Астероїди як фактор загрози цивілізації

У статті стисло розглянуто деякі питання, що стосуються астероїдної небезпеки та можливих наслідків зіткнень астероїдів і комет із Землею, проаналізовано основні засади розрахунку ймовірності небезпечних зітк нень Землі з астероїдами. Показано, що астероїдна небезпека обмежує термін існування циві...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2016
Автор:	Жиляєв, Б.Ю.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2016
Назва видання:	Вісник НАН України
Теми:	Статті та огляди
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99845
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Астероїди як фактор загрози цивілізації / Б.Ю. Жиляєв // Вісник Національної академії наук України. — 2016. — № 3. — С. 70-75. — Бібліогр.: 3 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-99845
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-998452016-05-06T03:02:06Z Астероїди як фактор загрози цивілізації Жиляєв, Б.Ю. Статті та огляди У статті стисло розглянуто деякі питання, що стосуються астероїдної небезпеки та можливих наслідків зіткнень астероїдів і комет із Землею, проаналізовано основні засади розрахунку ймовірності небезпечних зітк нень Землі з астероїдами. Показано, що астероїдна небезпека обмежує термін існування цивілізації в межах 50—100 тис. років. В статье кратко рассмотрены некоторые вопросы, касающиеся астероидной опасности и возможных последствий столкновений астероидов и комет с Землей, проанализированы основные принципы расчета вероятности опасных столкновений Земли с астероидами. Показано, что астероидная опасность ограничивает срок существования цивилизации в пределах 50—100 тыс. лет. The article briefly discusses some issues relating to the asteroid hazard and possible consequences of asteroid and comet collisions with Earth, analyzes the basic principles for calculating the probability of asteroid collisions with Earth. It is shown that the asteroid hazard limits the period of existence of civilizations in the range 50—100 kyr. 2016 Article Астероїди як фактор загрози цивілізації / Б.Ю. Жиляєв // Вісник Національної академії наук України. — 2016. — № 3. — С. 70-75. — Бібліогр.: 3 назв. — укр. 0372-6436 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99845 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Статті та огляди Статті та огляди
spellingShingle	Статті та огляди Статті та огляди Жиляєв, Б.Ю. Астероїди як фактор загрози цивілізації Вісник НАН України
description	У статті стисло розглянуто деякі питання, що стосуються астероїдної небезпеки та можливих наслідків зіткнень астероїдів і комет із Землею, проаналізовано основні засади розрахунку ймовірності небезпечних зітк нень Землі з астероїдами. Показано, що астероїдна небезпека обмежує термін існування цивілізації в межах 50—100 тис. років.
format	Article
author	Жиляєв, Б.Ю.
author_facet	Жиляєв, Б.Ю.
author_sort	Жиляєв, Б.Ю.
title	Астероїди як фактор загрози цивілізації
title_short	Астероїди як фактор загрози цивілізації
title_full	Астероїди як фактор загрози цивілізації
title_fullStr	Астероїди як фактор загрози цивілізації
title_full_unstemmed	Астероїди як фактор загрози цивілізації
title_sort	астероїди як фактор загрози цивілізації
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2016
topic_facet	Статті та огляди
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99845
citation_txt	Астероїди як фактор загрози цивілізації / Б.Ю. Жиляєв // Вісник Національної академії наук України. — 2016. — № 3. — С. 70-75. — Бібліогр.: 3 назв. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT žilâêvbû asteroídiâkfaktorzagrozicivílízacíí
first_indexed	2025-07-07T09:59:46Z
last_indexed	2025-07-07T09:59:46Z
_version_	1836981826418114560
fulltext	70 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (3) ЖИЛЯЄВ Борис Юхимович — доктор фізико-математичних наук, завідувач лабораторії швидкоплинних процесів у зорях Головної астрономічної обсерваторії НАН України АСТЕРОЇДИ ЯК ФАКТОР ЗАГРОЗИ ЦИВІЛІЗАЦІЇ У статті стисло розглянуто деякі питання, що стосуються астероїд- ної небезпеки та можливих наслідків зіткнень астероїдів і комет із Зем- лею, проаналізовано основні засади розрахунку ймовірності небезпечних зітк нень Землі з астероїдами. Показано, що астероїдна небезпека обмежує термін існування цивілізації в межах 50—100 тис. років. Близько 15 років тому людство усвідомило астероїдну небез- пеку. На початку 2000 р. міністр науки Великої Британії лорд Сейнсбурі (David John Sainsbury) оголосив про створення цільової групи з вивчення потенційно небезпечних об’єктів, що зближуються із Землею. Членам цієї групи запропонували внести пропозиції уряду Великої Британії щодо міжнародної кооперації з питань потенційно небезпечних об’єктів, визна- чити характер небезпеки, можливі ризики і подальші дії. Ці- льова група під головуванням доктора Гаррі Аткінсона (Harry Atkinson), сера Кріспіна Тікелла (Crispin Tickell) і професора Девіда Вільямса (David Williams) представила свою доповідь генеральному директору Британського національного косміч- ного центру в серпні 2000 р. Ця доповідь і досі залишається найбільш актуальною працею з питань астероїдної небезпеки і характеру можливих наслідків зіткнень астероїдів і комет із Землею. Що таке астероїдна небезпека На початок 2000 р. було відомо близько 800 орбіт астероїдів, що зближуються із Землею. На рис. 1 світлим кольором пока- зано орбіти астероїдів, які перетинають орбіту Землі (астерої- ди типу Apollo і Aten) [1]. Вони є потенційно небезпечними і теоретично рано чи пізно можуть зіткнутися із Землею. Орбіти решти астероїдів (типу Amor) позначено темнішим кольором. Вони наближаються до Землі, але небезпеки для нашої плане- ти не становлять. Отже, з рисунку видно, що Земля буквально оточена морем астероїдів. doi: 10.15407/visn2016.03.070 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 3 71 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Оцінку числа об’єктів різних розмірів, що зближуються із Землею, можна здійснити або прямими спостереженнями за допомогою на- земних телескопів, або підраховуючи кількість і вимірюючи розміри кратерів на Місяці та на планетах Сонячної системи і їх супутниках. Комети можуть збільшити число небезпечних об’єктів на кілька відсотків. За даними на по- чаток 2000 р. можна було говорити приблизно про 1000 астероїдів діаметром понад 1 км, що зближуються із Землею, і близько 100 000 — з діаметром більш як 100 м. Ці цифри досить невизначені і могли змінюватися в більший чи менший бік. Серед комет найнебезпечнішими вважають довгоперіодичні комети. Їх появу найчастіше неможливо передбачити, а орбіту не можна об- числити на великому проміжку часу. Комета може завдати набагато більше шкоди, ніж ас- тероїд такої самої маси, тому що комети в се- редньому мають швидкість приблизно вдвічі більшу, ніж швидкість астероїдів, а їхні енергія і руйнівна сила зростають як квадрат швидкості. Наведені цифри дають картину в цілому, але нас більше цікавлять конкретні події, пов’язані з конкретними астероїдами. Слід уточнити саме поняття потенційно небезпечного об’єкта. Річ у тім, що орбіту астероїда не можна розра- хувати з високою точністю на великому інтер- валі часу. Точний розрахунок неможливий че- рез збурення, викликані планетами Сонячної системи і негравітаційними силами, що діють на астероїд. Наприклад, на освітлюваний Сон- цем астероїд, що обертається, діють сили, які досить складно врахувати. Вони пов’язані з випромінюванням квантів його нерівномірно нагрітою поверхнею. Ці сили незначні за вели- чиною, але здатні відводити астероїд з розра- хункової орбіти. Це так званий ефект Ярков- ського. Саме цей ефект є основним джерелом невизначеностей при розрахунках імовірнос- тей зіткнення небезпечних астероїдів із Зем- лею. Однак про це трохи пізніше, коли будемо говорити про ймовірність зіткнення об’єкта із Землею. У 1973 р. Артур Кларк у фантастичному романі «Побачення з Рамою» вигадав термін Космічна Варта (The Spaceguard). Нині у на- шому реальному світі служби Космічної Варти для пошуку, супроводження та дослідження потенційно небезпечних об’єктів, що зближу- ються із Землею, створено в США, Канаді, Ав- стралії, Італії, Великій Британії. Започаткова- но європейський проект EUNEASO Project для пошуку, супроводження та астрономічних спо- стережень потенційно небезпечних об’єктів, у якому беруть участь обсерваторії Німеччини, Франції, Швеції, Італії, Чехії та астрономічна обсерваторія Харківського університету. Зараз десятки телескопів ведуть безперерв- ний моніторинг неба в пошуках нових потен- ційно небезпечних об’єктів. Недавно запуще- но європейську космічну обсерваторію GAIA, здатну стежити за приблизно 250 000 астерої- дів аж до 20-ї зоряної величини. Однак не буде великим перебільшенням сказати, що сьогодні ми можемо виявляти, оцінювати і передбачати реально небезпечні об’єкти десь лише в 50 % випадків. Рис. 1. Орбіти близько 800 навколоземних астероїдів, відомих на початок 2000 р. Орбіти астероїдів, які пе- ретинають орбіту Землі і є потенційно небезпечними, позначено жовтим (світлим) кольором. Орбіти астеро- їдів, які наближаються до Землі, але небезпеки не ста- новлять, позначено червоним (темним) кольором [1] 72 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (3) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Картини глобальних катастроф Основними ефектами впливу об’єктів при зі- ткненнях із Землею є вибухові хвилі, океанічні цунамі, інжекції речовини в атмосферу, хімічні реакції в атмосфері під впливом високих тем- ператур, а також інспіровані зіткненнями ак- тивність вулканів і землетруси. Величина і по- тужність зазначених факторів сильно залежать від розміру потенційно небезпечного об’єкта. У процесі зіткнення внаслідок високих тем- ператур в ударній хвилі починаються хімічні зміни в атмосфері. Може розпочатися горіння азоту в кисні з утворенням оксидів азоту, які стають джерелом кислотних дощів і руйнують озоновий шар, що захищає Землю від сонячно- го ультрафіолетового випромінювання. Зіткнення спричинює значні зміни в атмо- сфері. У ній з’являється величезна кількість розплавлених часточок ґрунту, здатних запа- лити будь-який горючий матеріал, що призво- дить до масштабних пожеж. Пожежі генерують багато сажі і отруюють повітря піротоксинами. Часточки можуть залишатися в повітрі про- тягом кількох місяців або навіть кількох ро- ків. Значна кількість таких часточок ослаблює потік сонячного світла. Підвищена кількість води, що надходить в атмосферу з океанів, призведе до утворення кристалів льоду на час- точках. У результаті настане глобальне охоло- дження поверхні Землі — так званий феномен «ядерної зими». Ми й тепер можемо спостерігати сліди ми- нулих катастроф на Землі, планетах і супутни- ках планет Сонячної системи. Наприклад, 80- кілометровий кратер на зворотному боці Міся- ця, зафіксований у 1969 р. 11-ю місією Аполло (рис. 2), і озера Клірвотер (Clearwater Lakes) у Канаді діаметром 22 і 32 км (рис. 3) – мов- чазні свідки катастроф, спричинених зіткнен- нями з астероїдами. Канадські озера утвори- лися внаслідок зіткнення подвійного астеро- їда із Землею 260 млн років тому. Теоретичні розрахунки показують, що 30-кілометровий кратер — результат зіткнення з астероїдом роз- міром близько 1,7 км. Це зіткнення спричини- ло руйнування ділянки суходолу розміром з Францію чи Японію, глобальну зміну клімату, багатолітню «ядерну зиму», руйнування озо- нового шару і знищення багатьох форм життя на планеті. На Землі тільки в Тихоокеанському вогня- ному кільці налічується 526 вулканів. Понад 300 з них вивергалися в історичні часи. Гран- діозність вулканічних явищ вражає. Вивер- ження вулкана Кракатау в Зондській протоці в Індонезії в серпні 1883 р. супроводжувалося викидами шматків розпеченої лави на висоту до 50 км. Віднесений вітром вулканічний попіл вкрив 2 % території земної кулі. Найпотужні- ше виверження вулкана Тамбора на о. Сумбава в Індонезії в квітні 1815 р. викинуло в повітря Рис. 2. Кратер Дедал на зворотному боці Місяця. Зні- мок з борту космічного корабля «Аполлон-11» Рис. 3. Космічний знімок подвійного ударного кратера (Квебек, Канада) ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 3 73 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ близько 100 км3 попелу. Енергія виверження Тамбори дорівнювала 20 тис. мегатонн у тро- тиловому еквіваленті. Поодинокі виверження вулканів не станов- лять серйозної небезпеки для біосфери Зем- лі. Однак важко навіть уявити, що станеться, якщо одночасно прокинуться сотні вулканів. Зіткнення Землі з великим астероїдом може стати спусковим механізмом, який пробудить активність вулканів. Одночасне виверження десятка таких вулканів, як Кракатау, здатне за- вдати непоправної шкоди біосфері Землі. Зіткнення Землі з великим астероїдом може також спричинити масові землетруси. Унаслі- док руху тектонічних плит у надрах Землі на- копичуються пружні напруження. Коли вони досягають межі міцності гірських порід, ви- никає розрив. Накопичена енергія вивільня- ється, пружні хвилі досягають поверхні Землі, призводячи до великих руйнувань. Отже, зіткнення Землі з великим астерої- дом здатне спричинити глобальну катастрофу, стихійні лиха виникатимуть по всій планеті, завдаючи нищівного удару всьому живому. Масштаби цієї катастрофи залежать від роз- міру потенційно небезпечного об’єкта. Астеро- їд діаметром навіть у кілька кілометрів може призвести до знищення всіх розвинених форм життя на планеті, повертаючи Землю до доіс- торичних часів, коли на ній тільки почало за- роджуватися життя. Розрахунок імовірностей зіткнень Цей розділ ґрунтується на даних проекту NASA Near Earth Objects Program, що містять відо- мості про 540 небезпечних астероїдів. Проде- монструємо розрахунок імовірності небезпеч- них зіткнень Землі з астероїдами, що можуть призвести до глобальних катастроф і станови- ти загрозу існуванню багатьох форм життя на нашій планеті. Показано, що астероїдна небез- пека обмежує термін існування цивілізацій у межах 50—100 тис. років. Дані проекту Near Earth Objects Program містять відомості про ймовірність зіткнення із Землею небезпечних об'єктів, їхні розміри, моменти майбутніх зближень протягом най- ближчих 100 років [2]. Виконати точний розрахунок орбіти асте- роїда на великому проміжку часу неможливо з двох причин. По-перше, астероїд рухаєть- ся не лише під впливом гравітації Сонця, на нього діють також гравітаційні сили планет Сонячної системи. Це значно ускладнює за- вдання розрахунку орбіти, необхідну точність розрахунку на інтервалі, скажімо, 1000 років гарантувати не можна. По-друге, астероїд на- грівається Сонцем з одного боку. Нагріта час- тина астероїда випромінює більше квантів, ніж тильна, не нагріта Сонцем. Внаслідок реакції власного випромінювання астероїда (згаданий вище ефект Ярковського) виникає незначна сила, яку тим не менш потрібно враховувати при розрахунку орбіти. Ця сила залежить від форми астероїда, природи його поверхні. Най- частіше ці фактори не відомі і для різних асте- роїдів є різними. Звідси випливає, що обчис- лення точних орбіт потенційно небезпечних астероїдів, а отже, і можливих зіткнень з ними, виявляється неможливим. Для обчислення ймовірності зіткнення не- безпечних астероїдів із Землею використову- ють техніку так званих віртуальних астероїдів, що моделюють збурення планет на номінальну орбіту астероїда. Орбіти рою віртуальних асте- роїдів, який містить 100 тис. і більше об’єктів, інтегрують чисельно за часом аж до зближення із Землею. Імовірність зіткнення для реального астероїда визначається як частка віртуальних астероїдів, що зазнали зіткнення із Землею, до загальної кількості віртуальних астероїдів. Розрахунок імовірності здійснення хоча б одного зіткнення за наявності групи незалеж- них астероїдів є складною математичною зада- чею [3]. Ми наведемо лише результати таких розрахунків. Однак на прикладі одного астеро- їда продемонструємо сутність розрахунку. Припустимо, що небезпечний астероїд з імовірністю зіткнення 5·10–6 наближається до Землі кожні два роки. Легко зрозуміти, що має статися 1/5·10–6 = 2·105, тобто 200 тис. збли- жень, щоб відбулося одне зіткнення. Помно- живши цю величину на період зближення — 74 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (3) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ 2 роки, отримаємо 400 тис. років. Це оцінка часу очікування зіткнення. Серед 540 небезпечних астероїдів 17 — розмі- ром понад 300 м; 13 — більш як 400 м; 9 — понад 500 м; 2 — більше ніж 1 км. У групі астероїдів роз- міром понад 500 м імовірність зіткнення із Зем- лею коливається від 1·10–10 до 1·10–6. Астероїди розміром понад 400 м при зіткненні із Землею здатні спричинити катастрофу планетарного масштабу. Енергія такого зіткнення еквівалентна енергії вибуху 2000 мегатонн тротилу. Для групи астероїдів розміром більш як 400 м (13 об’єктів) з календарними датами потенцій- ного зіткнення від 2018 до 2199 р. імовірність того, що відбудеться хоча б одне зіткнення, дорівнює 3,3·10–3. Ця ймовірність стосується часового інтервалу в 181 рік. Звідси можна ді- йти висновку, що інтервал часу для реалізації реального зіткнення становить 181/3,3·10–3 = = 55 тис. років. Для групи астероїдів розміром понад 500 м (9 об’єктів) імовірність одного зіткнення до- рівнює 1,15·10–6 на часовому інтервалі 98 ро- ків. Інтервал часу для реального зіткнення ста- новить 85 млн років. Висновки Як зазначають автори проекту Near Earth Ob- jects Program [2], довготривала екстраполяція орбіт і невизначеності, зумовлені планетними збуреннями, можуть впливати на точність ви- значення ймовірностей зіткнення. Дослідники підкреслюють, що вони оцінюють ці ймовірнос- ті з точністю до порядку величин. Можна та- кож вважати, що інтервали часу для реалізації реального зіткнення, наведені вище, теж визна- чаються з точністю до порядку величин. Однак у будь-якому разі отримані інтервали часу для реалізації реальних зіткнень небезпечних асте- роїдів із Землею можна розглядати як час жит- тя цивілізацій, відведений для нас природою. Найнебезпечніший для Землі астероїд (29075) 1950 DA, який поки що не має власного імені, належить до сімейства Apollo (рис. 4). Він перетинає орбіту Землі раз на 2,21 року. Небезпечне зближення прогнозується в 2880 р. Розрахована ймовірність зіткнення становить 5·10–5. Формально зіткнення може реалізува- тися протягом 17 млн років. Однак, як зазна- чалося вище, одиночна оцінка ймовірності зі- ткнення визначається з точністю до порядку. Діаметр астероїда оцінюється в 1,3 км, маса — у 2 млрд тонн, швидкість зіткнення — 18 км/с, енергія — 75 тис. мегатонн у тротиловому ек- віваленті. Наслідки такого зіткнення будуть фатальними для цивілізації через глобальні руйнування, глибокі й довгострокові зміни клімату на всій планеті. Навіть дуже грубі оцінки, наведені тут, до- зволяють зробити висновок, що глобальні ка- тастрофи, пов’язані з астероїдами, відбувалися на Землі не один раз, можливо, десятки разів за всю історію існування нашої планети. Проте через мільйони років життя на Землі поновлю- валося. І ніщо не перешкоджало появі нових паростків цивілізації. Постскриптум Велике мовчання, або парадокс Фермі, є каменем спотикання в проблемі позаземних цивілізацій. Парадокс полягає в тому, що ми не спостеріга- ємо технологічних ознак існування позаземних цивілізацій, потенційну кількість яких лише в нашій Галактиці можна оцінити від кількох мільярдів до десятків мільярдів. Історичний Рис. 4. Радарне зображення астероїда (29075) 1950 DA, зроблене на радіотелескопі в Arecibo Observatory 4 бе- резня 2001 р. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 3 75 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ календар енциклопедії Britannica оцінює вік земної цивілізації в межах 70–100 тис. років. Це лише дві десятитисячні частки віку Землі з мо- менту, коли на ній зародилося біологічне жит- тя. Однією з причин, що пояснюють парадокс Фермі у Всесвіті, називають обмежений термін існування цивілізацій, що не дозволяє їм вихо- дити на рівень позаземних контактів. У цій роботі ми показали, що астероїдна не- безпека може обмежувати термін існування цивілізації в межах 50—100 тис. років. Врахо- вуючи універсальний характер процесів утво- рення планетних систем, можна припустити, що обмежений час життя цивілізацій, про- диктований астероїдною небезпекою, є уні- версальним законом Всесвіту. Мабуть, великі закони природи відводять цивілізаціям таку саму долю, як і людським життям: народжен- ня, розквіт, згасання і зникнення. Ніщо не ві- чне під Місяцем… REFERENCES [СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ] 1. Report of the Task Force on Potentially Hazardous Near Earth Objects. September 2000. http://spaceguardcentre. com/wp-content/uploads/2014/04/full_report.pdf. 2. Near Earth Objects Program. http://neo.jpl.nasa.gov/risk. 3. Handbook on probability calculations. Moscow: Voenizdat, 1970. [Справочник по вероятностным расчетам. М.: Воениздат, 1970]. Стаття надійшла 19.11.2015. Б.Е. Жиляев Главная астрономическая обсерватория Национальной академии наук Украины (Киев) АСТЕРОИДЫ КАК ФАКТОР УГРОЗЫ ЦИВИЛИЗАЦИИ В статье кратко рассмотрены некоторые вопросы, касающиеся астероидной опасности и возможных последствий столкновений астероидов и комет с Землей, проанализированы основные принципы расчета вероятности опасных столкновений Земли с астероидами. Показано, что астероидная опасность ограничивает срок существования ци- вилизации в пределах 50—100 тыс. лет. B.E. Zhilyaev Main Astronomical Observatory of National Academy of Sciences of Ukraine (Kyiv) ASTEROIDS AS A FACTOR OF THREAT TO CIVILIZATION The article briefly discusses some issues relating to the asteroid hazard and possible consequences of asteroid and comet collisions with Earth, analyzes the basic principles for calculating the probability of asteroid collisions with Earth. It is shown that the asteroid hazard limits the period of existence of civilizations in the range 50—100 kyr.

Астероїди як фактор загрози цивілізації

Репозитарії

Схожі ресурси