Угрозы Земле из космоса

Содержание

Введение

1. Астероиды

2. Кометы

3. Черные дыры

Заключение

Список литературы

Введение

Планета Земля - замечательное место. Вокруг всё живое в изумительных формах. Мы принимаем всё это как данность. А зря. Потому что однажды всё может исчезнуть. Навсегда.

Данная работа посвящена Вселенной, в которой мы живём, и об опасностях, с которыми сталкиваемся.

Узнаем о кометах и астероидах, угрожающим жизни на Земле. Встретимся с невидимыми чудовищами Вселенной - Чёрными Дырами. Получим представление о катастрофах, означающих конец для всех нас.

Наша планета под угрозой. Наша задача - остаться в живых.

1. Астероиды

О том, что в Солнечной системе между орбитами Марса и Юпитера движутся многочисленные мелкие тела, самые крупные из которых по сравнению с планетами всего лишь каменные глыбы, узнали менее 200 лет назад. Их открытие явилось закономерным шагом на пути познания окружающего нас мира. Путь этот не был легким и прямолинейным, и лишь издали сегодняшнего дня история открытия астероидов и их исследований, уже подернутая дымкой забвения, представляется довольно простой. Ушли в прошлое ошибки, сомнения, неудачи, отчаяние. Мы бережно храним кирпичики знания, добытого предками и позволяющего нам продвигаться вперед, но склонны забывать, каких усилий требовало приобретение того знания, которое досталось нам, и часто снисходительно смотрим на прошлое. А между тем человечеству постоянно требуется максимальное напряжение сил и способностей для разрешения клубка трудностей и противоречий. Кто в эпоху открытия первых астероидов мог предположить, что эти малые тела Солнечной системы, тела, о которых еще недавно нередко говорили с оттенком пренебрежения, станут объектом внимания специалистов самых различных областей естествознания космогонии, астрофизики, небесной механики, физики, химии, геологии, минералогии, газовой динамики и аэромеханики? Тогда до этого было еще очень далеко. Еще предстояло осознать, что стоит лишь наклониться, чтобы поднять с земли кусочек астероида - метеорит. Наука о метеоритах - метеоритика - зародилась в начала XIX в., когда были открыты и их родительские тела - астероиды. Но в дальнейшем она развивалась совершенно независимо. Метеориты изучались геологами, металлургами и минералогами, астероиды - астрономами, преимущественно небесными механиками. Трудно привести другой пример столь абсурдной ситуации: две разные науки исследуют одни и те же объекты, а между ними практически не возникает никаких точек соприкосновения, не происходит обмена достижениями. Это отнюдь не способствует осмыслению получаемых результатов. Но сделать ничего нельзя, и так все и остается, пока новые методы исследований - экспериментальные и теоретические - не поднимут уровень исследований настолько, что создадут реальную основу для слияния обеих наук в одну.

Это произошло в начале 70-х годов XX в., и мы стали свидетелями нового качественного скачка в познании астероидов. Об этом скачке и пути к нему я постарался наиболее понятным языком написать в этой работе. Скачок этот произошел не без помощи космонавтики, хотя космические аппараты еще не опускались на астероиды и еще не получено даже космического снимка хотя бы одного из них. Это - дело будущего, по-видимому, уже недалекого. А пока перед нами встают новые вопросы и ждут своего решения.

Веками люди считали, что природа позаботилась об их благополучии, создав мир, идеально приспособленный для жизни. Даже страдая от жестокого мороза и ледяного ветра или от изнуряющей жары, они не отчаивались, поскольку знали, что та же благодатная природа поможет им выжить в любых обстоятельствах.

Лишь современные люди сняли «розовые очки» беспечности и задумались о том, что же на самом деле представляет собой наш мир, насколько устойчиво наше благополучие и от чего в конечном итоге оно зависит. Чтобы это понять, надо посмотреть на нашу планету со стороны, из того бескрайнего пространства, которое её окружает, - из космоса.

Всё разнообразие окружающей нас жизни - это результат удивительного стечения обстоятельств, которое произошло в одном из уголков Вселенной - в Солнечной системе. Можно сказать, что мы живём на огромном естественном космическом корабле почти шаровидной формы. Это планета Земля. Она третья по счёту планета, если двигаться от Солнца, в семействе, состоящем ещё из восьми подобных ей космических странников. Все планеты Солнечной системы постоянно вращаются вокруг огромного газового шара - Солнца.

Но не всё так благополучно, как на первый взгляд кажется. Наша планета находится под угрозой, каждое живое существо в опасности. Наше выживание поставлено на карту и расклад сил не в нашу пользу.

Напрашивается вопрос: что может угрожать гигантскому шару диаметром примерно 13 тыс. км и 6,5 млрд. человек?

Если бы мы могли напрямую увидеть опасности Космоса, ответ был бы очевиден.

Перенесёмся на несколько миллиардов лет назад и посмотрим на планету Земля на заре её жизни. Она подвергается атаке астероидов - обломками, оставшимися от образования планет. Некоторые обломки были огромные, и один из них, на своём пути, столкнулся с Землёй. Это столкновение едва не разнесло планету на части. В неё на колоссальной скорости врезался шар из расплавленного камня размером с Марс.

Ударом от нашей планеты откололо громадные куски. Но она выжила. А в будущем? Обломки до сих пор летают по Солнечной системе. Мы называем их астероидами. Они могут положить конец человеческой цивилизации.

Чтобы получить представление о том, какой ущерб они могут причинить, обратимся к событиям прошлого века. 1969 году люди впервые оказались на поверхности другого мира - Луны. Что это был за мир! Безвоздушный. Бесплодный. Враждебный. И, представляющий доказательство ужасной угрозы. Луна иссечена кратерами - следами бесчисленных астероидов, которые в неё врезались. Она подвергается их атакам до сих пор. Неподалёку по Космосу движется планета, которую мы называем Домом. Почему же мы не подвергаемся подобным ударам? На это есть простой ответ - подвергаемся.

В Аризоне есть кратер, который возник за несколько секунд около 49 тысяч лет назад. Его диаметр почти 1.2 км, глубина около 2000м. Причиной его возникновения был астероид диаметром почти 40 метров. Он двигался со скоростью 35км/с и взорвался с силой водородной бомбы в 15 мегатонн. И такое может повториться. Результаты будут разрушительные. Всё, в пределах окружности кратера, будет полностью уничтожено. Животные, пасущиеся в нескольких километрах, будут убиты взрывом. Даже на большом расстоянии, в зависимости от силы и направления ветра, продукты взрыва уничтожат всё живое. И это только один из примеров того, что может произойти.

Геологи находят все больше доказательств ударов астероидов о Землю. Кратер от метеора нельзя не заметить. Другие следы от ударов заметить сложнее. Но люди их фотографировали из космоса. Размеры колоссальных столкновений иногда достигают 10-20 км в ширину. Земля постоянно подвергается ударам:

Сибирь. 1908 год. Было уничтожено миллион деревьев.

Саудовская Аравия. 1933 год.

Канада. 1972 год. Зафиксирован крупный астероид. Столкновения не произошло. Астероид улетел обратно в космос. Если бы он врезался в Землю, взрыв был бы сильнее, чем от атомной бомбы.

Поразительно, что до сих пор от этого никто не погиб. Но даже если астероид не упадет на нас, он может быть еще опасней. Он может упасть в океан. Врезавшись в океан, большой астероид создаст смертоносную волну - цунами. Эта огромная волна сотрет с лица Земли целые города. Ученые считают, что существует реальная возможность столкновения человечества с этой угрозой в ближайшие 100-200 лет. Не очень приятная мысль, но угроза реальна. Наша жизнь подвергается риску со стороны космоса. Все мы подвержены воле случая.

Раньше астероидов, на ранней стадии существования Солнечной системы, было так много, что жизнь даже не могла зародиться. Все изменилось благодаря Юпитеру. Он огромен, намного больше остальных планет нашей Солнечной системы. Его мощная гравитация затягивает все, что к нему приближается. В давние времена это были астероиды. "Юпитер сделал возможным жизнь на Земле. Он принимал на себя потоки астероидов и защищал нашу планету. Он до сих пор ловит астероиды, но, к сожалению, их количество безгранично. Юпитер не может поймать все. Но для нас достаточно одного.

Что же мы на Земле собираемся предпринять? Предположим, на нас летит астероид. Как говориться, у нас проблемы. Этот астероид огромен - пятьдесят километров в ширину. Сто миллиардов тонн камня, окруженные облаком пыли и осколков. Его скорость сорок километров в секунду. Американские и российские военные на чеку. Они принимают угрозу всерьез. Существует земная система обнаружения астероидов, которая регистрирует регулярные удары о Землю. Но речь идет об очень маленьких объектах. Беспокойство вызывают большие астероиды, которые проникают через атмосферу Земли. В среднем таких обнаруживается около четырех единиц.

Наш астероид уже пролетает мимо Марса. Он всего лишь в сорока пяти днях от Земли. Времени не остается. Обнаружить угрозу не достаточно. Надо что-то делать. Существует несколько вариантов. Например, можно запустить ядерную ракету, которая разорвет астероид на части. Другая возможность - послать химические ракеты и попытаться буквально столкнуть астероид с орбиты. Но требуется время, чтобы подготовить и осуществить такой большой проект.

Американские астрономы преподнесли в канун католического Рождества неожиданный и не слишком приятный подарок. Ученые из расположенной в Пасадине знаменитой Лаборатории реактивного движения (ЛРД) обнаружили космическое тело - астероид, - которое впервые, возможно, представляет реальную опасность для нашей планеты и ее обитателей.

Согласно предварительным оценкам, это космическое тело под названием "Астероид 2004 МН4" пройдет в непосредственной близости от Земли в апреле 2029 года и может даже столкнуться с планетой. Шансы такого катаклизма составляют приблизительно 1 из 300. Вместе с тем, как отметил Дональд Йоманс, руководящей в ЛРД программой поиска таких опасных космических объектов, такая печальная перспектива, возможно, будет и полностью исключена после более точного определения орбиты астероида.

Впервые он был замечен в июне этого года и вновь зарегистрирован учеными в этом месяце. По составленной учеными международной 10-бальной шкале уровня угрозы Земле этому объекту присвоен 2-й уровень. Такое произошло впервые, ранее ни одно космическое тело не поднималось выше 1-го уровня.

Если катаклизм и случится, то по странному стечению обстоятельств это произойдет в пятницу 13 апреля 2029 года, подтвердив давнюю примету, что пятница 13-го числа является крайне неблагополучным днем. Исходя из размеров "Астероида 2004 МН4", ученые подсчитали, что при его столкновении с Землей выделится 1.6 тыс. мегатонн энергии (в десятки раз больше, чем при взрыве водородной бомбы), что грозит огромными разрушениями.

2. Кометы

Космос таит опасности, по сравнению с которыми астероид не так уж и страшен. Телескопы зафиксировали по-настоящему колоссальные катастрофы. Люди наблюдали звезду, которая в сто раз больше нашего Солнца выбрасывала раскаленный газ в космос. Видели черную дыру, извергающую потоки сверхгорячей материи со скоростью близкой к световой. Если бы это происходило рядом с нами, у нас бы не было ни одного шанса выжить. Кажется, что удача на нашей стороне, по крайне мере до сих пор. Но долго ли? Профессор Майкл Брэдли считает, что шансы длительного выживания нашей планеты не велики. "Удача играет большую роль в существовании жизни на планете Земля. Надо осознавать, что Галактика - это очень жестокое место, и, если нам не повезет, то всем сложным формам жизни на планете придет конец".

Проблема на лицо. Мы не замечаем того, что планета Земля все время движется. Мы спокойно живем, а Солнечная система мчится по Галактике со скоростью 230 км/с. Но высокая скорость означает высокий риск. Человек не осознает, что жизнь - аттракцион. Орбита - это американские горки. Двигаясь по этой орбите, мы проходим через газовые облака, можем приблизиться к черным дырам, приблизиться к звездам и к взрывам сверхновых. Любой из этих объектов может вызвать катастрофы на Земле. Летать через Космос очень опасно. Дело не в том, что мы движемся, а в том, куда движемся. Одни области более опасные, чем другие. Земля регулярно пролетает через самые опасные участки Галактики. Если было бы возможно ускорить время и проследить, как земная орбита проходит по Галактике, это было бы похоже на очень быструю карусель. Солнце и планеты движутся вверх-вниз, в то же время очень быстро вращаясь вокруг оси. Мы делаем оборот вокруг Галактики каждые 250 млн. лет, проходя через самую сложную ее часть раз в 30 млн. лет.

Это опасная зона. Каждые 30 млн. лет Земля проходит через область, густо заполненную звездами. Значит, каждые 30 млн. лет возрастает опасность уничтожения Земли. Наше Солнце - пятнышко света в облаке звезд, которые составляют нашу Галактику. Взгляните внимательно, как она движется. Это наше Солнце. Другие точки - это звезды. Передвигаясь по Галактике, Солнце проходит мимо миллионов звезд. И там, где их скопление самое густое, опасность очень велика. Причина этой опасности - в мощном воздействии гравитации других звезд на нашу солнечную систему. Отлетите подальше от Солнца, Земли, других планет и неизбежно встретитесь с этими глыбами льда. Их триллионы. Огромное облако в Космосе. Если другая звезда приблизится, то ее гравитация потревожит облако и направит глыбу льда по направлению к Солнцу. Размером более десяти километров со скоростью 40 км/с эта глыба начинает длительное путешествие к центру Солнечной системы. Нам эти огромные ледяные шары знакомы под другим именем. Кометы.

Приближаясь к Солнцу, комета нагревается и испускает облако газа и пыли. Это огромное облако следует за ней. Хвост кометы. Но эта комета не попадает в Солнце. Она проносится вокруг него и назад. Затем пролетает мимо Меркурия, и гравитация планеты изменяет ее траекторию. Комета проносится мимо Луны и на своем пути сталкивается с Землей. Вот что случилось с динозаврами 65 миллионов лет назад. А сколько лет осталось у нас?

До сих пор нам известно, на протяжении истории жизни на Земле средняя продолжительность жизни одного вида составляет всего несколько миллионов лет. Но люди уже существуют несколько миллионов лет. Это не сулит ничего хорошего будущему человечеству на Земле. Последний раз мы прошли через опасную зону миллион лет назад. Но это не означает, что сейчас мы в безопасности. Кометам требуется как раз около миллиона лет, чтобы долететь до нашей Солнечной системы.

В июле 1994 года одна из них, притянутая огромной гравитацией врезалась в гиганта нашей Солнечной системы - в Юпитер. На планете произошел колоссальный взрыв, равный по мощности двумстам водородным бомбам и охватил территорию, большую, чем вся наша планета. Если бы Юпитер не перехватил ту комету и, вместо него она бы столкнулась с Землей, нам пришел бы конец.

Мало ли кто из обитателей Земли может похвастаться тем, что ему удалось наблюдать большую яркую комету. Такие хвостатые звезды - редкие гости на небе. Хотя в среднем каждое столетие появляются десять ярких комет, большинство из них хорошо видимы только в некоторых областях земного шара, да и то лишь на короткое время.

Зато, когда кометы проносятся близко от Земли, они являют собой великолепное зрелище. Вначале, когда комета еще находится на значительном расстоянии от Земли (300 - 400 млн. км), астрономы обнаруживают ее как маленькое туманное пятнышко. С каждым днем, приближаясь к Земле и Солнцу, комета растет и в размерах и в яркости.

Из звездообразного ядра кометы появляются светящиеся истечения, которые затем образуют один или несколько хвостов кометы. В период наибольшего сближения с Землей комета раскидывает пышный хвост, тянущийся по небу иногда на десятки градусов. Так проходит неделя, а иногда и месяц, после чего комета тускнеет, постепенно уменьшается в размерах и снова превращается в туманное пятнышко на черном фоне звездного неба.

Когда же люди впервые задумались о ярких хвостатых «звёздах» на ночном небе? Первое письменное упоминание о появлении кометы датируется 2296 годом до нашей эры. Движение кометы по созвездиям тщательно наблюдалось китайскими астрономами. Древним китайцам небо представлялось огромной страной, где яркие планеты были правителями, а звезды - органами власти. Поэтому постоянно перемещающуюся комету древние астрономы считали гонцом, курьером, доставляющим депеши. Считалось, что любое событие на звёздном небе предварялось указом небесного императора, доставляемым кометой-гонцом.

Древние люди панически боялись комет, предписывая им многие земные катаклизмы и несчастья: мор, голод, стихийные бедствия... Комет боялись потому, что не могли найти достаточно понятного и логичного объяснения этому явлению. Отсюда появляются многочисленные мифы о кометах. Древним грекам головой с распущенными волосами представлялась любая достаточно яркая и видимая невооружённым взглядом комета. Отсюда образовалось и название: слово «комета» происходит от древнегреческого «кометис», что в переводе означает «волосатый».

Научно обосновать явление первым попытался Аристотель. Не замечая никакой закономерности в появлении и движении комет, он предложил считать их воспламеняющимися атмосферными испарениями. Мнение Аристотеля стало общепризнанным. Однако римский учёный Сенека попытался опровергнуть учение Аристотеля. Он писал, что «комета имеет собственное место между небесными телами..., она описывает свой путь и не гаснет, а только удаляется». Но его проницательные предположения сочли безрассудными, так как слишком был высок авторитет Аристотеля.

Но в силу неопределённости, отсутствия единого мнения и объяснения феномену «хвостатых звёзд» люди ещё долго продолжали считать их чем-то сверхъестественным. В кометах видели огненные мечи, кровавые кресты, горящие кинжалы, драконов, отрубленные головы... Впечатления от появления ярких комет были настолько сильны, что предрассудкам поддавались даже просвещённые люди, учёные: например, известный математик Бернулли говорил, что хвост кометы является знамением гнева Божия.

В эпоху Средневековья вновь появился научный интерес к явлению. Один из выдающихся астрономов той эпохи Региомонтан отнёсся к кометам, как к объектам научного исследования. Регулярно наблюдая все появлявшиеся светила, он первым описал траекторию движения и направления хвоста. В XVI веке астроном Апиан, проводя похожие наблюдения, пришёл к выводу, что хвост кометы всегда направлен в противоположную Солнцу сторону. Чуть позже стал наблюдать движение комет с наивысшей для того времени точностью датский астроном Тихо Браге. В результате своих исследований он доказал, что кометы - небесные тела, более далёкие, чем Луна, и тем самым опроверг учение Аристотеля об атмосферных испарениях.

Но, несмотря на исследования, избавление от предрассудков шло очень медленно: например, Людовик XIV очень опасался кометы 1680 года, так как считал её предвестницей своей гибели.

Наибольший вклад в изучение истинной природы комет был сделан Эдмондом Галлеем. Главным его открытием было установление периодичности появления одной и той же кометы: в 1531 г., в 1607 г., в 1682 г. Увлечённый астрономическими исследованиями, Галлей заинтересовался движением кометы 1682 г. и занялся вычислением её орбиты. Его интересовал путь её движения, а так как Ньютон уже проводил подобные вычисления, Галлей обратился к нему. Учёный сразу дал ответ: комета будет двигаться по эллиптической орбите. По просьбе Галлея Ньютон изложил свои вычисления и теоремы в трактате «De Motu», то есть «О движении». Получив помощь Ньютона, он занялся вычислением кометных орбит по астрономическим наблюдениям. Ему удалось собрать сведения о 24 кометах. Таким образом, появился первый каталог кометных орбит. В своём каталоге Галлей обнаружил, что три кометы очень похожи по своим характеристикам, из чего он сделал вывод, что это не три разные кометы, а периодические появления одной и той же кометы. Период её появления оказался равным 75,5 лет. Впоследствии она была названа кометой Галлея.

После каталога Галлея появилось ещё несколько каталогов, куда заносятся все появившиеся как в далёком прошлом, так и в настоящее время кометы. Из них наиболее известны: каталог Бальде и Обальдия, а также, впервые изданный в 1972 году, каталог Б. Марсдена, считающийся наиболее точным и надёжным.

Откуда же приходят к нам «хвостатые звёзды»? До сих пор об источниках комет ведутся оживлённые дискуссии, но единое решение ещё не выработано.

Ещё в XVIII веке Гершель, наблюдая туманности, предположил, что кометы - небольшие туманности, движущиеся в межзвёздном пространстве. В 1796 году Лаплас в своей книге «Изложение системы мира» высказал первую научную гипотезу о происхождении комет. Лаплас считал их обрывками межзвёздных туманностей, что неверно из-за различий в химическом составе тех и других. Однако его предположение о том, что эти объекты имеют межзвёздное происхождение, подтверждалось наличием комет с почти параболическими орбитами. Короткопериодические кометы Лаплас считал также пришедшими из межзвёздного пространства, но некогда захваченными притяжением Юпитера и переведёнными им на короткопериодические орбиты. Теория Лапласа имеет сторонников и в настоящее время.

В 50-е годы голландский астроном Я. Оорт предложил гипотезу о существовании кометного облака на расстоянии 150 000 а. е. от Солнца, образовавшегося в результате взрыва 10-й планеты Солнечной системы - Фаэтона, некогда существовавшей между орбитами Марса и Юпитера. По мнению академика В.Г. Фесенкова взрыв произошёл в результате слишком сильного сближения Фаэтона и Юпитера, так как при таком сближении, вследствие действия колоссальных приливных сил, возник сильный внутренний перегрев Фаэтона. Сила взрыва была огромна. В доказательство теории можно привести расчёты Ван Фландерна, изучившего распределение элементов 60 долгопериодических комет и пришедшего к выводу, что 5 миллионов лет назад между орбитами Юпитера и Марса взорвалась планета массой в 90 земных масс (сравнимая по массе с Сатурном). В результате такого взрыва бо'льшая часть вещества в виде ядер комет (обломков ледяной коры), астероидов и метеоритов покинула пределы Солнечной системы, часть задержалась на её периферии в виде облака Оорта, часть вещества осталась на прежней орбите Фаэтона, где она и сейчас циркулирует в виде астероидов, кометных ядер и метеоритов.

Рис. Пути долгопериодических комет к окраинам Солнечной системы (взрыв Фаэтона?)

Некоторые кометные ядра сохранили реликтовый лёд под рыхлым теплоизоляционным слоем тугоплавкой компоненты, и ещё до сих пор в поясе астероидов иногда открывают короткопериодические кометы, движущиеся по почти круговым орбитам. Примером такой кометы может быть комета Смирновой - Чёрных, открытая в 1975 году.

В настоящее время общепринятой считается гипотеза гравитационной конденсации всех тел Солнечной системы из первичного газово-пылевого облака, имевшего сходный с солнечным химический состав. В холодной зоне облака сконденсировались планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Они вобрали в себя наиболее обильные элементы протопланетного облака, в результате чего их массы возросли настолько, что они стали захватывать не только твёрдые частицы, но и газы. В этой же холодной зоне образовались и ледяные ядра комет, которые частично пошли на формирование планет-гигантов, а частично, по мере роста масс этих планет, стали отбрасываться ими на периферию Солнечной системы, где и образовали «резервуар» комет - облако Оорта.

В результате изучения элементов почти параболических кометных орбит, а также применения методов небесной механики было доказано, что облако Оорта реально существует и является достаточно устойчивым: период его полураспада составляет около одного миллиарда лет. При этом облако постоянно пополняется из разных источников, поэтому оно не перестаёт существовать.

Ф. Уипл полагает, что в Солнечной системе помимо облака Оорта существует и более близкая область, густо населённая кометами. Она располагается за орбитой Нептуна, содержит около 10комет и именно она вызывает те заметные возмущения в движении Нептуна, которые раньше приписывались Плутону, так как имеет массу на два порядка большую, чем масса Плутона. Этот пояс мог образоваться в результате так называемой «диффузии кометных орбит», теория которой была наиболее полно разработана рижским астрономом К. Штейнсом. Она заключается в очень медленном накоплении малых планетных возмущений, результатом которого становится постепенное сокращение большой полуоси эллиптической орбиты кометы.

Схема диффузии кометных орбит

Таким образом, за миллионы лет многие кометы, ранее принадлежавшие облаку Оорта, изменяют свои орбиты так, что их перигелии (ближайшее расстояние от Солнца) начинают концентрироваться вблизи наиболее удалённой от Солнца планеты-гиганта Нептуна, имеющего большую массу и протяжённую сферу действия. Поэтому, вполне возможно существование предсказываемого Уиплом кометного пояса за Нептуном.

В дальнейшем эволюция кометной орбиты из пояса Уипла протекает намного стремительнее, в зависимости от сближения с Нептуном. При сближении происходит сильная трансформация орбиты: Нептун своим магнитным полем действует так, что после выхода из сферы его действия, комета начинает двигаться по резко гиперболической орбите, что приводит либо к её выбросу из Солнечной системы, либо она продолжает двигаться внутрь планетной системы, где может снова подвергнуться воздействию планет-гигантов, либо будет двигаться к Солнцу по устойчивой эллиптической орбите, своим афелием (точкой наибольшего удаления от Солнца) показывая принадлежность к семейству Нептуна.

По мнению Е.И. Казимирчак-Полонской, диффузия приводит к накоплению круговых кометных орбит также между Ураном и Нептуном, Сатурном и Ураном, Юпитером и Сатурном, которые также являются источниками кометных ядер.

Ряд трудностей, имевших место в гипотезе захвата, особенно во времена Лапласа, при объяснении происхождения комет, побудил учёных искать другие источники комет. Так, например, французский учёный Лагранж, основываясь на отсутствии резких первоначальных гипербол, наличии только прямых движений в системе короткопериодических комет в семействе Юпитера, высказал гипотезу об эруптивном, то есть вулканическом, происхождении комет из различных планет. Лагранжа поддержал Проктор, который объяснял существование комет в Солнечной системе сильнейшей вулканической деятельностью на Юпитере. Но для того, чтобы фрагмент поверхности Юпитера мог преодолеть поле тяготения планеты, ему нужно было бы сообщить начальную скорость порядка 60 км/с. Появление таких скоростей при вулканических извержениях является нереальным, поэтому гипотеза эруптивного происхождения комет считается физически несостоятельной. Но в наше время её поддерживает ряд учёных, разрабатывая дополнения и уточнения к ней.

Существуют также и другие гипотезы о происхождении комет, не получившие столь широкого распространения, как гипотезы о межзвёздном происхождении комет, об облаке Оорта и эруптивном образовании комет.

Маленькое ядро кометы является единственной её твёрдой частью, в нём сосредоточена почти вся её масса. Поэтому ядро - первопричина всего остального комплекса кометных явлений. Ядра комет до сих пор всё ещё недоступны телескопическим наблюдениям, так как они вуалируются окружающей их светящейся материей, непрерывно истекающей из ядер. Применяя большие увеличения, можно заглянуть в более глубокие слои светящейся газопылевой оболочки, но и то, что останется, будет по своим размерам всё ещё значительно превышать истинные размеры ядра. Центральное сгущение, видимое в атмосфере кометы визуально и на фотографиях, называется фотометрическим ядром. Считается, что в центре его находится собственно ядро кометы, то есть располагается центр масс. Однако, как показал советский астроном Д. О. Мохнач, центр масс может не совпадать с наиболее яркой областью фотометрического ядра. Это явление носит название эффекта Мохнача.

Туманная атмосфера, окружающая фотометрическое ядро, называется комой. Кома вместе с ядром составляют голову кометы - газовую оболочку, которая образуется в результате прогревания ядра при приближении к Солнцу. Вдали от Солнца голова выглядит симметричной, но с приближением к нему она постепенно становится овальной, затем удлиняется ещё сильнее и в противоположной от Солнца стороне из неё развивается хвост, состоящий из газа и пыли, входящих в состав головы.

Ядро - самая главная часть кометы. Однако до сих пор нет единодушного мнения, что оно представляет собой на самом деле. Ещё во времена Лапласа существовало мнение, что ядро кометы - твёрдое тело, состоящее из легко испаряющихся веществ типа льда или снега, быстро превращающихся в газ под воздействием солнечного тепла. Эта классическая ледяная модель кометного ядра была существенно дополнена в последнее время. Наибольшим признанием пользуется разработанная Уиплом модель ядра - конгломерата из тугоплавких каменистых частиц и замороженной летучей компоненты (метана, углекислого газа, воды и др.). В таком ядре ледяные слои из замороженных газов чередуются с пылевыми слоями. По мере прогревания газы, испаряясь, увлекают за собой облака пыли. Это позволяет объяснить образование газовых и пылевых хвостов у комет, а также способность небольших ядер к газовыделению.

Согласно Уиплу механизм истечения вещества из ядра объясняется следующим образом. У комет, совершивших небольшое число прохождений через перигелий, - так называемых «молодых» комет - поверхностная защитная корка ещё не успела образоваться, и поверхность ядра покрыта льдами, поэтому газовыделение протекает интенсивно путём прямого испарения. В спектре такой кометы преобладает отражённый солнечный свет, что позволяет спектрально отличать «старые» кометы от «молодых». Обычно «молодыми» называются кометы, имеющие большие полуоси орбит, так как предполагается, что они впервые проникают во внутренние области Солнечной системы. «Старые» кометы - это кометы с коротким периодом обращения вокруг Солнца, многократно проходившие свой перигелий. У «старых» комет на поверхности образуется тугоплавкий экран, так как при повторных возвращениях к Солнцу поверхностный лед, подтаивая, «загрязняется». Этот экран хорошо защищает находящийся под ним лёд от воздействия солнечного света.

Модель Уипла объясняет многие кометные явления: обильное газовыделение из маленьких ядер, причину негравитационных сил, отклоняющих комету от расчётного пути. Потоки, истекающие из ядра, создают реактивные силы, которые и приводят к вековым ускорениям или замедлениям в движении короткопериодических комет.

Существуют также другие модели, отрицающие наличие монолитного ядра: одна представляет ядро как рой снежинок, другая - как скопление каменно-ледяных глыб, третья говорит о том, что ядро периодически конденсируется из частиц метеорного роя под действием гравитации планет. Всё же наиболее правдоподобной считается модель Уипла.

Массы ядер комет в настоящее время определяются крайне неуверенно, поэтому можно говорить о вероятном диапазоне масс: от нескольких тонн (микрокометы) до нескольких сотен, а возможно, и тысяч миллиардов тонн (от 10до 10- 10тонн).

Кома кометы окружает ядро в виде туманной атмосферы. У большинства комет кома состоит из трёх основных частей, заметно отличающихся своими физическими параметрами:

1) наиболее близкая, прилегающая к ядру область - внутренняя, молекулярная, химическая и фотохимическая кома,

2) видимая кома, или кома радикалов,

3) ультрафиолетовая, или атомная кома.

На расстоянии в 1 а. е. от Солнца средний диаметр внутренней комы D= 10км, видимой D= 10- 10км и ультрафиолетовой D= 10км.

Во внутренней коме происходят наиболее интенсивные физико-химические процессы: химические реакции, диссоциация и ионизация нейтральных молекул. В видимой коме, состоящей в основном из радикалов (химически активных молекул) (CN, OH, NHи др.), процесс диссоциации и возбуждения этих молекул под действием солнечной радиации продолжается, но уже менее интенсивно, чем во внутренней коме.

Рис.: Фотография кометы Хиакутаке в ультрафиолетовом диапазоне.

Л.М. Шульман на основании динамических свойств вещества предложил делить кометную атмосферу на следующие зоны:

1) пристеночный слой (область испарения и конденсации частиц на ледяной поверхности),

2) околоядерную область (область газодинамического движения вещества),

3) переходную область,

4) область свободномолекулярного разлёта кометных частиц в межпланетное пространство.

Но не для всякой кометы должно быть обязательным наличие всех перечисленных атмосферных областей.

По мере приближения кометы к Солнцу диаметр видимой головы день ото дня растёт, после прохождения перигелия её орбиты голова снова увеличивается и достигает максимальных размеров между орбитами Земли и Марса. В целом для всей совокупности комет диаметры голов заключены в широких пределах: от 6000 км до 1 млн. км.

Головы комет при движении кометы по орбите принимают разнообразные формы. Вдали от Солнца они круглые, но по мере приближения к Солнцу, под воздействием солнечного давления, голова принимает вид параболы или цепной линии.

С. В. Орлов предложил следующую классификацию кометных голов, учитывающую их форму и внутреннюю структуру:

1. Тип E; - наблюдается у комет с яркими комами, обрамлёнными со стороны Солнца светящимися параболическими оболочками, фокус которых лежит в ядре кометы.

2. Тип C; - наблюдается у комет, головы которых в четыре раза слабее голов типа E и по внешнему виду напоминают луковицу.

3. Тип N; - наблюдается у комет, у которых отсутствует и кома и оболочки.

4. Тип Q; - наблюдается у комет, имеющих слабый выступ в сторону Солнца, то есть аномальный хвост.

5. Тип h; - наблюдается у комет, в голове которых генерируются равномерно расширяющиеся кольца - галосы с центром в ядре.

Наиболее впечатляющая часть кометы - её хвост. Хвосты почти всегда направлены в противоположную от Солнца сторону. Хвосты состоят из пыли, газа и ионизированных частиц. Поэтому в зависимости от состава частицы хвостов отталкиваются в противоположную от Солнца сторону силами, исходящими из Солнца.

Ф. Бессель, исследуя форму хвоста кометы Галлея, впервые объяснил её действием отталкивающих сил, исходящих из Солнца. Впоследствии Ф. А. Бредихин разработал более совершенную механическую теорию кометных хвостов и предложил разбить их на три обособленные группы, в зависимости от величины отталкивающего ускорения.

Анализ спектра головы и хвоста показал наличие следующих атомов, молекул и пылевых частиц:

1. Органические C, C, CCH, CN, CO, CS, HCN, CHCN.

2. Неорганические H, NH, NH, O, OH, HO.

3. Металлы - Na, Ca, Cr, Co, Mn, Fe, Ni, Cu, V, Si.

4. Ионы - CO, CO, CH, CN, N, OH, HO.

5. Пыль - силикаты (в инфракрасной области).

Механизм свечения кометных молекул был расшифрован в 1911 году К. Шварцшильдом и Е. Кроном, которые пришли к выводу, что это механизм флуоресценции, то есть переизлучения солнечного света.

Иногда в кометах наблюдаются достаточно необычные структуры: лучи, выходящие под различными углами из ядра и образующие в совокупности лучистый хвост; галосы - системы расширяющихся концентрических колец; сжимающиеся оболочки - появление нескольких оболочек, постоянно двигающихся к ядру; облачные образования; омегообразные изгибы хвостов, появляющиеся при неоднородностях солнечного ветра.

Рис.: Комета с лучистым хвостом.

Также существуют и нестационарные процессы в головах комет: вспышки яркости, связанные с усилением коротковолновой радиации и корпускулярных потоков; разделение ядер на вторичные фрагменты.

Проект «Вега» («Венера - комета Галлея») был одним из самых сложных в истории космических исследований. Он состоял из трёх частей: изучение атмосферы и поверхности Венеры при помощи посадочных аппаратов, изучение динамики атмосферы Венеры при помощи аэростатных зондов, пролёт через кому и плазменную оболочку кометы Галлея.

Автоматическая станция «Вега-1» стартовала с космодрома Байконур 15 декабря 1984 года, через 6 дней за ней последовала «Вега-2». В июне 1985 года они друг за другом прошли вблизи Венеры, успешно проведя исследования, связанные с этой частью проекта.

Но самой интересной была третья часть проекта - исследования кометы Галлея. Космическим аппаратам впервые предстояло «увидеть» ядро кометы, неуловимое для наземных телескопов. Встреча «Веги-1» с кометой произошла 6 марта, а «Веги-2» - 9 марта 1986 года. Они прошли на расстоянии 8900 и 8000 километров от её ядра.

Самой важной задачей в проекте было исследование физических характеристик ядра кометы. Впервые ядро рассматривалось как пространственно разрешённый объект, были определены его строение, размеры, инфракрасная температура, получены оценки его состава и характеристик поверхностного слоя.

В то время ещё не представлялось технической возможности совершить посадку на ядро кометы, так как слишком велика была скорость встречи - в случае с кометой Галлея это 78 км/с. Опасно было даже пролетать на слишком близком расстоянии, так как кометная пыль могла разрушить космический аппарат. Расстояние пролёта было выбрано с учётом количественных характеристик кометы. Использовалось два подхода: дистанционные измерения с помощью оптических приборов и прямые измерения вещества (газа и пыли), покидающего ядро и пересекающего траекторию движения аппарата.

Оптические приборы были размещены на специальной платформе, разработанной и изготовленной совместно с чехословацкими специалистами, которая поворачивалась во время полёта и отслеживала траекторию движения кометы. С ёе помощью проводились три научных эксперимента: телевизионная съёмка ядра, измерение потока инфракрасного излучения от ядра (тем самым определялась температура его поверхности) и спектра инфракрасного излучения внутренних «околоядерных» частей комы на длинах волн от 2,5 до 12 микрометров с целью определения его состава. Исследования ИК излучения проводились при помощи инфракрасного спектрометра ИКС.

Итоги оптических исследований можно сформулировать следующим образом: ядро - вытянутое монолитное тело неправильной формы, размеры большой оси - 14 километров, в поперечнике - около 7 километров. Каждые сутки его покидают несколько миллионов тонн водяного пара. Расчёты показывают, что такое испарение может идти от ледяного тела. Но вместе с тем приборы установили, что поверхность ядра чёрная (отражательная способность менее 5%) и горячая (примерно 100 тысяч градусов Цельсия).

Измерения химического состава пыли, газа и плазмы вдоль траектории полёта показали наличие водяного пара, атомных (водород, кислород, углерод) и молекулярных (угарный газ, диоксид углерода, гидроксил, циан и др.) компонентов, а также металлов с примесью силикатов.

Проект был осуществлён при широкой международной кооперации и с участием научных организаций многих стран. В результате экспедиции «Вега» учёные впервые увидели кометное ядро, получили большой объём данных о его составе и физических характеристиках. Грубая схема была заменена картиной реального природного объекта, ранее никогда не наблюдавшегося.

В настоящее время NASA готовит три больших экспедиции. Первая из них называется «Stardust» («Звёздная пыль»). Она предполагает запуск в 1999 году космического аппарата, который пройдёт в 150 километрах от ядра кометы Wild 2 в январе 2004 года. Основная его задача: собрать для дальнейших исследований кометную пыль с помощью уникальной субстанции, называемой «аэрогель». Второй проект носит название «Contour» («COmet Nucleus TOUR»). Аппарат будет запущен в июле 2002 года. В ноябре 2003 года он встретится с кометой Энке, в январе 2006 года - с кометой Швассмана-Вахмана-3, и, наконец, в августе 2008 года - с кометой d'Arrest. Он будет оснащён совершенным техническим оборудованием, которое позволит получить высококачественные фотографии ядра в различных спектрах, а также собрать кометные газ и пыль. Проект также интересен тем, что космический аппарат при помощи гравитационного поля Земли может быть переориентирован в 2004-2008 году на новую комету. Третий проект - самый интересный и сложный. Он называется «Deep Space 4» и входит в программу исследований под названием « NASA New Millennium Program». В его ходе предполагается посадка на ядро кометы Tempel 1 в декабре 2005 года и возвращение на Землю в 2010 году. Космический аппарат исследует ядро кометы, соберёт и доставит на Землю образцы грунта.

Рис.: Проект Deep Space 4.

Наиболее интересными событиями за последние несколько лет стали: появление кометы Хейла-Боппа и падение кометы Шумахера-Леви 9 на Юпитер.

Комета Хейла-Боппа появилась на небе весной 1997 года. Её период составляет 5900 лет. С этой кометой связаны некоторые интересные факты. Осенью 1996 года американский астроном-любитель Чак Шрамек передал во всемирную сеть Интернет фотографию кометы, на которой отчётливо был виден яркий белый объект неизвестного происхождения, слегка сплюснутый по горизонтали. Шрамек назвал его «Saturn-like object» (сатурнообразный объект, сокращённо - «SLO»). Размеры объекта в несколько раз превосходили размеры Земли.

Рис.: SLO - загадочный спутник кометы.

Реакция официальных научных представителей была странной. Снимок Шрамека был объявлен подделкой, а сам астроном - мистификатором, но вразумительного объяснения характера SLO не было предложено. Снимок, опубликованный в Интернет, вызвал взрыв оккультизма, распространялось огромное количество рассказов о грядущем конце света, «мёртвой планете древней цивилизации», злобных пришельцах, готовящихся к захвату Земли с помощью кометы, даже выражение: «What the hell is going on?» («Что за чертовщина происходит?») перефразировали в «What the Hale is going on?»... До сих пор не ясно, что это был за объект, какова его природа.

23 июля появилось сообщение о том, что ядро кометы разделилось пополам.



Рис.: Мистические «глаза» кометы.

Предварительный анализ показал, что второе «ядро» - звезда на заднем плане, но последующие снимки опровергли это предположение. С течением времени «глаза» опять соединились, и комета приняла первоначальный вид. Этот феномен также не был объяснён ни одним учёным.

Таким образом, комета Хейла-Боппа была не стандартным явлением, она дала учёным новый повод для размышлений.

Рис.: Комета Хейла-Боппа и комета Галлея в ночном небе.

Другим нашумевшим событием стало падение в июле 1994 года короткопериодической кометы Шумахера-Леви 9 на Юпитер. Ядро кометы в июле 1992 года в результате сближения с Юпитером разделилось на фрагменты, которые впоследствии столкнулись с планетой-гигантом. В связи с тем, что столкновения происходили на ночной стороне Юпитера, земные исследователи могли наблюдать лишь вспышки, отражённые спутниками планеты. Анализ показал, что диаметр фрагментов от одного до нескольких километров. На Юпитер упали 20 кометных осколков.



Рис.: Падение кометы Шумахера-Леви 9 на Юпитер.

Рис.: Фотография Юпитера в ИК-диапазоне после падения кометы.

Учёные утверждают, что распад кометы на части - редкое событие, захват кометы Юпитером - ещё более редкое происшествие, а столкновение большой кометы с планетой - экстраординарное космическое событие.

Недавно в американской лаборатории на одном из самых мощных компьютеров Intel Teraflop с производительностью 1 триллион операций в секунду была просчитана модель падения кометы радиусом 1 километр на Землю. Вычисления заняли 48 часов. Они показали, что такой катаклизм станет смертельным для человечества: в воздух поднимутся сотни тонн пыли, закрыв доступ солнечному свету и теплу, при падении в океан образуется гигантское цунами, произойдут разрушительные землетрясения... По одной из гипотез, динозавры вымерли в результате падения большой кометы или астероида. В штате Аризона существует кратер диаметром 1219 метров, образовавшийся после падения метеорита 60 метров в диаметре. Взрыв был эквивалентен взрыву 15 миллионов тонн тринитротолуола. Предполагается, что знаменитый Тунгусский метеорит 1908 года имел диаметр около 100 метров. Поэтому учёные работают сейчас над созданием системы раннего обнаружения, уничтожения или отклонения крупных космических тел, пролетающих недалеко от нашей планеты.

Таким образом, выяснилось, что, несмотря на тщательное их изучение, кометы таят в себе ещё много загадок. Какие-то из этих красивых «хвостатых звёзд», время от времени сияющих на вечернем небе, могут представлять реальную опасность для нашей планеты. Но прогресс в этой области не стоит на месте, и, скорее всего, уже наше поколение станет свидетелем посадки на кометное ядро. Кометы пока что не представляют практического интереса, но их изучение поможет понять основы, причины других событий. Комета - космическая странница, она проходит через очень удалённые области, недоступные для исследований, и возможно она «знает», что происходит в межзвёздном пространстве.

3. Черные дыры

Но астероиды и кометы не единственная угроза. Существует более страшное чудовище, которое уничтожает не только планеты, но и целые Солнечные системы. Эти межзвездные истребители могут разорвать наше Солнце на части и превратить всю Землю в выжженную пустыню. Черная дыра - самая страшная убийца Вселенной.

Двигаясь достаточно с большой скоростью можно преодолеть притяжение Земли. Увеличьте скорость и преодолеете огромное притяжение Солнца, силу, которая удерживает орбиты планет на местах. Двигаясь еще быстрее, можно преодолеть притяжение миллиардов звезд, самой Галактики, Млечного пути. Но есть объект, притяжение которого преодолеть не возможно, как бы быстро мы не двигались, даже со скоростью света. Это Черная дыра. Она уничтожает все, что к ней приближается, абсолютно все.

Что делает ее такой мощной? Как можно с такой легкостью уничтожать планеты и звезды?

С помощью гравитации - силы, которая удерживает нас на поверхности планеты. Тяжелое тело притягивает к себе другое. Наша планета тяжелая. Чтобы улететь с нее, надо затратить много энергии. Но это с маленького земного шара. Если у Земли сильная гравитация, что же говорить о Солнце. Диаметр Солнца миллион километров. Это настоящий тяжеловес Солнечной системы. Но если задуматься, такое ли большое наше Солнце? Некоторые звезды еще больше. Их гравитация ошеломляющая. Но это ничто по сравнению с Черной дырой. Черная дыра обладает сумасшедшей гравитацией.

Как возникло это чудовище? Такое маленькое, но такое тяжелое?

Событие достаточно мощное, чтобы создать Черную дыру должно быть видимо во Вселенной. И недавно мы могли бы, в прямом смысле, быть его свидетелями. В Австралии работала группа под руководством профессора Брайана Бойла. Они исследовали один из видов излучения, гамма-лучи. "Ночное небо, воспринимаемое глазом, это только часть картины. Свет имеет различные формы, от радиоволн, имеющих низкую энергию до гамма-лучей, имеющих наибольшую. Наблюдая ночное небо в гамма-лучах, мы увидим фейерверк. Десятилетиями мы наблюдали интенсивные всплески гамма-излучений. Но могли только догадываться, что было их причиной. Невероятно какое-то грандиозное событие. Но какое? Проблема в том, что всплеск гамма-излучения длиться всего несколько секунд и его можно обнаружить только из Космоса. Но космические детекторы не могут фотографировать, они сообщат, что был всплеск гамма-излучения, но мы не сможем увидеть, что произошло. Мы понятия не имели, что являлось их причиной. До недавнего времени". Космические детекторы засекли вспышку огромной энергии. И впервые команда Брайана Бойла имела возможность навести на нее земные телескопы до ее исчезновения. Информация была передана на Землю и, с помощью оптического телескопа ученые попытались засечь, откуда исходить эта энергия. В итоге было обнаружено то, чего никак не ожидали. Это был свет от сверхновой. Они наблюдали взрыв звезды, сверхновой. Взрыв был мощнее тех, которые наблюдались до сих пор. В центре этого катаклизма произошло нечто поразительное и ужасное - умерла звезда, родился монстр. "Мы являлись свидетелями рождения Черной дыры". Брайан и его команда увидели смерть такой тяжелой звезды, что когда она взорвалась, вся ее масса обрушилась внутрь, а не вырвалась наружу в Космос. Эта звезда была огромна, в сто раз больше нашего Солнца и в тысячи раз ярче. Она не просто взорвалась. Только поверхностные слои вырывались наружу, все остальное резко сжалось. Звезда обрушилась сама на себя. Миллиарды миллиардов тонн звездного вещества сжимались все сильнее, пока вся звезда не превратилась в маленькую точку. Из остатков умирающей звезды рождается Черная дыра. Мы знаем, что они есть и что они смертоносны.

Но как обнаружить нечто настолько крошечное и черное, как Черная дыра? К счастью, как и большинство хищников, они оставляют следы. По ним идет охотница за Черными дырами американский астролог Жанна Лемминг. "То, что Черные дыры невидимы, не означает, что они не оказывают воздействия. Они представляют собой сильнейшие вихри и втягивают в себя материю, подобно торнадо. Вихри невидимы, пока они начинают втягивать материю, как торнадо втягивает воздух. Чем сильнее они закручиваются, тем яснее их становится видно. В случае с торнадо вы видите не ветер, а разрушение. Так же, по причиняемым ими разрушениям, мы обнаруживаем Черные дыры. Торнадо невероятно мощны, но мы их не видим, пока они не начинают втягивать вещи, скот, дома, машины, газ, дым и облака. То же и с Черными дырами. Их не видно, пока они не начинают втягивать материю". Вот что ищут астрономы. Не сами Черные дыры, а звезды, захваченные их чудовищной гравитацией. Кормящаяся Черная дыра вовсе не черна. Под воздействием монстра форма звезды искажается. вокруг звезды вращается звездный газ. Эти звездные остатки образуют сверхгорячий диск диаметром сто тысяч километров. Звезда умирает не сразу. Процесс пожирания длиться миллионы лет. Все, что Черная дыра не сможет проглотить, она выплевывает. Огромные струи гибнущей звезды извергаются в Космос. Самые эффективные Черные дыры настолько мощны, втягивают так много вещества и вращаются так быстро, что создают мощные воронки и струи из вещества. Они тонкие, но невероятно длинные, невероятно огромные. Эти струи могут пересечь всю Галактику. Они действительно громадные. Когда Черная дыра уничтожает звезду, это видно сквозь всю Вселенную. Но сама Черная дыра - это всего лишь крошечная точка в центре всего.

Когда астрономы поняли, что искать, они стали охотиться за кормящимися Черными дырами. С использованием мощных телескопов их стали находить все больше и больше. Но сколько во Вселенной Черных дыр, которые пока не кормятся? Сколько должно появиться в ближайшее время?