Последствия падения на Землю крупных астероидов

Публикуется с разрешения автора

Владислав Пустынский.

email: venjamin@icom.ee
URL: http://www.aai.ee/~vladislav

Характер угрозы

В последнее время тема столкновения нашей планеты с крупными небесными телами стала довольно широко обсуждаться как в научных кругах, так и в средствах массовой информации. Во многом это связано с появлением на экранах сразу двух фильмов-катастроф ("Armageddon" и "Deep Impact"). Поскольку и представленным на экране событиям, и популярным сообщения в прессе явно недостаёт точности, то я решил произвести самостоятельное исследование вопроса на основе сообщений в литературе и публикаций в Интернете.

Проблема распадается на две части: последствие самого столкновения и способы его прогнозирования и предотвращения.

Основную опасность в глобальном масштабе представляют астероиды с радиусом больше 1 км. Столкновение с меньшими по размеру телами может вызывать значительные локальные разрушения (вспомним Тунгусское явление), но не приводит к глобальным последствиям. Чем больше астероид, тем меньше вероятность столкновения его с Землёй. Частоту падения на нашу планету астероидов разных размеров иллюстрирует Таблица 1: [1, 2, 3]

Числа в таблице приблизительные, поскольку оценки разных авторов расходятся в пределах половины порядка. Основания для расчётов самые разные - количество ударных кратеров на Земле и других планетах, частота пролёта крупных тел мимо Земли и др. Простейшую оценку можно сделать самостоятельно. По сообщениям прессы, каждый год регистрируется 2-3 пролёта на расстоянии (0,5-3) млн. км от Земли тел диаметром (100-1000) м (любопытно отметить, что часто пролёт обнаруживается уже после максимального сближения тела с Землёй). Пренебрегая при грубом подсчёте гравитационным привлечением со стороны Земли и считая столкновения случайными, мы можем определить частоту столкновения с телами указанного размера. Для этого умножим поперечное сечение мишени (Земли), равное 4·Pi·(6400 км)², на частоту пролёта астероида в расчёте на 1 км² - она составляет приблизительно ~3/(4·Pi·1,7 млн. км)². Обратная величина от вычисленного значения и будет равна количеству лет, проходящему в среднем между двумя столкновениями. Мы получим цифру ~25 тыс. лет (на самом деле несколько меньше, если учесть ещё влияние земной гравитации и то, что некоторые пролёты остались незамеченными). Это вполне согласуется с данными Таблицы 1.

Как видно из Таблицы 1, столкновения с крупными астероидами происходят довольно редко, в сравнении с длительностью истории человечества. Тем не менее, редкость явления не означает периодичности; поэтому, учитывая случаянный характер явления, нельзя исключить столкновения в любой момент времени - разве что вероятность такого столкновения достаточно мала, по отношению к вероятности других угрожающих отдельному человеку катастроф (природные катаклизмы, аварии и т.д.). Однако из Таблицы 1 следует и другой вывод: в геологическом и даже в биологическом масштабе времени столкновения не так уж редки. За всю историю Земли на неё упало несколько тысяч астероидов диаметром около 1 км и десятки тел диаметром более 10 км. Как известно, жизнь на Земле существует гораздо дольше. Хотя делается множество предположений о катастрофическом воздействии столкновений на биосферу, ни одно из них ещё не получило убедительного доказательства. Достаточно упомянуть, что далеко не все специалисты согласны с гипотезой о вымирании динозавров вследствие столкновения Земли с крупным астероидом 65 тыс. лет назад. У противников этой идеи (к ним относятся немало палеонтологов) имеется много обоснованных возражений. Они указывают на то, что вымирание происходило постепенно (миллионы лет) и затронуло лишь некоторые биологические виды, в то время как другие не пострадали заметно на разделе эпох. Глобальная катастрофа неизбежно затронула бы все виды. Кроме того, в биологической истории нашей планеты неоднократно случалось исчезновение со сцены целого ряда видов, однако специалистам не удаётся уверенно связать эти явления с какой-либо катастрофой.

Таким образом, на основе исторических данных мы можем сделать оптимистичный вывод: столкновения с астероидами не ведут к глобальным вымираниям.

Какие космические тела могут угрожать столкновением с Землёй в ближайшее время? Это, во-первых, астероиды, а во-вторых, кометы.

Диаметры астероидов варьируются от нескольких метров до сотен километров. К сожалению, к настоящему моменту открыта лишь малая часть астероидов. Тела размером порядка 10 км и меньше с трудом поддаются обнаружению и могут остаться незамеченными вплоть до самого момента столкновения. Список неоткрытых ещё тел большего диаметра вряд ли можно считать значительным, поскольку число крупных астероидов существенно меньше числа мелких. Видимо, потенциально опасных астероидов (то есть в принципе могущих столкнуться с Землёй в течение времени порядка миллионов лет), чей диаметр превышал бы 100 км, практически нет. Скорости, с которыми происходят столкновения с астероидами, могут составлять от ~5 км/с до ~50 км/с, в зависимости от параметров их орбит. Исследователи сходятся на том, что средней скоростью столкновения следует полагать ~(15-25) км/с.

Столкновения с кометами ещё менее предсказуемы, поскольку большинство комет прилетают во внутренние области Солнечной системы как бы из "ниоткуда", то есть из очень удалённых от Солнца районов. Они остаются незамеченными до тех пор, пока не приблизятся к Солнцу достаточно близко. С момента обнаружения до прохода кометы через перигелий (и до возможного столкновения) проходит не более нескольких лет; затем комета удаляется и снова исчезает в глубинах космоса. Таким образом, остаётся совсем мало времени, чтобы предпринять необходимые меры и предотвратить столкновение (хотя приближение крупной кометы не может остаться незамеченным, в отличие от астероида). Скорости сближения с Землёй у комет значительно больше, чем у астероидов (это связано с сильной вытянутостью их орбит, и Земля оказывается вблизи точки наибольшего сближения кометы с Солнцем, где её скорость максимальна). Скорость при столкновении может достигать ~70 км/с. При этом размеры крупных комет не уступают размерам средних астероидов ~(5-50) км (их плотность однако меньше плотности астероидов). Но именно из-за большой скорости и сравнительной редкости пролёта комет через внутренние области Солнечной сисемы их столкновения с нашей планетой маловероятны.

О предупреждении столкновения можно сказать следующее. По состоянию на сегодняшний день не существует системы, которая гарантировала бы обнаружение угрожающего объекта до столкновения с ним. Таким образом, столкновение может произойти неожиданно, до того, как будут предприняты какие-нибудь меры (для его предотвращения или хотя бы снижения предстоящего ущерба). Построение такой системы предупреждения находится только в стадии разработки и сопряжено со значительными техническими сложностями. Если же говорить именно о предотвращении столкновения, то cложность многократно возрастает. По грубым оценкам, чтобы успеть предпринять необходимые меры (послать космический зонд для разрушения или отклонения астероида), требуется обнаружить астероид приблизительно за десять лет до момента столкновения. Около пяти лет ушло бы на подготовку миссии (очевидно, один или несколько автоматичесих зондов с мощным термоядерным устройством, которое должно быть взорвано на или под поверхностью небесного тела), полёт занял бы несколько лет, и, наконец, само воздействие на астероид должно быть оказано за несколько месяцев до прогнозируемого столкновения, чтобы параметры орбиты космического тела изменились бы настолько, что увели бы его с траектории удара. Не следует забывать, что взрываемое устройство должно обладать большой мощностью, а следовательно, и весом. Мощность и вес устройства сильно зависят от того промежутка времени до столкновения, за который оно приведено в действие. Если это время велико (несколько лет), даже сравнительно слабое воздействие на астероид (и, соответственно, малое изменение его орбиты) будет достаточно, чтобы избегнуть столкновения. Если время до удара мало, необходимая мощность (и вес) заряда многократно возрастает, а это чрезвычайно усложняет задачу миссии. Таким образом, для эффективного воздействия на астероид важно заметить его с большим упреждением. Если в запасе имеется даже пять лет, столкновение практически неизбежно. Тем не менее, и в этом случае можно успеть эвакуировать район, где произойдёт столкновение, поскольку координаты удара поддаются достаточно точному расчёту.

В заключение вводной части необходимо отметить, что, несмотря на многочисленные публикации в прессе, по состоянию на сегодняшний день ни один из известных космических объектов не угрожает столкновению с Землёй в ближайшие десятилетия. Сообщения об угрозе столкновения в 2024 или 2028 году не имеют под собой серьёзного обоснования, так как, согласно уточнённым расчётам орбиты, объект, о котором идёт речь, разойдётся с нашей планетой на значительном расстоянии. Разумеется, это не относится к неоткрытым ещё объектам, появление которых в окрестностях Земли непредсказуемо.

Далее мы подробнее рассмотрим явления, происходящие при столкновении, и возможные последствия.

Этапы столкновения

Столкновение с крупным астероидом - одно из самых масштабных явлений для нашей планеты. Оно очевидно, оказало бы влияние на все без исключения оболочки Земли - литосферу, атмосферу, океан и, разумеется, на биосферу. К сожалению, мне не удалось найти в литературе сценария, который охватывал бы все аспекты такого столкновения. Однако, имеются теории, описывающие процесс образования ударных кратеров; влияние же столкновения на атмосферу и климат (наиболее важное с точки зрения воздействия на биосферу планеты) сходно со сценариями ядерной войны и крупнейшими вулканическими изверженими, также приводящими к выбросу в атмосферу большого количества пыли (аэрозоля). Конечно, масштабы явлений в определяющей степени зависят от энергии столкновения (то есть в первую очередь от размеров и скорости астероида). Обнаружено однако, что при рассмотрении мощных взрывных процессов (начиная от ядерных взрывов с тротиловым эквивалентом несколько килотонн и до падения самых крупных астероидов) применим принцип подобия. Согласно этому принципу, картина происходящих явлений сохраняет свои общие черты во всех масштабах энергии. [2]

Рассмотрим, для определённости, характер процессов, сопутствующих падению на Землю круглого астероида диаметром 10 км (то есть величиной с Эверест); примем в качестве скорости астероида при падении 20 км/с. Зная плотность астероида, нетрудно найти энергию столкновения по формуле E=M·v²/2, где M=Pi·D³·ro/6, ro - плотность астероида, m, v и D - его масса, скорость и диаметр. Плотности космических тел могут варьироваться от 1500 кг/м³ для кометных ядер до 7000 кг/м³ для железных метеоритов. Астероиды имеют железо-каменный состав (различный для разных групп). Можно принять в качестве плотности падающего тела. ro~5000 кг/м³. Тогда энергия столкновения составит E~5·10²³ Дж. В тротиловом эквиваленте (при взрыве 1 кг тротила выделяется 4,2·10⁶ Дж энергии) это составит ~1,2·10⁸ Мт. Самая мощная из термоядерных бомб, испытанных человечеством, ~100 Мт, имела в миллион раз меньшую мощность. Для сравнения масштабов, в Таблице 2 приведены энергии других природных явлений.

При анализе Таблицы 2 следует иметь ввиду также время, за которое энергия выделяется, и площадь зоны события. Землетрясения происходят на большой площади и энергия выделяется за время порядка часов; разрушения при этом имеют умеренный характер и распределены равномерно. При взрывах бомб и падениях метеоритов локальные разрушения катастрофичны, но их масштаб быстро убывает по мере удаления от эпицентра. Из Таблицы 2 следует и другой вывод: несмотря на колоссальное количество выделяемой энергии, по масштабам падение даже крупных астероидов сравнимо с другим мощным природным явлением - вулканизмом. Взрыв вулкана Тамбора не был самым мощным даже в историческое время. А поскольку энергия астероида пропорциональна его массе (то есть кубу диаметра), то при падении тела диаметром 2,5 км выделилось бы меньше энергии, чем при взрыве Тамбора. Взрыв вулкана Кракатау был эквивалентен падению астероида диаметром 1,5 км. Влияние вулканов на климат всей планеты общепризнано, однако неизвестно, чтобы крупные вулканические взрывы имели катастрофический характер (к сравнению воздействия на климат вулканических извержений и падения астероидов мы ещё вернёмся).

Что происходит непосредственно при падении астероида?

Тела с массой меньше 1 т практически полностью разрушаются при полёте через атмосферу, при этом наблюдается болид. Часто метеорит полностью теряет в атмосфере свою начальную скорость и при ударе имеет уже скорость свободного падения (~200 м/с), образуя углубление чуть больше своего диаметра. Однако для крупных метеоритов потеря скорости в атмосфере практически не играет роли, а сопутствующие сверхзвуковому пролёту явления теряются по сравнению с масштабом явлений, происходящих при столкновении астероида с поверхностью.

Удар массивного астероида о горные породы приводит к возникновению давлений, при которых порода ведёт себя, как жидкость. По мере углубления астероида в мишень он увлекает за собой всё большие массы вещества. В месте удара вещество астероида и окружающие породы моментально плавятся и испаряются. В грунте и теле астероида возникают мощные ударные волны, которые раздвигают и выбрасывают вещество в стороны. Ударная волна в грунте движется впереди падающего тела несколько впереди него; ударные волны в астероиде сначала сжимают его а затем, отразившись от тыловой поверхности, разрывают его на части. Развиваемое при этом давление (до 10⁹ бар) достаточно для полного испарения астероида. Происходит мощный взрыв. Исследования показывают, что для крупных тел центр взрыва находится вблизи поверхности земли или чуть ниже, то есть десятикилометровый астероид углубляется на 5-6 км в мишень. При взрыве из образующегося кратера выбрасывается вещество метеорита и окружающие раздробленные горные породы. Ударная волна в грунте распространяется, теряя энергию и разрушая породы. При достижении предела разрушения рост кратера прекращается. Достигнув границы раздела сред с разными прочностными свойствами, ударная волна отражается и приподнимает породы в центре образовавшегося кратера - так возникают центральные поднятия, наблюдаемые во многих лунных цирках. Дно кратера состоит из разрушенных и частично переплавленных пород (брекчий). К ним добавляются выброшенные из кратера и падающие обратно обломки, заполняющие цирк.

Приблизительно можно указать размеры образовавшейся структуры. Поскольку кратер образуется в результате взрывного процесса, он имеет приблизительно круглую форму, независимо от угла падения астероида. Лишь при малых углах (до >30° от горизонта) возможна некоторая вытянутость кратера. Объём структуры значительно превышает размеры упавшего астероида. Для крупных кратеров установлено следующее приблизительное соотношение между его диаметром и энергией образовавшего кратер астероида: E~D⁴, где E - энергия астероида, D - диаметр кратера. Диаметр кратера, образованного 10-километровым астероидом, составит 70-100 км. Начальная глубина кратера составляет обычно 1/4-1/10 от его диаметра, то есть в нашем случае 15-20 км. Заполнение обломками несколько уменьшит эту величину. Граница раздробления пород может достигнуть глубины 70 км. Удаление с поверхности такого количества породы (приводящее к уменьшению давления на глубинные слои) и захождение зоны раздробления в верхнюю мантию может вызвать возникновение вулканических явлений на дне образовавшегося кратера. Объём испарившегося вещества, вероятно, превысит 1000 км³; объём расплавленной породы будет в 10, а раздробленной - в 10000 раз превысит эту цифру (энергетические подчёты подтверждают указанные оценки). Таким образом, в атмосферу будет выброшено несколько тысяч кубических километров расплавленной и разрушенной породы. Последовательность событий, происходящих при падении, воспроизведена на Рис. 1. [1]

Рис. 1. Последовательные стадии при падении астероида на твёрдую поверхность. Щёлкните по рисунку, чтобы увидеть его в натуральную величину.

Падение астероида на водную поверхность (более вероятное, исходя из соотношения площади материков и суши на нашей планете) будет иметь сходные черты. Меньшая плотность воды (означающая меньшие энергетические потери при проникновении в воду) позволит астероиду сильнее углубиться в водную толщу, вплоть до удара о дно, и произойдёт взрывное разрушение на большей глубине. Ударная волна достигнет дна и образует на нём кратер, а в атмосферу, кроме породы со дна, будет выброшено порядка нескольких тысяч кубических километров водяного пара и аэрозоля.

Существует значительная аналогия между тем, что происходит в атмосфере при ядерном взрыве и при падении астероида, конечно, с учётом разницы в масштабах. В момент столкновения и взрыва астероида образуется гигантский огненный шар, в центре которого давление чрезвычайно велико, а температуры достигают миллионов кельвинов. Сразу же после образования шар, состоящий из испарённых пород (воды) и воздуха начинает расширяться и всплывать в атмосфере. Ударная волна в воздухе, распространяясь и затухая, сохранит разрушающую способность вплоть до нескольких сотен км от эпицентра взрыва. Поднимаясь, огненный шар будет увлекать за собой огромное количество породы с поверхности (так как при всплытии под ним образуется разряжение). По мере подъёма огненный шар расширяется и деформируется в тороид, образуя характерный "гриб". По мере расширения и вовлечения в движение всё больших масс воздуха температура и давление внутри шара падают. Всплытие будет продолжаться до тех пор, пока давление не уравновесится наружным. При килотонных взрывах огненный шар уравновешивается до высот ниже тропопаузы (<10 км). Для более мощных, мегатонных взрывах шар проникает в стратосферу. Огненный шар, образовавшийся при падении астероида, поднимется ещё выше, возможно, до 50-100 км (поскольку подъём происходит за счёт зависящей от плотности среды архимедовой силы, а с высотой плотность атмосферы быстро падает, больший подъём невозможен). Постепенно остатки огненного шара рассеиваются в атмосфере. Значительная часть испарённой породы конденсируется и выпадает локально, вместе с крупными кусками и затрвердевшим расплавом. Наиболее мелкие аэрозольные частицы остаются в атмосфере и разносятся.

Краткосрочные последствия столкновения

Совершенно очевидно, что локальные разрушения будут катастрофичны. В месте падения площадь диаметром более 100 км будет занята кратером (вместе с валом). Сейсмический толчок, вызванный ударной волной в грунте, окажется разрушительным в радиусе более 500 км, так же как и ударная волна в воздухе. В меньшем масштабе разрушению подвергнутся районы, находящиеся, возможно, до 1500 км от эпицентра.

Уместно будет сравнить последствия падения с другими, земными катастрофами. Землетрясения, обладая существенно меньшей энергией, тем не менее вызывают разрушения на значительных площадях. Полное разрушение возможно на расстояниях в несколько сотен км от эпицентра. Следует учесть также, что значительная часть населения сосредоточена именно в сейсмически опасных зонах. Если же представить падение астероида меньшего радиуса, то площадь вызванных им разрушений будет уменьшаться приблизительно пропорционально 1/2 степени его линейных размеров. То есть для тела диаметром 1 км кратер будет 10-20 км в диаметре, а радиус зоны разрушения - 200-300 км. Это даже меньше, чем при крупных землетрясениях. Во всяком случае, при колоссальных локальных разрушениях, о глобальных последствиях самого взрыва на суше говорить не приходится. [2, 3]

Последствия падения в океан могут привести к катастрофе в больших масштабах. Вслед за падением возникнет цунами. О высоте этой волны трудно судить. По некоторым предположениям, она может достигать сотен метров, однако точные расчёты мне неизвестны. Очевидно, что механизм возникновения волны здесь существенно отличается от механизма генерации большинства цунами (при подводных землетрясениях). Настоящая цунами, способная распространяться на тысячи километров и достигать берегов, должна иметь достаточную длину в открытом океане (сто и более километров), что и обеспечивается землетрясением, которое происходит при сбросовом сдвиге большой длины. Неизвестно, обеспечит ли мощный подводный взрыв возникновение длинной волны. Известно, что при цунами, возникающих вследствие подводных извержений и оползней, высота волны действительно бывает очень большой, но из-за малой длины она не может распространиться через весь океан и сравнительно быстро затухает, причиняя разрушения лишь в прилегающих районах (об этом смотри ниже). В случае же возникновения огромной настоящей цунами (как мы видели, это возникновение не является достоверным неизбежным последствием падения) будет наблюдалась бы картина, сходная с тем, что мы видели в фильме "Deep Impact" - колоссальные разрушения во всей прибрежной зоне океана, затопление островов, вплоть до высот ниже высоты волны. При падении астероида в закрытый или ограниченный водоём (внутреннее или межостровное море) разрушению подвергнутся практически только его побережье.

В недавней истории человечества наблюдались цунами высотой до 70 м и более, хотя основная часть цунами не превышает 20 м. Цунами, возникшее при взрыве вулкана Кракатау в 1883 году, создало цунами высотой около 40 м, предположительная высота цунами при взрыве вулкана Тира в Средиземном море (ок. 1500 г. до н.э.) составляла до 100 м. Самой высокой была цунами, возникшая в заливе Литуя на Аляске в результате гиганского оползня (спровоцированного землетрясением) - 600 м! На противоположном берегу залива всё был уничножено до этой отметки. Тем не менее, непосредственные разрушения, причинённые этими последними цунами, имели лишь локальный характер. Таким образом, падение в океан, возможно, тоже не привело бы к глобальным последствиям. [3]

Однако нельзя забывать и о том, что гигантские локальные разрушения будут несравнмы со всем, с чем сталкивалось человечество до сих пор. Падение в густонаселённом районе привело бы к мгновенной гибели десятков, если не сотен тысяч человек. Разрушение ядерных объектов к тому же может действительно привести к глобальным последствиям, потому что разнос заражённого материала в масштабе всей планеты будет неизбежен [6]. Во всяком случае, не следует преувеличивать вероятность падения в густонаселённом районе, так как площадь пустынных территорий значительно больше.

Если бы объект был обнаружен за некоторое время до его падения, то удалось бы предпринять меры для снижения локального ущерба. Поскольку точные координаты места падения можно расчитать за короткое время (порядка нескольких дней, если до падения остаются месяцы), то становится реальной полная эвакуация опасной зоны (опять же, если на то хватит времени - в зависимости от количества населения в эвакуируемом районе).

Помимо разрушений, непосредственно связанных с падением и следующих сразу за ним, следует рассмотреть и отдалённые последствия столкновения, его воздействие на климат всей планеты и возможный ущерб, причиняемый экосистеме Земли в целом. Сообщения в прессе полны предупреждений о наступлении "ядерной зимы" или наоборот, "парникового эффекта" и глобального потепления. Рассмотрим ситуацию подробнее.

Долговременные последствия столкновения

Как было указано выше, падение 10-километрового астероида приведёт к одновременному выбросу в атмосферу до 10⁴ км³ вещества. Однако эта цифра, вероятно, завышена. Согласно расчётам для ядерных взрывов, объём выброшенного грунта составляет около 100 тыс. т/Мт для менее мощных взрывов и медленно снижается начиная с мощности 1 Мт [6]. Исходя из этого, в нашем случае масса выброшенного вещества не превысит 6·10³ млрд. т, или 1500 км³. Заметим, что эта цифра лишь десятикратно превышает выброс вулкана Тамбора в 1815 году (150 км³). Основную долю выброшенного материала будут составлять крупные частицы, которые выпадут из атмосферы в течение нескольких часов или дней непосредственно в районе столкновения. Долговременные климатические последствия следует ожидать лишь от субмикронных частиц, заброшенных в стратосферу, где они могут оставаться долгое время и будут разнесены по всей поверхности планеты за срок около полугода. Доля таких частиц в выбросе может составить до 5 %, то есть 300 млрд. т [6, 7]. В расчёте на единицу площади земной поверхности это составит 0,6 кг/ м² - слой около 0,2 мм толщиной. При этом на 1 м² приходится 10 т воздуха и >10 кг водяного пара.

Из-за высоких температур в месте взрыва выброшенное вещество практически не содержит дыма и сажи (то есть органики); но некоторая доля сажи добавится в результате пожаров, которые могут охватить территории в районе эпицентра. Вулканизм, проявления которого не исключены на дне возникшего кратера, по своим масштабам не будет превышать обычные извержения, а потому не добавит существенного вклада к общей массе выброса. При падении астероида в океан будет выброшены тысячи кубических километров водяного пара, однако по сравнению с общим количеством содержащейся в атмосфере воды его вклад будет малосущественным.

В целом, влияние выброшенного в атмосферу вещества можно рассматривать в рамках сценариев последствий ядерной войны. Хотя мощность взрыва астероида десятикратно превзойдёт суммарную мощность взрывов в самом жёстком из упомянутых сценариев, его локальный характер, в отличие от охватывающей всю планету войны, обуславливает сходство предполагаемых последствий (так, взрыв 20-килотонной бомбы над Хиросимой привёл к разрушениям, эквивалентным обычной бомбардировке суммарной мощностью взрывов 1 килотонна тротиловых бомб) [5].

Существует множество предположений о влиянии большого количества выброшенного в атмосферу аэрозоля на климат. Непосредственное изучение этих воздействий возможно при исследовании крупных вулканических извержений. Наблюдения показывают в целом, что при самых мощных извержениях, сразу вслед за которыми в атмосфере остаётся несколько кубических километров аэрозоля, в ближайшие два-три года повсеместно понижаются летние температуры и повышаются зимние (в пределах на 2-3°, в среднем значительно меньше). Происходит уменьшение прямой солнечной радиации, доля рассеянной повышается. Увеличивается доля поглощённого атмосферой излучения, температура атмосферы растёт, температура поверхности падает. Тем не менее, эти эффекты не имеют длительного характера - атмосфера достаточно быстро очищается. За время порядка полугода количество аэрозоля уменьшается десятикратно. Так, через год после взрыва вулкана Кракатау в атмосфере сохранилось около 25 млн. т аэрозоля, по сравнению с начальными 10-20 млрд. т. Разумно предположить, что после падения астероида очищение атмосферы будет происходить в том же темпе. Следует учесть также, что уменьшению потока получаемой энергии будет сопутствовать и уменьшение потока теряемой с поверхности энергии, вследствие усиления её экранирования - "парниковый эффект". Таким образом, если вслед за падением и произойдёт падение температур на несколько градусов, уже через два-три года климат практически вернётся к нормальному состоянию (например, через год в атмосфере останется около 10 млрд. т аэрозоля, что сравнимо с тем, что было сразу после взрыва Тамборы или Кракатау). Следовательно, хотя климатические последствия столкновения будут ощущаться и через десять лет, о многолетней "ядерной зиме", картинами которой переполнена пресса, говорить не приходится. [6, 7]

Выводы

Падение астероида безусловно представляет собой одну из самых больших катастроф для нашей планеты. Его воздействие легко сравнимо с другими, более частыми естественными катастрофами, такими, как взрывное извержение вулкана или крупное землетрясение, а может и превзойти их по силе воздействия. Падение приводит к тотальным локальным разрушениям, а общая площадь зоны поражения может достичь нескольких процентов от всей площади планеты. Однако падения действительно крупных астероидов, способных оказать глобальное воздействие на планету, достаточно редки в масштабах времени существования жизни на Земле.

Тем не менее, популярная пресса зачастую преувеличивает как опасность столкновения, так и его возможные последствия; в то же время преувеличивается способность человечества в настоящий момент предотвратить столкновение. Сравнение реальных масштабов столкновения с другими природными явлениями не подтверждает рисуемые "чёрные" сценарии глобальной катастрофы, мгновенного уничтожения значительной части человечества и следующей за этим "ядерной зимы", приводящей к практически полному вымиранию существующей биосферы.

Согласно оценкам, сделанным в настоящей статье, предсказание столкновения с астероидом до сих пор не гарантировано и является делом случая. Нельзя исключить, что столкновение произойдёт совершенно неожиданно. При этом для предотвращения столкновения необходимо иметь запас времени порядка 10 лет. Обнаружение астероида за несколько месяцев до столкновения позволила бы эвакуировать население и ядерно-опасные предприятия в зоне падения.

Столкновение с астероидами малого размера (до 1 км диаметром) не приведёт к сколько-нибудь заметным общепланетным последствиям (исключая, конечно, практически невероятное прямое попадание в район скопления ядерных материалов). Столкновение с более крупными астероидами (примерно от 1 до 10 км диаметром, в зависимости от скорости столкновения) сопровождается мощнейшим взрывом, полным разрушением упавшего тела и выбросом в атмосферу до нескольких тысяч км³ породы. По своим последствиям это явление сравнимо с наиболее крупными катастрофами земного происхождения, такими как взрывные извержения вулканов. Разрушение в зоне падения будут тотальными, а климат планеты скачкообразно изменится и придёт в норму лишь через несколько лет (но не десятилетий и столетий!) Преувеличенность угрозы глобальной катастрофы подтверждается тем фактом, что за свою историю Земля перенесла множество столкновений с подобными астероидами и это не оставило доказанно заметного следа в её биосфере (во всяком случае, далеко не всегда оставляло). Лишь столкновение с более крупными космическими телами (диаметром более ~15-20 км) может оказать более заметное влияние на биосферу планеты. Такие столкновения происходят реже, чем раз в 100 млн. лет, и у нас пока нет методик, позволяющих даже приблизительно расчитать их последствия.

Литература

1. "Взрывные кратеры на Земле и планетах", сборник статей. - Москва, "Мир", 1968

2. Л.П.Хрянина, "Метеоритные кратеры на Земле". - Москва, "Недра", 1987

3. Зденек Кукал, "Природные катастрофы". - Москва, "Знание", 1985

4. "Следы космических воздействий на Землю", сборник научных статей. - Новосибирск, "Наука", Сибирское отделение, 1990

5. "Действие ядерного оружия". - Москва, Военное издание министерства обороны СССР, 1965

6. "Последствия ядерной войны. Физические и атмосферные эффекты" (том 1). - Москва, "Мир", 1988

7. В.Ф.Логинов, "Вулканические извержения и климат". - Ленинград, "Гидрометиздат", 1984

Апрель 1999

Copyright © Vladislav Pustynski, 1999

email: venjamin@icom.ee
URL: http://www.aai.ee/~vladislav