Что будет если упадет метеорит 500 метров
Что произойдет, если метеорит упадет на Землю
65 млн. лет назад прилет астероида закончился гибелью динозавров (по одной из теорий). Поэтому мы привыкли немного с опаской смотреть в звездное небо, ожидая непрошеных космических гостей. Но, что происходит, когда метеорит врезается в Землю, и каких последствий стоит ожидать?
Если мы говорим о метеоритах, то размер действительно имеет значение. Буквально каждый день наша планета осыпается космическими камнями, которые сгорают в атмосфере. Более крупные события радуют нас безопасным метеоритным дождем или редкими случаями огненных вспышек в небе.
Космические агентства отслеживают околоземные астероиды (их расположение и траекторию), поэтому в ближайшую сотню лет нам вроде как ничего не грозит. Но давайте немного пофантазируем, тем более что еще свежи впечатления от относительно недавних событий Тунгусского и Челябинского метеоритов.
Если бы на Землю рухнул метеорит размером с дом, то количество выброшенной энергии могло приравняться к сброшенной на Хиросиму бомбе (около 20 килотонн). Это бы снесло деревянные и железобетонные конструкции с эпицентром в несколько километров. Поэтому падение в городе способно привести к серьезным жертвам.
Крупные города могут полностью исчезнуть из-за падения метеорита с размером в 20-этажное здание (25-50 мегатонн). Если размер увеличить до 1.5 км, то выброс энергии достигнет 1 миллиона мегатонн, что в 10 млн. раз мощнее бомбы в Хиросиме. Последствия коснутся миллионов квадратных километров территории.
Кратер Чиксулуб в диаметре охватывает 180 км, а по глубине уходит на 20 км
По сути, в последнее время нам везло, потому что упавшие метеориты, хоть и были относительно крупные (почти 20 м в Челябинске), но они взрывались в воздухе, а не столкнулись с Землей. Поэтому выбитые окна и пострадавшие люди были задеты ударной волной. Не было прямого удара в населенный пункт.
Хорошо, мы поговорили о твердой поверхности. А что будет, если метеорит упадет в воду? Если верить Голливуду, то прилет крупного объекта сформирует гигантскую волну цунами, которая затопит ближайшие города или чуть ли не полмира! Но ученые говорят, что все это фантазии.
Цунами точно ждать не приходится, потому что падение метеорита считается точечным ударом, который затрагивает определенную территорию. Чтобы сформировать цунами, нужно нарушить всю толщу воды. Однако исследователи считают, что зрелище все равно будет потрясающим.
Падение крупного метеорита в океан создаст огромные брызги с высотой в десятки километров. Также поднимутся волны, а обод вокруг водного кратера достигнет в высоту 400 м. Однако, если вы будете находиться на берегу, то вам ничего не грозит. Опасность заключается в том, что столкновение приведет к испарению большого водного объема, который уйдет в стратосферу. Водяной пар – мощный парниковый газ, так что выкачка пара в стратосферу растянется на месяцы или годы, что сильно повлияет на земной климат.
Исследователи считают, что объекты с размером в 300 м и меньше не причинят особого вреда при падении в океан. Поэтому сейчас даже рассматриваются различные стратегии перенаправления траектории падения метеорита в воду, а не населенные пункты. Однако более крупные космические скалы лучше вообще не подпускать к земной атмосфере и избавляться от них еще в космосе.
Последствия падения на землю метеоритов различного диаметра
В предыдущем посте была дана оценка опасности астероидной угрозы из космоса. А здесь рассмотрим, что будет если (когда) метеорит того или иного размера всё-таки упадёт на Землю.
Сценарий и последствия такого события как падение на Землю космического тела, конечно же зависит от многих факторов. Перечислим основные:
Размер космического тела
Этот фактор, естественно, первоочередной. Армагеддон на нашей планете может устроить метеорит размером километров в 20, поэтому в данном посте рассмотрим сценарии падения на планету космических тел размером от пылинки до 15-20 км. Больше — нет смысла, так как в этом случае сценарий будет простой и очевидный.
Состав
Малые тела Солнечной системы могут иметь различный состав и плотность. Поэтому разница есть, упадёт ли на Землю каменный или железный метеорит, или же рыхлое, состоящее из льда и снега ядро кометы. Соответственно, чтобы нанести такие же разрушения, ядро кометы должно быть в два-три раза больше, чем осколок астероида (при одинаковой скорости падения).
Для справки: больше 90 процентов всех метеоритов — каменные.
Скорость
Тоже очень важный фактор при столкновении тел. Ведь тут происходит переход кинетической энергии движения в тепловую. А скорость вхождения космических тел в атмосферу может различаться в разы (примерно, от 12 км/с до 73 км/с, у комет — даже больше).
Куда упадёт
В море или на сушу. Трудно сказать в каком случае разрушения будут больше, просто всё будет по-разному.
Угол падения
Большой роли не играет. При тех огромных скоростях, при которых космическое тело врезается в планету, не важно под каким углом оно упадёт, так как в любом случае кинетическая энергия движения перейдёт в тепловую и высвободится в виде взрыва. От угла падения эта энергия не зависит, а только от массы и от скорости. Поэтому, кстати, все кратеры (на Луне, например) имеют круговую форму, и совсем нет кратеров в виде неких пробуренных под острым углом траншей.
Как ведут себя тела разного диаметра при падении на Землю
В данном обзоре будем считать, что речь идёт о самом обычном каменном метеорите, летящем со средней для них скоростью (пусть будет 30-40 км/сек), входящем в атмосферу под средним углом (40-60°). Менять будем только диаметр.
До нескольких сантиметров
Полностью сгорают в атмосфере, оставляя яркий след длиной в несколько десятков километров (общеизвестное явление под названием метеор). Самые крупные из них долетают до высот 40-60 км, но большинство таких «пылинок» сгорают на высоте более 80 км.
Массовое явление — в течение всего лишь 1 часа в атмосфере вспыхивают миллионы (!!) метеоров. Но, принимая во внимание яркость вспышек и радиус обзора наблюдателя, ночью за один час можно увидеть от нескольких штук до десятков метеоров (во время метеорных потоков — более сотни). За сутки, масса осевшей на поверхность нашей планеты пыли от метеоров исчисляется в сотнях, и даже в тысячах тонн.
От сантиметров до нескольких метров
Болиды — наиболее яркие метеоры, яркость вспышки которых превышает яркость планеты Венера. Вспышка может сопровождаться шумовыми эффектами вплоть до звука взрыва. После этого в небе остаётся дымный след.
Осколки космических тел такого размера достигают поверхности нашей планеты. Происходит это так:
При этом каменные метеороиды и тем более ледяные, от взрыва и нагрева обычно дробятся на осколки. Металлические могут выдержать давление и упасть на поверхность целиком:
Если скорость входа в атмосферу была очень большой (встречная траектория), то такие метеороиды имеют гораздо меньше шансов долететь до поверхности, так как сила их трения об атмосферу будет намного больше. Количество осколков, на которые дробится метеороид может доходить до сотен тысяч, процесс их падения называется метеоритный дождь.
За сутки на Землю в виде космических осадков может выпасть несколько десятков небольших (около 100 грамм) осколков метеоритов. С учётом того, что большинство из них падают в океан, и вообще, они трудно отличимы от обычных камней, находят их довольно редко.
Количество вхождений в нашу атмосферу космических тел размером порядка метра — несколько раз в год. Если повезёт, и падение такого тела будет замечено, есть шанс найти приличные осколки весом в сотни грамм, а то и в килограммы.
17 метров — Челябинский болид
Суперболид — так иногда называют особенно мощные взрывы метеороидов, подобные тому, что взорвался в феврале 2013 года над Челябинском. Первоначальный размер, вошедшего тогда в атмосферу тела по различным экспертным оценкам различается, в среднем он оценивается в 17 метров. Масса — около 10000 тонн.
До Земли долетело менее десятой части первоначальной массы метеороида, то есть около тонны или меньше. Осколки рассеялись по площади длиной более 100, и шириной около 20 км. Было найдено множество мелких осколков, несколько весом в килограммы, самый большой кусок весом 650 кг был поднят со дна озера Чебаркуль:
Ущерб: пострадало почти 5000 зданий (в основном выбитые стёкла и рамы ), осколками стёкол поранило около 1,5 тысяч человек.
Что касается частоты повторения подобных событий, то после Тунгусского метеорита 1908 года — это самое крупное упавшее на Землю небесное тело. То есть, за одно столетие можно ожидать одного или нескольких таких гостей из космоса.
Десятки метров — небольшие астероиды
Детские игрушки закончились, переходим к более серьёзным вещам.
Если вы читали предыдущий пост, то знаете, что малые тела Солнечной системы размером до 30 метров, называются метеороиды, более 30 метров — астероиды.
Если астероид, даже самый маленький встретится с Землёй, то он точно не развалится в атмосфере и его скорость не замедлится до скорости свободного падения, как это происходит с метеороидами. Вся огромная энергия его движения высвободится в виде взрыва — то есть перейдёт в тепловую энергию, которая расплавит сам астероид, и механическую, которая создаст кратер, разбросает вокруг земную породу и осколки самого астероида, а также создаст сейсмическую волну.
Чтобы количественно оценить масштаб такого явления, можно рассмотреть для примера астероидный кратер в Аризоне:
Этот кратер образовался 50 тысяч лет назад от удара железного астероида диаметром 50-60 метров. Сила взрыва составила 8000 Хиросим, диаметр кратера — 1,2 км, глубина — 200 метров, края возвышаются над окружающей поверхностью на 40 метров.
Ещё одно сравнимое по масштабам событие — Тунгусский метеорит. Мощность взрыва составила 3000 Хиросим, но здесь имело место падение небольшого ядра кометы диаметром от десятков до сотен метров по разным оценкам. Ядра комет часто сравнивают с грязными снежными лепёшками, поэтому в данном случае никакого кратера не возникло, комета взорвалась в воздухе и испарилась, повалив лес на территории 2 тыс. квадратных километров. Если бы такая же комета взорвалась над центром современной Москвы, она разрушила бы все дома вплоть до кольцевой автодороги.
Частота падения астероидов размером в десятки метров — один раз в несколько веков, стометровые — раз в несколько тысяч лет.
300 метров — астероид Апофис (наиболее опасный из известных на данный момент)
Хотя по последним данным NASA вероятность попадания в Землю астероида «Апофис» при его пролёте вблизи нашей планеты в 2029, а затем в 2036 году практически равна нулю, всё же рассмотрим сценарий последствий его возможного падения, так как существует множество ещё не открытых астероидов, и подобное событие всё равно может произойти, не в этот, так в другой раз.
Итак.. астероид Апофис вопреки всем прогнозам падает на Землю
Но, не смотря на сильно преувеличенные страшилки, которыми обычно пугают людей СМИ, ядерной зимы и конца света не настанет — калибр «Апофиса» для этого маловат. По опыту имевших место в не очень давней истории мощных извержений вулканов, при которых так же происходят огромные выбросы пыли и пепла в атмосферу, при такой мощности взрыва эффект «ядерной зимы» будет небольшим — падение средней температуры на планете на 1-2 градуса, через полгода-год всё возвращается на свои места.
То есть, это катастрофа не глобального, а регионального масштаба — если Апофис попадёт в небольшую страну, он разрушит её полностью.
Периодичность повторения событий подобного масштаба в истории Земли измеряется в десятках тысяч лет.
Переходим к глобальным катастрофам..
1 километр
Сценарий тот-же, что и при падении Апофиса, только масштабы последствий в разы серьёзней и уже дотягивают до глобальной катастрофы низкого порога (последствия ощущает всё человечество, но угрозы гибели цивилизации нет):
Мощность взрыва в «хиросимах»: 50000, размер образовавшегося кратера при падении на сушу: 15-20 км. Радиус зоны разрушения от взрывной и сейсмической волны: до 1000 км.
При падении в океан, опять же, всё зависит от расстояния до берега, так как возникшие волны будут хоть и очень высокие (1-2 км), но не длинные, а такие волны довольно быстро затухают. Но в любом случае, площадь затопленных территорий будет огромна — миллионы квадратных километров.
Понижение прозрачности атмосферы в данном случае от выбросов пыли и пепла (или водяного пара при падении в океан) будет заметно на протяжении нескольких лет. При попадании в сейсмически опасную зону, последствия могут усугубиться спровоцированными взрывом землетрясениями.
Однако, сколько-нибудь заметно наклонить земную ось или повлиять на период вращения нашей планеты астероид такого диаметра не сможет.
Несмотря не всю драматичность этого сценария, для Земли это довольно рядовое событие, так как оно уже тысячи раз случалось на протяжении её существования. Средняя периодичность повторения — раз в 200-300 тысяч лет.
Астероид диаметром 10 километров — глобальная катастрофа планетарного масштаба
Но и это — ещё не совсем Армагеддон! Даже такие грандиозные катастрофы наша планета переживала уже десятки или даже сотни раз. В среднем это происходит один раз в 100 миллионов лет. Случись это в настоящее время, количество жертв было бы беспрецедентным, в худшем случае могло бы измеряться в миллиардах человек, к тому же, неизвестно к каким социальным потрясениям это бы привело. Однако, не смотря на период кислотных дождей и нескольких лет некоторого похолодания из-за уменьшения прозрачности атмосферы, лет через 10 климат и биосфера полностью бы восстановились.
Армагеддон
Для такого знаменательного в истории человечества события требуется астероид размером 15-20 километров в количестве 1 штука.
Наступит очередной ледниковый период, большая часть живых организмов погибнет, но жизнь на планете сохранится, хотя уже не будет такой как прежде. Как обычно, выживут сильнейшие..
Такие события так же неоднократно случались в истории Земли. С момента возникновения жизни на ней армагеддоны случались как минимум несколько, а быть может и десятки раз. Считается, что последний раз это произошло 65 миллионов лет (Чиксулубский метеорит), когда погибли динозавры и почти все остальные виды живых организмов, остались только 5% избранных, в том числе наши с вами предки.
Полный Армагедец
Если в нашу планету врежется космическое тело размером со штат Техас, как было в известном фильме с Брюсом Уиллисом, то не выживут даже бактерии (хотя, кто их знает?), жизни придётся возникать и эволюционировать заново.
Вывод
Хотел написать обзорный пост про метеориты, а получились сценарии Армагеддона. Поэтому хочу сказать, что все описанные события начиная с Апофиса (включительно), рассматриваются как теоретически возможные, так как в ближайшие лет сто минимум они точно не произойдут. Почему так — подробно изложено в предыдущем посте.
Ещё хочу добавить, что все приведённые здесь цифры, касательно соответствия размеров метеорита и последствий его падения на Землю, очень приблизительны. Данные в разных источниках отличаются, плюс начальные факторы при падении астероида одного и того же диаметра могут очень сильно варьироваться. Например, везде написано, что размер Чиксулубского метеорита 10 км, но в одном, как мне показалось, авторитетном источнике я прочитал, что 10-ти километровый камень таких бед натворить бы не смог, поэтому у меня Чиксулубский метеорит вошёл в 15-20 километровую категорию.
Так что, если вдруг Апофис всё таки упадёт в 29-ом или 36-ом году, а радиус зоны поражения будет сильно отличаться от того, что здесь написано — пишите, исправлю.
Угрозы из космоса: погибнет ли человечество от столкновения с астероидом
В конце мелового периода на Землю упал метеорит, уничтоживший динозавров. Прошло уже более 66 млн лет, но космос по-прежнему остается непредсказуем, даже несмотря на то, что люди совершили большой скачок с точки зрения инноваций и почти сделали путешествие в космическое пространство возможным для каждого.
Столкновение с Землей: как ученые определяют уровень опасности астероидов
Столкновение Земли с опасными космическими объектами не возникает, когда они движутся по одной траектории, но в разный момент времени. Сейчас исследователи космоса отмечают четыре наиболее опасных астероида, траектории которых пересекаются с Землей:
Астрономы ранжируют астероиды по Палермской шкале — особой шкале опасности. Самым опасным до 2021 года считался Apophis (2004 MN4), диаметр которого около 325 м. Его среднее сближение с Землей — примерно 31 тыс. км от поверхности планеты (примерно 1/10 расстояния от Земли до Луны). Ученым удалось выяснить, что в ближайшие 100 лет астероид не опасен — он, скорее всего, пролетит мимо.
Опасные космические объекты: от астероидов до межзвездных объектов
Астероиды — не самые опасные космические объекты. Их можно пересчитать, а так как они движутся в ограниченной области солнечной системы (в главном поясе астероидов, между орбитами Марса и Юпитера) по почти круговым орбитам, за ними еще и легко наблюдать. На сегодняшней день открыто более 1 млн астероидов: все — в диаметре крупнее километра. Телескопы нового поколения с широким полем зрения позволяют следить за этими космическими объектами.
Кометы более опасны и непредсказуемы. Они прилетают из самых далеких областей Солнечной системы, куда солнечные лучи уже не проникают, поэтому заметить кометы невозможно. Они движутся вокруг Солнца по вытянутой орбите, и при приближении к нему у нее появляется хвост длиной в миллионы километров. В тот момент, когда комету заметят, пройдет уже два-три года, как она пролетела мимо Земли: обезопасить ее движение для поверхности планеты за такой маленький срок невозможно. Кометой оказался известный Тунгусский метеорит, столкнувшийся с поверхностью нашей планеты в районе реки Подкаменная Тунгуска в 1908 году. Тунгусский метеорит повалил деревья на площади, равной площади Москвы.
Самый опасный космический объект — межзвездный. Он не связан силой тяготения с какой-либо звездой. Впервые межзвездный объект обнаружили в 2017 году: в пространстве около Солнца заметили тело из другой (неизвестной нам) планетной системы. Оно на огромной скорости пронеслось близко к Земле и получило название 1l/Oumuamua (C/2017 U1), что на языке Гаити означает «первый вестник издалека». По форме межзвездный объект напоминает огромную вытянутую сигару. Некоторые предполагали, что межзвездный объект мог быть даже кораблем пришельцев.
Еще один объект, который был потенциально опасен, так как неожиданно пролетел близко к Земле — комета Борисова (Borisov), открытая с помощью самодельного телескопа Геннадием Борисовым, инженером Крымской лаборатории Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ. Это первая известная межзвездная комета.
Другие космические объекты — метеоры и метеориты. Метеоры мелькают и сгорают в земной атмосфере. Метеориты падают на поверхность Земли.
Как предотвратить столкновение астероида с Землей: распыление опасных объектов и эффект Ярковского
Первое, что нужно сделать человечеству — строить телескопы и обсерватории. Большой телескоп может увидеть космический объект задолго до его приближения к орбите Земли. Наземный телескоп должен быть оснащен очень большим сегментом зеркал диаметром в 39,3 м.
Существует несколько способов отражения астероидной атаки, но одним астрономам с ней не справиться — нужно мобилизовать силы для создания мощного технологического изобретения: например, лазерной пушкой, либо ракетной пушкой, которая была бы заряжена ядерными бомбами, превращающими космический объект в пыль.
К сожалению, наблюдая за космическим пространством в телескоп, нельзя точно определить, где находится цель: сквозь толстый слой воздуха она выглядит размытым сияющим пятном. Один из вариантов предотвратить столкновение астероида с Землей — отметить космический объект маркером (например, радиомаячком), который позволит заметить его и отслеживать движение. Радиоастрономы намного точнее наводят свои телескопы, чем оптические астрономы.
Радиоастрономия исследует электромагнитное излучение космических объектов.
Оптическая астрономия наблюдает за космическими объектами с помощью телескопов, способных принимать видимый свет.
Известно несколько тысяч астероидов — значит, надо запустить несколько тысяч ракет, которые подлетят к ним, закрепив радиомаячки. Несколько лет назад так уже сделали. Японское космическое агентство в 2014 году запустило к орбите астероида Ryugu космический аппарат Hayabusa-2, а через два года США запустили к орбите Bennu (1999 RQ36) автоматическую межпланетную станцию OSIRIS-Rex, которая села на астероид в 2019 году.
Bennu потенциально является одним из самых опасных космических объектов. Его диаметр — 560 м. Для сравнения высота Empire State Building — 443 м, а Эйфелевой башни — 324 м. Предположительно, Bennu приблизится к Земле в 2175–2199 годах, но его траекторию еще можно изменить с помощью ядерных зарядов. Вероятность столкновения астероида с Землей раньше, в 2023 году, составляет 0,04%.
Солнечные лучи — один из вариантов воздействия на астероид. Конечно, они оказывают слабое влияние на космические объекты, но даже такая сила в течение многих лет может постепенно увести астероид с опасной траектории. Самый сильный эффект солнечных лучей был открыт в 1900 году московским инженером и естествоиспытателем Иваном Яровским. Он выяснил, что тепловое излучение придает астроиду дополнительную силу ускорения. Представьте: солнечный свет нагревает дневную поверхность Земли, но в самом теплом состоянии поверхность Земли оказывается вечером. Остывая, планета отдает в космос инфракрасное излучение, которое работает как реактивный двигатель (в фантастических романах его называют фотонной ракетой). Эффект Ярковского влияет на тела диаметром до десяти метров. Получается, что если астероид темного цвета посыпать мелом, который отразит лучи и не позволит его поверхности нагреться, можно усилить впитываемость солнечного света и ослабить эффект Ярковского. Если посыпать угольной пылью, астероид впитает солнечный свет — давление уменьшится, но усилится эффект Ярковского.
Какого размера метеорит способен уничтожить человечество
Есть немалое число научно-фантастических фильмов, сюжет которых основан на приближении к Земле огромного метеорита, способного уничтожить жизнь на нашей планете. Такой сценарий неизменно входит в тройку самых ожидаемых «концов света». Насколько крупной должна оказаться глыба из космоса, чтобы совершенно точно уничтожить нашу цивилизацию?
Говоря о возможном падении метеорита на Землю, совершенно очевидно, что чем крупнее он окажется, тем разрушительнее будут воздействия от его падения на нашу планету. Наблюдение за космосом, которое сделало качественный рывок в последние полвека, да и археологические раскопки, поведали нам, что столкновение крупных небесных тел с метеоритами случаются довольно часто. Даже на Земле можно найти множество следов ударов космических камней, падавших на нашу планету еще миллионы лет назад.
Нет сомнений в том, что Земля уже переживала встречу с крупными метеоритами. Скорее всего, эти события становились причиной массовых вымираний живых существ. Очевидно, что рано или поздно нечто подобное произойдет и в будущем. В 1997 году ученые Университета Колорадо с помощью симуляций решили выяснить, метеорит какого размера, упав на Землю, сможет уничтожить все человечество.
Если астероид размером с дом упадет на Землю со скоростью в 40 тысяч км/час, то это полностью уничтожит все бетонные строения на расстоянии до километра от места удара. Если метеорит будет размером с 20-этажный дом, то все строения в радиусе 7 километров будут уничтожены.
Ученые видят именно в падении крупного метеорита причину вымирания динозавров. Космический объект мог достигать в диаметре 11-13 километров. Если в наше время такой метеорит упадет на Землю, то моментально погибнут миллиарды людей, большая часть суши будет охвачена огнем, а в небо поднимется столько пыли, что надолго померкнет Солнце. Из-за недостатка света начнут погибать растения. Подобные условия жизни не позволили динозаврам выжить. Сегодня прогресс человечества уже позволит цивилизации сохраниться даже в подобных суровых условиях. Выживут очень немногие, будет трудно найти пищу, но люди смогут справиться с этим.
Так какого же размера метеорит совершенно точно не оставит нам ни единого шанса на выживание. Специалисты рассчитали, что человечество совершенно точно не сможет перенести столкновения планеты с телом диаметром в 100 километров. По меркам космоса это не такой уж и большой метеорит. Наши обсерватории постоянно изучают ближайший космос, чтобы не пропустить приближение такого тела. Вероятность его неожиданного столкновения с Землей очень мала. Но если говорить о далеком будущем, то стоит не оценивать шансы планеты на столкновение с опасным для существования нашего вида астероидом, а о том, что мы будем делать в такой ситуации.
Следующий ближайший к Земле крупный метеорит пролетит рядом с ней 26 октября 2028 года. Предполагается, что астероид окажется на расстоянии, превышающем расстояние до Луны в 2,5 раза. Это тело имеет диаметр в 1,5 километра и в случае гипотетического падения на Нью-Йорк уничтожит округу от Вашингтона до Бостона. Но в целом на человечестве это не скажется. А чтобы обезопасить наш вид от падения крупных астероидов, NASA разрабатывает специальную миссию перенаправления метеоритов. Космический корабль должен осуществить посадку на крупном объекте, забрать большой кусок породы для изучения, а сам метеорит направить на устойчивую орбиту вокруг Луны. Подобная миссия должна осуществиться в 2020-х годах. Как знать, возможно это первый шаг в выстраивании системы защиты нашей планеты от удара крупного астероида.