Опасности, угрожающие из космоса

  Введение:

       Самым ярким  и впечатляющим является звездное  небо, которое каждый из нас  видит ночью над головой. Черная, глубочайшая темнота и созвездия.

        Но некоторые  заглядывают еще глубже и видят  там неповторимую красоту, которую  не сможет передать даже наше  воображение и фантазия. Космос  — это вселенная, в его пространстве  находится солнечная система.     Начало космической эры открыло людям глаза на Вселенную и саму нашу Землю - выход за пределы атмосферы привел к настоящей революции в науке. Влияние космоса на человека неразрывно, ведь люди своим появлением обязаны именно космическому пространству. Кроме того, влияние космоса на человека проявляется в влияние его на общую экосистему Земли. Например, падение крупного космического тела на нашу планету 65 млн. лет назад привело к исчезновению многих биологических существ, в том числе динозавров. Большинство специалистов уже разделяют теорию о том, что глобальные ледниковые периоды на нашей планете зависят от космических явлений, таких как прохождение нашей звездной системы сквозь пылевое облако. То есть, так или иначе, на человека и на его среду обитания очень сильно влияние звезд, межзвездного пространства и космоса в целом. Науке доподлинно известно несколько факторов, которые оказывают влияние на организм человека из Вселенной. Наиболее значительными из них являются космические лучи, солнечная активность и межпланетное магнитное поле. Так как эти факторы действуют на человека в основном через изменение электрического и магнитного полей Земли, в современной экологии целесообразно их рассматривать как гелиогеофизические.

Метеориты, астероиды, кометы.

        Астероидами называются небесные тела, имеющие в основном неправильную камнеподобную форму, размером от нескольких метров до тысячи километров. Астероиды, как и метеориты, состоят из металлов (в основном железа и никеля) и каменистых пород. В переводе латинского слово астероид означает «подобный звезде». Это наименование астероиды получили за сходство со звёздами при наблюдении их при помощи не слишком мощных телескопов.

       Подавляющее большинство известных астрономам астероидов располагается в Главном поясе астероидов, который находится между орбитами Марса и Юпитера. Некоторые из них могут покидать это пространство, двигаясь по эллиптической орбите вокруг Солнца. Менее значительный пояс астероидов в Солнечной системе расположен вблизи орбит Нептуна и Плутона. Он также носит название пояса Койера. Астероиды могут сталкиваться друг с другом, со спутниками и с большими планетами. В результате столкновения астероидов образуются более мелкие небесные тела – метеориты. При столкновении с планетой или спутником астероиды оставляют следы в виде огромных многокилометровых кратеров.  

Поверхность всех без исключения астероидов очень холодна, так как сами они  представляют собой подобие больших  камней и тепла не образуют, а  от солнца находятся на значительном расстоянии. Даже если астероид и нагревается  от Солнца, то он достаточно быстро отдаёт тепло. 

        У астрономов существует две наиболее популярных гипотезы относительно происхождения астероидов. По одной из них они являются осколками некогда существовавших планет, разрушившихся в результате столкновения или взрыва. Согласно другой версии астероиды образовались из остатков вещества, из которого сформировались планеты Солнечной системы.

В 90-е годы активно обсуждался вопрос, насколько большую опасность  для человека представляют кометы и  астероиды. Технологии бурно развивались, и сейчас установлено, что вероятность  встречи Земли с крупным космическим  телом в обозримом будущем  ничтожно мала. Что касается небольших  астероидов, представляющих определённую угрозу как для Земли, так и  для космических аппаратов, существует три основных способа борьбы с  ними: отклонение угрожающего объекта от орбиты; экранирование Земли от столкновения с угрожающим объектом; уничтожение объекта.

    Совершим небольшой экскурс в историю и посмотрим, что было на повестке дня 15-20 лет назад. На Землю падает множество метеоритов. Не зарегистрировано ни одного смертельного поражения им человека, хотя «камни с неба» неоднократно попадали в жилища и транспортные средства. Метеоритная опасность вряд ли существенна для человека, хотя полностью  исключать её нельзя. Намного острее другой вопрос - в космосе есть тела намного крупнее, способные столкнуться с Землёй. Насколько серьёзна эта опасность, как её отслеживают и собираются ли предотвращать?Размеры отдельных метеоритов варьируются от микроскопических до метровых, вес которых достигает десятков тонн. В земных коллекциях содержится несколько тысяч метеоритов. Менее половины этих образцов наблюдались при падении, остальные были случайно обнаружены, но их внеземное происхождение было твёрдо установлено на основе анализа структуры, химического и минералогического состава. Метеориты состоят в основном из железо-никелевого сплава или силикатных минералов, главным образом оливина и ортопироксена или их смеси. Падение метеорита обычно сопровождается световыми и звуковыми эффектами. В результате взаимодействия падающего тела с земной атмосферой поверхность метеорита и прилегающие слои воздуха раскаляются до высоких температур и начинают светиться. Поверхность метеорита подвергается постепенному разрушению, образуя дымный след в атмосфере. Давление воздуха на лобовую поверхность тела может приводить к дроблению метеорита и выпадению метеоритного дождя на большой площади. Движение тела сквозь атмосферу на сверхзвуковой скорости порождает звуковые волны, воспринимаемые наблюдателем как гром или пушечный выстрел. Подобные же эффекты (явление болида) наблюдаются и в том случае, когда достаточно крупное метеоритное тело полностью разрушается в атмосфере, не достигая поверхности Земли единственный из зафиксированных в истории случаев столкновения с Землёй крупного небесного тела – падение так называемого Тунгусского метеорита, или «Тунгусский феномен», природа которого остаётся невыясненной. По современным данным, 30 июня 1908 г. Земля столкнулась с космическим телом диаметром около 60 м. Возможно, это было ядро небольшой кометы. При вхождении в плотные слои атмосферы на высоте нескольких километров тело  полностью разрушилось и при этом резко затормозило своё движение. Кинетической энергии тела оказалось достаточно, чтобы вызвать взрыв, эквивалентный взрыву 10-15 мегатонной бомбы. Можно себе представить последствия катастрофы, если бы она произошла в густонаселённой местности! Таким образом, столкновение Земли с относительно небольшими по масштабам телами может заканчиваться как взрывами в атмосфере, так и выпадением тел на поверхность Земли с образованием кратеров. Однако на Земле активные геологические и атмосферные процессы эрозии приводят к быстрому разрушению таких кратеров. Тем не менее, они могут быть обнаружены, если знать, что искать. То, что поверхность Земли должна быть покрыта космическими шрамами, легко представить, сравнивая Землю с её спутником Луной. Нужно, однако, сказать, что вопрос о происхождении лунных кратеров (ударное или вулканическое) активно дебатировался ещё в пятидесятые годы и только сравнительно недавно после серии лунных экспедиций был окончательно решён в пользу ударного происхождения.

     Сравнительно крупные объекты, с которыми Земля может столкнуться, хотя бы, теоретически – это астероиды. Тысячи их обращаются в основном между орбитами Марса и Юпитера, образуя в Солнечной системе пояс астероидов.Но в 1932 году была открыта первая малая планета, впоследствии получившая номер (1862) и имя (Аполлон), орбита которой заходит внутрь орбиты Земли, что предполагает ненулевую вероятность столкновения с Землёй когда-либо в будущем.Позже выяснилось, что Аполлон - не единственный из астероидов, сближающихся с Землёй (АСЗ). К 1970-м годам уже был открыт десяток малых планет, способных приближаться к Земле. В 1973 г. в Паломарской обсерватории, США, был начат их целенаправленный поиск. К настоящему времени обнаружено уже свыше 180 АСЗ, размерами от 8,1 км ((1627) Ивар) до нескольких метров (1991 VG). Лишь около половины из их числа имеют надёжно определённые орбиты. Пока же единственный из зафиксированных в истории случаев столкновения с Землёй крупного небесного тела – падение так называемого Тунгусского метеорита, или «Тунгусский феномен», природа которого остаётся невыясненной.

. К решению задачи предупреждения и устранения астероидной опасности приступили примерно в начале 1980-х.В июле 1981 г. Национальное управление по космическим исследования США (НАСА) провело рабочее совещание на тему «Столкновение астероидов и комет с Землёй: физические последствия и человечество». Целью второго совещания (The Near-Earth-Object Interception Workshop), 14-16 января 1992 г. в Лос-Аламосе (штат Нью-Мексико), стало исследование путей уменьшения опасности в случае, если то или иное космическое тело окажется на траектории столкновения с Землёй. В августе 1991 г. Генеральная ассамблея Международного астрономического союза (МАС) в Буэнос-Айресе приняла специальную резолюцию в поддержку исследования астероидной опасности и организовала Рабочую группу по объектам, сближающимся с Землёй, из представителей ряда комиссий МАС.В России в октябре 1991 г. в Петербурге было проведено Всесоюзное совещание с международным участием «Астероидная опасность». Опубликованы труды этого Совещания (Сокольский, 1992). В феврале 1992 г. в Санкт – Петербурге на базе ИТА РАН был создан Международный институт проблем астероидной опасности (МИПАО) – общественная научная организация под эгидой Международного центра научной культуры – Всемирной лаборатории. Спонсорская финансовая помощь позволила МИПАО в 1992 г. начать научную и организационную работу. В 1992-1993 гг.  МИПАО осуществил проект «ТОУТАТИС» - всестороннее изучение астероида (4179) Тоутатис перед его сближением с Землёй в декабре 1992 года (позиционные и физические наблюдения, радиолокация астероида, теоретические исследования и т.д.). В мае 1993 г. По итогам работы МИПАО в 1992-1993 гг. в С.-Петербурге была проведена Комплексная конференция «Астероидная опасность – 93». После этого МИПАО впервые на территории бывшего СССР приступил к осуществлению проекта создания в Крыму специализированного 65-сантиметрового телескопа со светоприёмником на ПЗС-матрице. Телескоп предназначен для наблюдений АСЗ, слежения за ними и открытия новых объектов. К сожалению, судьба этого проекта и продвижение этих работ в России и СНГ в целом требует дальнейшего выяснения.

Космические лучи

Космические лучи — это галактические частицы, состоящие из протонов, электронов, ядер гелия, водорода и некоторых более тяжелых элементов и достигающие Земли со скоростью, близкой к скорости света. Эта скорость многократно возрастает в периоды солнечной активности. Космические лучи вызывают ионизацию атмосферы и формирование аэронов. Уровень космического излучения на поверхности Земли зависит от высоты местности и ее геомагнитной широты. Влияние космических лучей на организмы изучено сравнительно мало. Это обусловлено главным образом тем, что они действуют в комплексе. Существует гипотеза о возможном появлении в них фактора, меняющего свойства биологических систем (Гора Е.П., 1999). Однако известно, что с космическими излучениями сопряжена чувствительность к свету. 
 
Кроме космических лучей существует межпланетное магнитное поле плотностью 1-30 нТ^2 (рис. 5). 
 
Самым мощным источником различных форм энергии, оказывающих влияние на Землю, является Солнце. Солнечной активностью называют комплекс явлений, происходящих в атмосфере Солнца. Внутри Солнца происходят термоядерные реакции, в результате которых возникают электромагнитные излучения широкого диапазона. Время от времени на его поверхности появляются очаги повышенной активности в виде пятен и протуберанцев. Совершаются мощные взрывы, которые сопровождаются выбросом элементарных частиц. Непрерывное расширение верхней части солнечной атмосферы сопровождается корпускулярным излучением. Скорость этого расширения по мере удаления от Солнца увеличивается. На расстоянии нескольких десятков солнечных радиусов оно достигает 400 км/с. Это так называемый спокойный солнечный ветер. Он увлекает за собой магнитное поле Солнца, вытягивая его силовые линии (см. рис. 5). Солнечный ветер содержит небольшое количество энергии. Вместе с тем он играет значительную роль в передаче к Земле возмущений, обусловленных явлениями солнечной активности. Активность Солнца по отношению к Земле периодически изменяется. Различают циклы суточные, годовые, 5—6- летние, 11-летние, 80-90-летние и многовековые. Периоды максимальной активности приходятся на 7-17 лет, минимальной — на 9—14 лет. Результаты многочисленных исследований показывают, что нервная система обладает наибольшей чувствительностью к изменению солнечной активности. Впервые это свойство было обнаружено A.JI. Чижевским; его наблюдения основывались на изучении величины электрических потенциалов кожи в периоды повышенной солнечной активности. 
 
Обнаружена зависимость обострения таких заболеваний, как шизофрения, эпилепсия и маниакально-депрессивные состояния, от солнечной активности (Сидякин В.Г., 1986). 
 
Земля имеет постоянное магнитное поле, на которое накладываются периодические и случайные изменения. Полагают, что они обусловлены электрическими явлениями в атмосфере. Периодические изменения магнитного поля Земли могут быть связаны с солнечной активностью и иметь вековую, годовую, сезонную и суточную цикличность. 
 
Переменные магнитные поля, возникающие вокруг Земли, получили название магнитных возмущений, или магнитных бурь. Магнитные бури возникают в результате проникновения в атмосферу Земли летящих от Солнца со скоростью 1000-3000 км/с заряженных частиц (корпускул). 
 
О влиянии магнитных бурь на состояние человека известно уже давно. Установлено, что при выполнении корректурных проб во время магнитных бурь увеличивается число ошибок, появление которых свидетельствует о преобладании возбудительного процесса в высших отделах мозга. Число ошибок еще более возрастает на 2-е сугки после смены знака геомагнитного поля. Показано, что во время геомагнитных возмущений даже у тренированных лиц отмечается резкое снижение краткосрочной памяти, объема и интенсивности внимания вследствие уменьшения уровня активации головного мозга. Эти изменения более выражены у пожилых людей, а также у лиц, проживающих на Крайнем Севере. Значительные изменения функционального состояния ЦНС, по-видимому, являются причиной увеличения количества несчастных случаев и травм во время магнитных бурь. Полагают, что у человека в результате десинхронизации функций ЦНС могут усиливаться нервно-психические расстройства. Предполагают, что геомагнитные возмущения могут вызвать нарушения межполушарных отношений головного мозга с сопутствующей акцентуацией отдельных психических функций, а также рассогласование внутренних ритмов организма с ритмом внешней среды. Не исключено, что роль пейсмекера, действующего на человека при таких возмущениях, могут выполнять короткопериодические колебания поля Земли, которые затухают при изменении солнечной активности (Владимирский Б.М. и др., 1982). 
 
Солнечная радиация, достигающая Земли, имеет сложный спектральный состав и оказывает выраженное биологическое действие на организм человека. Спектр Солнца представлен следующими видами излучений: инфракрасным (до 60% общей энергии радиации), ультрафиолетовым (менее 0,5%), ионизирующим и видимыми лучами (около 40%). Гамма-, рентген-, коротковолновые ультрафиолетовые лучи полностью поглощаются атмосферой. Длинноволновое УФ-излучение достигает поверхности Земли.

Инфракрасные лучи.

 Инфракрасные (ИК ) лучи были открыты Гершелем в 1800 г. Они имеют длину волны от 760 до 3000 нм, причем более длинные задерживаются атмосферой. Инфракрасные лучи, согревая почву, воздух, создают тепловой баланс и возможность жизни на Земле. 
 
Действуя на организм человека, они оказывают тепловой эффект, ускоряют ферментативные и иммунобиологические реакции, рост клеток и регенерацию тканей.

Длинные ИК-лучи

Длинные ИК-лучи задерживаются главным образом в эпидермисе кожи и вызывают нагревание ее поверхности, раздражают рецепторы (жжение). Инфракрасная эритема образуется за счет расширения капилляров кожи, не имеет четких границ (разлитая).

Короткие ИК-лучи

Короткие ИК-лучи обладают наибольшим биологическим эффектом, они проникают на глубину 2,5-4 см, вызывают глубокое прогревание, ускоряют биохимические, ферментативные и иммунные реакции, рост клеток и регенерацию тканей, усиливают ток крови, увеличивают температуру крови и лимфы. 
 
В настоящее время большинство исследователей признают не только тепловое, но и фотохимическое действие ИК-лучей на организм. Отмечается поглощение ИК-лучей белками крови и активация ферментных процессов. 
 
Общее действие ИК-лучей — нагревание с образованием выраженной разлитой эритемы с выделением физиологически активных веществ (например, ацетилхолина), которые поступают в кровоток и вызывают усиление обменных процессов в отдаленных от мест облучения тканях и органах- Общая реакция организма выражается в перераспределении крови в сосудах, повышении числа эозинофилов в периферической крови, повышении общей сопротивляемости организма. 
 
Под действием инфракрасных лучей наблюдается: перераспределение крови, учащение пульса, повышение максимального и понижение минимального АД, повышение температуры тела, усиление потоотделения. Рефлекторно увеличивается теплообразование во многих органах, стимулируется функция почек, расслабляется мускулатура. В результате наблюдается ускорение регенеративных процессов, уменьшение болевых ощущений (Пивоваров Ю.П., 1999).

Видимые лучи. 

Видимые лучи Солнца имеют  длину волны от 380 до 760 нм. Они  создают наибольшую величину освещенности, несмотря на то что часть их рассеивается при отражении. Световой луч составляет спектр цветов, каждый из которых имеет свою длину волны. 
 
Биологическое значение световой радиации для человека прежде всего состоит в возможности зрительных восприятий, что связано с механизмами фоторецепции. Световые лучи проникают в тело на глубину около 2,5 см. Они стимулируют биохимические процессы, увеличивают иммунную реактивность, способствуют образованию пигмента. Повышают возбудимость коры головного мозга, деятельность желез внутренней секреции, обмена веществ. При этом разные цвета видимого спектра оказывают различное влияние на нервно- психические процессы: красно-желтые цвета оказывают бодрящее действие (так, Жак Бенуа доказал, что красные и оранжевые лучи солнечного света стимулируют половые железы, вызывая ускоренное созревание гонад); сине-фиолетовые цвета оказывают успокаивающее действие и т.д. В.М. Бехтерев рекомендовал помещать в палаты голубого цвета лиц с психическим возбуждением, а с психическим угнетением — в палаты с розовыми стенами. В настоящее время установлено, что окраска стен существенно влияет на работоспособность людей. 
 
Одним из важнейших следствий периодического изменения освещенности является создание циркадных ритмов. Они способствуют чередованию активной деятельности и восстановительных процессов.