Космические катастрофы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

космический катастрофа радиационный поражающий

В числе природных катастроф особое место принадлежит космогенным катастрофам, учитывая их крупные масштабы и возможность тяжелых экологических последствий.

Различают два типа космических катастроф:

1-ударно-столкновительная, когда не разрушенные в атмосфере части космического объекта сталкиваются с поверхностью Земли, образуя на ней кратеры.

2-воздушно-взрывная, при которой объект полностью разрушается в атмосфере.

Возможны и комбинированные катастрофы. Примером может служить Аризонский метеоритный кратер, образовавшийся около 50 тыс. лет назад вследствие падения железного метеорита массой 10 тыс. т, а так же - Тунгусская катастрофа (метеорит диаметром 50 м полностью распылился в атмосфере).

Аризонский кратер - диаметр 1200 метров и глубина 180 метров.

Так же планету Земля и её обитателей подстерегает опасность в виде космического излучения.

Ионизирующее излучение - в самом общем смысле - поток микрочастиц. Ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовали в космосе до возникновения самой Земли. Радиоактивные материалы вошли в состав Земли с самого ее рождения. Когда на Солнце происходит большой взрыв, или вспышка, невообразимо огромное количество частиц выбрасывается в сторону Земли. Большей частью это протоны, ядра водорода.

1. Астероиды и кометы

Астероиды или, как их еще называют - малые планеты - это относительно не большие небесные тела Солнечной системы, движущееся по орбите вокруг Солнца. По составу и свойствам их можно условно разделить на три группы: каменные, железокаменные и железные. Астероид является холодным телом. Но он, как, например и Луна, отражает солнечный свет, и поэтому мы можем наблюдать его в виде звездообразного объекта. Отсюда и происходит название «астероид», что в переводе с греческого означает звездообразный.

Комета - это такое же небесное тело, как Земля или Луна, только небольших размеров (в ядре до 20 км). Кометы движутся вокруг Солнца по сильно вытянутым орбитам.

Это необычное небесное тело совсем не похоже на «падающую звезду». Во все века появление «хвостатых чудищ» вызывало у людей страх. Наконец ученые дали этому явлению вразумительное объяснение. «Голова» кометы - ядро - представляет собой скопление замерзших газов и частиц пыли. «Хвост» кометы состоит из улетучивающихся из ядра частиц, которые светятся под действием солнечного излучения. Кометы не дают света, а только отражают солнечный свет.

В солнечной системе находится громадное количество небольших тел - астероидов и комет, свидетелей той эпохи, когда происходило образование планет. Время от времени они переходят на орбиты, пересекающиеся с орбитами Земли и других планет. При этом возникает вероятность их столкновения с планетами. Доказательством существования такой вероятности являются гигантские кратеры - астроблемы, которыми испещрены поверхности Марса, Меркурия, Луны. На Земле, с ее мощной атмосферой и, соответственно, с интенсивными эрозионными процессами, кратеры со временем разрушаются и исчезают. Однако и здесь их выявлено более сотни. Астероиды и кометы, орбиты которых пересекают орбиту Земли и представляют для нее угрозу, получили название опасных космических объектов. Начиная с некоторых минимальных размеров, в зависимости от типа и скорости соударения, разрушения космических объектов происходит вблизи поверхности Земли и имеет характер взрыва. При этом возможны существенные разрушения на Земле и крупномасштабные пожары. Космические объекты диаметром 1 км и больше достигают поверхности Земли и производят удар по ней. В результате образуется кратер, масса грунта выбрасывается в атмосферу, вызывая ее запыление, что может привести к долговременным или даже катастрофическим изменениям климата. При падении астероида в океан образуются цунами.

Последствия катастроф, возникающих при воздействии на Землю космических объектов, могут быть следующие:

- природно-климатические - возникновение эффекта ядерной зимы, нарушение климатического и экологического баланса, эрозия почвы, необратимые и обратимые воздействия на флору и фауну, загазованность атмосферы окислами азота, обильные кислотные дожди, разрушение озонного слоя атмосферы, массовые пожары.

- гибель и поражение людей.

- экономические - разрушение объектов экономики, инженерных сооружений и коммуникаций, в том числе разрушение и повреждение транспортных магистралей.

- культурно-исторические - разрушение культурно-исторических ценностей.

- политические - возможное осложнение международной обстановки, связанной с миграцией населения из мест катастрофы, и ослабление отдельных государств.

2. Поражающие факторы в результате воздействия космических объектов

Поражающие факторы и их энергетика в каждом конкретном случае зависят от вида катастрофы, а также от места падения космического объекта, Они в значительной степени схожи с поражающими факторами, характерными для ядерного оружия (за исключением радиологических).

Таковыми являются:

1. Ударная волна:

- воздушная - вызывает разрушения зданий и сооружений, коммуникаций, линий связи, повреждения транспортных магистралей, поражения людей, флоры и фауны;

- в воде - разрушения и повреждения гидросооружений, надводных и подводных судов, частичные поражения морской флоры и фауны (в месте катастрофы), а также стихийные природные явления (цунами), приводящие к разрушениям в прибрежных районах;

- в грунте - явления, аналогичные землетрясениям (разрушения зданий и сооружений, инженерных коммуникаций, линий связи, транспортных магистралей, гибель и поражения людей, флоры и фауны).

2. Световое излучение приводит к уничтожению материальных ценностей, возникновению различных атмосферно-климатических эффектов, гибели и поражению людей, флоры и фауны.

3. Электромагнитный импульс оказывает воздействие на электрическую и электронную аппаратуру, повреждает системы связи, теле- и радиовещания и др.

4. Атмосферное электричество - последствия поражающего фактора аналогичны воздействию молний.

5. Отравляющие вещества - это возникновение загазованности атмосферы в районе катастрофы в основном окислами азота и его ядовитыми соединениями.

6. Аэрозольное загрязнение атмосферы - эффект этого подобен пыльным бурям, а при больших масштабах катастрофы может привести к изменению климатических условий на Земле.

7. Вторичные поражающие факторы появляются в результате разрушения атомных электростанций, плотин, химических заводов, складов различного назначения, хранилищ радиоактивных отходов и т.п.

С мелкими космическими телами Земля встречается постоянно. Эти встречи правильнее назвать столкновениями, ведь наша планета движется по орбите со скоростью около 30 км/с, и небесное тело тоже летит к Земле по своей орбите со скоростью того же порядка. Если тело невелико, то, врезаясь в верхние слои земной атмосферы, оно окутывается слоем раскаленной плазмы и полностью испаряется. Такие частички в науке называют метеорами, а в народе «падающими звездами». Метеор неожиданно вспыхивает и прочерчивает в ночном небе быстро гаснущий след. Иногда случаются «метеорные дожди» - массовое появление метеоров при встрече Земли с метеорными роями, или потоками. Совсем иначе выглядит встреча Земли с более крупным телом. Оно испаряется только частично, проникает в нижние слои атмосферы, иногда распадается на части или взрывается, и, потеряв скорость, падает на земную поверхность. Такое тело в полете называют болидом, а то, что долетело до поверхности, - метеоритом.

Из относительно больших кратеров на Земле известно более 230. Предполагается, что падения на Землю крупных космических тел приводили к гибели значительной части биологических организмов. И в частности - к гибели 2/3 живых организмов, включая динозавров, которая произошла 65 млн. лет назад в результате столкновения с Землей крупного астероида или ядра кометы. Возможно, именно с этим событием связано появление кратера диаметром 180 км на полуострове Юкатан: возраст этого кратера 64,98±0,04 млн. лет. Но столь серьезные катастрофы случаются редко и в обозримом будущем не предвидятся, между тем как соударения с Землей метеоритов, в том числе крупных, а значит, способных принести человечеству немалые бедствия, вполне вероятны. Оптимизм, однако, внушается тем обстоятельством, что современная наука вполне может не только предсказать, но и предотвратить подобные соударения. Ведь астрономы способны рассчитать траекторию полета космического тела на несколько лет вперед, а этого вполне достаточно, чтобы найти способ изменить ее или в крайнем случае разрушить сам метеорит.

На снимках, сделанных из космоса, на теле планеты видно около 4 тысяч странных кольцевых структур от десятков до нескольких тысяч километров в поперечине. Это не что иное, как следы попаданий "космических снарядов".

Блуждающие в пространстве камни то и дело просвистывают рядом с нашей планетой.

Из официальных источников:

1932 год. Атаку на Землю совершил астероид "Аполлон". Каменная "бомба" диаметром один километр промахнулась на 10 миллионов километров. Совсем немного по космическим масштабам.

1936 год. Астероид "Адонис" вынырнул из космического мрака уже на расстоянии 2 миллиона километров.

1968 год. В опасной близости промчалась микро-планета Икар.

1989 год. Астероид диаметром около километра пересек орбиту Земли, лишь на шесть часов разминувшись с нашей планетой.

В мае 1996 года со скоростью 20 километров в секунду совсем рядом (по космическим меркам) пролетел пятисотметровый в диаметре астероид... Столкнись такая крошка с Землей, мощность взрыва достигала бы примерно 3 тысячи мегатонн тротилового эквивалента. А последствия таковы, что дальнейшее существование нашей цивилизации становилось весьма сомнительным.

В 1997 году еще два крупных астероида пересекли орбиту Земли.

3. Ионизирующие излучения

Название «ионизирующие излучения» объединяет разные по своей физической природе виды излучений. Сходство между ними в том, что все они обладают высокой энергией, реализуют свое биологическое действие через эффекты ионизации и последующее развитие химических реакций в биологических структурах клетки, которые могут привести к ее гибели.

Ионизирующее излучение состоит из заряженных и незаряженных частиц, к которым относятся так же и фотоны. Радиоактивный фон, создаваемый космическими лучами (0,3 мЭв/год), дает чуть меньше половины всего внешнего облучения (0,65 мЭв/год), получаемого населением. Нет такого места на Земле, куда бы ни проникали космические лучи. При этом надо отметить, что Северный и Южный полюса получают больше радиации, чем экваториальные районы. Происходит это из-за наличия у Земли магнитного поля, силовые линии которого входят и выходят у полюсов.

Однако более существенную роль играет место нахождения человека. Чем выше поднимается он над уровнем моря, тем сильнее становится облучение, ибо толщина воздушной прослойки и ее плотность по мере подъема уменьшается, а, следовательно, падают защитные свойства.

Виды ионизирующего излучения.

Все виды ионизирующего излучения можно подразделить на две группы: электромагнитное, к которому относятся рентгеновское и г-излучение, и корпускулярное, или излучение разного рода ядерных частиц.

Рентгеновское и г-излучение принадлежат к широкому спектру электромагнитных излучений и располагаются в нем вслед за радиоволнами, видимым светом, ультрафиолетовыми лучами. Все эти виды излучений различаются длиной волны. Наиболее короткой длиной волны и наибольшей частотой электромагнитных колебаний в этом спектре обладаю рентгеновское и г-излучение. Чем меньше длина волны, тем выше энергия излучения и больше его проникающая способность.

Солнце является источником рентгеновского излучения, которое регистрируется только специальными приборами, установленными на спутниках, космических станциях и других космических аппаратах. Это излучение поглощается земной атмосферой, иначе оно бы губительно действовало на все живое.

Гамма-излучение (г-излучение) сопровождает ядерные реакции и распад многих радиоактивных веществ. Энергия гамма-излучения может иметь различные значения - от десятков тысяч до миллионов электрон-вольт. Гамма-излучение может пройти через человеческое тело. В качестве защиты от г-излучения эффективно используются свинец, бетон и иные материалы с высоким удельным весом.

К ионизирующим относятся также излучения разного рода ядерных частиц. К числу легких ядерных частиц принадлежат, например, в-частицы, а к числу тяжелых - б-частицы.

Бета-излучение (в-излучение) - это поток электронов и позитронов. Бета-частицы обладают элементарным отрицательным зарядом. Они возникают в ядрах атомов при радиоактивном распаде и тотчас же излучаются оттуда. Бета-частицы могут проходить сквозь слой воды толщиной 1-2 см. Для защиты от в-излучения, как правило, достаточно листа алюминия толщиной несколько миллиметров. При внешнем облучении в-частицами тела человека на открытых поверхностях кожи могут образовываться радиационные ожоги различной тяжести. В случае поступления источников в-излучения в организм с пищей, водой и воздухом происходит внутреннее облучение организма, способное привести к тяжелому лучевому поражению.

Альфа-излучение (б-излучение) - это поток тяжелых положительно заряженных частиц. Они в 7300 раз тяжелее в-частиц. По своей физической природе альфа-частицы представляют собой ядра атома гелия: они состоят из двух протонов и двух нейтронов и, следовательно, несут два элементарных положительных заряда.

Эти частицы испускаются при радиоактивном распаде некоторых элементов с большим атомным номером, в основном это трансурановые элементы с атомными номерами более 92.

Альфа-излучение обладает большой ионизирующей способностью, но проникает в ткани тела человека на очень малую глубину. При облучении человека б-частицы проникают лишь на глубину поверхностного слоя кожи, защититься от них можно листом обычной бумаги. Их пробег в воздухе не превышает 11 см. Таким образом, в случае внешнего облучения защититься от неблагоприятного действия б-частиц достаточно просто и они, казалось бы, не представляют серьезной угрозы здоровью людей. Положение коренным образом меняется в случае поступления источников б-излучения в организм человека с пищей, водой или воздухом. В этом случае они будут чрезвычайно опасными облучателями организма изнутри.

Нейтроны-нейтральные, не несущие электрического заряда частицы - при оценке радиационной аварийной обстановки могут играть существенную роль. Эти частицы вылетают из ядер атомов при некоторых ядерных реакциях, в частности, при реакциях деления ядер урана или плутония. Нейтроны обладают высокой проникающей способностью. Ионизация среды в поле нейтронного излучения осуществляется заряженными частицами, возникающими при взаимодействии нейтронов веществом. Отличительной особенностью нейтронного излучения является способность превращать атомы стабильных элементов в их радиоактивные изотопы, что резко повышает опасность нейтронного облучения. От нейтронного излучения хорошо защищают водородсодержащие материалы.

Человеческий организм поглощает энергию ионизирующих излучений, причем от количества поглощенной энергии зависит степень лучевых поражений.

Ионизирующее излучение вызывает в организме цепочку обратимых и необратимых изменений. Это происходит за счет процесса ионизации и возбуждения атомов и молекул в тканях. Диссоциация сложных молекул в результате разрыва химических связей - прямое действие радиации. Существенную роль в формировании биологических эффектов играют радиационно-химические изменения, обусловленные продуктами радиолиза жидкостей. Свободные радикалы водорода и гидроксильной группы, обладая высокой активностью, вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и других элементов биоткани, что приводит к нарушению биохимических процессов в организме.

В результате нарушаются обменные процессы, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму. Это приводит к нарушению деятельности отдельных функций и систем организма.

Первичное действие ионизирующего излучения на живую ткань проявляется ионизацией, возбуждением атомов и молекул облученной ткани и образованием в ней свободных радикалов (НО, НО2) и перекиси водорода (Н2О2), время жизни которых исчисляется долями секунд - 10-5 - 10-6 с (прямое действие радиации). Это и обуславливает пусковой механизм биологического действия излучений.

В результате - нарушение обмена веществ в организме человека, функциональные и структурные повреждения клеток, органов (особенно кроветворных) и систем организма.

Действие рентгеновского, гамма- и нейтронного облучений является внешним, а радиоактивная пыль, или радионуклиды, попавшие в организм человека с зараженными продуктами питания (молоком, рыбой или овощами и фруктами, выращенными на зараженной территории,- внутренним заражением.

Заключение

В космосе существует огромное количество опасных объектов и явлений для жизни Земли, к которым относят: астероиды, кометы, метеориты, вирусы (заносимые данными объектами на Землю), а так же огромные вспышки на Солнце и космическая радиация. Все эти объекты несут угрозу планете Земля, они могут изменить её климат, вызвать цунами, наводнения. Привести к гибели огромного количества людей и биологических организмов, уничтожить города и целые страны и даже полностью уничтожить планету. За историю планеты она не раз подвергалась атаке космических объектов, что послужило изменению климата на нашей планете. Это говорит о реальной опасности чрезвычайной ситуации космического характера. Решением предотвращения катастрофы является наблюдение за космическими объектами, своевременное отслеживание их траектории и предотвращения столкновения с помощью разработки средств защиты от таких объектов. Сохранение атмосферы Земли, экологическая стабильность.

Список литературы

1. Алимов Р., Дмитриев Е., Яковлев В. Космические катастрофы; надеяться на лучшее, готовиться к худшему // Гражданская защита. 1996. № 1. С. 90-92.

2. Безопасность жизнедеятельности. /Под ред. Белова С.В. М.: Высшая Школа, 2004.

3. Медведев Ю.Д., Свешников М.Л., Тимошкова Е.И. и др. «Астероидно-кометная опасность» (Институт теоретической астрономии РАН, международный институт проблем астероидной опасность, Санкт-Петербург, 1996 г.

4. Микиша А., Смирнов М.. Земные катастрофы, вызванные падением метеоритов. //"Вестник РАН" том 69, № 4, 1999, стр. 327-336.

5. Симоненко В.А. (зам. науч. рук. РФЯЦ-ВНИИТФ им. акад. Е.И. Забабахина): "Неизбежность космических столкновений". informnauka/.

Размещено на Allbest.ru