Исследовательская работа на тему: «Угроза нашей планете - астероид Апофис»

МОУ Ольвидовская основная общеобразовательная школа

Исследовательская работа на тему:

«Угроза нашей планете - астероид Апофис»

Работу выполнили ученики 8 класса Букинин Артем

Аникин Егор

Ильин Дмитрий

Руководитель учитель физики Мазаева М.В.

2013 г.

Оглавление

1. Введение.

2. Цели и задачи исследования.

Целью работы является изучение потенциальной угрозы нашей планете в лице возможного столкновения с астероидом «Апофис».

Гипотеза: Если астероид Апофис приблизится к нашей планете, то он может попасть под влияние законов всемирного тяготения и будет иметь место вероятность столкновения его с Землей.

При выполнении работы были поставлены следующие задачи:

• Изучить астероиды различной массы;

• Изучить негативные последствия на экологию, жизнь людей при случаях столкновений астероида с Землей.

1. Экспериментальная часть.

Глава 1. Исследование вариантов возможного столкновения астероида с Землей.

1. Известные случаи столкновения астероидов с нашей планетой.

2. Решение задач.

Глава 2. Исследование вариантов спасения человечества.

1. Общие выводы. Рекомендации.

2. Список использованной литературы.

Введение

Как прекрасен этот мир! Этот мир – наша чудесная планета Земля… С ее океанами, лесами, реками, животными, птицами и нами – людьми. Казалось бы, что нашей планете может угрожать? Оказывается, что есть угроза.

Все чаще и чаще в средствах массовой информации говорится об астероидах. Мы, дети, о них знаем больше из фильмов. К сожалению, астероиды перестают быть «киношной» страшилкой. К ним начинают проявлять серьезный интерес не только ученые, но и военные, и политики.

Так, в 2004 году астрономы обнаружили огромный астероид, направляющийся в сторону Земли. Назвали его Апофис – по имени демона, духа зла и разрушения, который в египетской мифологии стремится погрузить мир в вечную тьму. Последние годы Апофис скрывался от нас за солнечным диском и лишь в самом конце 2010 года снова оказался в зоне видимости наземных телескопов. Астрономы сумели не только его сфотографировать, но и уточнить направление полёта.

По расчётам, этот железный «молот» (Апофис состоит из железа и иридия) пролетит почти впритирку к Земле на расстоянии примерно 36 000 км – на расстоянии более близком, чем то, на котором сейчас находится большинство наших искусственных геостационарных спутников. Практически на этом расстоянии находится геостационарная орбита, на которой находятся спутники телевидения.

Будет это в 2029 году, в «несчастливый» день – в пятницу 13 апреля, как раз на следующий день после празднования 68-летия космической эры. Пролетев мимо и изменив траекторию под воздействием гравитации Земли, астероид совершит круг и вернётся к нашей планете в 2036 году.

Расчёты американских астрофизиков показывают, что на этот раз Апофис пройдёт ещё ближе к земной поверхности, задев верхние слои атмосферы. Российские учёные между тем предполагают, что за 7 лет между двумя «посещениями» траектория полёта астероида может слегка измениться из-за слабого взаимодействия с другими, далёкими от него, телами, и тогда вполне вероятно катастрофическое для нас столкновение.

В 2029 году астрономы будут знать наверняка, встретится ли Апофис в 2036 году с нашей планетой. Однако ученые настаивают, что уже сейчас нужно прорабатывать сценарии, как защититься от такого варианта развития событий — в 2029 году думать об этом будет уже поздно.

9 января этого года Апофис предоставил астрономам уникальную возможность лучше «познакомиться» со своим потенциальным противником — астероид пролетел мимо Земли на расстоянии в 14,46 млн километров. Специалисты Европейского космического агентства с помощью телескопа «Гершель» смогли получить новые данные об этом небесном теле. В частности, астрономы уточнили его размеры: ранее предполагалось, что его диаметр — около 270 метров. Новые данные свидетельствуют, что Апофис несколько больших размеров — около 320 метров.

Да, все не на шутку всполошились… Стоит ли ждать беды? Успеем ли спасти Землю в случае катастрофы или человечество постигнет участь динозавров? Попробуем это исследовать…

Экспериментальная часть

Рассмотрим, что такое астероиды и метеориты. Дословно метеорит – «камень с неба». Космическое тело размером до нескольких метров, летящее по орбите и попадающее в атмосферу Земли, называется метеорным телом, или метеороидом. Более крупные тела называются астероидами, особо яркие метеоры называют болидами. Состоят метеориты из различных веществ, по большей части из сплава железа и никеля. Метеориты делят на "упавшие" и "найденные". Если человек видел, как метеорит падал сквозь атмосферу и затем действительно обнаружил его на земле, то такой метеорит называют "упавшим". Если же он был найден случайно и опознан, что типично для железных метеоритов, то его называют "найденным". Метеоритам дают имена по названиям мест, где их нашли. В некоторых случаях обнаруживается не один, а несколько осколков.

Метеорное тело входит в атмосферу Земли на скорости от 11 до 72 км/с. На такой скорости начинается его разогрев и свечение. Если метеорное тело не сгорело в атмосфере, то по мере торможения оно теряет скорость. Кроме того, может произойти разрушение метеорного тела на фрагменты, что приводит к выпадению метеоритного дождя. Разрушение некоторых тел носит катастрофический характер, сопровождаясь мощными взрывами.

При соприкосновении метеорита с земной поверхностью на больших скоростях (порядка 2000-4000 м/с) происходит выделение большого количества энергии, в результате метеорит и часть горных пород в месте удара испаряются, что сопровождается мощными взрывными процессами, формирующими крупный округлый кратер, намного превышающий размеры метеорита. Один из самых известных кратеров в мире - Аризонский. Предполагается, что наибольший метеоритный кратер на Земле - Кратер Земли Уилкса (диаметр около 500 км).

Известные случаи столкновения астероидов с нашей планетой

Этих случаев известно достаточно, один из них известный всему миру - Тунгусский метеорит

В 1908 году над огромной территорией Восточной Сибири пролетел большой огненный шар – болид. Полет космического пришельца – небольшого каменного астероида диаметром около 30 м закончился грандиозным взрывом на высоте около 10 км. Космический ураган на много лет превратил некогда богатую растительностью и дичью тайгу в унылое кладбище мертвого леса площадью в 2150 км2. Тунгусское космическое тело взорвалось, по мнению многих ученых, «только за счет внутренней энергии». Мощность взрыва оценивается в 40-50 мегатонн, что соответствует энергии самой мощной водородной бомбы.

Совсем недавно «нашумевший» - «Уральский» метеорит

Метеорит, упавший в Челябинске, по мнению многих ученых, может быть одним из осколков астероида 2012DA14, который 15 февраля этого года прошел в 15-20 тысяч км от Земли. Высота взрыва составила 43 - 47 км, объект летел из космоса со скоростью примерно 18 км/с.

Специалисты НАСА сообщили, что мощность взрыва метеорита составила 300 килотонн в тротиловом эквиваленте, это в 30 раз больше, чем мощность хиросимской бомбы. Космическое тело летело под углом в 20 градусов, поэтому его можно было видеть довольно долго. Это самый мощный метеорит со времен Тунгусской катастрофы. При прохождении через атмосферу метеорит раскололся на куски, в итоге, над Челябинской областью прошел метеоритный дождь. Во многих зданиях были выбиты стекла, пострадало более 700 человек, ударной волной повредило здания.

Какова же предполагаемая траектория падения астероида Апофис?

По предварительным прикидкам, место падения Апофиса приходится на полосу 50 км шириной, пролегающую через Россию, Тихий океан, Центральную Америку и уходит дальше в Атлантику. Города Манагуа (Никарагуа), Сан – Хосе (Коста – Рика) и Каракас (Венесуэла) расположены точно на этой полосе, так что им грозит прямое попадание и полное разрушение.

Каков же «наш» Апофис и что можно от него ожидать?

Астероид Апофис массой 50 млн. тонн и диаметром 320 метров пересечет орбиту Луны и ринется к Земле со скоростью 45 000 км/ч. Огромная, изрытая оспинами глыба будет таить в себе энергию 65000 хиросимских бомб – этого с лихвой хватит, чтобы стереть с лица Земли небольшую страну или раскачать цунами в пару сотен метров высотой.

Задача 1. Мы сделали расчет кинетической энергии, которой обладает Апофис:

Е=mv2/2, Е=(5* 10¹⁰ кг *45000² км/ч)=5,1*10¹⁹ Дж

Представьте, какая кинетическая энергия!

Задача 2. Мы сделали расчет силы притяжения к Земле, не учитывая сопротивление воздуха:

F=mg, F=5* 10¹⁰ кг*9,8 кг/Н= 4,9*10¹¹Н.

Ученые подсчитали: если Апофис окажется точно на расстоянии в 30 405,5 км от нашей планеты, он должен попасть в гравитационную «замочную скважину». Полоска пространства примерно 1 км в ширину, дыра, сравнимая по размерам с диаметром самого астероида – это ловушка, где сила притяжения Земли способна развернуть полет Апофиса в опасном направлении, так что наша планета окажется буквально в перекрестии прицела на момент следующего визита в 2036 году.

Астероиду даже был присвоен четвертый (из десяти) уровней по шкале Торино, которая определяет вероятность столкновения. Высший уровень в ней - неминуемое падение астероида на Землю, которое может привести к глобальной катастрофе. Однако присвоение Апофису четвертого уровня угрозы сделало его самым опасным в истории человечества, шансы его «попадания» в Землю в 2036 году оцениваются как 1 из 37.

Рассмотрим возможные сценарии развития событий.

1. Столкнется с Землей

Эксперты НАСА подсчитали, что в результате столкновения выплеснется энергия более чем в 100 тыс. раз мощнее, чем при ядерном взрыве в Хиросиме. Сила взрыва составит более 1700 мегатонн. Падение на сушу разрушит все живое в радиусе многих десятков километров. Это грозит гибелью сотен тысяч людей. Может резко измениться климат. Гигантские трещины и провалы в земле поглотят десятки тысяч людей вместе с машинами, зданиями, метро. От самолетов и людей, оказавшихся в них на момент удара, не останется даже мелких фрагментов – их разметет по территории в несколько сот километров. Гигантский кратер диаметром в шесть километров на месте бывшего густонаселенного города, тысячи кубометров пыли в атмосфере…Слагается очень жуткая картина!

1. Упадет в океан

При таком исходе в этом месте образуется воронка глубиной 2,7 км и примерно 8 км в диаметре, от которой во все стороны побегут гигантские волны и раскачается цунами, которое может принести большие разрушения близлежащим городам. К примеру, недавнее землетрясение в Японии породило цунами, затем цунами ударило по АЭС, выведя из строя дизельные генераторы на берегу. В итоге произошли выбросы радиации, началось заражение территории, сместилась собственная ось Земли на 10 см. При падении Апофиса ось Земли может сместиться намного значительней .

Что же должны сделать земляне, чтобы гарантированно избежать страшной трагедии?

Заведующий отделом физики звездных систем Института астрономии Российской академии наук, доктор физико-математических наук, профессор МГУ им. М.В. Ломоносова Олег Малков сказал:
«Человечество, наконец, осознало, что проблемой астероидно - кометной опасности нужно обеспокоиться не только на уровне ученых и академий. Поэтому этой задачей занялась и ООН. Первый раз он появится в 2029 году и пролетит вблизи от нас, затем сделает круг и вернётся – пролетит уже впритирку, касаясь атмосферы. А ещё через десяток лет? Это же движение по спирали – Земля притягивает его к себе. Так что надо готовиться к удару. Мы надеемся, что будет организована космическая миссия, в которой Россия будет принимать ведущее участие, чтобы поставить маячок. Сейчас же мы можем только наблюдать его в телескопы». На астероид, по мнению ученых, можно воздействовать импульсно, то есть взрывом или ударом, а можно гравитационно, подведя к нему космический аппарат определенной массы.

Рассмотрим некоторые варианты ученых по спасению человечества:

• Команда ученых из Европейского космического агентства разрабатывает ряд спутников и ракет, которые смогут «столкнуть» астероид при приближении к Земле на другую орбиту.

• Другой популярный среди ученых метод расправы с Апофисом - отправить на него корабль, который сможет изменить траекторию астероида.

• Возможен и комплексный вариант, когда пара космических зондов врежется в астероид, «расшатав» его, за счет чего корабль изменит его орбиту.

• Вариант переселение людей на другую планету: мексиканские астрономы нашли планету в соседней галактике, которая соответствует по своим параметрам жизни землян. Но тогда как можно «доставить» 7 миллиардов человек всех разом на нее?

• Менее популярный, но более радикальный вариант спасения человечества — взорвать Апофис. Но астрономы опасаются, что в этом случае осколки разорванного небесного тела могут угодить на Землю, что отнюдь не безопасно. Последствия этого непредсказуемы.

• Еще одна интересная идея: эвакуация людей, построение «Ноев ковчегов». Их строительство рассматривают американские и наши ученые. Доктор физико-математических наук, профессор Московского инженерно-физического университета Борис Родионов придумал конструкцию гигантских аэростатов (ГАУ), этаких летающих ковчегов, в которых могут поместиться миллионы людей. По его мысли, «воздушные города» над Землёй могли бы не только застраховать человечество от исчезновения из-за природных катаклизмов, но и стали бы прообразом поселений на планетах с неблагоприятной средой обитания.

«ГАУ могут показаться фантастикой, но, как инженер, уверяю вас: это всё реально, в рамках наших технических возможностей. ГАУ – это аэростат в форме приплюснутого сфероида, наполненный гелием. На десяти этажах в достаточно комфортных условиях сможет поместиться 10 млн человек. То есть на одного человека придётся 25 км2, не считая общих площадей, где можно разместить фермы с животными, сады, водоёмы, технические помещения. В центре сфероида – детинец с пунктом управления и силовой установкой. Энергию также можно получать от солнечных батарей и от ветряных генераторов, кроме того, можно задействовать энергию океанских приливов, течений, тепло вулканов – по кабелю, спущенному на Землю».

Да, ученые различных стран пришли к выводу, что необходимо рассмотреть все варианты по избеганию столкновения. Мы надеемся, что ведущие космические агентства мира объединят свои усилия в этом важном деле по спасению человечества. Директор Института прикладной астрономии РАН А. Филькенштейн рассказал, что Роскосмос совместно с Минобороны и РАН начинает работу над «антиастероидной» программой. Среди планов на ближайшее будущее – установка на 70-метровом телескопе в Уссурийске локатора для приема отраженных космическими телами сигналов. Российские ученые из НПО им. С.А. Лавочкина работают над созданием особого космического аппарата, который поможет изучить астероид.

Нам стало интересно: а многие ли знают об этом астероиде и о последствиях возможного с ним столкновения? Ребята нашего класса провели соцопрос своих родителей и старшеклассников в соцсети.

Вот такие у нас получились результаты.

Из всей информации, полученной нами из многих источников об астероиде Апофис, можно сделать следующий вывод: вероятность столкновения нашей планеты с ним есть. Ни одно из обнаруженных прежде небесных тел не имело столько шансов. Хотя по данным вычислений, шансы столкновения Земли с астероидом и не стопроцентные, мы не можем чувствовать себя спокойно и уверенно. Космос непредсказуем, и может прямо сейчас опасный астероид летит к Земле. Как быстро не развивались бы технологии, пока еще не существует системы, которая могла бы дать точную информацию о движении всех космических тел. Увы, как бы ни успокаивали ученые, но все нынешние прогнозы - и наши, и американские - все равно приблизительные. И вряд ли получится уточнить их раньше 2013 года - Апофис только в это время окажется в окрестностях Земли. И хотя он пройдет не столь близко, как еще через 16 лет, тем не менее попадет в поле зрения радаров и будет виден в ночном небе даже невооруженным глазом. Хочется верить в то, что не случится никакого столкновения, ведь нашему поколению жить в это время. Рекомендации наши следующие: не поддаваться панике, поддерживать любые инициативы государства, направленные на спасение Земли. А также стараться всегда быть в курсе новостей этой важной для каждого человека темы. Даже если не случится столкновения, все достижения в научном мире по исследованию этой проблемы послужат благому делу нашего человечества.

Список использованной литературы:

1. Wikipedia.ru

2. Konetssveta.ru

3. 20120ver.ru

4. Imades.yandex.ru

5. Knlife.ru

6. Tunguskgrooves.ru

7. Dokumentika.ru

8. Энциклопедия Кольера.

6