Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Астрономия и астрономическое образование. Материалы III Всероссийской научно-практической конференции (7 ноября 2014 года)
.pdf
Келоз с помощью математической обработки полученных телескопом и
компьютером диаграмм открыли, что у звезды, находящейся от нас на
расстоянии 48 световых лет (звезда "51" в созвездии Пегаса) есть спутник.
Он огромный, тяжелый, похожий на наш Юпитер. О существовании жизни
на такой массивной планете не может быть и речи. Это было открытие
первой планеты вне Солнечной системы. С тех пор, всего за четыре года,
астрономы мира отыскали еще 18 звезд, имеющих хотя бы по одному
спутнику. В апреле 1999 года американские ученые сообщили, что на
расстоянии всего лишь в 44 световых года от Земли у звезды, которая
видна невооруженным глазом (Ипсилон Андромеды), есть три спутника.
Так была открыта первая по соседству с нами солнечная система. Но, как и
все обнаруженные до сих пор, ее планеты тоже не пригодны для жизни.
Они массивны и близко расположены к своим звездам-солнцам.
В планах НАСА и Европейского космического агентства - запустить
на орбиту гигантский телескоп с одним лишь заданием: искать во
Вселенной планеты, принадлежащие другим солнцам и имеющих жизнь.
Но до этого еще долгий путь. Ныне актуальная задача – искать лишь
косвенные признаки далеких планет [1].
Австралийцы обнаружили, так называемую, «сестру» Земли. Правда,
еѐ координаты ещѐ не определены в пространстве. По предварительным
подсчетам, планета – двойник Земли – находится на расстоянии в 20 тысяч
световых лет от нас. Это значит, что если бы с этой планеты нам
просигналили световыми лучами: им пришлось бы ждать нашего ответа 40
тысяч лет. Австралийцы нашли эту сенсационную планету благодаря
примененной ими новой поисковой технике. Обсерватория МаунтСтромоло пережила реконструкцию и стала на сегодня самой совершенной
в мире для поиска далеких планет. Телескопы, соединенные с
компьютерами, ночь за ночью наблюдают миллионы звезд в центре
Млечного Пути. Автоматы регистрируют световой поток, испускаемый
91
каждой из наблюдаемых звезд. Астроном Петерсон командует потоком
цифр, полученных компьютером. Нажатием кнопки он вызывает на экран
данные о любой из заинтересовавших его звѐзд и ее изображение.
Как известно, на планетах-великанах не может существовать жизнь.
Но, оказывается, и здесь бывают исключения. На расстоянии в 72 световых
года от нас находится карликовая звезда в созвездии Девы. Вокруг нее по
орбите, примерно равной орбите Меркурия, кружится большая планета с
поверхностной температурой плюс 85оС. Американский астроном Марсей
предполагает, что если у этой планеты есть еще одна или две более
прохладные луны, то там могут быть условия для жизни.
Калифорнийская обсерватория расположена на Гавайях, в горах, на
высоте 4200 метров. Здесь заметно ощущается нехватка кислорода в
воздухе, поэтому люди работают в городке Ваймс и оттуда по проводам
управляют телескопом. Двенадцать высокоскоростных компьютеров по
командам ученых устанавливают десятиметровое зеркало телескопа в
нужную позицию. Лучи из космоса, преобразованные с помощью
вычислительной техники, рисуют на экранах цветные спектры далеких
звезд и воспроизводят кривые, отображающие то или иное явление на
изучаемом солнце. Присутствие планеты угадывается по характерным
колебаниям светила около общего центра тяжести всей системы.
В декабре минувшего года 400 астрономов и астрофизиков мира
собрались в Париже, чтобы обсудить сенсационные результаты
исследований Вселенной, проведенных инфракрасным телескопом
"ISO". Он был запущен Европейским космическим агентством в 1995
году и в апреле нынешнего года прекращает свою работу. Телескоп
показал, что примерно у половины звезд есть планеты, а в космосе – в
любой его части – много водяных паров. "Вселенная буквально купается
в воде", – с удивлением констатировал один из участников парижской
92
конференции. А это означает: жизнь в нашей Вселенной – явление
вполне вероятное и закономерное [2].
Мы знаем четыре основных условия для существования жизни: вода;
химические процессы и наличие основных элементов; время; источник
тепла. Уже давно облака молекул и пыли, которые протянулись в космосе
на сотни световых лет, астрономы считают инкубаторами, где рождаются
звезды. То есть они обладают основными условиями, которые дают начало
жизни. Когда в таком облаке образуется сгущение вещества, возникает
тяготение, направляющее пыль и молекулы из окрестностей в сторону
этого сгущения. Процесс длится миллионы лет, пока пылегазовые
частички не сплотятся в светящийся шар – тепло он получает от
беспрерывной бомбардировки новыми подлетающими частицами.
Астрофизики задаются вопросом: почему не гаснет раскаленный шар?
Казалось бы, он должен охладиться еще до того, когда вспыхнет ядерная
реакция. Потому что зародыш звезды, нагретый за счет кинетической
энергии падающих на него частиц, передает свое тепло в окружающее
пространство, то есть нагревает окружающий газ. Газ становится менее
плотным, и число падающих молекул уменьшается. Дальнейший процесс
нагревания должен бы прекратиться. И новое солнце не сможет родиться.
Но звезды появляются именно из пылегазовых облаков.
Телескоп «ISO» дал астрофизикам надежду разгадать эту загадку.
При рождении звезды в дело вступает вода, присутствующая в виде
охлажденных паров. Молекулы воды, составляющие заметную часть
массы облака, играют ключевую роль в становлении новой звезды.
Астроном Жан-Поль Бомето из Марсельской обсерватории дает в журнале
«Sciences et Avenir» такое объяснение. Водяной пар способствует
охлаждению газа: возбуждаемые столкновениями внутри облака молекулы
воды могут выбрасывать фотоны, которые, улетая за пределы облака,
окружающего эмбрион звезды, уносят с собой излишек энергии. Такое
93
охлаждение способствует дальнейшему гравитационному накоплению газа
и пыли – материи, из которой создаются звезды.
Играя ключевую роль при рождении новой звезды, вода не остается в
стороне и на последнем этапе жизни светила – когда оно угасает. Телескопспутник «ISO» наблюдал за происходящим на звезде W в созвездии Гидры.
Вот как представляет это событие французский астроном Ж.-П. Бомето.
Когда светило подходит к концу своей жизни, ядерные реакции, которые его
греют, перемещаются в наружные слои звезды. Если речь идет о светиле,
похожем на Солнце, то верхняя его оболочка раздувается, отделяется от
материнского тела и остывает. В ней возникают молекулы воды (водород –
основная масса звезды, а атомы кислорода, необходимые для этого синтеза,
получаются в ходе ядерных реакций на звезде).
Когда понижается температура на внешних поверхностях оболочки,
происходит конденсация паров воды. Она осаждается на твердых
частицах. В дальнейшем, при разбегании остатков звезды, водяной пар и
обледенелые пылинки уходят в космическое пространство. Из них состоят
гигантские облака, которые обречены странствовать в межзвездной
пустоте сотни миллионов и даже миллиарды лет. Если облако окажется
вблизи сверхновой звезды с мощным излучением, молекулы воды
возбуждаются, испускают лучи в ультрафиолетовой части спектра и могут
быть обнаружены с Земли. Возбужденные атомы прилепляются к
частичкам межзвездной пыли. Одетые в ледяные панцири, вместе с
водяными парами они ждут того времени, когда образуются случайные их
сгущения, возникнет тяготение. И это будет началом образования новой
звезды. Так оканчивается космический цикл воды.
Есть веские основания предполагать, что пылевые облака,
заслоняющие от нас старые галактики, – это не что иное, как пепел
сгоревших звезд. Но если мы видим так много мертвых, потухших светил,
значит, существовало огромное множество действующих солнц.
94
Подлинной сенсацией на парижской конференции стало сообщение о
присутствии воды во всех частях Вселенной. Всюду в космосе, куда бы ни
направлял свой взор новый телескоп, он обнаруживал молекулы воды.
Оказывается в межзвездных тучах, медленно плывущих в Млечном
Пути, сосредоточены огромные массы водяного пара. Наблюдения с
помощью спутника «ISO» показывают, что эти тучи – своего рода
химические фабрики. В них непрерывно соединяются водород и кислород в
молекулы воды за счет энергии звездного излучения. Особенно много воды
обнаружено близ созвездия Ориона. Там, на расстоянии от нас 1500 световых
лет, группа американских астрономов из Корнеллского университета нашла в
большом молекулярном облаке самую значительную из известных
концентрацию паров воды. За один день это гигантское облако производит из
водорода и кислорода такое количество воды, которым можно было бы 60
раз наполнить все моря и океаны земного шара.
Растущая новая звезда не обязательно должна вместить в себя всю
массу облака. Наблюдения с помощью «ISO» показали, что в каждом
втором случае звезда формируется только из половины облака.
Оставшаяся часть молекулярно-пылевой массы образует плоскую
«шайбу», из которой гравитация формирует малые небесные тела.
Наблюдения дают основание считать, что у каждой второй звезды есть
вращающиеся вокруг нее планеты и их луны. Они при рождении бывают
обеспечены водой, которая прожила уже долгую жизнь, блуждая по
космосу. Некоторые из планет, близко расположенных к звезде, теряют
воду, как, например, наши Меркурий и Венера. Другие – сохраняют ее как
внутренние резервы планеты. О плотности населения Вселенной говорит
тот факт, что мы не получаем никаких сигналов из космоса, что на
протяжении истории Земли нашу планету, по всей видимости, не посетила
ни одна экспедиция инопланетян. А ведь миллиарды лет были у внеземных
95
цивилизаций, на то чтобы обнаружить нашу хорошо приспособленную для
жизни Землю [3].
Ученые упорно занимаются изучением планет и надеются, что
нашли путь, который позволит им обнаружить следы внеземной жизни.
Астрофизики из ЕСА – европейского космического агентства –
разработали соответствующий проект, получивший название "Дарвин". Он
предполагает генеральную разведку значительной части нашей Галактики.
В завершение, хотелось бы отметить, что техника не стоит на месте.
Она развивается ежедневно. И даже пока мы не можем узнать, что кроется
за пределами нашей солнечной системы, человечество не остановится на
достигнутом и будет упорно продолжать свои поиски в недрах Вселенной.
Список литературы
1. Краткий путеводитель по объектам Мессье [Электронный ресурс].
URL: http://www.astrogorizont.com/content/read-Ect_li_zhizn_na_drugix_planetax
2. ИноСМИ.ру [Электронный ресурс]. URL:
http://inosmi.ru/world/20130104/203508140.html
3. Есть ли жизнь на других планетах? - Доброе утро - Первый канал
[Электронный ресурс]. URL: http://www.1tv.ru/sprojects_utro_video/si33/p67362
96
УДК 523:556
ПРОБЛЕМА ДЕФИЦИТА ПРЕСНОЙ ВОДЫ
В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ И ЕЕ РЕШЕНИЕ
Т. Радишевская, К. Волынская,
Е.В. Зимина, И.А. Кукушкин
ФГБОУ ВПО «Амурский гуманитарно-педагогический
государственный университет», г. Комсомольск-на-Амуре
Дефицит пресной воды знаком людям с древнейших времен,
однако именно в XX-XI веках проблема загрязнения воды стала
особенно актуальна.
По данным ООН более 42 процентов населения Земли имеют
доступ к чистой воде и каждый год это количество сокращается. К
середине третьего десятилетия XXI в. численность живущих при
нехватке воды превысит 4 млрд. человек. Недостаток пресной питьевой
воды, связанный прежде всего с тем, что растет ее потребление и
сокращается объем доступных ресурсов, может привести к
насильственной борьбе за нее.
Простая химическая формула воды Н2О, означает уникальное
вещество, которое имеет одну из главных функций в биохимических
процессах микроорганизмов, растений и животных. Известно, что это
вещество – универсальный растворитель и участник большинства
химических реакций (гидролиз, окислительно-восстановительные
реакции и др.).
Пригодные для использования воды Земли: речные, озѐрные,
морские, подземные, почвенные, воды искусственных водоѐмов, лѐд
горных и полярных ледников, водяные пары атмосферы, исключая
связанную воду, входящую в состав минералов и живого вещества,
97
называют водными ресурсами. Из общей площади поверхности земного
шара, которая составляет 510 млн. км², лишь 29,2% приходится на долю
суши, а 70,8% занимают океаны и моря. Основные запасы земной воды,
то есть 94% еѐ объѐма, что составляет около 1338 млн. км³, приходятся
на Мировой океан. Но наибольший интерес для человека представляет
пресная вода. Пресной водой называют воду, соленость которой не
превышает 1‰, то есть содержащую не более 1 г солей на 1 литр воды.
Запасы пресной воды на нашей планете составляют только около
2,53%, то есть 35029 тыс. км³. То есть на каждого жителя Земли
приходится около 6 млн. м³. Но, к сожалению, подавляющая часть
пресной воды находится в труднодоступном для человека состоянии.
Почти 70% пресных вод, что составляет около 24 млн. км³,
сосредоточено в ледниковых покровах Арктики и Антарктиды, а также в
горных ледниках других материков. Но эти ресурсы в настоящее время
рассматриваются человечеством как потенциальные водные ресурсы, то
есть водные ресурсы будущего.
Известно, что воздушная оболочка Земли содержит большое
количество влаги в виде водяного пара, капель жидкой воды и ледяных
кристаллов, 90% этой воды, находящейся в трех агрегатных состояниях
существует в тропосфере. Эта вода атмосферы выпадает на поверхность
Земли, попадает в океаны (более 80%), пресные реки и озера, попадает в
ее недра – в подземные воды, а с поверхности океанов, морей, рек, озер
вода потом снова испаряется. Таким образом, именно круговорот воды
связывает такие геосферы, как атмосферу, гидросферу, литосферу,
биосферу. Наша страна находится на одном из первых мест в мире по
количеству рек и озер. Самые крупные речные артерии нашей страны –
Волга, длина которой более 3694 км, Обь, Енисей, Лена, Амур и другие.
98
Наиболее доступные для хозяйственного использования воды рек,
пресных озѐр и водохранилищ составляют всего 0,28% общего запаса
пресных, или 0,007% общего количества воды на Земле.
Однако эти доступные источники пресной воды сегодня
подвержены сильному неблагоприятному антропогенному влиянию –
загрязнению, когда изменяются их физические и химические,
биологические свойства, вследствие чего вода становится опасна для
здоровья человека и животных.
Ученые выделяют естественные (продукты обмена веществ живых
организмов, разрушение горных пород и др.) и антропогенные
источники ухудшения свойств воды. Масштабы воздействия человека на
гидросферу сегодня приобрели катастрофический характер. Среди
главных виновников загрязнения воды можно выделить
промышленность (промышленные сточные воды, речной транспорт,
горнодобывающая промышленность, лесозаготовки, атомные
электростанции и другие) и сельское хозяйство (дренажные воды с
орошаемых земель, загрязнение пестицидами и др.). Рост численности
населения, с которым связан рост водопотребления, увеличение
количества бытовых сточных вод, также является антропогенным
источником загрязнения воды.
Какие организмы и вещества в воде представляют опасность для
здоровья человека и животных? Согласно ВОЗ к ним относятся
микроорганизмы, органические вещества (которые при разложении
ухудшают органолептические свойства воды, способствую гибели живых
речных организмов, вызывают «цветение водоемов»), неорганические соли
(которые токсичны для живых организмов) и другие.
В связи с глобальными экологическими проблемами, среди
которых на одном из первых мест стоит проблема загрязнения пресных
вод, а также многочисленными космическими опасностями,
99
человечество ищет другие планеты, которые могли бы стать людям
«вторым домом», ищет те планеты и их спутники на которых есть вода –
основа нашей жизни.
Новые методы научных исследований позволили сделать вывод,
что вода – это распространенное вещество в Солнечной системе, в
космосе она может быть или в виде пара, или в виде льда. Перечислим
некоторые планеты и спутники, на которых есть внеземная вода.
Луна, на которой никогда не было водных морей или океанов,
однако в кратере Кабеус в районе южного полюса американские ученые
и российские исследователи различными методами не так давно
обнаружили много воды в виде льда.
Венера, в газовой оболочке которой в небольших количествах
присутствует водяной пар, и вполне возможно, что когда-то на ней были
моря и океаны.
Марс, по поверхности которого в прошлом вполне могли течь
реки и океаны, имеет воду в нескольких формах: в виде льда на
полярных шапках и "криосфере" (глубиной до сотен метров), а также,
как показали новейшие исследования 2013 года, в виде водяного пара и
льдинок в газовой оболочке.
Кроме того, в виде водяного пара и льда вода обнаружена в газовых
оболочках Европы (спутника Юпитера), в небольших количествах на
Уране, в нижних слоях атмосферы Нептуна, но жидкая вода есть в
солнечной системе только на Земле. Ученые ищут воду в других
звездных системах и их планетах.
В связи с ростом населения и загрязнением пресных вод, в
последние годы треть населения Земли испытывает недостаток воды,
например, это жители Нью-Йорка, Гонконга, Токио, Алжира и другие.
Перечислим некоторые другие способы решения проблемы
водоснабжения, кроме поиска внеземной воды.
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]