Роль космоса в развитии биосферы

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.

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.

 

8.Краткосрочные последствия столкновений.

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.

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.

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 )

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. разрушениям, эквивалентным обычной бомбардировке суммарной мощностью взрывов 1 килотонна тротиловых бомб).

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).

 

 

    

  

 

 

 

 

 

 

                              СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1)Новиков, Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учебное пособие для вузов, средних школ и колледжей. - 3-е изд. / Ю.В. Новиков. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2005.

2)Протасов, В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России: Учебное и справочное пособие. / В.Ф. Протасов. - 3-е изд. - М.: Финансы и статистика, 2001.

3) Вернадский В. И. Живое вещество и биосфера. – М.: Наука, 1994

4)В. И Вернадский Несколько слов о ноосфере.

5)Хрестоматия по истории философии (русская философия). – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС. – 2001.

6) Акимушкин И.И. Невидимые нити природы. - М.: Мысль, 1995.

7)Гнибиденко, З.Н., / Палеомагнетизм кайнозоя Западносибирской плиты / Гео. – Новосибирск, 2006.

8)Сорохтин, О.В. // Теория развития Земли: происхождение, эволюция и трагическое будущее / РАЕН.– М., 2010.

9)Криволуцкий, А.Е./ Голубая планета/ Мысль.– М.,1985.

10)Бялко, А.В. / Наша планета – Земля/ Наука. - М.,1989.

11)Хаин, В.Е./ Планета Земля/ МГУ Геол. фак. - М.,2007.

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

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

14)Тодхантер, И. / /История математических теорий притяжения и фигуры Земли от Ньютона до Лапласа/ Эдиториал УРСС. – М.,2002.

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

16)Шульгин И.А. - Солнечная радиация и растение. СПб.: Гидрометиздат, 2005.

17)Кузнецов В.Н, Идлис Г.М., Гущина В.Н. - Естествознание. М.: Агар, 2006.

18) Ку-Нан Лиоу. - Основы радиационных процессов в атмосфере, СПб.: Гидрометиздат, 2000.

19)Никифоров Г.С. - Психология здоровья, СПб.: Питер, 2003.

20)Шаров В.Б. - Здоровье и радиация, Челябинск: Урало-Сибирский Дом экономической и научно-технической литературы, 2002.

21)Вракин В.Ф., Сидорова М.В, - Морфология с/х животных. М.: "Агропромиздат", 2005.

22)Оболенский В.Н., - Метеорология, М.: Гидрометеиздат, 2004. Размещено на Allbest.ru