XV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Космические угрозы
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Космические опасности и угрозы – это события или природные явления, обусловленные влиянием космических объектов, излучений и прочих феноменов , которые по ряду параметров (масштабу распространения и воздействия, продолжительности) представляют опасность для жизнедеятельности людей, угрожают объектам народного хозяйства и нарушают текущее состояние биосферы.
Актуальность.
Действительно, любой биологический объект на Земле существует в строго определенных условиях, приспособившись за некоторое время к окружающей среде. А это значит, что все факторы, кторые могут вызвать изменение этих условий, необходимо рассматривать как потенциальные опасности для жизни данного объекта. Земля является неотъёмлемой частью вселенной и поэтому влияние космических феноменов и объектов на нашу планету и всё живое остаётся крайне высоким.
Цель.
Основываясь на этом положении, дать краткий обзор следующих космических угроз для жизни на Земле в целом и для существования цивилизации в частности. Мы рассмотрим следующие явления:
Рождение сверхновой
Солнце и солнечная активность
Астероиды и метеориты
Основная часть.
Сверхновые и их опасность
Сверхновая звезда или вспышка сверхновой — явление, в ходе которого звезда резко увеличивает свою яркость на 4—8 порядков с последующим относительно медленным затуханием вспышки. При этом верхние слои атмосферы звезды выбрасывается в космос, образуя планетарную туманность. Ядро сверхновой быстро сжимается и становится либо нейтронной звездой, либо черной дырой. Вспышка сверхновой является результатом процесса, возникающего в конце эволюции массивных звёзд (на порядок и сопровождающегося выделением огромного количества энергии в разных её формах.
По данным рассчётов и моделирования, при взрыве сверхновой на расстоянии до 50 световых лет от Солнечной системы это бы означало серьезные проблемы для всего живого на Земле, а взрыв звезды на расстоянии до 25 световых лет неминуемо привёл бы к стерилизации всего живого на поверхности Земли.
Опасными в этом случае являются два фактора:
Поток радиации и высокоэнергетических частиц уничтожил бы все живое на поверхности Земли и в океанах (правда, на дне глубоких впадин радиация была бы ослаблена и какие-то существа там имеют шансы выжить).
Излучение способно уничтожить озоновый слой Земли, защищающий в настоящее время жизнь на планете от солнечной радиации — до его восстановления о возможности существования жизни на поверхности планеты говорить не приходится.
Солнце находится на окраине галактики, соседних звезд с большой массой у нас не так много. Среди близких к нам светил есть два гиганта, которые, возможно, через несколько миллиардов лет станут сверхновыми, но этот срок не сравним с предполагаемым сроком существования цивилизации на данном этапе развития.
Солнечная активность.
Под солнечной активностью понимается весь комплекс явлений и процессов, связанных с появлением и распадом в солнечной атмосфере сильных магнитных полей.
Солнечные пятна – это области фотосферы звезды, из которых выходят чрезвычайно мощные магнитные поля. В результате таких выбросов эти зоны оказываются холоднее окружающего вещества и потому выглядят тёмными. Происходит это потому, что в это время значительно уменьшается перенос тепловой энергии через эти конкретные области. Пятна на Солнце – обычное явление, происходящее там постоянно. Истории известны лишь два временных периода, когда их не было совсем. Они названы минимумами Шперера и Маундера, и происходили несколько десятков лет в 13–14 и 17–18 веках. Именно в эти периоды климат на Земле менялся и был несколько холоднее. Таким образом, сегодня наука как минимум установиля связь между уменьшением количества солнечных пятен и изменением земного климата.
Так, маундеровский минимум многими исследователями считается наиболее холодной эпохой в современной истории человечества. С другой стороны, многие учёные считают падение солнечной активности недостаточным фактором для серьёзных климатических изменений. В качестве причин похолодания называют также частые вулканические извержения и ослабление океанической циркуляции. Тем не менее в этот период глобальная температура снизилась примерно на полградуса, а зимой стало холоднее на 1,0–1,5 С. Низкие температуры приводили к выпадению снега и заморозкам в летние месяцы. В летописях приводятся записи об ужасных последствиях сильных морозов в России: большое количество людей погибало от обморожения, у многих отмерзали уши, конечности, у лошадей лопалась шкура, а на деревьях трескалась кора.
Следующие опасные проявления солнечной активности — коронарные выбросы массы и вспышки.
Из солнечной короны происходит выброс вещества посредством энергии, накопленной в активных областях звезды. Выброс состоит из электронов и протонов с некоторым количеством кислорода и гелия. Внешне выброс выглядит, как гигантская петля.
Солнечными вспышками называют процессы выделения энергии в солнечной атмосфере. Он имеет взрывной характер. Вспышки затрагивают все слои атмосферы звезды. Выделенная энергия во время вспышек – это в основном электромагнитное и корпускулярное излучения (поток частиц). Они превращаются в потоки, называемые солнечным ветром. Этот поток движется сквозь межпланетное пространство со скоростями 300–1200 км/с. То есть, потоки энергии и корпускул до Земли они добираются за двое-трое суток. При взаимодействии с магнитным полем планеты, они вызывают его возмущения, то есть геомагнитную бурю. Геомагнитные бури происходят в основном в средних и низких широтах Земли.
Геомагнитные бури оказывают влияние на многие области деятельности человека, из которых можно выделить нарушения связи, систем навигации космических кораблей, возникновение поверхностных зарядов на трансформаторах и трубопроводах и даже разрушение энергетических систем.
На данным момент учёные проводят интенсивное моделирование и вычисление самых интенсивных солнечных вспышек, которые могут нас ожидать в будущем. Техногенные аварии, которые возникнут в результате ее влияния, могут привести к человеческим жертвам, как следует из обзоров, опубликованых в журнале New Scientist. Мощные солнечные вспышки способны нарушить работу орбитальных спутников, лишить человечество привычных систем связи и навигации. Астрофизики считают, что сверхмощные вспышки на Солнце не исключены уже в XXI веке
Астероиды
Потенциально опасные астероиды — это астероиды, чьи параметры орбит таковы, что они могут сближаться с Землёй. Пр этом их размеры таковы, что столкновение с такими астероидами может повлечь за собой значительный ущерб.
Опасными считаются те астероиды, которые:
подлетают к нашей планете на 8 млн км и ближе;
являются достаточно большими и крепкими, чтобы не развалиться при входе в плотные слои земной атмосферы;
способны достичь земной поверхности.
Всего таких объектов насчитывается более тысячи. Перечислим основные последствия столкновения с потенциально опасным астероидом.
Ударная волна от взрыва. Один из самых важных поражающих факторов, так как волна распространяется на большие площади. В случае падения астероида и последующего взрыва поэтому мощность ударной волны будет рассчитываться по тем же формулам, что и для моделирования ядерного взрыва. Помимо ударной волны в воздухе, представляют большую опасность сейсмические волны, образующиеся при отражении ударных от поверхности планеты
Тепловое излучение от взрыва. Поражённая площадь оказывается примерно в 4 раза меньше по сравнению с площадью ударной волны, однако последствия так же разружительны. Все леса и постройки на этой территории начинают загораться — возникает масса очагов пожаров.
Выброс пыли в атмосферу во время взрыва и при активизации ближайших вулканов, «разбуженных» сейсмическими волнами. Пыль распространяется по всей атмосфере планеты, проникая в стратосферу. Из-за неё могут измениться оптические или химические свойства воздушной оболочки, то есть количество солнечного излучения, которое достигает поверхности, резко падает, температура на планете снижается.
Выброс в атмосферу токсичных веществ. При столкновении астероида с Землёй в результате воздействия высокого давления и температуры на земные породы могут образоваться токсичные вещества (CO2 (углекислый газ), CO (монооксид углерода), HCN (синильная кислота) и другие).
Цунами. Они могут возникнуть в результате падения астероидов диаметром более 100 метров в прибрежных районах морей и океанов Земли.
Электромагнитные возмущения, вызванные взрывом. Это повлечёт магнитные бури, что может привести к выходу из строя электрооборудования.
Выводы
Таким образом, подводя итог данной работы автор делает такие выводы. После анализа доступной научной информации можно констатировать: многие космические явления, объекты и феномены несут угрозу жизни на Земле и человеческой цивилизации. Поэтому необходимы скорейшие разработки программ по защите нашей планеты, экономики и инфраструктуры всех государств от космических угроз.
Список литературы
https://ru.wikipedia.org/wiki/Сверхновая_звезда
http://light-science.ru/kosmos/vselennaya/sverhnovaya-zvezda.html
https://kosmosgid.ru/zvyozdy/sverhnovye-zvezdy
https://www.shkolazhizni.ru/world/articles/106555/
https://ru.wikipedia.org/wiki/Солнечная_активность
https://kosmolog.ru/solnechnaya-aktivnost.html
https://fb.ru/article/353428/maunderovskiy-minimum-osobennosti-i-posledstviya
https://ria.ru/20091030/191289322.html
https://in-space.ru/solnechnye-vspyshki-i-magnitnye-buri/
https://kosmosgid.ru/nebesnie-tela/opasnye-asteroidy
https://o-kosmose.ru/solnechnaya-sistema/potentsialno-opasnye-asteroidy-dlya-zemli