План урока:

Метеороиды

Метеоры   

Что такое метеорит

Астроблемы

Современные способы защиты от метеоритов

 

Метеороиды

Метеороид – это движущийся в космическом пространстве твердый природный объект. Название пришло с греческого языка и дословно обозначает «высоко в воздухе». По-другому метеороиды называют мини-астероидами. Свое название они сохраняют до тех пор, пока движутся в межпланетном пространстве. Ученые спорят о диаметрах метеороидов. Одни говорят о размерах от 100 микрометров (1 мкм = 0,000001 м) до 10 м. Другие относят к этим объектам тела до 30 метров в диаметре. Мнения по этому вопросу у исследователей расходятся.

 

Метеоры   

Кроме осколков комет, Земля притягивает из космоса обломки камней, которые остаются после гибели астероидов, и пыль.  Они попадают в атмосферу и сгорают из-за трения о воздух.  В результате образуется светящийся след. Это и есть метеоры, или «падающие звезды», как их часто называют в народе. Загадывая желание, видя падающую звезду, люди верили в его исполнение

Явлению «падающие звезды» способствуют метеоры – мелкие твердые частицы вещества, которые чаще всего весят доли грамма. Такого «мусора» в космическом пространстве предостаточно. Периодически потоки частиц встречаются с Землей, захватываются ее притяжением и врываются в атмосферу со скоростью от 12 до 40 км/с.

Бывают случаи, когда небесные тела попадают в земную атмосферу, пролетают через нее и дальше продолжают свой полет в космическом пространстве. В период нахождения в земной атмосфере такой объект называют метеором, а после того как он ее покидает - метеоридом.

 

Связь между метеорными дождями и кометами

Еще в 19 веке ученый из Италии Джованни Вирджинио Скиапарелли научно обосновал, что движение будущие метеоры осуществляют по орбитам, по которым ранее летели исчезнувшие кометы. Затем и другие астрономы стали высказывать предположение, что метеоры – это продукты постепенного распада ядра «хвостатых странниц». Процесс распада кометного ядра обычно занимает немало времени. В результате периодического разогрева и сжатия твердая оболочка ядра покрывается все более глубокими трещинами.

Наконец, от нее начинают откалываться отдельные куски разного размера, которые сопровождают комету по орбите, постепенно превращаясь в космическую пыль. Со временем, таких обломков становится все больше, и на орбите остается не целое ядро, а летящие на минимальном расстоянии друг от друга осколки. Они, в свою очередь, тоже разрушаются, образуя все больше «облаков» из мелких частиц газа и пыли. Такие скопления частиц формируют «хвосты» за ядром кометы, которые с течением времени вытягиваются все сильнее.

В конце «жизни» ядро кометы превращается в облако пыли, постепенно расплывающееся по орбите и превращающееся в метеорный поток, который при встрече с Землей приводит к появлению метеорных дождей. Чаще всего на подобный процесс уходит сотни и тысячи лет. Но известно немало случаев, когда разрушение кометного ядра и, следовательно, образование нового метеорного потока происходило буквально на глазах, в течение нескольких лет или даже нескольких суток.

Попадая в атмосферу, метеоры сталкиваются с сильным сопротивлением воздуха. Из-за этого частички вещества мгновенно раскаляются до очень высокой температуры и начинают быстро терять свою массу. При этом возникает свечение и происходит ионизация атмосферных газов. То есть тело сгорает, превращаясь в раскаленный светящийся газ, который быстро рассеивается. На этом существование космического объекта заканчивается. Метеоры пролетают на высоте от 120 до 55 километров и испаряются, так и не достигнув поверхности Земного шара. Иногда сгущения метеорных частиц, оставленных кометой, бывают особенно плотными. При прохождении планеты через такой метеорный поток на небе можно наблюдать удивительно красивое явление. Кажется, будто с темного небосвода летит настоящий звездный дождь. Тысячи ярких искр появляются буквально каждую минуту. Причем длиться подобные «осадки» могут несколько часов. Метеорный поток – это метеорный рой, образовавшийся в ходе распада кометного ядра и порождающий звездные дожди.

Звездным (метеорным) дождем называют необычный световой эффект, вызванный появлением на ночном небе множества метеоров. Увидеть его можно не часто. Обычно на протяжении столетия их бывает не больше пяти. Во время «звездных дождей» наблюдаются различные колебания в атмосфере и магнитном поле планеты. Это значительные «скачки» влажности, температуры, давления. Люди, страдающие хроническими заболеваниями, в это время чувствуют себя плохо. Да и здоровым жителям тоже не всегда удается избежать раздражительности, сонливости, головной боли.

Во время «звездопада» светящиеся тела возникают на небе буквально друг за другом, причем наблюдателю кажется, что они вылетают из одного и того же места на небе и веером разлетаются во все стороны. На самом деле, все частицы такого потока несутся параллельно друг другу.

Крупные метеорные потоки Земля пересекает ежегодно приблизительно в одно и то же время. Каждый из них имеет собственное имя, которое дается по его координатам. Чтобы зафиксировать координаты, центральную часть потока - радиант - привязывают к созвездию, на фоне которого он наблюдается. Для регистрации в атмосфере Земли слабых метеорных следов не всегда достаточно обычных средств наблюдения. Сегодня специалисты могут обнаружить метеорный след в любое время суток и при любой погоде благодаря метеорному радиолокатору, который фиксирует радиоволны, отраженные метеорным следом.

Самым красивым и ярким метеорным потоком, который можно наблюдать с Земли, является поток Леониды. Он ежегодно появляется на фоне созвездия Льва в середине ноября. За час вспыхивает до 100 «падающих звезд». А раз в 33-34 года Земля проходит через центральную часть этого метеорного потока, и тогда на нее обрушивается настоящий звездный дождь.

Вид на метеорный поток Леониды с территории США 

 

Болиды

Болидом принято называть большой и яркий метеор. Когда ядро кометы распадается, на ее орбите остается не только пыль, но и довольно крупные по размерам обломки, весящие уже не доли грамма, а килограммы и тонны. Они не всегда избегают встречи с Землей. Время от времени такой осколок - метеорное тело - тоже врывается в атмосферу, производя световой и звуковой эффект.

Попадая в атмосферу Земли, болид раскаляется точно так же, как и метеор. Однако, поскольку вещества в нем содержится во много раз больше, чем в «падающей звезде», это метеорное тело сгорает и испаряется значительно медленнее.

Когда поле Земли притягивает достаточно крупный обломок и тот попадает в атмосферу, на небе появляется большой огненный шар с длинным «хвостом» - болид.

Его стремительный полет сопровождается рассыпающимися искрами. А вся местность, над которой проносится болид, освещается ярким светом. Когда метеорное тело, наконец, сгорает и исчезает из вида, светящийся туманный след от него держится в небе от нескольких десятков минут до полутора часов. Довольно часто появлению болида сопутствует «звуковое сопровождение». Это происходит в том случае, если метеорное тело имеет огромные размеры. Тогда свечение от него исходит более яркое, а через несколько минут после исчезновения «огненного шара» можно услышать сильный грохот с раскатами, которые напоминают грозовые.

В полете крупные метеорные тела часто распадаются на несколько частей. Каждая из них продолжает свой полет уже самостоятельно. Болиды появляются на земном небосклоне не только в темное время суток. При солнечном свете это явление не так красиво выглядит, но незамеченным оно все равно остаться не может.

Там, где болид исчезает, появляется темное облачко, как после взрыва. Как именно поведет себя объект, будет зависеть от его массы. Если начальный вес тела относительно невелик, то он просто сгорит в атмосфере и исчезнет. А если масса обломка достаточно большая, то сгореть полностью он просто не успеет. В этом случае часть вещества, из которого состоял болид, падает на поверхность планеты.

 

Что такое метеорит

Не менее интересными являются такие малые тела Солнечной системы, как метеориты. О них мы не зря говорим после метеоров и болидов. Дело в том, что метеоры никогда не долетают до поверхности Земли. Промелькнув огненным шаром, они исчезает без следа. Как уже отмечалось, часть болидов не сгорает в атмосфере полностью, и тогда их остатки падают на Землю в виде увесистого оплавленного обломка камня или железа. Вот именно такое тело, которое смогло не только войти в атмосферу нашей планеты, но и долететь до ее поверхности, называется метеоритом.

 

Внешне метеориты выглядят невзрачно. Это серые, черные или бурые обломки камней или железа, покрытые корой плавления, толщина которой составляет около 1 мм. Но именно такие тела помогают нам узнать историю небесных тел. С этой целью специалисты в условиях лабораторий исследуют их химический и минеральный состав, структуру, физические свойства.

Происхождение метеоритов установлено достаточно точно. Часть из них может образовываться в результате разрушения кометных ядер. Кроме того, в атмосферу Земли время от времени попадают осколки более крупных небесных тел – астероидов. А часть метеоритов образуется из остатков протопланетного вещества, все еще летающего в межпланетном пространстве.

Чаще всего метеориты, упавшие на Землю, каменные. Значительно реже попадают на Землю метеориты каменно-железные. А вот железные тела крайняя редкость – на их долю приходится менее 20% от всех упавших объектов. Каким бы не было тело, упавшее на поверхность нашей планеты, - маленьким или большим – оно все равно представляет огромный интерес для науки. Специалисты постоянно ведут поиск новых космических обломков, причем чаще всего экспедиции направляются в районы пустынь или в Антарктиду.

Поиски метеоритов в Антарктиде  

И вовсе не потому, что метеоритов там падает больше. Просто найти на однообразной и не покрытой растительностью поверхности «посылки Вселенной» намного проще, чем среди рек, гор, лесов. С глубокой древности у народов Земли выработалось особое отношение к упавшим с неба обломкам. Их эффектное появление пугало и удивляло наших предков, ассоциировалось у них с проявлением воли богов. Поэтому не удивительно, что метеориты всегда почитались. Как «посланцы богов», они становились предметами поклонения. Им возносились молитвы и приносились жертвы. Так что метеориты нередко сохранялись в храмах и использовались при различных религиозных ритуалах. Часто и сами храмы строились на месте падения крупных тел.

Самый знаменитый и почитаемый каменный метеорит (черный камень) находится в Саудовской Аравии, в священном городе Мекка. Он врезан в стену храма Кааба. Ежегодно верующие съезжаются в Мекку, чтобы поклониться «святыне». Самый крупный цельный железный метеорит массой 60 тонн был обнаружен в Намибии (Юго-Западная Африка) в 1920 году. По названию места своего падения он получил имя Гоба. Интересно, что этот гигантский обломок после исследований оставили лежать на месте его приземления.

 

Особый интерес для специалистов представляют железокаменные метеориты, получившие названия палласитов. В них часто обнаруживают вкрапления различных минералов, причем часть из них имеет огромную ценность.

Палласово железо - один из самых необычных метеоритов, обнаруженных в России. В нем содержится химическое вещество – оливин. Отыскал этот обломок в 1749 году на берегу реки Енисей кузнец Медведев. По распоряжению академика Петра Симона Палласа глыбу массой более полутоны доставили из Сибири в Петербург, где ее в 1794 году изучил выдающийся немецкий физик Э.Хладни. Он пришел к выводу, что этот удивительный обломок к нам попал из межпланетного пространства.

Место падение метеорита «Палласово железо»  

Метеориты продолжают падать на Землю и сегодня. В среднем ежегодно на поверхности нашей планеты появляется до 100 тонн инопланетного вещества.

К крупнейшим метеоритам, вес которых составил больше 1000 кг, относят:

• Сихотэ - Алинский – вес 23 тонны, найден в Приморском крае России;
• Гирин – 4 тонны, найден в Китае;
• Альенде – наиболее изученный метеорит, весом 2 тонны. Найден в Мексике.

 

Астроблемы

Геологические структуры ударного происхождения, оставленные в древности неизвестными космическими телами, ученые называют астроблемами. На данный момент ученым удалось обнаружить на нашей планете более 100 астроблем.

На планете огромное множество кратеров ударного происхождения. Большая их часть появилась так давно, что сегодня нельзя точно определить, что за тела их оставили. Найти их нелегко. Ветер, дожди, растительность, эрозия почвы в течение десятков, а то и сотен тысяч лет, старательно пытались стереть следы падения, поэтому многие из них сейчас хорошо различимы только с большой высоты, а то и вообще из космоса.

На территории Европы на данный момент обнаружено 30 астроблем. В Северной Америке их 26, в Африке – 18. А вот в Австралии их всего 9. Больше всего повезло Антарктиде и Южной Америке – их «бомбардировали» всего 3 и 2 раза соответственно.

 

Ущелье Дьявола

Самая известная астроблема находится на Американском континенте, в штате Аризона. Неизвестное тело оставило там огромный кратер около 50000 лет тому назад. По геологическим меркам это совсем немного, так что Аризонский кратер считается одной из самых молодых астроблем.

 

Сегодня он известен как Ущелье Дьявола. Поперечник данного кратера составляет 1200 м, а его глубина 180 метров. Гигантская воронка с плоским дном расположена в красно-желтой степи, покрытой редкими кустиками колючек.

Для того чтобы посмотреть на нее, надо подняться на 50-метровый гребень. Вокруг Ущелья дьявола были обнаружены многочисленные железные осколки, общая масса которых составила около 20 тонн. Судя по размерам кратера и уцелевшим после взрыва остаткам вещества, метеорит, упавший на территории США, весил несколько тысяч тонн.

 

Канадский «рекордсмен»

В 1950 году в Канаде обнаружили еще одного «рекордсмена». Судя по всему, это один из самых больших древних кратеров, оставленных на поверхности Земли неизвестными космическими объектами. Долгое время канадская астроблема оставалась незамеченной из-за своих размеров. Никто даже представить себе не мог, что образовавшаяся воронка является необычной формой рельефа. Ведь поперечник гигантского кратера составляет более 3600 метров. Точно установить, что же за тело оставило эту вмятину и когда оно прилетело на Землю, ученые пока не могут.

 

Чикскулуб - память о сложных временах

Сегодня ученые считают, что динозавры на нашей планете вымерли вследствие катастрофы, произошедшей в результате столкновения Земли с большим космическим телом. Эта гипотеза, самая распространенная изо всех, была выдвинута лауреатом Нобелевской премии, американским ученым Гарольдом Юри. Ее поддержал еще один Нобелевский лауреат – Луис Альварес. Юри предположил, что около 65 миллионов лет тому назад на Землю упал гигантский метеорит или астероид, диаметр которого составлял от 6 до 12 км. Правда, динозавры вымерли не от самого падения этого гиганта, и даже не от мощной ударной волны, которая несколько раз обошла весь Земной шар. Дело в том, что огромное космическое тело, врезавшись в планету, подняло в атмосферу облако, состоящее из триллионов тонн пыли и сажи. Оно закрыло Солнце, и на Земле наступила многолетняя зима.

Темнота и холод убили большинство растений, а вместе с ними вымерли и динозавры. Возможно также, что в момент катастрофы в атмосферу попало большое количество серы, что, в свою очередь, привело к образованию туч из серной кислоты. Кислотные дожди уничтожили большую часть растительности и животного мира планеты. Кратер от огромного космического объекта удалось найти только в 90-х годах 20 века. Помогли в этом современная аппаратура и возможность произвести космическую съемку.

Разрушительное столкновение метеорита с поверхностью планеты произошло в Мексике, на полуострове Юкатан. Именно там был обнаружен кратер Чикскулуб – гигантская воронка возрастом около 65 миллионов лет, шириной 180 км и глубиной 900 м. Это – один из самых больших следов, оставленных на поверхности Земли космическими телами.

Источник

 

Индийский кратер

Ряд ученых считает, что гипотеза Юри имеет право на жизнь. Однако все же она нуждается в доработке. Скорее всего, огромный метеорит, который упал на Юкатане, был только началом целой серии подобных катастроф. Похожие объекты несколько раз с относительно небольшим разрывом во времени падали на поверхность Земного шара. Об этом как раз и свидетельствуют аномалии в осадочных породах. Они вызвали активную вулканическую деятельность – извержения и облака пыли каждый раз изменяли климат. На смену глобальному похолоданию пришло глобальное потепление.

Возможно, эпоха динозавров закончилась по вине огромного астероида, упавшего на Землю. То, что это был именно астероид, а не метеорит, говорят размеры астроблемы, которую он оставил на поверхности планеты. Такой грандиозный кратер мог образоваться только после удара тела, во много раз превышающего по размерам и весу мексиканский метеорит – создателя кратера Чикскулуб. Искать его следы пришлось довольно долго. Настолько сильно древние кратеры сглажены эрозией почвы, что обнаружить их обычными способами невозможно. Даже съемка с воздуха не всегда дает желаемые результаты. Особо крупные астроблемы легко спутать с обычным природным рельефом.

Поиск древних кратеров в настоящее время ведется из космоса. Только так следы ударов гигантских тел, оставленных в доисторические времена, становятся заметными. Именно так и был найден еще один огромный кратер на территории Индийского океана, в районе г. Мумбаи. Он получил название Шива. Его диаметр составляет 500 км. Считается, что космический объект, который его оставил, негативно отразился на существовании динозавров.

 

Загадка Тунгусского метеорита

Уникальное явление произошло 30 июня 1908 года. На Землю упал объект с огромной разрушительной силой. Это произошло в России, в Сибири, в районе речки Подкаменная Тунгуска. Взрыв космического тела, прошедшего нижние слои атмосферы, случился на высоте 8 километров и был похож на взрыв атомной бомбы весом 12,5 мегатонн. После падения Тунгусского метеорита, как его впоследствии назвали ученые, на огромной территории начались таежные пожары и были отмечены серьезные разрушения. В радиусе около 300 километров в населенных пунктах ударной волной выбило стекла, на площади в 2,2 тыс. км² с корнем вырвало вековые деревья, погибло большое количество оленей и других животных. Подземные толчки, вызванные взрывом Тунгусского метеорита, наблюдались в Средней Азии, на Кавказе и в Германии. В течение первых трех ночей после падения в Европе и на западе Азии были аномально светлые ночи.

Место падения Тунгусского метеорита непростое. Находится оно в отдаленной необжитой части Сибири. Добраться туда не так легко из-за болотистой местности и особенностей природной зоны. Поэтому исследования метеорита начались лишь в 1927 году. Тайна тунгусского метеорита до сих пор не разгадана. Выдвигались множество идей и гипотез о причинах взрыва. До сих пор ученые со всего мира не пришли к единому мнению.

Место падения Тунгусского метеорита  

 

Падение Челябинского метеорита

15 февраля 2013 года в Челябинской области возле озера Чебаркуль было отмечено падение еще одного небесного объекта, который получит название Челябинский метеорит. Это уникальное явление могли наблюдать жители сразу нескольких областей России и некоторых регионов Казахстана. Размер Челябинского метеорита в поперечнике составил 19,8 метров.

Свидетелями падения были рыбаки, которые ловили рыбу в озере. Было замечено около 7 осколков, один из которых рухнул в озеро Чебаркуль. Высота столба воды в месте падения достигла 3-4 метров. Взрывная волна выбила окна, повредила крыши в домах населенных пунктов, находящихся вблизи. От более значительных разрушений спасло то, что на высоте 15-25 метров метеорит из-за серии взрывов распался на несколько кусков. А траектория, по которой он входил в атмосферу, была пологая и большая часть энергии рассеялась. В результате падения Челябинского метеорита травмы, различной степени тяжести, получил 1491 житель. Это наибольшее количество пострадавших в мировых масштабах за все время падения подобных тел.

Челябинский метеорит  

 

Современные способы защиты от метеоритов

Природные катаклизмы заставляют ученых разрабатывать способы защиты от метеоритов. Активизации работы в этом направлении способствовал упавший Челябинский метеорит, который нанес многомиллионный ущерб населенным пунктам России. Защита от метеоритов подразумевает совокупность методов, с помощью которых возможно изменить траекторию полета объектов, максимально приблизившихся к Земле, и предотвратить вероятные космические катастрофы. Любой способ предотвращения столкновения должен быть эффективным и технологически подготовленным, что соответственно требует больших материальных затрат.  

На сегодняшний день работа специалистов продолжается над созданием современных способов защиты от метеоритов, разрабатываются различные стратегии, чтобы в будущем их можно было применить на практике. Рассмотрим основные стратегии защиты:

1. Ядерное взрывное устройство – его планируется использовать для взрыва над или под поверхностью астероида, который несет угрозу Земному шару. Высота взрыва зависит от размера объекта. Ели астероид состоит из слабо скрепленных между собой частей, может быть использовано несколько взрывных устройств. Ученые предполагают, что объект уничтожать полностью не обязательно, с помощью взрыва можно изменить траекторию его полета. В НАСА пришли к выводу, что с помощью ядерного взрывного устройства можно будет отразить объекты диаметром 100-500 м, если их обнаружат за 1-2 года до столкновения и объекты больших размеров при их обнаружении за 5 лет до катастрофы.
2. Кинетический таран – с территории Земли в космос необходимо запустить огромный объект, например, какой-нибудь космический аппарат, который выполнит роль тарана. Такой метод может быть эффективным для небольших астероидов, состоящих из твердого вещества.
3. Астероидный гравитационный буксир – хорошая альтернатива взрывам. Метод заключается в том, что астероид на протяжении определенного времени будет сдвигаться в сторону, а это приведет к смене траектории его полета. В качестве буксира может использоваться тяжелый непилотируемый космический аппарат. Он должен парить над астероидом и в результате сильного гравитационного взаимодействия «оттягивать» его в сторону, на более безопасную орбиту.
4. Ионный луч – этот метод похож чем-то на предыдущий. Он предполагает использование ионной пушки с корабля, который расположится вблизи астероида. Только вместо гравитационной силы будет использоваться кинетическая энергия. С ее помощью также можно изменить траекторию полета объекта. Преимущество метода заключается в использовании более легкого космического аппарата.
5. Ракетные двигатели – некоторые специалисты предлагают установить на околоземном объекте ракетный двигатель, который будет давать постоянное отклонение, что и приведет к смене траектории полета.

Конечно, на этом методы и стратегии не заканчивают. Специалисты продолжают работать в данном направлении. Кто-то предлагает установить на астероиде электромагнитную катапульту, которая в качестве топлива будет использовать вещество самого астероида. Кто-то говорит, что к объекту можно прикрепить тяжелый балласт, чтобы сменить траекторию в результате смещения центра тяжести. Рассматривается даже возможность использования ударно-волнового излучателя. Одно можно сказать с точностью, что на практике ни один метод еще не применялся. А человечеству остается только надеяться, что в будущем так и не появится необходимость менять траекторию полета астроида или разрушать его.