Katastrofy způsobené kosmickými tělesy

Prezentace na téma: "Katastrofy způsobené kosmickými tělesy"— Transkript prezentace:

1 Katastrofy způsobené kosmickými tělesy

2 Základní pojmy Na úvod bych chtěl vysvětlit několik pojmů:
-Meteoroid je malé těleso (často zbytky komet), které se pohybuje vesmírem, větší tělesa se nazývají asteroidy nebo planetky. - Meteor je optický jev způsobený průletem malého tělesa atmosférou. Lidé tomuto úkazu často říkají “padající hvězda”. - Bolid je jasný meteor - Meteorit je těleso, které se při průletu atmosférou zcela nezničilo a dopadlo na povrch planety nebo měsíce.

3 Naše Země je jednou z devíti planet, které obíhají kolem Slunce, je zároveň jednou z planet, jen přijala osud být součástí vesmírné střelnice. Už bezmála 4,5 mld. let je naše planeta podřízena dopadům komet a asteroidů. Je to docela nedávno, co jsme si začali uvědomovat, že tyto dopady komet a asteroidů (často Blízké Zemské Objekty, NEOs ) mohou významně ohrozit život na Zemi. Ačkoli pravděpodobnost srážky Země s velkým asteroidem nebo kometou je extrémně malá, důsledky takové kolize by byly tak rozsáhlé, že je nutné odhadovat povahu hrozby a zabývat se problematikou potenciálně nebezpečných kosmických objektů.  Studia ukázala, že riziko se zvyšuje s přímou úměrností velikosti kosmického projektilu. Největší riziko je spojováno s tak velkými projektily, které budou moci rozrušit zemské klima v globálním měřítku, a to především vyzdvihnutím obrovského množství prachu do zemské stratosféry. Takováto událost by prudce snížila množství dopadajícího slunečního světla na Zem, což by vedlo k masivní ztrátě potravinových plodin a tím i k možnému zhroucení celé společnosti. Tyto globální katastrofy jsou kvalitativně odlišné od běžných civilizačních rizik, před kterými stojíme a s kterými se naše společnost potýká. Zejména se liší v potenciálním účinku na celou planetu a na její populaci. Různé studie vlivu globálních katastrof na člověka stanovila několik srovnávacích měřítek pro hodnoty uvolněné energie a jejího důsledku na životní prostředí. Nejvyšší hodnoty energií, které uvádějí měřítka, se rovnají energii uvolněné miliónem megatun TNT a následkem vyvolání globálních důsledků pro naši planetu. S tímto údajem úzce koresponduje energetická hladina NEOsu o průměru 1 až 2 km. Menší objekty (několikametrové projektily) mohou způsobit místní škodu, ale v žádném případě ne globální katastrofu. :

4 Co je NEOs? Near-Earth-Object (NEO) malá tělesa ve sluneční soustavě (asteroidy a krátkoperiodické komety) s orbity, které je pravidelně zanášejí do blízkosti Země. Jsou to právě ty objekty, které jsou schopny udeřit do naší planety. Potencionálně nám však hrozí největší nebezpečí od objektů, které přímo protínají zemský orbit, a značíme je jako tzv. (ECOs) Earth-Crossing-Object. Jaká velikost NEOsu je nebezpečná? Od největšího počtu NEOsů nás chrání hlavně naše zemská atmosféra. Odhadem se dá říci, že zemská atmosféra nás ochrání před tělesy do průměru 50 metrů. Takto velká tělesa vytvoří rázovou energii asi 5 megatun TNT. Tělesa větší než 50 metrů do velikosti asi 1 kilometru mohou způsobit katastrofu v místním měřítku. Energie miliónu megatun způsobí při svém dopadu těleso o průměru 2 kilometrů, srážka bude mít následky na životním prostředí v globálním měřítku. Pravděpodobný důsledek by byla tzv. dopadová zima, která by vedla ke snížení produkce základních plodin a tím k hladovění celé populace. Ještě větší tělesa mohou způsobit až vymírání živočišných druhů, jako tomu bylo před 65 milióny lety, kdy došlo k vymření dinosaurů. Tehdy se Země srazila s asteroidem o průměru 15 kilometrů, přičemž byla uvolněna energie asi 100 miliónů megatun TNT. Zná někdo počet NEOsů? V současné době astronomové odhadují, že existuje přibližně Blízko Zemských Asteroidů (NEAs) větších než 1 kilometr v průměru, a možná milión větších než 50 metrů (pomyslný práh proniknutelnosti přes zemskou atmosféru). Největší NEAs má v průměru necelých 25 kilometrů. 

5 Kdo hledá NEOs? Existuje několik skupin astronomů, kteří pomocí elektronických kamer vyhledávají potencionální zástupce objektů NEOs. V užším okruhu astronomů pracuje v této sekci astronomie necelá stovka odborníků z celého světa. Nejproduktivnější NEO průzkum je tzv. Lineární vyhledávací program MIT Lincolnovy laboratoře působící v Novém Mexiku za podpory NASA. Tým má k dispozici dva dalekohledy s průměry objektivů 1 metr, s kterými bylo objeveno v roce 1999 a 2000 více NEOs objektů než všude jinde dohromady. Dále stojí za zmínku pozorovací projekty ve Francii, Japonsku a Číně. Mezi uznávaná pracoviště v oboru vyhledávání NEOs objektů patří i observatoř na Kleťi nedaleko Českého Krumlova nebo observatoř ČSAV v Ondřejově. Dále se kladně hodnotí práce amatérských astronomů, kteří zpracovávají objevy a podporují programy pozorováním. Je možné předpovědět střet NEOsu se Zemí? Předpovědět srážku s tělesem o průměru větším než 1 kilometr je v současné době nemožné. Ke konci minulého roku se spekulovalo o možném počtu ještě neobjevených NEOsů. Z výsledků vyplývá, že astronomové teprve objevili slabou polovinu z celkového počtu větších Blízko Zemských Asteroidů. To znamená, že pro analýzu teoretického střetu NEOsu se Zemí potřebujeme znát celkový počet rizikových těles. Jinak se stává předpověď planou spekulací.

6 Co je riziko dopadů? Neznáme zatím sice přesné datum a velikost dopadnuvšího NEOsu na Zemi, ale můžeme si spočítat pravděpodobnost tohoto střetu. Statisticky vzato, největší nebezpečí nám hrozí od NEOsu s asi 1 miliónem megatun přeměněné energie, což odpovídá zhruba 2 kilometrům v průměru. Průměrně se jeden z těchto projektilů srazí se Zemí jednou nebo dvakrát za milión roků. Způsobí globální katastrofu, na následky zemře značný zlomek zemské populace. Jak se naše populace ochrání před NEOs objekty? Co se tedy dá dělat, jestliže takovou planetku nalezneme s dostatečným předstihem, dejme tomu několik let? Rozstřílet takovou planetku na kusy nemá smysl. Pokud by se měla srazit se Zemí až za několik let, je sice velmi málo pravděpodobné, že by některá z trosek zůstala na dráze která by vedla ke srážce, nicméně takový postup by byl příliš (a zbytečně) energeticky nákladný. Daleko snazší a úspornější metoda je prosté vychýlení planetky z její dráhy tak, aby minula Zemi v dostatečné vzdálenosti. U velkých planetek nám ale zbývají jen nukleární zbraně. Z výpočtů, které provedli v roce 1992 Thomas Ahrens a Alan Harris (z Califorina Institute of Technology) vyplývá, že pro popostrčení planetky o 1 cm/s v případě, že k výbuchu dojde na povrchu tělesa, je třeba pro kilometrovou planetku energie ekvivalentní několik desítek kilotun TNT (tedy o něco více než Hirošimská bomba) a pro desetikilometrovou planetku 100 megatun TNT (největší vyrobená vodíková bomba na Zemi uvolnila energii 60 megatun TNT).

7 NEJVĚTŠÍ KATASTROFA PŘI SRÁŽCE ASTEROIDU NEBO KOMETY SE ZEMÍ
Nová zjištění ukazují na to, že ke katastrofě, kdy bylo zničeno 90% všeho života na Zemi srážkou s asteroidem nebo kometou, došlo před 250 milióny roky, tedy dávno před vyhynutím dinosaurů. Přes 90% všech mořských druhů a 70% pozemských tvorů patřících k obratlovcům zahynulo následkem srážky Země s kosmickým tělesem, podle NASA týmu, který vede Dr. Luann Beckerová z University of Washington, Seattle. Přímá srážka nebyla odpovědna za vyhynutí života, spíše spoušť, která vznikla po srážce. Zvýšení vulkanické činnosti, změny v atmosféře, v moři a v celkovém klimatu. Vedlo to k tomu, že jednotlivé druhy živočichů a rostlin podléhalo této katastrofě postupně. "Jestliže se daný druh nemůže přizpůsobit vzniklé situaci, zahyne," řekla Beckerová. "Zničit více než 90% organismů, to je již mohutný útok.„Vědci neznají místo úderu před 250 milióny let, kdy na Zemi byla jediná pevnina zvaná Pangea. Nicméně kosmické těleso zanechalo na Zemi svoji "vizitku". Jedná se o složité uhlíkové molekuly tzv. "fullereny" s ušlechtilým heliem a argonem ve vnitřní struktuře. Fullereny, které obsahují alespoň 60 atomů uhlíku mají strukturu podobnou fotbalovému míči nebo geodetické klenby, která se nazývá Buckminster Fuller, podle vynálezce geodetické klenby.

8 Pravděpodobnost srážky Země s meteoritem
Rodinka meteoritů (mluvíme o meteoritech v blízkosti Země) se nachází mezi oběžnou drahou Marsu a Jupiteru. Pak je ale pod-třída asteroidů nazývaná "Blízko-prolétající meteority". Astronomové odhadují, že těchto meteoritů je přibližně kolem větších než 1 kilometr (meteority menší než 1 km sice můžou způsobit vážné problémy při srážce se Zemí, ale nemohou způsobit celkovou změnu klimatu, nebo vychýlení zemské osy). Astronomové zatím ale vědí pouze o zhruba 150 z nich. Od roku 1980 nacházejí astronomové 4 nebo více nových meteoritů každý měsíc. Také objevili několik meteoritů, které se tak tak nesrazily  se Zemí. Kupříkladu 23. března 1989 asteroid velký skoro 1km jen velmi těsně proletěl kolem Země. Země byla přesně na místě jeho průletu pouhých 6 hodin před tím. Podle záznamů astronomů (spočítaných na základě počtu kráterů na Měsíci a Marsu) je vypočítáno, že ke srážce Země s asteroidem větším než 1km dochází přibližně každých let. Menší meteority o velikosti kolem 90 metrů se sráží se Zemí přibližně každých 300 let. Nicméně tyto "malé" meteority mají pouze lokální působení.  Vzhledem k tomu, že většina povrchu Země je tvořena vodou, je i velká šance, že meteorit se trefí právě do vody. V roce 1978 byly zaznamenána exploze v Pacifiku, která byla dlouho přičítána jadernému testu. V dnešní době je však skoro jisté, že se jednalo právě o pád meteoritu do vody.

9 Méně nebezpečné meteority
Nicméně poměrně nebezpečné jsou i menší meteority než 90 metrů. Ty se sice rozpadnou zhruba 20 km na povrchem Země,  ale i tak je jejich výbuch srovnatelný s výbuchem 12 milionů tun TNT, nebo 800 bomb svržených na Hirošimu. Následky jsou také velké. Tlakovou vlnou poničený les do vzdálenosti 112 kilometrů v průměru. Dalším nebezpečím jsou komety. Je spočítáno, že přibližně každých 100 let proletí kometa kolem Země v menší vzdálenosti než je Měsíc. A přibližně každých let se kometa se Zemí srazí. Komety jsou většinou ve velikosti kolem 10 kilometrů. Jediné štěstí pro nás je jejich složení. Komety totiž nejsou tvořeny převážně skálou, jako je tomu u meteoritů, ale  ledem a kousíčky prachu. Proto se kometa po průletu zemskou atmosférou roztrhá na malinké kousky, které se rozptýlí a nejsou již tak nebezpečné.

10 Nyní si popišme, co se při a po takovém pádu děje.
Meteoroid o velikosti ořechu, který se blíží k Zemi, se začne zahřívat, jak se setkává s horními vrstvami atmosféry. Ve výšce 120 km, kde je hustota atmosféry pouhá desetimilióntina hustoty při povrchu Země, způsobuje tření zahřívání a rozpad materiálu na částice plynu. Ve 100 km výšce už je zahřívání tak intenzívní, že se povrch meteoroidu nejen taví, ale dokonce vaří a vytváří svítící stopu. Meteoroidy těchto velikostí se úplně vypaří ve výškách okolo 80 km. Větší meteoroidy proniknou samozřejmě do větších hloubek atmosféry. Pokud je složen z dostatečně hustého materiálu (nikl-železnaté meteoroidy), má mělký úhel vstupu do atmosféry a nízkou vstupní rychlost (jejíž nejnižší hodnota je 11 km/s), může meteoroid o velikosti basketbalového míče dosáhnout zemského povrchu - ale jen v podobě zbytku o velikosti lidské pěsti. Existuje několik v historii zaznamenaných případů zranění člověka takovým meteoritem a takto způsobené poškození majetku nastává v průměru jednou do roka. Dopadem 100 metrové planetky se uvolní energie, která stačí na zdevastování 10 tisíců čtverečních kilometrů, tedy oblasti velké asi jako Střední Čechy. 500 metrová planetka srovná se zemí oblast větší než celá Česká Republika. Dopad na hustě zalidněnou oblast na pevnině ale rozhodně není nejhorší scénář. Tím je paradoxně dopad do oceánu. Takový dopad totiž vyvolá tsunami. Tsunami se šíří oceánem vysokou rychlostí a na hlubokém otevřeném moři dosahují bez problému velkých vzdáleností. Když dospějí k pobřeží, jejich výška díky kontinentálnímu šelfu vzrůstá. V případě pádu takového asteroidu mezi Novým Zelandem a Tahiti by tsunami na Japonském pobřeží dosáhla výšky 200 až 300 metrů. Narazí-li takto vysoká vlna na hustě obydlenou oblast, kde zástavba klade jejímu postupu odpor, pronikne do vzdálenosti 50 až 100 kilometrů do vnitrozemí. Na rovinaté oblasti ještě dále.

11 Krátery na Zemi Mezi nejznámější kráter patří tzv. Meteor Crater v severní Arizoně (nazývaný též Barringerův kráter či kráter Diablo) metrů široký, 170 metrů hluboký kráter vznikl dopadem železného meteoritu před asi lety, uprostřed doby ledové. Uvolněná energie dosáhla ekvivalentu násobku energie Hirošimské atomové bomby. Na tomto obrázku můžeme vidět důsledky dopadu. Do vzdálenosti 10 km sežehla terén vlna rozžhavených plynů, tlaková vlna o rychlosti 2000 km/h smetla všechno do vzdálenosti 24 km, a vítr o síle hurikánu dospěl až do 40 kilometrové vzdálenosti.

12

13 Do současnosti bylo na zemském povrchu identifikováno asi 130 impaktních kráterů s rozměry do 200 kilometrů a se stářím od doby nedávné až do 2 miliard let. Nejvíce kráterů vidíme v Austrálii, Severní Americe a východní Evropě, protože tyto oblasti jsou jednak geologicky stabilní a tudíž zahlazování impaktních struktur neprobíhalo tak rychle, a rovněž proto, že v nich probíhal intenzivnější geologický průzkum.

14 Tunguzský meteorit Největším zdokumentovaným pádem asteroidu je zatím Tunguzský meteorit. Toto těleso explodovalo v atmosféře 30. června 1908 nad oblastí kolem řeky Tunguzka na Sibiři. Poslední červnová noc a prvních několik nocí v červenci zaznamenali Evropané neobvykle jasnou oblohu. Noviny New York Times například psaly, že v Londýně byla půlnoční obloha světle modrá a mraky byly zbarveny do růžova tak výrazně, že na policejní ředitelství volali lidé, kteří si mysleli, že na severu Londýna zuří požár, objevili se i zprávy o tom, že se dalo po půlnoci bez obtíží číst bez osvětlení. Tyto bílé noci zatím nebyly uspokojivě vysvětleny, mohli být způsobeny polární září, kterou vyvolala exploze, slunečním světlem rozptýleným na prachu ve velkých výškách, nebo vodních krystalcích ve výškách 40 až 70 kilometrů. Měření z barometrů v Cambridge i na jiných místech ukázala, že atmosférou Země prolétla tlaková vlna a oběhla celou planetu. Zvuk exploze byl slyšitelný do vzdálenosti 600 km od epicentra. Dvacet let poté se na ono místo dostala výzkumná expedice vedená Leonidem Kulikem. Ten očekával, že na místě dopadu objeví velký meteorit a kráter jím vytvořený. Objevil však pouze rozlehlou oblast vyvrácených a polámaných stromů, mířících radiálně od epicentra. Všiml si také dalších zajímavých věci - kůra stromů byla zuhelnatělá, ale neshořela celá. Vysvětlení je takové, že intenzita záření při detonaci ve výšce 6 až 10 kilometrů byla dostatečná k tomu, aby zapálila les, ale následující tlaková vlna uhasila požár, jen chvilku poté, co byl zapálen. Odhadovaná velikost asteroidu, který způsobil Tunguzskou explozi, je asi 50 až 60 metrů.

15

16 Meteority v ČR Meteorit Příbram Meteorit Morávka
První meteorit na světě nalezený u Příbrami v roce 1959 na základě pozorování dráhy bolidu. Dodnes (2001) existuje jen 6 případů meteoritů nalezených na základě pozorování průletu. V ČR se podařilo nalézt ještě meteorit Morávka v roce 2000. Meteorit Morávka Meteorit nalezený na Moravě na základě pozorování dráhy v květnu Jde o chondrit, z něhož se nalezly 3 úlomky. Původní těleso mělo rozměr přibližně 1 metr. Jde o jeden z šesti na světě nalezených meteoritů na základě pozorování (2 ČR, 2 USA, 2 Kanada).

17 Meteority jsou šedé kameny pokryté černou kůrou
Meteority jsou šedé kameny pokryté černou kůrou. Kůra vznikla tavením povrchu meteoritu při průletu atmosférou. Protože se meteority rozpadaly na menší kusy i v závěrečných fázích letu, kdy již k tavení nedocházelo, na některých plochách kůra chybí. Před dopadem letěly meteority volným pádem dolů. Horní Tošanovice Na tomto zatím nejmenším a nejpozději nalezeném meteoritu je nejvíce patrná oxidace probíhající v pozemském prostředí. Hmotnost meteoritu: 91 g. Morávka 1 Meteorit prolétl před dopadem na zem větvemi smrku a jsou na něm stopy smrkové kůry a jehličí. Hmotnost meteoritu: 214 g.

18 Nejnovější pády meteoritů
Pád meteoritu v Indii V indickém státě Orissa dopadl velký meteorit. Při průletu ozářil krajinu "denním" světlem. Před dopadem došlo k fragmentaci a dopadlé části či doprovodná tlaková vlna poškodily několik domů. Dle posledních zpráv byly nalezeny dva fragmenty o váze 5kg. Agenturní zprávy uvedly tři zraněné a jednoho mrtvého (zemřel v nemocnici na následky šoku). S největší pravděpodobností nebyl nikdo zraněn přímo dopadajícím meteoritem. Jediný známý případ úmrtí způsobeného meteoritem je egyptský pes, který zemřel v roce Po sedmdesáti letech by zjištěno, že psa zabil meteorit původem z Marsu. Pád meteoritu v severním Íránu dopadl na území města Bábol na pobřeží Kaspického moře meteorit. Pád, který se odehrál asi 1 km od obytné zóny, způsobil menší hmotné škody na budovách a byl pociťován jako otřesy půdy. Vše se obešlo bez ztrát na životech,mezi obyvatelstvem však vypukla panika.

19 Chicagský pád meteoritu
Colby Navarro pracoval na svém počítači, když kámen z vesmíru prorazil střechu, narazil do tiskárny, odrazil se od stěny a nakonec skončil vedle pořadače dokumentů. Toto se stalo kolem půlnoci 26. března 2003 v Park Forest ve státě Illinois v USA, poblíž Chicaga. Meteorit, který měří asi 10 cm byl jedním z několika, které toho dne spadly poblíž Chicaga jako součást ohromného bolidu. Na snímku nahoře je výsledná díra ve stropě a na vloženém snímku je jamka ve stěně a samotný meteorit.

20 NOVOZÉLANDSKÉ RODINĚ DOPADL DO OBÝVÁKU METEORIT
JEŠTĚ, ŽE JSEM BYLA V KUCHYNI - TAK ZNĚLA JEDNA Z PRVNÍCH REAKCÍ NOVOZÉLANĎANKY BRANDY ARCHEROVÉ. JEJÍ DŮM ZASÁHL V SOBOTU METEORIT O VÁZE 1,3 KILOGRAMU. PRORAZIL STŘECHU, ZBRZDIT SE NENECHAL ANI POHOVKOU A NAKONEC SKONČIL V OSOBNÍM POČÍTAČI. AUCKLAND METEORIT PODLE ODHADŮ VLETĚL DO ATMOSFÉRY ZEMĚ RYCHLOSTÍ 15 KILOMETRŮ ZA VTEŘINU A PŘI PÁDU ZPOMALIL NA ZHRUBA 100 AŽ 200 METRŮ ZA VTEŘINU VE CHVÍLI DOPADU. "BYLA JSEM ZROVNA V KUCHYNI, KDYŽ SE OZVALA OHROMNÁ RÁNA," ŘÍKÁ BRENDA. "VYPADALO TO, JAKO BY BOUCHLA BOMBA. NIC JSEM NEVIDĚLA, VŠUDE KOLEM VÍŘIL PRACH," DODALA. KÁMEN ZHRUBA VELIKOSTI KNIHY MAJITELE DOMU NA PŘEDMĚSTÍ ELLERSLIE PHILA A BRENDU ARCHEROVY VELMI ZASKOČIL. DO JEJICH OBÝVACÍHO POKOJE DOPADL KOLEM DEVÁTÉ HODINY RANNÍ. ŽENA SI NEJDŘÍV MYSLELA, ŽE NĚCO VYBUCHLO, ALE PAK SI MANŽEL VŠIMNUL KAMENE ZARAŽENÉHO DO POČÍTAČE, KTERÝ BYL PŘÍLIŠ HORKÝ, ABY SE HO DALO DOTKNOUT. VELKÉ ŠTĚSTÍ MĚL JEJICH ROČNÍ VNUK, KTERÝ SI HRÁL V OBÝVACÍM POKOJI, ALE METEORIT HO NEZASÁHL. "NEJSPÍŠ HO HLÍDAL ANDĚL STRÁŽNÝ," SOUDÍ BRENDA. ODBORNÍK NA METEORITY AUCKLANDSKÉ UNIVERZITY JOEL SCHIFF POVAŽUJE KÁMEN, KTERÝ ZASÁHL DŮM MANŽELŮ ARCHEROVÝCH ZA "NÁRODNÍ POKLAD", ZA KTERÝ NEJSPÍŠ BUDOU SBĚRATELÉ Z CELÉHO SVĚTA NABÍZET SLUŠNÉ SUMY. VESMÍRNÝ KÁMEN STARÝ NĚKOLIK MILIÓNŮ LET BY TAK MOHL NAKONEC ZASKOČENÝM MANŽELŮM PŘINÉST NEMALÉ JMĚNÍ. .