|
№2337, 29.12.2002
|
|
|
|
Пути земные и пути небесные В школе из точных наук я больше всего любила астрономию. А еще у меня была мечта – посмотреть в настоящий стационарный телескоп. Под самый новый 2003 год она, наконец, осуществилась. Погода, правда, этому не особо благоприятствовала. В таких случаях астрономы обычно говорят: “Нет неба”. Разглядеть удалось только Луну. Декабрь вообще не самое лучшее время для наблюдений – или облачность, или мороз такой, что возле телескопа долго не выстоишь. Впрочем, сотрудники кафедры астрономии и космической геодезии ФФ наблюдениями не занимаются. “Мы, небесные механики, по большей части теоретики, но всегда доводим результаты своих исследований до практических приложений”, – говорит заведующая кафедрой профессор Татьяна Валентиновна Бордовицына.
Математические расчеты движений различных небесных тел, построение моделей эволюции их орбит – основная работа небесных механиков. А информацию для этого предоставляют астрономы-наблюдатели. Очень много каталогов наблюдений сейчас можно найти и в Интернете. Почти каждый месяц открывается новая внесолнечная планета, а об астероидах, кометах, метеороидах и говорить нечего. Так что работы небесным механикам хватает.
СБЛИЖАЮЩИЕСЯ С ЗЕМЛЕЙ
Первый астероид был открыт 1 января 1801 года астрономом Джузеппе Пиоцци в Палермо. Его приняли за очередную планету, только маленькую - диаметр ее составлял всего 903 километра. До сих пор это самый крупный из всех известных астероидов. Вскоре открыли вторую планету, потом еще две. А через несколько десятков лет пошли сплошные открытия малых планет, которые находились между Марсом и Юпитером. Их назвали астероидами, а все вместе они составили Главный пояс астероидов. Астероидный бум, когда было открыто большинство ныне известных астероидов, пришелся на последнее десятилетие XX века.
- Причины этого понятны, - говорит доцент кафедры астрономии и космической геодезии ФФ Лариса Евгеньевна Быкова, - с одной стороны, значительно улучшилась техника наблюдений, с другой – люди всерьез осознали опасность, которую астероиды несут Земле. Дело в том, что из почти 195 тысяч известных астероидов более 2000 составляют так называемые астероиды, сближающиеся с Землей. Эти астероиды движутся по очень сильно вытянутым эллипсам и в своем движении либо приближаются к орбите Земли, либо пересекают ее, или вообще почти полностью находятся внутри орбиты Земли.
Этими опасными космическими объектами и занимается группа, которой руководит Л.Е.Быкова. А конкретно – исследованием орбитальной эволюции астероидов и построением математических моделей изменений орбит для прогноза. Конечно, расчеты на большие интервалы времени неточны, но их необходимо проводить для того, чтобы исследовать устойчивость орбитального движения астероида. Если астероид движется по устойчивой орбите, то он не представляет опасности для Земли, а если орбита неустойчива, то от астероида можно ожидать чего угодно. Поэтому исследование эволюции астероидов, сближающихся с Землей, это прежде всего способ выявления опасных астероидов среди тех, которые известны.
ЧТО СВАЛИТСЯ К НАМ С НЕБА?
Насколько, собственно, реальна опасность столкновения?
Существуют различные методы оценок вероятности падения астероида. Например, российские ученые из Московского института астрономии РАН оценивают ее по числу кратеров на Луне – сколько “досталось” Луне, могло “прилететь” и нам, если бы не защита атмосферы. Получилось, что возможность столкновения с астероидом типа Тунгусского метеорита (примерно 40-50 м в диаметре) составляет, в среднем, один раз в 200-700 лет. А падение на Землю астероидов размером 1-2 км может случиться раз в 20-70 тыс. лет. Вероятность же столкновения с астероидом более двух километров в диаметре – раз в 700-1000 тыс. лет. И если первые представляют локальную угрозу для какого-то района, то астероиды более двух километров могут принести нам глобальную катастрофу, гибель цивилизации.
Количество столкновений оценивается и с помощью спутников. Попадание в атмосферу сопровождается световым, тепловым и звуковым излучением. Все это регистрируется космическими аппаратами. В течение нескольких десятков лет оценивалось количество взрывов от астероидов, сгорающих в верхних слоях атмосферы, обычно это небольшие частицы размером до 10 м. Оказалось – примерно два миллиона взрывов в год, из них до восьми по мощности сравнимы со взрывом крупной атомной бомбы.
Возможность столкновения с крупными астероидами, конечно, очень мала, но где гарантия, что она не придется на наш с вами век? Поэтому сейчас правительства развитых стран открывают крупные научные программы по космическому мониторингу, наблюдению за астероидами.
Правда, Лариса Евгеньевна меня успокоила – по их расчетам, ни один из нумерованных астероидов, чьи орбиты уже достаточно хорошо известны, пока опасности для Земли не представляет. Но большинство не нумерованы, то есть их орбиты еще точно не определены. Среди них есть объекты, которые потенциально могут представлять опасность, но более точные прогнозы можно дать только при длительном наблюдении за ними.
Проблемой астероидов, сближающихся с Землей, так или иначе занимаются почти все сотрудники кафедры и отдела небесной механики и астрометрии НИИ ПММ ТГУ. Так, например, В.А.Шефер, В.А.Авдюшев, Т.В.Бордовицына и другие занимаются разработкой алгоритмов высокоточного численного моделирования движения такого типа объектов. Группа профессора А.М.Черницова (доценты А.П.Батурин и В.А.Тамаров со студентами и аспирантами) разрабатывают методы построения областей возможных движений небесных тел. Эти методы успешно применяются и в астероидных задачах.
КОСМИЧЕСКИЙ МУСОР
Астероиды, к сожалению, не единственная проблема, которая может свалиться нам на голову. Еще одна порождена уже самими людьми. Речь идет о космическом мусоре – так называют спутники и разгонные блоки, которые уже отработали свое и теперь летают вокруг Земли, никому не нужные. Космический мусор – один из разделов контракта с Миннауки, который выполняется сегодня на кафедре и в отделе.
- Мусор находится в тех зонах, которые интенсивно используются человечеством, – рассказывает профессор Т.В.Бордовицына. - Например, в 24-часовой зоне (период обращения спутников здесь совпадает с периодом обращения Земли) “развешены” все трансляторы телевидения, радио. В этой зоне нет самоочистки (сжигания атмосферой), поэтому каждый спутник, израсходовав горючее, остается там и становится неуправляемым объектом. Подобных зон несколько, они как бы вложены друг в друга и образуют ореолы вокруг Земли.
В общем, в космосе становится просто тесно. Когда запускается новый космический аппарат, предварительно рассчитывается траектория вывода, чтобы он ненароком не врезался во что-нибудь, пролетающее мимо. С каждым годом такие расчеты становятся все сложнее. На кафедре занимаются математическим обеспечением этих задач и моделированием всего комплекса объектов 24-часовой, или геостационарной, зоны для того, чтобы прогнозировать состояние зоны, а также оценить ее взаимодействие с метеорным веществом.
ЗВЕЗДНЫЙ ДОЖДЬ
У Галины Олеговны Рябовой – еще одного профессора кафедры астрономии, - редкая профессия. Таких специалистов на всю Россию человек 20 осталось, а в мире и 100 не наберется. Она – метеорный астроном и занимается математическим моделированием образования и эволюции метеорных потоков различного происхождения. Чаще всего они порождаются кометами при их приближении к Солнцу или появляются в результате столкновения с другими небесными телами. Существует еще одна возможность образования метеорного потока, когда астероид под действием своей центробежной силы и силы притяжения какой-нибудь крупной планеты начинает терять частицы реголита – раздробленного вещества на его поверхности. Впервые такой вывод был сделан в докторской диссертации Г.О.Рябовой. И некоторые факты наблюдений его подтверждают.
Метеороиды настолько малы, что увидеть их нельзя ни в один телескоп. Размер одной частички – от молекулы до небольшого “камушка” весом в 100 г. Мы можем наблюдать их в момент сгорания (светящийся след на небе), фиксировать с помощью радиолокаторов в атмосфере или датчиков во время их соударения с космическими аппаратами. По этим наблюдениям рассчитывают силу метеорного потока, его орбиту и распределение вещества внутри потока. Когда Земля проходит метеорный поток, в момент максимума (наибольшая плотность вещества в потоке) на небе можно наблюдать красивое зрелище в виде падающих звезд (кстати, их остатки оседают в виде пыли на Землю – несколько сот тонн в год). Каждый поток бывает в совершенно определенное время, один или два раза в год. Например, в августе наблюдаются Персеиды, их хорошо видно и в Томске. А вот Леониды (ноябрь) и Геминиды (декабрь) в наших широтах увидеть довольно сложно, потому что в эти месяцы большая облачность. Последние являются объектом изучения Г.О. Рябовой уже более 20 лет.
- Ученые наблюдают отдельные факты, а затем строят модель, которая нужна для того, чтобы эти факты привести в систему и объяснить единой теорией. Интересно, что в некоторых случаях модель позволяет обратить внимание на какие-то факты, которые ранее не наблюдали или считали неправильными.
Так, например, построив теоретическую модель эволюции Геминид, Галина Олеговна обнаружила, что, кроме одного максимума, который наблюдается 14 декабря, должен быть второй с интервалом в несколько дней. Но ни в каких каталогах он не зафиксирован. Потом все-таки выяснилось, что этот второй максимум действительно наблюдался, но считался ложным. Теория подтвердила его право на существование.
НОВОЕ РОЖДЕНИЕ
Кафедра астрономии ТГУ появилась еще в 20-м году прошлого века (первым заведующим был известный астроном профессор Н.Н. Горячев). Но за все время существования кафедры в ее деятельности было несколько перерывов. Последний - самый длительный – с 1978 по 2001 год, тогда небесные механики были “приписаны” к кафедре теоретической и небесной механики и сохранились только благодаря существованию отдела небесной механики и астрометрии в НИИ ПММ ТГУ. И не только сохранились, но и значительно упрочили свои позиции, создав известную и у нас в стране, и за рубежом научную школу по численному моделированию движения малых тел Солнечной системы. В тяжелые для науки времена, начавшиеся с 1991 г., томским астрономам, как и всей фундаментальной науке, приходилось несладко, но они не теряли работоспособности и оптимизма, участвовали во всевозможных конкурсах, получали гранты, работали над диссертациями. За последние пять лет защищены две докторские диссертации (А.М. Черницов, Г.О. Рябова) и две кандидатские (В.А. Авдюшев, А.П.Батурин). В стадии завершения еще две докторские и одна кандидатская.
В декабре прошлого года кафедра астрономии возродилась заново, когда астрономы перешли с ММФ на ФФ.
- Кафедре досталось “хозяйство”, которым никто как следует не занимался более 20 лет. Не обновлялись приборы и оборудование в геодезическом кабинете, устарела и обветшала учебная литература, – рассказывает Т.В.Бордовицына и делится планами на будущее. – Сейчас нужно “наводить порядок”, хотим оборудовать геодезический кабинет для практических занятий со студентами ГГФ и БПФ, превратить обсерваторию в астрономическую лабораторию, чтобы обучать студентов навыком работы на современном оборудовании. На все это деньги приходится зарабатывать самим через хоздоговоры и гранты. С нового учебного года у нас откроется специальность “Информационные системы и технологии в астрономогеодезии”, практика показала, что такие специалисты нужны, у нас уже есть заказчики. Сейчас готовится к открытию компьютерный класс.
А главное – “подрастает” новое поколение астрономов, молодежь успешно готовит и защищает кандидатские диссертации, строит планы на будущее. Это значит, что “связь с космосом” не прервется.
Наталья ШАРАПОВА Фото Алексея ПОЧЕРЕВНОГО |
|