Кінець космічного корабля Земля

Сьогодні нас турбує викликане діяльністю людини глобальне потепління, що в наступні десятиліття або століття може значно змінити земний клімат. І хоча всі можливі катастрофічні сценарії цього процесу вселяють жах, найгірший з них тьмяніє в порівнянні з тим, що чекає на Землю всього через кілька мільярдів років...

На думку вчених, через 6,5 млрд років у ході еволюції Сонце із зірки головної послідовності перетвориться на «червоного гіганта» зі світністю, що вдвічі перевищує нинішню. Воно розростеться до величезних розмірів і поглине Меркурій, Венеру і, ймовірно, Землю. Будь-які форми життя зникнуть із нашої планети задовго до цього часу.

Все це відбудеться через неймовірно велике числороків, тому нам по суті не варто турбуватися. Однак людина, за своєю природою, хоче знати, що ж станеться навіть у такому далекому майбутньому. Існує якась незбагненна привабливість у самій можливості уявити долю (чи кінець) світу у майбутньому. І в цьому сенсі вчені - «щасливі» люди, оскільки малюючи картину майбутнього нашої планети, вони можуть покладатися не тільки на одну уяву.

Згідно з прогнозом учених, за кілька мільярдів років Сонце перетвориться на червоного гіганта і світитиме вдвічі яскравіше, ніж зараз. Саме Життя зникне з нашої планети задовго до цього часу

Основна теза, яку ми висуваємо, полягає в тому, що геологічне минуле планети певною мірою може стати моделлю для її майбутнього (Ward & Brownlee, 2002). Звичайно, за допомогою цього положення можна пояснити лише деякі деталі можливого сценарію «кінця світу»: наприклад, життя на Землі цілком може закінчитися, як і починалося, - одноклітинними організмами, - або наприкінці свого існування наша планета перетвориться на розпечене безводне небесне тіло і т.д.

Ясно одне: якщо ми хочемо передбачити майбутнє планети, на якій живемо, і оцінити час, відпущений на існування біосфери, нам потрібно навчитися з високою точністю моделювати минуле Землі з моменту народження (4,6 млрд років тому). Наша група з Потсдамського інституту кліматичних досліджень розробила комп'ютерну модель, за допомогою якої можна здійснити це завдання.

Планетарний термостат

Клімат нашої планети визначається балансом між сонячним освітленням (його величина залежить від світності Сонця та відбивної здатності земної поверхні) і випромінюванням Землі, тобто величиною довгохвильової теплової радіації з її поверхні. Більшість цього випромінювання поглинається природними парниковими газами, особливо водяною парою і двоокисом вуглецю, і частково відбивається на Землю. Поверхня Землі при цьому додатково нагрівається на 33 ° С - це явище відоме як природний парниковий ефект. Без такого додаткового нагрівання середня температура на планеті була б не плюс 15 °С, як зараз, а мінус 18 °С, що робило б існування життя на планеті неможливим.

Інтенсивність природного парникового ефекту залежить від складу атмосфери, який від часу виникнення Землі істотно змінився. Згідно з геологічними даними, рідка вода існувала на планеті вже 4,3 млрд. років тому. Але якби склад атмосфери в ті часи був подібний до сучасного, температура на земній поверхні була б нижчою від точки замерзання води ще 2 млрд років тому, тому що Сонце тоді світило менш яскраво. Однак на ранніх етапах існування Землі в атмосфері містилася порівняно велика кількість парникових газів, таких як двоокис вуглецю та метан, завдяки чому на той час було тепліше, ніж зараз.

Таким чином можна стверджувати, що сприятливі для життя температури на нашій планеті переважали майже на всіх етапах її історії. Чому так вийшло? Виявляється, Земля «обладнана» так званим природним термостатом, який запобігає екстремальним кліматичним флуктуаціям. У цій ролі виступає глобальний карбонатно-силікатний цикл: коли температура підвищується, в дію набуває дивовижного механізму зворотного зв'язку, внаслідок чого з атмосфери виводиться парниковий газ - двоокис вуглецю.

Цей механізм функціонує так: у теплому, вологому кліматі посилюється процес руйнування силікатних порід (вони становлять приблизно 60 % від маси всіх відомих мінералів). Атмосферний вуглекислий газ, розчинений у дощової воді, входить у реакцію з кальцієм, які у вапняно-силікатних породах, і як кислий карбонат кальцію вимивається у море. Там він осідає на дно у вигляді вапняку або у складі вапняних раковин загиблих. морських організмів. Таким чином, у хімічно зв'язаному стані двоокис вуглецю надовго утримується в донних відкладах. Але не назавжди.

За даними геофізичних досліджень, земна корає мозаїкою, що складається з жорстких плит, які, подібно до крижин на поверхні води, дрейфують незалежно один від одного. Коли при зіткненні двох плит одна плита виявляється під іншою, разом з нею в мантію Землі занурюються і вапняні відкладення, де вони піддаються піролізу під дією тиску та високої температури. Під час цього процесу відбувається вивітрювання (руйнування) вапняно-силікатних порід, внаслідок чого двоокис вуглецю вивільняється, виділяючись в атмосферу під час вулканічної діяльності. Так підтримується загальна рівновага цього найважливішого компонента нашої біосфери. Але в майбутньому дії такого термостата настане межа, оскільки в будь-який момент діапазон змін концентрації вуглекислого газу в атмосфері може виявитися недостатнім, щоб збалансувати збільшення інтенсивності випромінювання сонця, що старіє.

На вивітрювання вапняно-силікатних порід впливають і біотичні фактори. У вищих рослин, водоростей і лишайників, що ростуть прямо на скельних породах, через коріння виділяються кислоти, які впливають на скельні породи тим, що розпушують їх поверхню. Крім того, зростання вмісту вуглекислого газу в ґрунті відбувається безпосередньо за рахунок кореневого дихання рослин.

Голодна смерть за сто мільйонів років?

У 1982 р. британські вчені Д. Є. Лавлок та М. Уітфілд вперше спробували оцінити тимчасовий ресурс біосфери за допомогою якісної моделі, розробленої ними на основі так званої гіпотези Геї (грец. Gea), яка була запропонована Лавлоком та Л. Маргулісом за вісім років до того. Згідно з цією гіпотезою, Земля є якимось суперорганізмом, здвоєною геосферно-біосферною системою, яка на зовнішній вплив у геологічному масштабі часу здатна реагувати таким чином, щоб умови для життя на планеті залишалися сприятливими.

Компенсувати зростаюче світіння Сонця і зберегти постійну температуру поверхні Землі можна у разі, якщо вміст двоокису вуглецю як парникового газу, що у атмосфері, знизиться. У якийсь момент воно опуститься нижче за мінімально допустиму концентрацію, необхідну рослинам для здійснення фотосинтезу. Лавлок і Вітфілд підрахували, що це відбудеться вже через 100 млн років, після чого будь-яке життя має загинути, бо зникне її базова форма – рослини.

Сприятливі для життя температури переважали на Землі майже на всіх етапах її історії завдяки своєрідному природному термостату, у ролі якого виступає планетарний карбонатно-силікатний цикл

Однак насправді рослини здатні адаптуватися до умов з низькою концентрацією вуглекислого газу та високими температурами. Приклади адаптації такого роду вже є. Як відомо, за способом фіксації двоокису вуглецю при фотосинтезі рослини діляться на дві категорії: рослини С 3 -типу і С 4 -типу (вони названі так тому, що на першому етапі фотосинтезу утворюють, відповідно, три-і чотиривуглецеві продукти). Зараз на Землі домінують рослини першого типу (до них відносяться зернові та картопля). Але оскільки рослини С 4 -типу (кукурудза, просо, цукрова тростина і т. д.) можуть жити в умовах з нижчими концентраціями вуглекислого газу в атмосфері, у віддаленому майбутньому вони матимуть перевагу.
Цілком ймовірно, що сама поява С 4-механізму в неспоріднених групах рослин є формою адаптації до концентрації двоокису вуглецю, що знижується протягом мільярдів років. Граничне значення концентрації в 150 ppm СО 2 , на основі якого Лавлок та Уітфілд проводили розрахунки, відноситься до рослин С 3-типу, тоді як для рослин С4-типу ця величина становить лише 10 ppm.

У 1992 р. два американські вчені - К. Калдейра і Д. Є. Кастинг - вперше представили кількісну модель майбутнього Землі, в якій були враховані наступні параметри: недолік двоокису вуглецю, висока температура поверхні і повне зникнення води, - при цьому як базовий Умови моделі виступала наявність рослин З 4-типу.

Припустивши, що вулкани вивергатимуть стільки ж двоокису вуглецю, скільки зараз, а швидкість руйнування порід залишиться незмінною, виявили, що біосфера проіснує 900 млн років. Якщо життя не припиниться через брак двоокису вуглецю, кінець їй покладе зростаюча температура поверхні Землі. Згідно з моделлю Калдейри-Кастинга, температура вже через 1,5 млн років підніметься вище за 50 °С, і тоді зможуть існувати лише примітивні організми. Через наступні 200 млн років температура досягне +100 °С - і зникнуть усі форми життя.

Планета без вулканів

Коли в 2000 році наша група з Потсдамського інституту досліджень кліматичного впливу зайнялася проблемою тривалості існування земної біосфери, нам довелося взяти до уваги фактор, яким раніше дослідники нехтували. Ми зробили поправку те що, що інтенсивність тектонічних процесів, які грають значної ролі у процесі круговороту вуглецю у природі, залежить від віку самої системи.

Річ у тім, що з виникнення нашої планети її внутрішня частина постійно остигає. Оскільки потік тепла, що йде від земної мантії, зменшується, геодинамічні процеси, які рухають цей потік, уповільнюються. Таким чином, і інтенсивність викидів в атмосферу двоокису вуглецю не залишається незмінною – згодом вона зменшуватиметься. З іншого боку, інтенсивність вивітрювання, що залежить від сумарної площі континентів, також змінюється з часом: у розвитку Землі вона наростала - наростатиме і надалі. При цьому маси крем'янистих порід постійно збільшуються, піддаються впливу природних факторів та руйнуються.

Майбутнє належить рослинам З 4-типу, таким як цукрова тростина або кукурудза. Вони концентрують вуглекислий газ (СО 2) у своїх тканинах, навіть якщо вміст його в довкіллядуже мало, завдяки чому можуть вести фотосинтез

Спираючись на обидва ці фактори, ми розрахували, що період часу, за який концентрація вуглекислого газу знизиться до 10 ppm - граничного значення для рослин С 4 -типу, - значно коротше, ніж пророкували Калдейра і Кастинг: вся флора зникне через 500, найпізніше - через 600 млн. років.

В останні роки наша група розробила динамічну модель, де було враховано циклічні процеси перенесення вуглецю від одного джерела (сховища) до іншого, що відбуваються протягом кожного періоду історії Землі. Як подібні сховища вуглецю в моделі представлені океани, мантія і атмосфера Землі, а також біосфера і органічний вуглець (кероген), присутній у гірських породах.

У біосфері умовно було виділено три основні форми життя: прокаріоти, одноклітинні еукаріоти та вищі організми. До прокаріотів - організмів без оформленого клітинного ядра - відносяться бактерії, включаючи фотосинтезуючі ціанобактерії (синьо-зелені водорості), а також архебактерії, багато з яких пристосовані до життя в екстремальних умовах середовища. Відомо, що прокаріоти були першими мешканцями Землі.

На певному етапі еволюції з'явилися еукаріоти – організми, клітини яких мають ядро ​​та цитоскелет. До них відносяться як одноклітинні організми, - наприклад амеба, водорості, а й складніші багатоклітинні форми життя, такі як вищі рослини, гриби і тварини. Кожна з цих трьох форм життя, мабуть, відповідає певний інтервал температур на земній поверхні, в якому вони здатні існувати і відтворюватися. Чим, з погляду еволюційного розвитку, організм вищий, тим більше інтервал температур, у якому може існувати.

Зворотній відлік

Приблизно 542 млн років тому, на початку кембрійського періоду, біологічна еволюція набула епохи. великого вибуху». Усього за 40 млн років виникло безліч багатоклітинних форм життя, стався ривок у збільшенні біомаси, з'явилися прабатьки більшості сучасних видів. Багато вчених пов'язують подібний «вибух» життя з тим фактом, що вміст кисню в атмосфері був достатнім для того, щоб здійснюватися енергетичний метаболізм.

Однак, відповідно до нашої геодинамічної моделі, рання історія Землі була іншою. На початку кембрія поверхня планети охолола настільки, що стало можливим бурхливий ріст складних багатоклітинних організмів. Поява рослин та грибів – перших колоністів наземних ландшафтів (Heckman та ін., 2001) - у свою чергу, сприяло подальшому охолодженню земної поверхні завдяки посиленню процесів вивітрювання, внаслідок чого парниковий газ двоокис вуглецю зв'язувався з іншими елементами та виводився з атмосфери. Таким чином, існував нелінійний зворотний зв'язок між кліматом та біосферою; тому температура поверхні планети знизилася настільки швидко, що виникли оптимальні умови для існування вищих організмів. Незважаючи на те, що в нашій моделі враховані тільки організми, які беруть участь у процесі фотосинтезу, з її допомогою можна зробити деякі висновки щодо тварин і людини, що залежать від фотосинтезу не тільки побічно: через концентрацію кисню в атмосфері, а й безпосередньо: через харчові ланцюги, - і тому, що певною мірою їх розвиток йшло паралельно з розвитком рослин.

У нашій моделі точно продемонстровано, що зазначені три форми життя з'явилися послідовно – одна за одною, – а потім співіснували. Нині вони заселяють Землю приблизно рівних пропорціях. Прийде час - і вони зникнуть у порядку, зворотному до їх появи. Проте, на нашу думку, малоймовірно, що масштабне "згортання" різноманіття видів стане дзеркальним відображенням "кембрійського вибуху". У всякому разі, у представленій моделі не міститься жодного натяку на те, що в майбутньому відбудеться раптове вимирання вищих організмів. Навіть обурення біосферної системи, таке як раптовий стрибок температури, не обов'язково має призвести до загальної загибелі. Система дуже надійна та відновиться за короткий час.

Проте, вищі формижиття, особливо рослини, зрештою, зникнуть, незважаючи на те, що в нашій удосконаленій моделі їм відведено більше часу на існування, ніж у попередній. Справа в тому, що процес біогенного вивітрювання поступово слабшає, оскільки продуктивність рослин, тобто здатність виробляти біомасу, знижується зі зростанням температури. При цьому більша кількість вуглекислого газу, яку вони не використовували, залишається в атмосфері, тому граничний рівень концентрації для фотосинтезу буде досягнутий не раніше, ніж через 1,6 млрд років. Однак середня температура земної поверхні зростатиме швидше і підніметься до плюс 30 °С - критичного для вищих організмів значення вже через 800-900 млн років.

Таким чином, рослини та тварини почнуть вимирати не через нестачу двоокису вуглецю, а через спеку. Це відноситься і до прокаріотів, хоча вони не настільки чутливі до високої температури і можуть цілком благополучно існувати доти, поки середня температура земної поверхні не досягне 45 ° С вище за нуль, що відбудеться на 300 млн років пізніше. Проте смертним вироком для цих організмів стане спека, що не настала (для прокаріотів критичною є температура плюс 60 °С), а зниження концентрації вуглекислого газу в атмосфері. Коли через 1,6 млрд років вона знизиться до порогових значень, ціанобактерії більше не зможуть здійснювати фотосинтез - і тоді Земля - ​​за винятком малої кількості мікроорганізмів, що зникають, надзвичайно добре адаптованих до екстремальних умов, - стане «стерильною» планетою.

Сценарій кінця

Такими є результати наших розрахунків. Але етапи, які ведуть до зникнення життя Землі, можна навіть детальніше. Спочатку, внаслідок зменшення концентрації в атмосфері вуглекислого газу, безперервно знижуватиметься рівень виробництва біомаси: багата рослинність стане рідкісною, а під променями надзвичайно яскравого сонцяповерхня планети стане розпеченою. Поступово рослини будуть витіснені в своєрідні притулки (печери, низини), але, зрештою, і ті перетворяться на безлюдні. Колись родючі землі із достатком зелені поглине суцільна сіро-коричнева пустеля.

Ґрунти, які формувалися та існували за рахунок рослин, зазнають потужної ерозії: стрімкі потоки води змиватимуть їх і нестимуть в океан, залишаючи за собою лише голі скелі. Останні, що залишилися з вищих тварин, які зможуть пристосуватися до екстремальних умов життя, у міру руйнування харчового ланцюжка стануть все сильнішими страждати від голоду.

Одноклітинні організми завжди були домінантною формою життя на Землі, незважаючи на свої нікчемні розміри. За відсутності вищих організмів в'язкі драглисті утворення мікроорганізмів покриють скелі суцільним килимом. Але через сотні мільйонів років завдяки зростаючій температурі вони розділять долю наземних рослин.

Боротьба за виживання вибухне у водах світового океану. Водорості та інші, складніші, водні рослини, можуть жити лише порівняно тонкому шарі води біля поверхні, куди проникає достатньо сонячного світла. Але приповерхневий водний шар буде замутнений суспензією речовини, що змивається в океан з континентів, і дуже швидко нагріється. Тільки ті організми, які зможуть адаптуватися до життя на великих глибинах у темряві та під великим тиском, проживуть ще якийсь час, харчуючись органічною речовиною, що осідає.

Додатковим фактором, що сприяє зниженню маси водоростей, стане виснаження запасів мінералів, зокрема фосфатів та нітратів, які потрібні для їхнього зростання. В даний час необхідні мінерали надходять у воду (виносяться в море річками) з наземних рослин і еродуючих грунтів, що розкладаються, але настане час, коли наземні рослини вимруть, а грунти будуть змиті.

На певному етапі верхній шар води в океані нагріється до такого ступеня, що еукаріотичні водорості, що залишилися, які виживали незважаючи на нестачу мінералів, загинуть. Це прирече на загибель і ті форми життя, які прямо чи опосередковано харчувалися цими водоростями.

До соляних пустель та океанів магми

Приблизно через 1,3 млрд років на поверхні континентів та океанів житимуть лише примітивні одноклітинні прокаріоти. Єдиним місцем, де збережуться прийнятні для вищих організмів температури, будуть океанські глибини. Можливо, там виживе кілька видів організмів, здатних харчуватися бактеріями, але цим життям буде дана остання відстрочка.

Внаслідок інтенсивної ерозії рельєфні поверхні континентів стануть скоєними плоскими. Приблизно через 1,6 млрд. років середня температура на Землі підніметься до плюс 60-70 °С, а рівень двоокису вуглецю в атмосфері, а потім і в океанах знизиться. У подібних умовах (можливо, за рахунок хемосинтезу) зможе вижити лише кілька видів мікроорганізмів, здатних переносити екстремально високі температури та відсутність СО2 або сонячного світла.

Приблизно через 1,3 млрд років на поверхні континентів і океанів будуть жити тільки примітивні одноклітинні організми.

Однак незабаром мілководні та теплі океани, які на той час займуть величезну площу, почнуть випаровуватися. Вологість повітря постійно зростатиме; при цьому потрібно враховувати те, що водяна пара - дуже «ефективна» парниковий газ. Інтенсивні парникові явища спостерігатимуться доти, доки океани не висохнуть остаточно, залишивши по собі гігантські соляні рівнини. Температура досягне вже приблизно 250 °С вище за нуль. Деякі унікальні мікроорганізми, можливо, і змогли адаптуватися до цього своєрідного розпеченого пеклі, але тільки не до відсутності води: коли вода в океанах випарується, життя на Землі зникне.

Поки поверхня нашої планети розігріватиметься, її внутрішня частина продовжить остигати, внаслідок чого тектонічна активність почне послаблюватися, а вулканічна діяльність - загасати. Зрештою, «дрейф» континентів припиниться, тому що дно океану, яке стане надто сухим і жорстким, буде не здатне деформуватися та «всуватися» під континентальні плити. Вуглекислий газ, все ще в незначній кількості, що виділяється мантією, буде накопичуватися в атмосфері, сприяючи підвищенню рівня парникового ефекту, створюваного водяною парою. Температура почне зростати ще швидше.

СТО МІЛЬЙОНІВ РОКІВ ДЛЯ ЛЮДИНИ
Н. Л. Добрецов, академік РАН, д. р.-м. н., голова Сибірського відділення РАН Прогноз віддаленого майбутнього нашої планети, заснований на результатах дослідження досить складної та правдоподібної системної моделі Землі, який представили наші німецькі колеги, – мабуть, один із найкращих, відомих мені.
Проте треба усвідомлювати, що у будь-якому разі всі подібні прогнози поки що дуже приблизні. З зрозумілих причин у використовуваних моделях може бути не враховано багато важливих чинників.
Наприклад, у представленій моделі не враховано ще одне потенційне джерело вуглецю – метан, запаси якого містяться у газогідратах, своєрідних газових «консервах». Адже судячи з останніх даних, ці запаси величезні і перевищують обсяги розвіданих запасів вугілля, нафти та газу разом узятих.
Кероген, тобто вуглець, що міститься в органічному паливі, при окисненні може «з'їсти» весь вільний кисень. Цей процес може або посилити, або пом'якшити парниковий ефект: все залежить від темпів і хімії перетворень, які при цьому відбуватимуться.
У представленій моделі досить спрощена і попередня історія живих істот, що стосується появи та співвідношення різних форм життя – прокаріотів, еукаріотів, вищих організмів. Звісно, ​​насправді ситуація складніша. Наприклад, зниження температури поверхні, зазначене на графіку, реально було відзначено у венді, близько 700 млн років тому, коли сталося сильне заледеніння, а багатоклітинні організми з'явилися, вочевидь, раніше.
На межі ж палеозою, тобто близько 500 млн років тому, спостерігалися подальші еволюційні стрибки у розвитку вищих організмів, що виявились у появі скелета, нових органів розмноження і т. д. Проте всі прогнози щодо зникнення вищих рослин та інших організмів у майбутньому, зроблені на основі цієї системної моделі, цілком правдоподібні. Але насправді нас, звичайно, більше турбують прогнози щодо майбутнього самого людства. Природна історія людей, тобто гомінідів, налічує приблизно 5-7 млн. років.
Згідно з моделлю, людство може проіснувати ще, принаймні, близько 100 млн років, якщо саме собі не зашкодить.
Це цілком сприятливий прогноз.
Загалом результати дослідження системної моделі нашої планети, нехай багато в чому і приблизні, наводять на ряд роздумів. Безперечно, вони будуть цікаві всім, кому не байдужі питання походження життя, еволюції та майбутнього нашої біосфери.

У верхніх шарах атмосфери під дією потужного сонячного випромінювання молекули води розпадуться на водень та кисень. Водень "піде" в космічний простір, оскільки земна гравітація не зможе утримувати його на поверхні Землі; кисень окислить залізо, яке міститься в скельних породах, внаслідок чого наша планета стане червоною, як Марс. Через 3,5-6 млрд років Земля може розігрітися настільки, що навіть скельні породи почнуть плавитися: коли температура поверхні перевищить 1000 ° С, планети утворюються океани магми.

У ході трансформації Сонця в червоного гіганта радіус нашого світила приблизно через 7,8 млрд років дорівнюватиме радіусу сучасної орбіти Землі. Чи поглине воно Землю, як раніше поглинуло Меркурій і Венеру, - це питання залишається відкритим.

Сильний «сонячний вітер» сприятиме тому, що Сонце втратить значну частину своєї маси і, відповідно, гравітаційної сили, отже, Земля зможе відійти від нього на відстань, що майже вдвічі перевищує сучасну. І на що тоді буде схожа наша рідна планета, ніхто поки що не може навіть уявити...

Марс червоний. Місяць попелясто-сіре. Сатурн жовтий. Сонце сліпуче біле. Але наша планета, навіть якщо дивитися на неї з глибин космосу, навіть якщо ми трохи піднімаємось над атмосферою, на низькій навколоземній орбіті, або якщо відлітаємо до зовнішніх країв Сонячної системи– наша планета блакитна. Чому? Що робить її блакитною? Очевидно, не вся блакитна планета. Хмари білі, відображають біле, пряме сонячне світло на дивлячись зверху. Лід – наприклад, на полярних полюсах – білий з тієї ж причини. Континенти коричневі або зелені, якщо дивитися здалеку, залежно від пори року, рельєфу та рослинності.

З цього можна зробити важливий висновок: Земля блакитна не тому, що блакитне небо. Якби це було так, все світло, відбите від поверхні, було б блакитним, але ми цього не спостерігаємо. Але є натяк, який залишають істинно сині частини планети: моря та океани Землі. Відтінок синього, який має вода, залежить від її глибини. Якщо придивитися до знімку нижче, видно, що водні регіони, що обрамляють континенти (вздовж континентального шельфу), мають світліший відтінок синього, ніж глибокі темні місця океану.

Можливо, ви чули, що океан синій, бо небо блакитне, а вода відбиває небо. Синє небо, це точно. І небо блакитне, оскільки наша атмосфера ефективніше розсіює блакитний. короткою довжиноюхвилі), ніж червоне світло (з довшою хвилею). Звідси:

• Небо здається блакитним протягом дня, оскільки короткохвильове світло, що потрапляє в атмосферу, розсіюється на всіх напрямках, і більше «синього» потрапляє в наші очі порівняно з іншими.
• Сонце і Місяць виглядають червоними на сході та заході сонця, оскільки блакитне світло, проходячи через товсті шари атмосфери, розсіюється, а залишається переважно насичене червоне світло, яке і потрапляє нам в очі.
• Місяць виявляється червоним під час повного місячного затемнення: червоне світло, проходячи через нашу атмосферу, падатиме на поверхню Місяця, тоді як блакитне світло з легкістю розсіюється.

Але якби пояснення було таким – що океан відбиває небо – ми б не бачили цих відтінків синього, коли б дивилися на глибшу воду. По факту, якби ви зробили знімок під водою при природному освітленні, без додаткових джерел світла, ви б побачили – навіть на найскромнішій глибині, – що все має синюватий відтінок.

Чи бачите, океан складається з молекул води, а вода - як і всі молекули - вибірково поглинає світло певних довжин хвиль. Найпростіше воді поглинути інфрачервоне, ультрафіолетове та червоне світло. Це означає, що якщо ви занурите голову у воду навіть на скромній глибині, ви будете захищені від Сонця, від ультрафіолетового випромінювання і все здаватиметься блакитним: червоне світло буде виключено.

Пірніть глибше - пропаде і помаранчевий.

Ще нижче – жовтий, зелений, фіолетовий.

Занурившись у багато кілометрів, ми виявимо, що зник і блакитний, хоча він зникне останнім.

Саме тому глибини океану темно-сині: всі інші довжини хвиль поглинаються, а у самого синього найвища ймовірність відбитися і знову відправитися у Всесвіт. З тієї ж причини, якби Земля була повністю покрита океаном, відображалося б лише 11% видимого сонячного світла: океан чудово поглинає сонячне світло.

Оскільки 70% поверхні світу покрито океаном, і здебільшого глибоким океаном, наш світ здається блакитним здалеку.

Уран і Нептун, два інших блакитних світу Сонячної системи, мають атмосфери, що складаються переважно з водню, гелію та метану. (Нептун багатший льодами і має більш широке розмаїття компонентів, отже, має інший відтінок). У досить великих концентраціях метан трохи краще поглинає червоне світло і краще відображає блакитний, ніж інші довжини хвиль, тоді як водень і гелій практично прозорі для всіх частот видимого світла. У разі блакитних газових гігантівдійсно має значення колір неба.

Але на землі? Наша атмосфера досить тонка, щоб не впливати на забарвлення планети. Небо та океан блакитні зовсім не через відображення; вони блакитні, сині, але кожен з власної волі. Якщо прибрати океани, людина на поверхні все одно бачитиме блакитне небо, і якщо прибрати наше небо (і при цьому залишити незбагненним чином рідку воду на поверхні), наша планета теж залишиться блакитною.

19:22 17/03/2016

0 👁 2 389

Червоний. попелясто-сіра. жовтий. сліпуче біле. Але наша, навіть якщо дивитися на неї з глибин космосу, навіть якщо ми трохи піднімаємося над атмосферою, на низькій навколоземній орбіті, або якщо відлітаємо до зовнішніх країв – наша блакитна планета.

Чому? Що робить її блакитною? Очевидно, не вся блакитна планета. Хмари білі, відображають біле, пряме сонячне світло на дивлячись зверху. Лід – наприклад, на полярних полюсах – білий з тієї ж причини. Континенти коричневі або зелені, якщо дивитися здалеку, залежно від пори року, рельєфу та рослинності.

Із цього можна зробити важливий висновок: блакитна не тому, що блакитне небо. Якби це було так, все світло, відбите від поверхні, було б блакитним, але ми цього не спостерігаємо. Але є натяк, який залишають істинно сині частини планети: моря та океани Землі. Відтінок синього, який має вода, залежить від її глибини. Якщо придивитися до знімку нижче, видно, що водні регіони, що обрамляють континенти (вздовж континентального шельфу), мають світліший відтінок синього, ніж глибокі темні місця океану.

Можливо, ви чули, що океан синій, бо небо блакитне, а вода відбиває небо. Синє небо, це точно. І небо блакитне, оскільки наша атмосфера ефективніше розсіює блакитний (з короткою довжиною хвилі), ніж червоне світло (з довшою хвилею). Звідси:

• Небо здається блакитним протягом дня, оскільки короткохвильове світло, що потрапляє в атмосферу, розсіюється на всіх напрямках, і більше «синього» потрапляє в наші очі порівняно з іншими.
• Сонце і Місяць виглядають червоними на сході та заході сонця, оскільки блакитне світло, проходячи через товсті шари атмосфери, розсіюється, а залишається переважно насичене червоне світло, яке і потрапляє нам в очі.
• Місяць виявляється червоним під час повного місячного затемнення: червоне світло, проходячи через нашу атмосферу, падатиме на поверхню Місяця, тоді як блакитне світло з легкістю розсіюється.

Але якби пояснення було таким – що океан відбиває небо – ми б не бачили цих відтінків синього, коли б дивилися на глибшу воду. По факту, якби ви зробили знімок під водою при природному освітленні, без додаткових джерел світла, ви б побачили – навіть на найскромнішій глибині, – що все має синюватий відтінок.

Чи бачите, океан складається з молекул води, а вода - як і всі молекули - вибірково поглинає світло певних довжин хвиль. Найпростіше воді поглинути інфрачервоне, ультрафіолетове та червоне світло. Це означає, що якщо ви занурите голову у воду навіть на скромній глибині, ви будете захищені від Сонця, від ультрафіолетового випромінювання і все здаватиметься блакитним: червоне світло буде виключено.

Пірніть глибше - пропаде і помаранчевий.

Ще нижче – жовтий, зелений, фіолетовий.

Занурившись у багато кілометрів, ми виявимо, що зник і блакитний, хоча він зникне останнім.

Саме тому глибини океану темно-сині: всі інші довжини хвиль поглинаються, а у самого синього найвища ймовірність відбитися і заново вирушити до . З тієї ж причини, якби Земля була повністю покрита океаном, відображалося б лише 11% видимого сонячного світла: океан чудово поглинає сонячне світло.

Оскільки 70% поверхні світу покрито океаном, і здебільшого глибоким океаном, наш світ здається блакитним здалеку.

Екіпаж космічного корабля «Союз МС-08», який 4 жовтня повернувся з Міжнародної космічної станції, доставив Землю пиловий фільтр, і навіть проби пилу, взяті в побутовому відсіку корабля «Союз МС-09». Як пояснило джерело в ракетно-космічній галузі, зразки допоможуть встановити обставини появи в обшивці космічного судна отвору, який раніше став приводом для масштабного скандалу.

Фахівці сподіваються знайти серед пилу алюмінієву стружку.

На їхню думку, це свідчить про те, що дірка в кораблі була зроблена в умовах орбітального польоту. Ймовірно, це допоможе вийти на слід передбачуваного диверсанта.

«Серед повернених кораблем «Союз МС-08» вантажів найбільший інтерес викликає позиція номер 111. Це пилофільтр з корабля «Союз МС-09» та проби мазків з отвору та навколо нього»,

— підкреслило джерело.

Необхідні дослідження розпочнуться найближчим часом. Учасники місії МКС-55/56 - і американці Ендрю Фойстел і - успішно приземлилися минулої п'ятниці. Міжнародна команда провела на станції 197 діб.

Витік повітря на МКС було виявлено ще наприкінці серпня. Екіпаж оперативно перевірив усі відсіки та виявив отвір невідомого походження. Діра була замурована герметиком та латками. ПП розслідують експерти та .

За словами глави російської корпорації Дмитра Рогозіна, шлюб виключено, отвір точно було зроблено навмисно.

Чиновник наголосив, що аналогічні висновки дійшла спеціальна комісія. Заява чиновника прозвучала в ефірі програми « Велика гра» на «Першому каналі».

«Тепер залишається версія навмисного впливу. Де це було зроблено, встановить друга комісія, яка працює», - сказав він.

«Працює комісія, одна комісія вже закінчила свою діяльність. Вона фактично зробила висновки, що виключила виробничий шлюб, що важливо для пошуку істини. Тепер залишається версія навмисного впливу», - сказав Рогозін у понеділок.

Рогозін заявив, що тепер належить встановити, де ця дія відбулася — на Землі, або в космосі.

Заступник голови «Роскосмосу», у свою чергу, заявив, що отвір у «Союзі» з ймовірністю 50 відсотків з'явився в космосі. Він зазначив, що огляд космонавтами зовнішньої сторони корабля допоможе у розслідуванні інциденту. Крикальов також наголосив,

що екіпаж МКС болісно реагує на публікації ЗМІ про версію появи діри в обшивці «Союзу».

"Ми розглядаємо варіант, що це було зроблено на борту", - розповів Крикальов, наголосивши, що через домовленість з NASA до завершення роботи комісії не може коментувати розслідування.

З нещодавньої заяви керівника «Роскосмосу» по суті випливає, що за минулий місяць розслідування інциденту, через який 29 серпня на МКС став фіксуватися витік повітря, так і не наблизилося до жодної з двох версій походження діри - земної та космічної.

При цьому саме Рогозін був першим, хто припустив можливість свердління дірки не на Землі, а вже у космосі.

Раніше члени комісії дійшли висновку, що якщо отвір було просвердлено на Землі, то це зробили протягом 180 діб між тим, як корабель покинув цех РКК «Енергії», і тим, як він був запущений на орбіту.

У «Роскосмосі» великі надії тепер покладають на вихід російських космонавтів у відкритий космос, який планується в листопаді. Вони виріжуть частину протиметеорного захисту із зовнішнього боку корабля «Союз» для дослідження отвору із зовнішнього боку.

Вирізавши шматок захисту за допомогою спеціальних ножиць, космонавти з'ясують, чи залишилися на зовнішній стороні отвори задирки, і, головне, можливі сліди клею, яким спочатку залатали дірку. Логіка проста - виявлення залишків клею вкаже на земне походження отвору,

оскільки зовні корабля клей можна нанести лише Землі.

Через те, що сталося, «Роскосмос» почав перевірку всіх готових кораблів «Союз» у та на космодромі Байконур.

«Я можу однозначно заявити, що екіпаж не має до цього відношення, без сумніву, і я вважаю ганебним і дивним, що хтось гадає час, розмірковуючи про те, що в цьому замішаний екіпаж.

Єдине, що екіпаж зробив, це належним чином відреагував, дотримуючись наших аварійних процедур, у результаті знайшовши витік і заробивши дірку», - констатував раніше астронавт Фойстел.

Керівники «Роскосмосу» і NASA проведуть першу особисту зустріч на космодромі Байконур 10 жовтня в рамках візиту голови Національного управління з аеронавтики та дослідження космічного простору Джима Брайденстайна до Росії та Казахстану для участі в заходах, пов'язаних з майбутнім польотом на МКС. Хейга на кораблі "Союз МС-10".

2.50: "Спуск СА з висот від 90 до 40 км виявляється і супроводжується станціями радіолокації".

Запам'ятайте ці дані з радіолокації.

Ми повернемося до них, коли обговорюватимемо, чим і як міг слідкувати за "Аполлонами" СРСР 50 років тому і чому він цього так і не зробив.

Живе відео

Увімкніть титри російською мовою.

Пілотована посадка космічного апарату

Вступ

Відразу варто зазначити, що організація пілотованого польоту досить сильно відрізняється від безпілотних місій, але в будь-якому випадку всі роботи з проведення динамічних операцій у космосі можна розділити на два етапи: проектний та оперативний, тільки у випадку пілотованих місій ці етапи зазвичай займають значно більше часу. У цій статті розглядається в основному оперативну частину, так як роботи з балістичного проектування спуску ведуться безперервно і включають різні дослідження з оптимізації всіляких факторів, що впливають на безпеку і комфорт екіпажу при посадці.

За 40 діб

Проводяться перші розрахунки спуску з метою визначення районів посадки. Навіщо це робиться? В даний час штатний керований спуск російських кораблів може здійснюватися лише у 13 фіксованих районів посадки, розташованих у Республіці Казахстан. Цей факт накладає безліч обмежень, пов'язаних насамперед із необхідністю попереднього узгодження з нашими іноземними партнерами всіх динамічних операцій. Основні складнощі виникають при посадці восени та навесні – це пов'язано із сільськогосподарськими роботами в районах посадки. Цей факт необхідно враховувати, адже крім забезпечення безпеки екіпажу необхідно також забезпечувати безпеку місцевого населення та пошуково-рятувальної служби (ПСС). Крім штатних районів посадки, існують ще області посадки при зриві на балістичний спуск, які також мають бути придатними для приземлення.

За 10 діб

Уточнюються попередні розрахунки з траєкторій спуску з урахуванням останніх даних про поточну орбіту МКС та характеристики пристикованого корабля. Справа в тому, що з моменту старту до спуску проходить досить великий проміжок часу, і масо-центрувальні характеристики апарату змінюються, крім того, великий внесок робить той факт, що разом з космонавтами на Землю повертаються корисні вантажі зі станції, які можуть істотно змінити положення центру мас апарату, що спускається. Тут треба пояснити, чому це важливо: форма космічного корабля «Союз» - нагадує фару, тобто. ніяких аеродинамічних органів управління він не має, але для отримання необхідної точності посадки необхідно здійснювати управління траєкторією в атмосфері. Для цього в "Союзі" передбачена газодинамічна система управління, але вона не здатна компенсувати всі відхилення від номінальної траєкторії, тому в конструкцію апарату штучно додається зайвий балансувальний вантаж, мета якого змістити центр тиску з центру мас, що дозволить керувати траєкторією спуску, перевертаючись по крену . Уточнені дані за основною та резервною схемами відправляються до ПСС. За цими даними проводиться обліт всіх розрахункових точок і виноситься висновок можливості приземлення у райони.

За 1 добу

Остаточно уточнюється траєкторія спуску з урахуванням останніх вимірювань положення МКС, а також прогнозу вітрової обстановки в основному та в резервних районах посадки. Це потрібно робити через те, що на висоті близько 10 км відкривається парашутна система. На той час система управління спуском вже зробила свою роботу і ніяк скоригувати траєкторію не може. По суті, на апарат діє тільки вітрове знесення, яке не можна не враховувати. На малюнку нижче показано одне із варіантів моделювання вітрового зносу. Як видно після введення парашута, траєкторія сильно змінюється. Вітрове знесення іноді може становити до 80% від допустимого радіуса кола розсіювання, тому точність метеопрогнозу дуже важлива.

На добу спуску:
У забезпеченні спуску космічного апарату на землю крім балістичної та пошуково-рятувальної служби бере участь ще багато таких підрозділів:

• служба керування транспортними кораблями;
• служба управління МКС;
• служба, яка відповідає за здоров'я екіпажу;
• телеметрична та командна служби та ін.

Тільки після доповіді про готовність усіх служб, керівниками польоту може бути прийнято рішення про проведення спуску за наміченою програмою.
Після цього відбувається закриття перехідного люка та розстикування корабля від станції. За проведення розстикування відповідає окрема служба. Тут потрібно заздалегідь розрахувати напрямок розстиковки, а також імпульс, який необхідно додати до апарату, щоб не допустити зіткнення зі станцією.

При розрахунку траєкторії спуску схема розстикування також враховується. Після розстикування корабля ще є деякий час до включення гальмівного двигуна. У цей час відбувається перевірка всього обладнання, проводяться траєкторні вимірювання та уточнюється точка посадки. Це останній момент, коли щось можна уточнити. Потім вмикається гальмівний двигун. Це один із найважливіших етапів спуску, тому він контролюється постійно. Такі заходи необхідні для того, щоб у разі нештатної ситуації зрозуміти, за яким сценарієм йти далі. При штатному відпрацюванні імпульсу через деякий час відбувається поділ відсіків корабля (спускається апарат відокремлюється від побутового та приладно-агрегатного відсіків, які потім згоряють в атмосфері).

Якщо при вході в атмосферу система управління спуском вирішує, що вона не в змозі забезпечити приземлення апарата, що спускається в точці з необхідними координатами, то корабель «зривається» в балістичний спуск. Так як це все відбувається вже в плазмі (немає радіозв'язку), встановити по якій траєкторії рухається апарат можна тільки після відновлення радіозв'язку. Якщо стався зрив на балістичний спуск, необхідно швидко уточнити передбачувану точку посадки та передати її пошуково-рятувальній службі. У випадку штатного керованого спуску корабель ще в польоті починають «вести» фахівці ПСС і ми можемо побачити в прямому ефірі спуск апарату на парашуті і навіть, якщо пощастить, роботу двигунів м'якої посадки (як на малюнку).

Після цього вже можна всіх вітати, кричати ура, відкривати шампанське, обійматися тощо. Офіційно балістична робота завершується лише після отримання GPS координат точки посадки. Це потрібно для післяпольотної оцінки промаху, яким можна оцінити якість нашої роботи.
Фотографії взяті із сайту: www.mcc.rsa.ru

Точність посадки космічного корабля

Надточні посадки або "втрачені технології" НАСА

Оригінал взятий у

На додаток до

Оригінал взятий у

Вкотре вже повторюю, що перш ніж вільно міркувати про давню давнину, де 100500 воїнів безпорадно здійснювали лихі марш-кидки по довільно взятій місцевості, корисно потренуватися "на кішках". польотах американців на Місяць».

Захиснички НАСА щось густо пішли. І місяця не минулося з, як дуже розкручений блогер Зеленийкот, який виявився насправді рудим, виступив на тему:

"Запросили на GeekPicnic розповісти про космічні міфи. Зрозуміло я взяв найходовіший і найпопулярніший: міф про місячну змову. За годину докладно розібрали найпоширеніші помилки і найпоширеніші питання: чому не видно зірок, чому майорить прапор, де ховається місячний грунт, як змогли втратити плівки із записом першої висадки, чому не роблять ракетні двигуни F1 та інші питання."

Написав йому свій коментар:

"Дрібно, Хоботов! У топку спростування "прапор тремтить - немає зірок - фотки підроблені"!
Краще поясніть лише одне: як американці "при поверненні з Місяця" з другої космічної швидкості робили посадку з точністю +-5 км, недосяжною досі навіть з першої космічної швидкості, з навколоземної орбіти?
Знову "втрачені технології НАСА"? Б-г-г"Відповіді поки не отримав, та й сумніваюся, що буде щось осудне, це ж не хіханьки-хаханьки про прапор і космічну кватирку.

Пояснюю у чому засідка. А.І. Попов у статті " " пише: " За даними НАСА , «місячні» «Аполлони» №№ 8,10-17 приводнілися з відхиленнями від розрахункових точок у 2,5; 2,4; 3; 3,6; 1,8; 1, 1,8, 5,4 і 1,8 км відповідно, в середньому ± 2 км.

Наші перевірені «Союзи» навіть зараз, через 40 років здійснюють посадку разів у десять менш точно ил.1), хоча траєкторії спуску «Аполлонів» і «Союзів» за своєю фізичною сутністю однакові.

докладніше див.

...сучасна точність приземлення "Союзу" забезпечується за рахунок передбаченого в 1999 році при проектуванні вдосконаленого «Союзу - ТМС» зниження висоти введення в дію парашутних системпідвищення точності приземлення (15–20 км по радіусу кола сумарного розкиду точок посадки).

З кінця 1960-х і до 21 століття точність посадки "Союзів" за нормального, штатного узвозу була в межах ±50-60 км від розрахункової точкияк це й передбачалося у 1960-х.

Звісно, ​​бували і позаштатні ситуації, наприклад 1969 року приземлення " " з Борисом Волиновим на борту сталося з недольотом до розрахункової точки на 600 км.

До "Союзів", в епоху "Сходів" та "Сходів" відхилення від розрахункової точки бували і крутіші.

Квітень 1961 р. Ю. Гагарін здійснює 1 виток навколо Землі. Через збій у системі гальмування Гагарін приземлився над запланованої області у районі космодрому Байконур, але в 1800 км на захід, в Саратовській області.

Березень 1965 П.Бєляєв, А. Леонов 1 день 2 години 2 хв перший світі вихід людини у відкритий космос автоматика відмовила, Посадка відбулася в засніженій тайзі в 200 км від Пермі, далеко від населених пунктів. Космонавти пробули дві доби в тайзі, поки їх не виявили рятувальники («На третю добу нас звідти витягли»). Це сталося через те, що гелікоптер не міг приземлитися поблизу. Місце посадки для вертольота було обладнано наступного дня за 9 км від місця, де приземлилися космонавти. Ночівля здійснювалася в побудованому на місці посадки зробленому з колод будинку. Космонавти та рятувальники добиралися до вертольота на лижах"

Прямий спуск як у "Союзів" був би через перевантаження несумісний з життям космонавтів "Аполлона" адже вони повинні були б погасити другу космічну швидкість, а безпечніший спуск за двопірковою схемою дає розкид за точкою посадки в сотні і навіть тисячі кілометрів.

Тобто, якби "Аполлони" приводялися з нереальною навіть за сьогоднішніми мірками точністю за прямою однопірковою схемою, то космонавти мали або згоріти через відсутність якісного абляційного захисту, або померти/отримати важкі травми від перевантажень.

Але численна теле-кіно- і фотозйомка незмінно фіксувала що астронавти в "Аполлонах", що нібито спустилися з другої космічної швидкості, не просто живі, а дуже веселенькі живчики.

І це при тому, що американці в той же час не могли нормально запустити навіть мавпочку навіть на низьку навколоземну орбіту.

Рудий Зелений кіт Віталій Єгоров, який настільки завзято захищає міф "американці на Місяці" - платний пропагандист, фахівець зі зв'язків з громадськістю приватної космічної компанії "Даурія Аероспейс", яка окопалася в Технопарку "Сколково" в Москві і фактично існує на американські гроші (виділено мною) :

"Компанія заснована в 2011 році. Ліцензія Роскосмосу на здійснення космічної діяльності отримана в 2012 році. До 2014 року мала підрозділи в Німеччині та США. На початку 2015 року виробнича діяльність була практично згорнута скрізь крім Росії. Компанія займається створенням невеликих космічних апаратів" та продажем комплектуючих для них. Dauria Aerospace залучила інвестиції 20 мільйонів доларів від венчурного фонду I2bf у 2013 році. Два своїх супутники компанія продала американській наприкінці 2015 року, тим самим отримавши перший дохід від своєї діяльності."

"В одній із своїх чергових «лекцій» Єгоров зарозуміло бравірував, посміхаючись своєю черговою чарівною посмішкою, тим, що американський фонд «I2BF Holdings Ltd. Ціль I2BF-RNC Strategic Resources Fund» під патронажем НАСА вклав у компанію «ДАУРІЯ АЕРСПЕЙС» 35 мільйонів доларів.

Виходить, що пан Єгоров не просто суб'єкт Російської Федерації, а повноцінний іноземний резидент, діяльність якого фінансується з американських фондів, з чим я і вітаю всіх добровільних російських спонсорів краудфандингу «БУМСТАРТЕР», які вклали свої кровні гроші у проект іноземної компанії, що має цілком певний ідеологічний характер."

Каталог усіх статей журналу: