В ожидании конца света
Это в наше-то время говорить о конце света? Лучше уж о прошлогоднем снеге – все-таки имеет отношение к урожаю. Во всяком случае завтра его не будет, а там… наши потомки что-нибудь да придумают! Который раз объявляют очередной день Концом, но в последний момент вновь переносят исполнение «приговора Господня» на неопределенный срок. Вот и слухи о готовящимся столкновении с астероидом «1999 AN10» в середине нашего века оказались сильно преувеличенными – уточненные расчеты показали, что даже в момент наибольшего сближения нас будут разделять по меньшей мере полмиллиона километров!
А если бы не разделяли – свершились бы самые худшие опасения создателей кинофильмов «Астероид» и «Армагеддон». В момент столкновения вся кинетическая энергия астероида (e=mv2/2) мгновенно высвобождается и происходит чудовищной мощности взрыв. Приняв среднюю плотность астероидов равной 3,5х103 кг/м3, скорость – порядка 104
м/сек, а размер – километр в поперечнике, нетрудно рассчитать энергию взрыва. Но ненаглядно мереть ее джоулями – гораздо практичнее оперировать тротиловым эквивалентом. Астероид, движущийся со скоростью 4 км/сек, в момент столкновения эквивалентен такому же по массе количеству тротила, т.е. в среднем несет в себе заряд порядка 20.000.000 мегатонн. Даже в наш век атомного оружия о такой бомбе ни один полководец не смеет и мечтать (эдак всю Землю разнести недолго)! А ведь поперечник многих астероидов составляет сотни километров, а скорости столкновения доходят до пятнадцати и более километров в секунду…
Какие последствия вызовет взрыв такой силы сказать трудно – ученым до сих пор не представилось возможности проверить свои предположения на практике. Считается – наиболее благоприятно для человечества падение астероида в океан. За исключением «мелких брызг» все дело закончится гигантской морской волной, способной обойти весь Земной Шар и дважды и трижды, поднимаясь при этом на несколько километров! Но будем оптимистами – мы не сахарные, не растаем. Пока волна своим ходом до нас дойдет – переждем ее на вертолетах (только не спрашивайте: «где мы найдем столько вертолетов?»).
Правда, имеются смутные опасения насчет океанской коры, слишком тонкой, чтобы выдержать такие удары судьбы – наверняка астероид пробьет ее насквозь и… точное развитие событий геологи еще прорабатывают, но уже ясно, что по крайне мере в планетарном масштабе это ничем не грозит. А землетрясения и извержения – локальные катастрофы, никак не отражающиеся на судьбе человечества в целом.
Гораздо хуже, если астероид угораздит врезаться в какой-нибудь материк. Пыль, поднятая взрывом, будет выброшена в верхние слои атмосферы и если ее окажется много, она равномерно окутает Землю на многие годы заслонив собой Солнце.
Кинетическая энергия частичек пыли, сравнимая с силой гравитационного притяжения, позволит им долго-долго носится в воздухе, не собираясь никуда оседать. Плотность верхних слоев атмосферы недостаточно велика, чтобы столкновения с молекулами воздуха играли заметную роль. К тому же пыль недурственно поглощает солнечный свет, нагреваясь и восполняя этим потерю кинетической энергии от взаимных соударений. Тем временем, поверхность Земли охладится (по некоторым прогнозам аж до минус пятидесяти), покроется льдом и все живое на ней вымрет…
…и на долгие годы наступит «ядерная зима». В течении нескольких столетий частички пыли, сталкиваясь, будут постепенно слипаться и, потеряв подвижность, спускаться на землю… Но когда Солнце взойдет над безбрежной пустыней, боюсь, к тому времени не останется ничего живого.
Впрочем, это всего лишь модель. Ученые не могут, отдав голову на отсечение, предсказать хотя бы приближенный ход событий (а просто так болтать можно о чем угодно). Слишком много факторов вступают в игру, когда природу пытаются вывести из равновесия. Но как бы там ни было, человечеству в ядерную зиму будет очень-очень туго, поэтому возникает вопрос – а можно ли всего этого избежать? И вот тут наступает уместный момент рассказать что такое астероиды, откуда они взялись, каким макаром движутся в пространстве и как рассчитывают их траектории.
Строго определения «астероидам» не существует – астрономы относят к ним все, что меньше планеты и в отличие от комет не имеет видимого хвоста, а движется по эллипсу в одном из фокусов которого находится Солнце.
Астероиды могут захватываться планетами, становясь их спутниками, и, хотя от этого они не перестают быть астероидами, так называть их становится не принято.
Откуда взялись астероиды точно не знает никто. Зато ученные с уверенностью могут сказать откуда они взяться не могли. Популярная в середине нашего (ой, то есть уже прошлого) столетия гипотеза о взрыве гипотетической планеты Фаэтона с треском провалилась – лабораторный анализ доказал – большинство астероидов формировались в отсутствии высоких температур и никогда не претерпевали значительных давлений.
По общепринятой модели Солнечная система образовалась из газопылевого облака, а все тела в свою очередь сформировались в результате дефекта складки – давным-давно однородный газопылевой шар, окружающий Солнце, по причине осевого вращения сплющился в диск (центробежные силы в плоскости экватора диаметрально противоположны силам гравитации, в то время как у полюсов ничто не могло удержать частички газа и пыли от падения на Солнце). Из курса физики известно – в поле тяжести радиус вращения тела по круговой орбите обратно пропорционален квадрату скорости. Т.е. если бы все пылинки двигались одинаково, они бы собрались на какой-то одной орбите, сформировав одну-единственную планету. Но квадратичная зависимость многократно усиливает даже незначительную дисперсию скоростей, делая протопланетный диск гравитационно-неустойчивым, отчего он распадается на отдельные сгущения. Если коэффициент дисперсии близок к единице, порядка 2/3 всей массы диска сосредотачиваются в одной планете типа Юпитера, а остаток распределяется между всеми остальными. Мощное гравитационное поле гиганта стянуло на себя часть вещества своих соседей, отхватив приличный кусок от того, что впоследствии стало Марсом (вот почему он меньше Земли, хотя исходя из распределения дисперсии скоростей должно быть наоборот) и изрядно поистрепало строительный материал гипотетической планеты Фаэтон, оставив ей горстку мусора, по массе в сотни раз меньшую Луны. Фаэтону просто не из чего было формироваться, но даже если бы он каким-то чудом сумел образовался, тяготение Юпитера в короткие сроки вновь разрушило бы его!
Вместо Фаэтона в этой области пространства мы наблюдаем огромное количество космического щебня – «пояс астероидов». В отличие от всех остальных планет эволюция пояса еще не завершена и в настоящее время там происходят чрезвычайно любопытные процессы.
Достаточно очевидно, если два астероида столкнуться друг с другом, раздаться громкое «бабах» и во все стороны брызнут осколки. А вот то, что площадь образовавшихся осколков намного превосходит площадь исходных астероидов, слету догадается не каждый! А ведь благодаря этому вероятность взаимных столкновений экспоненциально нарастает! Ох, не зря, не зря астрономы называют пояс астероидов «каменоломней» Солнечной системы!
Чем меньше небесное тело, тем оно чувствительнее к гравитационным возмущениям, а его орбита неустойчивее. Юпитер запросто может выдернуть разлетающиеся осколки из пояса астероидов, изменив их орбиту так, что она пересечется с орбитой Земли. К счастью, вероятность столкновения с нами очень мала, но во-первых, из-за дробления астероидов со временем она неумолимо нарастает, а во-вторых, «…слон был один на всю Москву, да и того убило».
На сегодняшний день известно свыше пятисот астероидов с поперечником более километра, пересекающих орбиту Земли. Так ведь и до столкновения недалеко! И правда, статистика показывает, что такие встречи происходит приблизительно каждые 100 тысяч лет, а мелкий, неучтенный «космический мусор» падает на нас и того чаще! Но для кого «мусор», а для кого кратер на десяток-другой километров (вполне достаточно, чтобы стереть с лица земли иной уездный город попади в него астероид).
Если бы из-за различных возмущений траектории астероидов не подвергалась бы непрерывным изменениям, их вычисления давались бы без труда, а так не справляются даже современные суперкомпьютеры, – какими бы исчезающе малыми ошибки не были, неуклонно накапливаясь, они вносят все большую и большую неопределенность в положение астероида в пространстве-времени. Приходится учитывать даже такие «тонкие» физические процессы, как, например, эффект Ярковского – когда нагретая солнечными лучами поверхность вращающегося астероида уходит в тень, тепловое излучение действует подобно реактивному двигателю, чуть-чуть изменяя его орбиту.
Но даже этого «чуть-чуть» достаточно, чтобы астероид врезался в Землю или наоборот, пролетел далеко от нее!
Чтобы там ни говорили оптимисты, на сегодняшнем уровне развития науки и техники предсказать движение астероидов можно лишь на очень короткий срок (порядка нескольких десятков лет) и с посредственной точностью (плюс-минус пара сотен тысяч километров), что несравненно больше поперечника Земли.
Это только «царям природы» Земля кажется большой – в масштабах Космоса она все равно что пылинка. Нас и Солнце разделяют сто пятьдесят миллионов километров, и приблизительно в полтора раза дальше находится пояс астероидов. Погрешность ±0.01% приводит к неопределенности в расстоянии пятьдесят тысяч километров, что вчетверо больше диаметра нашего «шарика»! Поэтому, если расчетное сближение с Землей составляет менее полумиллиона километров, астрономы всерьез начинают беспокоится о столкновении (прогнозы же типа «астероид … упадает в Атлантический океан в районе острова Мадагаскар» не более чем выдумка журналистам – не верьте им, такую точность расчетов наука, в отличие от гадалок, магов и прорицателей, обеспечить ни сейчас, ни в отдаленном будущем не в состоянии!)
Но помимо известных науке астероидов, существуют огромное множество еще неоткрытых, и способных в любой момент вынырнув из космической тьмы, натворить на Земле кучу неприятностей.
С такой угрозой нельзя не считаться и небо регулярно патрулируется десятками обсерваторий – как наземными, так и космическими. Но трудно сказать, что у них все хорошо получается – многие астероиды обнаруживаются задолго после их максимального сближения с Землей или не обнаруживаются вообще!
В чем причина неудач? Во-первых, поле зрения телескопа много меньше площади небесной сферы и полный обзор требуют тысячи и тысячи экспозиций, а это – время – вполне достаточное чтобы иной астероид успел «проскользнуть».
Во-вторых, полученные снимки еще надо просматривать на предмет поиска астероидов. К счастью, они легко отличимы от звезд – ввиду значительного собственного движения их след на фотопластинке (или ПЗС-матрице – неважно) выглядит не точкой, а дугообразной линией.
Проблема в том, что астероидов в солнечной системе много больше всех вместе взятых тараканов – попробуй тут разберись – кто из них новый, а кто давным-давно открытый! Ошибки в отождествлении неизбежны и проколы случаются в обе стороны – то новый астероид проморгают, приняв его за старого знакомого, то с иным знакомым попытаются познакомится повторно.
Появление относительно дешевых сверхвысокочувствительных светоприемников позволяет снизить стоимость телескопов за счет уменьшения диаметра объектива, а современные электронные системы слежения удешевляют механическую часть – монтировку. Теперь на те же деньги можно построить значительно больше телескопов, а значит и быстрее выполнять обзор всего неба!
Хуже обстоит дело с построением приемлемо-точной теории движения малых планет – математики дымят как паровозы, но издают лишь нечленораздельное мычание – типа дайте нам еще один миллион долларов и еще один год времени…
Когда же такая теория будет построена, дело станет за малым, – вот «сталкивающийся» астероид обнаружен – как его уничтожить? Пальнуть по нем атомной ракетой? А вдруг не попадет? Подпускать засранца близко к Земле нельзя (рискованно!), а ракет, способных поразить цель на большом удалении от Земли, пока нет и в скором будущем не предвидится.
Доставить на астероид водородную бомбу космическим кораблем и разнести его в клочья к какой-то матери? А вот нет таких кораблей! Во всяком случае, стоящих на всех парах наготове, да и практики высаживания на астероид (как и сброса на него каких-нибудь девайсов) нет ни у отечественной космонавтики, ни у западной.
Пальнуть лазером? Расчеты показывают: стоит чуть-чуть подогреть поверхность астероида, как излучение, устремясь наружу подобно реактивному двигателю, заметно изменит орбиту астероида, отводя его в сторону (эффект Ярковского). Такие лазеры у землян уже есть, но применять их вряд ли рискнут – траектория-то астероида известна не точно, а с некоторой неопределенностью, как знать – не летел ли этот космический странник мимо, до тех пор, пока мы не подкорректировали его орбиту так… словом, лучше бы мы ее не корректировали.
Перечислять все остальные прожекты уничтожения астероидов – бессмысленно: до тех пор, пока они не будут проверены на практике – никакой уверенности, что хотя бы один их них сработает нет! «Мишеней» вокруг Земли летает предостаточно – так почему бы не опробовать на них хваленые высокоточные ракеты или хотя бы лазеры? Поразительно, но об этом просто «не принято» говорить, напирая на исключительную важность развития и расширения патрулирующих служб, дескать, главное заблаговременно увидеть астероид, а уж предотвратить столкновение мы как-нибудь сумеем (тут, как правило, начитается перечисление колоссального количества накопленных человечеством бомб и прочих видов взрывчатки).
Закончить статью мне бы хотелось на оптимистичной ноте. Катастрофы, как это не цинично звучит, – двигатель эволюции. Не убей что-там-у-них-было динозавров, как знать, кто бы сейчас распоряжался Землей: мы, или хвостатые пресмыкающиеся…
Биосферу Земли, как шутят учение, можно уничтожить разве что вместе с самой Землей. Так что не волнуйтесь, ничего с ней не случиться: как говорил старик Лемм – это не конец мира, это всего лишь конец нашей цивилизации…
