект так называемой ядерной зимы.

Литература

1. Гнибиденко, З.Н., / Палеомагнетизм кайнозоя Западносибирской плиты / Гео. - Новосибирск, 2006. - С. 146-161

Сорохтин, О.В. // Теория развития Земли: происхождение, эволюция и трагическое будущее / РАЕН.- М., 2010. - С. 722-751

Криволуцкий, А.Е./ Голубая планета/ Мысль.- М.,1985.- С.326-332

Бялко, А.В. / Наша планета - Земля/ Наука. - М.,1989.- С.237

Хаин, В.Е./ Планета Земля/ МГУ Геол. фак. - М.,2007.- С.234-243

Леонов, Е.А. // Космос и сверхдолгий гидрологический прогноз/ Наука. - М.,2010

Ромашов, А.Н. / Планета Земля: Тектонофизика и эволюция / Едиториал УРСС - М.,2003

Тодхантер, И. / /История математических теорий притяжения и фигуры Земли от Ньютона до Лапласа/ Эдиториал УРСС. - М.,2002.- С.670

Вернов С.Н. Радиационные пояса Земли и космические лучи / С.Н. Вернов, П.В. Вакулов, Е.В. Горчаков, Ю.И. Логачев.-М.: Просвещение, 1970.- С.131

Хесс В. // Радиационный пояс и магнитосфера Земли/Атомиздат. -М., 1973.-С.423

Редерер X. // Динамика радиации, захваченной геомагнитным полем/ Мир. - М, 1972. - С. 392

RL:http://dic.academic.ru/pictures/wiki/files/

/Magnetosphere_rendition.jpg

13. URL:

URL:http://www.movelife.ru/image/big/0000054.gif

URL:

URL: http://www.meteorite.narod.ru/proba/stati/stati58.htm

URL:

Космические явления и процессы - события космического происхождения, связывающее или могущее оказать поражающее воздействие на людей, с/х животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду. Такими космическими явлениями могут быть падения космических тел и опасные космические излучения.

У человечества есть враг опаснее, чем ядерная бомба, глобальное потепление или СПИД. В настоящее время известно около 300 космических тел, которые могут пересекать орбиту земли. В основном это астероиды размером от 1 до 1000км. Всего в космосе обнаружено около 300тыс астероидов и комет. До последнего момента мы можем ничего не узнать о приближающей катастрофе. Ученые астрономы признали: самые современные системы слежения за космосом очень слабы. В любой момент прямо из космической бездны может «вынырнуть» астеройд – убийца, стремительно приближающийся к Земле и наши телескопы обнаружат его лишь тогда, когда будет уже слишком поздно.

За всю историю земли известны столкновения с космическими телами диаметром от 2 до 100км, которых было более 10.

Справка: Утром 30 июня 1908 года жители Восточной Сибири были поражены ужасающим видением – на небе появилось второе солнце. Оно возникло внезапно и на какое - то время затмило привычный дневной свет. Это странное новое «солнце с удивительной скоростью двигалось по небосводу. Через несколько минут, окутанное черным дымом, оно с диким ревом упало за линию горизонта. В то же мгновение над тайгой взметнулся огромный огненный столб и раздался грохот чудовищного взрыва, который был слышен за сотни и сотни верст. Ужасающий жар, мгновенно распространившийся от места взрыва, был так силен, что даже за десятки верст от эпицентра, на людях начала тлеть одежда. В результате падения Тунгусского метеорита, было опустошено 2500кв. км (это составляет 15 территорий Княжества Лихтенштейн) тайги в бассейне реки Подкаменная Тунгуска. Его взрыв был эквивалентен 60 млн. т. тротилового эквивалента. И это при том, что его диаметр составлял всего лишь 50 – 60м. Если бы он прилетел на 4 часа позже, то от Санкт – Петербурга остались бы рожки да ножки.

В штате Аризона, имеется кратер диаметром 1240м и глубиной 170м.

Потенциально опасным считается примерно 125 небесных тел, наиболее опасным является астеройд №4 «Апофис», который 13 апреля 2029г. может врезаться в землю. Скорость его составляет 70км/сек, диаметр 320м, вес 100млрд. т.

Недавно ученые обнаружили астеройд 2004 VD17, который имеет в диаметре примерно 580м и весит1млрд. т., вероятность его столкновение с землей выше в 5 раз, и это столкновение возможно уже в 2008 году.

Чрезвычайные и экстремальные ситуации , вызванные температурно-влажностным состоянием среды.

Во время перепада температуры и влажности воздуха, а также их сочетаний, появляются такие источники ЧС, как сильные морозы, сильная жара, туман, гололед, суховей, заморозки. Они могут стать причиной обморожений, или переохлаждений тела, тепловых или солнечных ударов, роста количества травм и летальных исходов при падениях.

От соотношения температуры и влажности воздуха зависят условия жизнедеятельности человека.

Справка: В 1932г. от сильных морозов замерз Неагарский водопад.

Тема. Чрезвычайные ситуации техногенного характера

План лекции:

Введение.

1. Чрезвычайные ситуации, вызванные транспортными происшествиями.

2. Чрезвычайные ситуации, вызванные пожарами и взрывами на хозяйственных объектах

3. Чрезвычайные ситуации, вызванные выбросом химически опасных веществ.

4. Чрезвычайные ситуации, связанные с выбросом радиоактивных веществ.

5. Чрезвычайные ситуации, вызванные гидродинамическими авариями.

Учебная литература:

1. Защита населения и хозяйственных объектов в ЧС

Радиационная безопасность, ч 1.

2. Защита населения и территории в ЧС

авт. В.Г.Шахов, изд. 2002 г.

3. Чрезвычайные ситуации и правила поведения населения при их возникновении

авт. В.Н.Ковалев, М.В.Самойлов, Н.П.Кохно, изд. 1995 г.

Источником техногенной ЧС является опасное техногенное происшествие, в результате которого на объекте, определенной территории или акватории произошла техногенная ЧС.

Чрезвычайная ситуация техногенного характера – это неблагоприятная обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, катастрофы, которая может повлечь или повлекла за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей, окружающей среде, значительные материальные потери и нарушение жизнедеятельности людей.

К опасным техногенным происшествиям относят аварии и катастрофы на промышленных объектах или на транспорте, пожаре, взрыве или высвобождении различных видов энергии.

Основные понятия и определения согласно ГОСТу 22.00.05-97

Авария – это опасное техногенное происшествия, создающая на объекте, определенной территории или акватории угрозу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению зданий, сооружений, оборудования и транспортных средств, нарушению производственного или транспортного процесса, а также нанесению ущерба окружающей природной среды.

Катастрофа – это крупная авария, как правило с человеческими жертвами.

Техногенная опасность – это состояние, внутреннее присущее технической системе, промышленному или транспортному объекту, обладающим энергией. Высвобождение этой энергии в виде поражающего фактора может нанести ущерб человеку и окружающей среде.

Промышленная авария – авария на промышленном объекте, технической системе или на промышленной обстановке.

Промышленная катастрофа – крупная промышленная авария, повлекшая за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей, либо разрушения и уничтожения объекта, материальных ценностей значительных размеров, а также приведшая к серьезному ущербу окружающей природ

Бывают разных форм и размеров, однако совсем недавно астрономами был обнаружен совершенно новый тип этих космических объектов: пушистые и дымчатые, как облака, сверхрассеянные галактики содержат невероятно низкое количество звезд. Например, в недавно обнаруженной сверхрассеянной галактике протяженностью 60 тысяч световых лет (что примерно равно размеру нашему Млечному Пути) содержится всего 1 процент звезд.

К настоящему моменту, благодаря совместной работе телескопа Кека, а также аппаратов Dragonfly Telephoto Array, астрономы открыли 47 сверхрассеянных галактик. Они обладают настолько низким процентом содержащихся в них звезд, что ночное небо здесь казалось бы совершенно пустым.

Эти космические объекты настолько необычны, что астрономы до сих пор не уверены в том, как они вообще могли сформироваться. Вероятнее всего, сверхрассеянные галактики являются так называемыми несостоявшимися галактиками, у которых в момент их формирования закончился галактический материал (газ и пыль). Возможно, эти галактики когда-то были частью более крупных галактик. Но больше всего ученых поражает тот факт, что сверхрассеянные галактики были обнаружены в скоплении Кома — регионе космоса, наполненном темной материей и галактиками, обладающими колоссальными скоростями вращения. Учитывая эти обстоятельства, можно предположить, что сверхрассеянные галактики когда-то в буквальном смысле были разорваны в клочья гравитационным безумием, творящимся в этом уголке космоса.

«Самоубийство» астероида

Космический телескоп «Хаббл» недавно стал очевидцем очень редкого космического явления — спонтанного разрушения астероида. Обычно к такому стечению обстоятельств приводят космические столкновения или же слишком близкое приближение к более крупным космическим телам. Однако разрушение астероида P/2013 R3 под воздействием солнечного света оказалось для астрономов несколько неожиданным явлением. Нарастающее воздействие солнечного ветра привело к вращению R3. В какой-то момент это вращение достигло критической точки и разломило астероид на 10 крупных кусков весом около 200 000 тонн. Неторопливо отдаляющиеся друг от друга со скоростью 1,5 километра в секунду куски астероида выбросили невероятное количество мелких частиц.

Рождение звезды

Ведя наблюдение за объектом W75N(B)-VLA2, астрономы стали свидетелями формирования нового небесного тела. Расположенный всего в 4200 световых лет от нас объект VLA2 был впервые обнаружен в 1996 году радиотелескопом VLA (радиотелескоп с очень большой антенной системой), расположенным в обсерватории Сан-Августин в Нью-Мексико. Во время своего первого наблюдения ученые отметили плотное облако газа, испускаемое крошечной молодой звездой.

В 2014 году при очередном наблюдении объекта W75N(B)-VLA2 ученые отметили явные изменения. За столь небольшой с астрономической точки зрения срок небесное тело изменилось, однако эти метаморфозы и не противоречили ранее созданным научно прогнозируемым моделям. За прошедшие 18 лет сферическая форма окружавшего звезду газа приобрела более вытянутую форму под воздействием накопленной пыли и космических обломков, фактически создав своеобразную колыбель.

Необычная планета с невероятными температурными изменениями

Космический объект 55 Cancri E получил прозвище «алмазная планета», потому что практически полностью состоит из кристаллического алмаза. Однако недавно ученые обнаружили еще одну необычную особенность этого космического тела. Разность температуры на планете может спонтанно меняться на 300 процентов, что просто невообразимо для планеты подобного типа.

55 Cancri E является, пожалуй, самой необычной планетой внутри своей системы, состоящей из пяти других планет. Она невероятно плотная, а ее полный период оборота вокруг звезды занимает 18 часов. Под воздействием сильнейших приливных сил родной звезды планета обращена к ней только одной своей стороной. Так как температура на ней может изменяться от 1000 тысячи градусов до 2700 градусов Цельсия, ученые предполагают, что планета может быть покрыта вулканами. С одной стороны, это могло бы объяснить столь необычные температурные изменения, с другой — опровергнуть гипотезу о том, что планета представляет собой гигантский алмаз, потому что в таком случае уровень содержащегося углерода не будет соответствовать требуемому.

Вулканическая гипотеза поддерживается доказательствами, обнаруженными в нашей собственной Солнечной системе. Спутник Юпитера Ио очень похож на описываемую планету, и приливные силы, направленные на этот спутник, превратили его в один сплошной гигантский вулкан.

Самая странная экзопланета — Kepler 7b

Газовый гигант Kepler 7b — это настоящее откровение для ученых. Сначала астрономов поразила невероятная «тучность» планеты. Она примерно в 1,5 раза больше Юпитера, но при этом обладает гораздо меньшей массой, что могло бы означать, что ее плотность сопоставима с плотностью пенопласта.

Эта планета могла бы с легкостью находиться на поверхности океана, если, конечно, возможно было бы найти океан с таким размером, который смог бы ее уместить. Кроме того, Kepler 7b является первой экзопланетой, для которой была создана карта облачности. Ученые выяснили, что температура на ее поверхности может достигать 800-1000 градусов Цельсия. Жарко, но не настолько, насколько ожидалось. Дело в том, что Kepler 7b расположена ближе к своей звезде, чем Меркурий расположен к Солнцу. После трех лет наблюдения за планетой ученые выяснили причины этих нестыковок: облака в верхних слоях атмосферы отражают излишнее тепло от звезды. Еще более интересным оказался факт того, что одна сторона планеты всегда покрыта облаками, тогда как другая всегда остается чистой.

Тройное затмение на Юпитере

Обычное затмение не такое уж и редкое явление. И все же солнечное затмение является удивительным стечением обстоятельств: диаметр солнечного диска в 400 раз больше Луны, и в этот момент Солнце находится в 400 раз дальше от нее. Случилось так, что Земля является идеальным местом для того, чтобы наблюдать за этими космическими событиями.

Солнечные и лунные затмения — это действительно красивые явления. Но по части зрелищности тройное затмение на Юпитере их переигрывает. В январе 2015 года телескоп «Хаббл» поймал в объектив своей камеры три Галилеевых спутника — Ио, Европу и Каллисто, — выстроившихся в ряд перед своим «газовым папочкой» Юпитером.

Любой, находящийся в тот момент на Юпитере, мог бы стать свидетелем психоделического тройного Солнечного затмения. Следующее подобное явление произойдет не раньше 2032 года.

Гигантская звездная колыбель

Звезды часто находятся в группах. Большие группы называются шаровыми звездными скоплениями, и в них может содержаться до одного миллиона звезд. Такие скопления разбросаны по всей Вселенной, и по крайней мере 150 из них находятся внутри Млечного Пути. Все они настолько древние, что ученые даже не могут предположить принцип их формирования. Однако совсем недавно астрономы обнаружили очень редкий космический объект — очень молодое шаровое скопление, заполненное газом, но при этом не имеющее звезд внутри него.

Глубоко среди группы галактик Antennae, расположенных в 50 миллионах световых лет от нас, имеется газовое облако, чья масса эквивалентна 50 миллионам Солнц. Это место в скором времени станет «яслями» для многих молодых звезд. Астрономы впервые обнаружили такой объект, и поэтому они сравнивают его с «яйцом динозавра, которое должно вот-вот вылупиться». С технической точки зрения это «яйцо» могло «вылупиться» уже давно, так как, предположительно, подобные регионы космоса остаются беззвездными в течение всего около одного миллиона лет.

Важность открытия таких объектов колоссальна. Так как они могут объяснить одни из самых древних и пока необъяснимых процессов во Вселенной. Вполне возможно, именно такие регионы космоса становятся своеобразными колыбелями невероятно красивых шаровых скоплений, за которыми мы сейчас можем наблюдать.

Редкое явление, которое помогло решить загадку космической пыли

Стратосферная обсерватория ИК-астрономии (SOFIA) аэрокосмического агентства NASA установлена прямо на борту модернизированного самолета Boeing 747SP и предназначена для изучения различных астрономических событий. На высоте 13 километров над поверхностью Земли содержится меньше атмосферного водяного пара, который бы создавал помехи в работе инфракрасного телескопа.

Недавно телескоп SOFIA помог астрономам решить одну из космических загадок. Наверняка многие из вас, смотревшие различные передачи о космосе, знают, что все мы, как и все во Вселенной, состоит из звездной пыли, а точнее из тех элементов, из которых она же и состоит. Однако ученые долго не могли понять, как эта звездная пыль не испаряется под воздействием сверхновых звезд, которые разносят ее через всю Вселенную.

Рассматривая своим инфракрасным глазом сверхновую звезду Sagittarius A East возрастом 10 000 лет, телескоп SOFIA обнаружил, что собирающиеся плотные области из газа вокруг звезды играют своего рода роль подушек, отталкивающих частицы космической пыли, защищая их от воздействия выделенного при взрыве тепла и ударной волны.

Даже если 7-20 процентов космической пыли смогло пережить встречу с Sagittarius A East, то ее будет вполне достаточно для формирования около 7000 космических объектов размеров с Землю.

Столкновение метеора Персеиды с Луной

Ежегодно с середины июля и примерно до конца августа в ночном небе можно наблюдать метеорный дождь Персеиды, однако начать свое наблюдение за этим космическим явлением лучше всего с наблюдения за Луной. 9 августа 2008 года астрономы-любители так и сделали, став свидетелями незабываемого события — ударного падения метеоритов на наш естественный спутник. Ввиду отсутствия у последней атмосферы, падение метеоритов на Луну происходит довольно регулярно. Однако падение метеоров Персеиды, которые, в свою очередь, являются осколками медленно гибнущей кометы Свифта-Туттля, ознаменовалось особенно яркими вспышками на лунной поверхности, которые можно было увидеть любому желающему, у кого имеется даже самый простенький телескоп.

С 2005 года NASA стало свидетелем около 100 подобных падений метеоритов на Луну. Такие наблюдения могут однажды помочь в разработке методов предсказывания будущих метеоритных ударов, а также средств защиты будущих астронавтов и лунных колонистов.

Карликовые галактики, содержащие больше звезд, чем огромные галактики

Карликовые галактики — это удивительные космические объекты, которые доказывают нам то, что размер не всегда имеет значение. Астрономы уже проводили исследования, чтобы выяснить скорость формирования звезд в средних и крупных галактиках, однако о крошечных галактиках в этом вопросе до недавнего времени был пробел.

После того как космический телескоп «Хаббл» предоставил инфракрасные данные о карликовых галактиках, за которыми он наблюдал, астрономы были удивлены. Оказалось, что звездообразование в крошечных галактиках происходит гораздо быстрее звездообразования в более крупных галактиках. Удивляет это тем, что в более крупных галактиках содержится больше газа, который требуется для появления звезд. Тем не менее в крошечных галактиках за 150 миллионов лет образуется столько же звезд, сколько образуется в галактиках стандартного и более крупного размеров примерно за 1,3 миллиарда лет тяжелой и интенсивной работы местных гравитационных сил. И что интересно, ученые пока не знают, почему карликовые галактики оказываются настолько плодовитыми.

Портал для школьника. Самоподготовка

«Самоубийство» астероида

Рождение звезды

Необычная планета с невероятными температурными изменениями

Самая странная экзопланета — Kepler 7b

Тройное затмение на Юпитере

Гигантская звездная колыбель

Редкое явление, которое помогло решить загадку космической пыли

Столкновение метеора Персеиды с Луной

Карликовые галактики, содержащие больше звезд, чем огромные галактики

СХОЖИЕ СТАТЬИ