Реферат: Влияние метеоритов на погоду Земли

.

В сутки на поверхность Земли выпадает до 2*1010 метеоров, что по современным оценкам составляет около 150 т метеорной материи. В настоящее время известно около 30 крупных метеорных потоков регулярно посещающих окрестности Земли и несколько сотен более мелких, поведение которых еще недостаточно исследовано.

Астрономами достаточно хорошо изучены радианты основных метеорных потоков, вычислены параметры их орбит. В ряде случаев отождествлены прародители потоков – кометы. Регулярные наблюдения наиболее активных метеорных потоков позволили изучить распределение материи по всей орбите. Все эти сведения позволяют рассчитывать траектории полета частиц в околоземном пространстве и с точностью до минут прогнозировать встречи Земли с наиболее плотными сгустками метеорной материи. Некоторыми исследователями отмечено совпадение периодов активности наиболее мощных метеорных потоков с периодами интенсивного выпадения осадков.

Так, например, указывается: "…30 дней спустя после прохождения потока Геминид, а именно 11 – 13 января каждого года, по всей Земле наблюдается повышенное выпадение осадков…". Геминиды - это относительно стабильный поток со средним часовым числом в максимуме около 100. Они ежегодно наблюдаются с 7 по 15 декабря, максимум приходится на 12 декабря.

Мощный метеорный поток Леонид представляет большой интерес, как пример возможной зависимости усиления осадков от астрономических явлений. Комета, породившая этот поток хорошо известна – это комета Темпеля-Туттля, период обращения которой составляет 33,3 года. Этот поток наблюдается ежегодно с 14 по 20 ноября со средним часовым числом в максимуме около 10 - 15. Но, примерно с той же периодичностью - 33 года, наблюдается мощное усиление активности потока - метеорные дожди. Они вызваны регулярным прохождением кометы через перигелий вблизи земной орбиты (рис. 1). Упоминания о звездных дождях Леонид можно встретить еще в древних летописях китайцев и египтян. А в современности в 1799, 1833, 1866, 1966 годах наблюдались дожди с часовым числом до 150000. Таким образом, подобный поток может перекрыть среднемесячную норму выпадения метеорных тел сразу в несколько десятков раз. Немного слабее по мощности поток Леонид наблюдался в 1933, 1998 и 1999 годах. Тем не менее, зимы 1933, 1966, 1998 и 1999 годов характеризуются повышенным количеством выпавших осадков

С 1995 года, в связи с очередным прохождением кометы Темпеля-Туттля в 1998 году через перигелий, вновь наблюдался рост метеорной активности потока Леонид. И если в 1995 году фиксировалось порядка 50 метеоров в час, в 1996 - 60-70, в 1997 – около 80, то в 1998 наблюдалось 500, а в 1999 активность достигла 5000 метеоров в час. Итак в 1998 и 99 годах Земля вновь прошла через плотную область потока Леонид. Последствия чего не замедлили сказаться. В ряде районов России и за рубежом на декабрь – февраль зим 1998 и 1999 года количество осадков было перекрыто в несколько раз по сравнению с предыдущими годами за эти же периоды. Эти аномалии привели в ряде районов к катастрофическим явлениям. Наблюдались небывало мощные снегопады и, как следствие, транспортные проблемы в Североамериканских штатах в канун рождественских праздников 1998 года.

На территории Российской Федерации в 1998 году, по Уральскому и Сибирскому регионам также было зарегистрировано огромное количество снега (рис 2), что привело к напряженной паводковой ситуации весной 1999 года. У нас, в центральных и южных районах Красноярского края, в декабре и первой половине января зим 98 и 99 годов отмечалась аномально высокая температура с нетипичным для этого времени года, превышением 0°С (рис. 3). В 1999 году первый удар стихии пришелся на Восточную Европу, 24 ноября буквально завалило снегом Украину, и как следствие аварии на токоведущем оборудовании и снежные заносы на путях сообщений. В это же время, и по середину декабря над северной частью России на три недели «завис» мощный циклон. Большое количество осадков выпало по западу Сибири. В течении зимних месяцев 1999 - 2000 года в Альпах отмечен самый мощный снегопадный сезон за последние 50 лет. Поступили сообщения о небывалых туманах в присредиземноморских странах (в частности на Пиренейском полуострове). В северном Алжире впервые за последние 50 лет выпал снег. Ливневые дожди и ураганные ветры обрушились в декабре на Англию и Францию.

Весной 2000 года, по государствам восточной Европы, как следствие декабрьских снегопадов прошла серия наводнений. Описание массы подобных аномальных явлений можно встретить в пресс-релизах ведущих мировых центров новостей. Так же о исключительной аномальности погодных условий декабря 1999 года говорится в официальных отчетах NCDC (National Climatic Data Center). Аномальное выпадение осадков после прохождения мощного метеорного потока может объясняться тем, что метеорная пыль играет роль ядер конденсации. В абсолютно чистом воздухе конденсация водяного пара может происходить только в случае очень больших пересыщений. Поскольку таких пересыщений в реальных атмосферных условиях никогда не наблюдается, то необходимым условием образования продуктов конденсации в атмосфере является наличие ядер конденсации. Таким образом, в случае отсутствия в воздухе ядер конденсации невозможно было бы возникновение туманов облаков и, следовательно, осадков. В настоящее время принято считать, что распределение ядер в атмосфере по их происхождению следующее: 1. ядра морского происхождения (частицы морской соли) – 20 % 2. продукты сгорания – 40% 3. частицы почвы (выветривание земной поверхности) – 20% 4. ядра неизвестной природы – 20%

По нашим предположениям большая часть ядер неизвестной природы - это космическая пыль, оседающая в атмосфере земли. Таким образом, в случаях мощных метеорных потоков может обнаруживаться повышенное содержание ядер конденсации. Следовательно, после прохождения потока должна увеличиваться облачность по всей земной поверхности и, как следствие, повышение количества выпадения осадков и другие аномальные погодные изменения. Такие явления имели место в течение зим 1998 -1999 и 1999 – 2000 годов в связи с усилением потока Леонид и достаточно мощным в последние годы потоком Геминид. Запаздывание выпадения осадков в виде дождя и снега после встречи земли с метеорным потоком может быть объяснено следующим образом. Одна часть частиц потока вторгается в атмосферу Земли, аблирует ( происходит процесс сдувания частиц с метеорного тела встречным потоком воздуха, разрушения и дробления метеорного тела при вторжении в атмосферу) и, в зависимости от размера, осаждается на поверхность спустя 10 – 200 часов. Вторая часть, войдя в верхние слои атмосферы под определенными углами, аблирует и, затормозившись до скорости 8 – 11 км/с., выходит на эллиптические орбиты вокруг Земли. Период обращения частиц потока может достигать сотен часов. Сформированная орбита в перигее будет лежать в пределах 50 – 150 км. (см. Рис 1.) Естественно, какая-то часть потока на последующих витках будет повторно аблировать, потеряет скорость и, пройдя атмосферу, выпадет на поверхность Земли, пополняя атмосферу ядрами конденсации. Часть вещества снова выйдет на орбиту, но её апогей на последующих витках будет понижаться. Возвращаясь к погодным аномалиям ноября – декабря 1999 года, можно предположить следующее объяснение наблюдавшимся явлениям. В этом году, как и прогнозировалось, максимум метеорного потока Леонид пришелся на страны Средиземноморья. Метеорные частицы, попавшие в этот максимум аблировали, затормозились на высотах порядка 100 км, и стали оседать. По нашим расчетам, в условиях равновесия частица диаметром около микрона падает в атмосфере с высоты 100 км на поверхность земли около недели. На высотах от 6 до 1,5 км на оседающих частицах начался процесс конденсации влаги. Параллельно с оседанием частиц и конденсацией влаги их переносили естественные потоки воздушных масс. Результат – небывалые снегопады на Украине, нанесшие этой стране ощутимый экономический урон.

Некоторые результаты

В ходе исследования по данным NCDC (National Climatic Data Center) построен годовой ряд среднесуточных температур по данным многолетних наблюдений с 1900 года, на примере н. п. Greensboro (Alabama, USA). Временной ряд подвергнут частотной фильтрации и выделены частоты, периоды которых менее 30 суток. Интерес вызывает пик с самой большой положительной амплитудой в 3 °F. По времени он соответствует дате активности метеорного потока Леонид (Рис. 6). По данным RIHMI-WDC (Research Institute of Hydrometeorological Information - World Data Center) построен годовой ряд среднесуточных температур по данным многолетних наблюдений с 1914 года, для н. п. Хатанга (п-ов. Таймыр). Взята первая производная по времени годового хода среднесуточных температур, и выявлены 5 точек перегиба. Две из них, в начале мая и в середине января, объясняются естественным годовым ходом Солнечной радиации, вызванным движением Земли по орбите. Трем остальным возможно найти объяснение, если предположить влияние регулярных метеорных потоков (рис. 7). Первая аномальная точка перегиба в середине августа, характеризующая увеличение скорости убывания суточных температур, соответствует общему и мощному метеорному потоку Персеид (ежегодная активность с 10 по 25 августа, ZHR в максимуме около 150). Еще две точки перегиба в начале декабря и февраля можно отнести к общему усилению метеорной активности с ноября по начало января каждого года и действием трех мощных метеорных потоков: Леониды (14-20 ноября), Геминиды (10-18 декабря), Квадрантиды (начало января). По данным ТOR станции Института оптики атмосферы исследован ряд среднесуточного хода атмосферных аэрозолей с ноября 1999 по феваль 2000 года. Обнаружены три явных пика, появление которых можно связать с прохождением трех мощных зимних метеорных потоков: Леониды, Геминиды и Квадрантиды. В связи с этим изучен ход метеорной активности, полученный методом регистрации радиоволн отраженных ионизированными метеорными следами, по данным IMO (International Meteoric Organisation) (рис. 8). Построена корреляционная функция этих временных процессов. У корреляционной функции найден максимум, соответствующий запаздыванию хода атмосферного аэрозоля относительно метеорной активности на величину порядка 6 суток (рис. 9). Эти данные согласовываются с нашими предварительными расчетами о времени падения метеорных частиц на Земную поверхность.

Заключение

Таким образом, приведенные примеры говорят о возможной степени влияния "космических" факторов на формирование климата нашей планеты и их роли в возникновении таких аномалий как аномально снежные зимы и, как следствие, наводнения в теплое время года и другие опасные гидрометеорологические явления. В настоящее время метеорный поток Леонид достаточно хорошо изучен. И по опыту предыдущих лет, достаточно точно удается прогнозировать места на Земле где в будущем будут наблюдаться звездные дожди. Так по 1999 году прогноз полностью оправдался по распределению мощности потока в различных регионах Земли. И исходя из прогнозов на ноябрь 2000, а особенно 2001 и 2002 годов вновь ожидается достаточно сильная метеорная активность Леонид. Следовательно при правоте нашей концепции вновь можно ожидать аномальное течение зим последующих 3-х лет. Особенно сильными погодные аномалии ожидаются по Североамериканским штатам и Западной Европе. Таким образом, возможно создание моделей по которым можно было бы прогнозировать аномально снежные зимы и возможности наводнений в теплое время года. Но пока метеорологи, делая прогнозы погоды, не учитывают влияние метеорных потоков на формирование погодных условий.

Список литературы

А. Н. Борисевич, Л. В. Границкий Научно-Исследовательский Физико-Технический институт Красноярского Государственного Университета. Влияние метеоритов на погоду Земли.