Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Конференция американского астрономического общества. Тысячелетние угольные пожары


Передачу ведет из Нью-Йорка Евгений Муслин. Темы передачи: конференция Американского астрономического общества в Вашингтоне, тысячелетние угольные пожары, а также короткие научные новости.

Евгений Муслин:

Недавно в Вашингтоне прошла научная конференция Американского астрономического общества, на которой ученые доложили о множестве новых открытий, начиная от таинственных вспышек гамма-лучей в глубинах мирового пространства и кончая впервые полученными изображениями турбулентной сердцевины нашей собственной галактики - Млечного Пути.

Два новых открытия, доложенных на конференции, убедили астрономов в том неожиданном для них факте, что в ближайших к нам окрестностях Вселенной имеется неисчислимое множество планетных систем, поразительно разнообразных по размерам и форме и зачастую совсем не похожих на привычную нам солнечную планетную семью.

Так, американские астрономы, работающие в обсерватории на Гавайях, обнаружили необычный объект, обращающийся вокруг солнечноподобной звезды на расстоянии 59 световых лет от Земли. Этот объект оказался так называемым коричневым карликом, то есть, несостоявшейся звездой, у которой не хватило массы для инициирования термоядерных реакций.

Доктор Майкл Лиу, астроном из Гавайского университета, показал, что масса этого коричневого карлика равна примерно 65 массам Юпитера - самой большой планеты Солнечной системы, и что радиус его орбиты в 15 раз больше расстояния от Земли до Солнца.

Из более чем 80 недавно открытых гигантских объектов, обращающихся вокруг своих звезд, большая часть оказалась планетами, подобными Юпитеру. Но несколько штук из них настолько массивны, что астрономы приписывают им звездное происхождение, предполагая, что это коричневые карлики. "Такой спутник, по-видимому, слишком массивен, чтобы образоваться по планетному образцу, - говорит доктор Лиу, - то есть, образоваться из звездной пыли и газа вокруг молодой звезды. Это открытие свидетельствует о разнообразии процессов, приводящих к заселению небесными телами внешних окрестностей других звездных систем".

По мнению других астрономов, открытие этого коричневого карлика важно тем, что оно было первым непосредственным, а не косвенным обнаружением объекта подобного рода, основанным на его прямом наблюдении, а не на истолковании гравитационных отклонений в движении центральной звезды. Увидеть коричневый карлик астрономы смогли благодаря новому методу наблюдения, благодаря так называемой "АДАПТИВНОЙ ОПТИКЕ", разработанной военными и заключающейся в использовании компьютерной компенсации атмосферных искажений для получения более резких изображений едва различимых космических объектов.

Доктор Алан Босс, астрофизик из вашингтонского института Карнеги, специализирующийся на необычных планетных системах, заявил, что последние открытия в этой области - только "острые закуски", разжигающие научные интересы теоретиков в предвкушении новых сенсаций. В частности, астрономы недавно сообщили о первом открытии планеты, обращающейся вокруг гигантской звезды, звезды, в которой выгорело все водородное термоядерное топливо и которая теперь умирает. Эта звезда, Йота Дракона, распухла до диаметра, в 13 раз превышающего диаметр такой средней звезды, как наше Солнце. "До сих пор нам не было известно, что и у таких гигантских звезд могут быть свои планеты, - сказала одна из участниц открытия доктор Сабина Фринк из Калифорнийского университета в Сан-Диего.- Это впервые показывает, что планеты на тех же расстояниях от центрального светила, что и Земля, могут уцелеть после эволюционного превращения светила в звезду-гиганта".

На Вашингтонской конференции астрономы также обсуждали такие примечательные объекты, как космические пузыри, фонтаны и различные сияющие ореолы - гало, окружающие целые галактики. Пузырями астрономы называли в данном случае призрачные пустоты в гигантских галактических скоплениях. Эти скопления, состоящие из сотни и более галактик, простираются на сотни миллионов световых лет и представляют собой самые крупные стабильные объекты во Вселенной. Из центров этих скоплений и появляются таинственные пузыри-пустоты, практически не излучающие ни рентгеновских лучей, ни радиоволн, пустоты, всплывающие, как пузырьки газа в стакане газированной воды. Некоторые пузыри достигают размеров до 60 тысяч световых лет в поперечнике, почти таких же, как и вся наша галактика Млечный Путь.

Доктор Брайан МакНамара, астроном из Огайского университета в Афинах, подробно описал и проанализировал такие пузыри на основе данных, полученных с орбитальной рентгеновской обсерватории "ЧАНДРА". Ученый считает наиболее вероятной причиной возникновения пузырей чрезвычайно мощные взрывы, возможно, перемещающие материю, проваливающуюся в зияющие воронки черных дыр. Наблюдения показывают, что космические пузыри не состоят из сплошной пустоты, но содержат в себе некоторые количества раскаленного газа и частиц высоких энергий, а главное, пронизаны пучками силовых линий магнитных полей. Более того, именно пузыри, скорее всего, играют главную роль в транспортировке магнитных полей по невообразимым пространствам галактических скоплений. "Мы предполагаем, что магнетизм в некоторых областях Вселенной играет не меньшую роль в формировании отдельных галактик и даже галактических скоплений, чем гравитационные силы", - говорит д-р МакНамара.

Астроном из Вирджинского университета доктор Эдвард Мэрфи доложил о наблюдениях, сделанных с другого космического аппарата - Спектрографического Исследователя в Далеком Ультрафиолете, работающего под управлением астрономов из университета Джонса Гопкинса. Эти наблюдения позволили впервые увидеть гигантский газовый фонтан, бьющий в мировое пространство из нашей соседней галактики "Эн-Джи-Си 4631", похожий по форме на водяные фонтаны китов.

По мнению доктора Мэрфи, газовые фонтаны могут пролить свет на многолетнюю астрофизическую загадку, а именно - на то, куда в конечном счете девается энергия, излучаемая взрывающимися звездами, так называемыми сверхновыми. Многочисленные звездные взрывы, считает доктор Мэрфи, приводят к циркуляции огромных масс раскаленного газа, вырывающихся фонтанами из середины галактики и накачивающих его в гало из диффузного газа, светящимся ореолом обрамляющего границы галактики. Оставаясь в этом гало миллионы лет, раскаленный газ охлаждается и всасывается галактикой вновь, поставляя тем самым материал для следующего поколения новых звезд. Как говорит доктор Мэрфи, данные Спектрографического Исследователя являются первым экспериментальным свидетельством, подтверждающим представления теоретиков, давно разрабатывающих гипотезу галактическо-фонтанных циклов циркуляции газа.

Наблюдения в далеком ультрафиолете позволили астрономам также обнаружить водородные облака, как бы проливающиеся дождем на галактику Млечного Пути и светящиеся при столкновении с межгалактической средой, как светятся метеорные дожди, пронизывающие верхние слои земной атмосферы. Данные Спектрографического Исследователя показали, что кроме уже известного и плотного гало вокруг галактики Млечного Пути, имеется еще одно, более разреженное и горячее, порядка полумиллиона градусов Цельсия. Это внешнее гало, невидимое в обычном свете, в ультрафиолетовом диапазоне выглядит как голубое покрывало, окутывающее всю нашу Галактику.

Астрономы предполагают, что это внешнее гало могло остаться еще со времен образования Млечного Пути или могло возникнуть в раннем периоде возникновения звезд, когда раскаленные газы, исторгались сверхновыми и выдувались за пределы галактического диска, возможно в виде каких-то фонтанов или пузырей. Во всяком случае, астрономы все еще обнаруживают новые водородные облака, опускающиеся на нашу галактику, и считают поэтому, что Млечный Путь все еще всасывает в себя новую материю.

"Перечисленные открытия, - говорит доктор Кеннет Сембах из Иниститута Космического Телескопа в Балтиморе, - должны помочь астрономам лучше понять, как возникают галактики и как они эволюционируют с течением времени".

Александр Сиротин:

Углекислый газ, удерживающий земное тепло от излучения в космическое пространство, считается основным виновником разогревания атмосферы. Согласно привычным представлениям, больше всего его выделяет промышленная энергетика при сжигании угля. Но оказывается, что уголь горит не только в топках электростанций. Еще больше его сгорает в гигантских пожарах, которые тысячелетиями бушуют в подземных угольных залежах. Такие пожары горят по всему земному шару - от Пенсильвании до Монголии. Они так подпекают землю, что растительность над их эпицентрами съеживается, а почва сначала оседает, а потом и проваливается.

В последнее время специалисты стали использовать спутники с термочувствительной аппаратурой, чтобы нанести на карты эти пожары и попытаться разработать какие-то способы их тушения. Но во многих регионах, особенно в Азии, пожары настолько распространились, что шахтеры работают, просто обходя горящие пласты. Имеются геологические данные, свидетельствующие о том, что угольные залежи часто воспламенялись от степных и лесных пожаров или от ударов молний и горели в течение многих сотен и тысяч лет.

В американском штате Вайоминг и в северных провинциях Китая можно найти обширные земные пласты, состоящие из так называемого клинкера - хрупкого угольного шлака, который остался от подземных пожаров. Хотя подземные пожары существовали всегда, в последние столетия, считают специалисты, они стали гораздо чаще из-за увеличения числа шахт и из-за расширения добычи угля вскрышным способом, открывающим доступ кислорода к угольным пластам.

"Эти пожары, очевидно, загрязняют атмосферу вредными выбросами ,- говорит геолог и специалист по угольным пожарам Гленн Стрэчер, преподающий в университете города Суэйнсборо, в штате Джорджия. - К сожалению, до недавнего времени никто не изучал влияния этих пожаров на климат".

Угольные пожары очень напоминают пожары под обломками нью-йоркского Всемирного Торгового Центра. Там горели и строительные материалы, и автомобильное топливо, и отопительная нефть, а по мере расчистки под обломки проникало все больше воздуха, и пожары разгорались сильнее. Геологи и специалисты по угольным пожарам предлагали нью-йоркским властям различные решения этой проблемы. Но пожарники предпочли самый простой метод: они непрерывно поливали обломки водой, пока рабочие медленно очищали участок за участком.

Многие угольные пожары начинались самопроизвольно, когда пирит и другие реакционноспособные материалы, из которых состоит уголь, приходили в непосредственное соприкосновение с кислородом. Начиналось выделение тепла, которое если не рассеивалось воздушными потоками, аккумулировалось до тех пор, пока уголь не воспламенялся. В Индонезии, когда там в засушливые периоды, например, в 1997-м году горели джунгли, пожары охватили огромные территории, воспламенив также и залежи угля. Угольные пожары тогда насчитывались сотнями.

Альфред Уайтхауз, пожарный эксперт, работающий в Федеральном управлении добычи ископаемых вскрышным способом и командированный в Индонезию, утверждает, что угольных пожаров было около 700 только в Восточном Калимантане, на острове Борнео. Некоторые из них были погашены специальными бригадами, которые пользовались переносными насосами и сумели изолировать горящие участки. Но многие пожары полыхают там и до сих пор. И будут продолжать полыхать, пока имеется подходящая концентрация горючего и кислорода. Иногда горение может быть невероятно долгим. В Австралии один пожар въелся в глубину горы, которая так и называется - "Горящая". В ней огонь не ослабевает уже 2 тысячи лет. Эту гору часто принимают за дымящийся вулкан. Но это ошибка: в Австралии нет вулканической активности.

В США частой причиной угольных пожаров бывает возгорание мусора, сбрасываемого в заброшенные шахты. Так, угольные пожары, знакомые многим американцам, начались 40 лет назад в Сентралии - горном поселке в антрацитном районе восточной Пенсильвании. От тлеющего мусора здесь возгорелся угольный пласт. Огонь потянулся через туннели заброшенных шахт. Это заставило, в конце концов, Федеральное правительство переселить в 1984-м году всех жителей Сентралии и уплатить им 40 миллионов долларов за пришедшие в негодность земельные участки. Сентралия на какое-то время стала притчей во языцех по всей Америке. Население поселка сократилось с 1100 жителей до 40. Едкий дым и зловонные пары поднимаются над заросшими бурьяном дворами, над улицами в провалах и трещинах. Геологи уверяют, что здешний пожар может продлиться не меньше 100 лет.

История с Сентралией - одна из многих. Пожары полыхают в десятках заброшенных рудников, открытых и подземных шахт. По подсчетам Федерального управления горнодобычи, ущерб от подземных пожаров в Пенсильвании, Западной Вирджинии, Юте, Колорадо, Кентукки и Вайоминге уже оценивается в миллиард долларов.

Но угольные пожары в США трудно даже сравнить с теми, что происходят во многих других странах. В Китае, например, в богатом залежами угля северном поясе, сотни подземных пожаров пожирают до 200 миллионов тонн угля ежегодно. А это около 20 процентов всей годовой угледобычи. При этом пожары выделяют столько же углекислого газа, сколько все легковые и грузовые машины США.

Только в последние несколько лет ученые стали тщательно фиксировать подземные угольные пожары по всему миру, а заодно прикидывать, насколько от этого загрязняется воздух. Пока мы лишь собираем данные, и полный масштаб этого стихийного действия трудно определить - говорит Анупма Пракаш, сотрудница Инсититута геофизических исследований в Нидерландах. Доктор Пракаш работает над составлением единой карты тепловыделений с поверхности Земли, основанной на спутниковых данных. Такие данные позволят ей составить подробную карту угольных пожаров в северном Китае.

Часто пожары, бушующие глубоко под землей, повышают температуру поверхности всего на несколько градусов, хотя в эпицентре пожара температура может составлять тысячи градусов. Но даже слабые локальные повышения температуры хорошо улавливаются спутниками из околоземного космического пространства.

Ученые из Нидерландского института геофизических исследований вместе с китайскими геологами недавно выпустили карту угольных пожаров в Китае. На этой карте оранжевые точки, обозначающие пожары, покрывают весь северный Китай - полосу почти в 5 тысяч км длиной и 650 км шириной. "Наша важная задача, - говорит доктор Пракаш, - следить из космоса за этим районом в течение продолжительного времени и отмечать, как изменяется интенсивность пожаров, чтобы пожарные могли вмешаться еще до того, как их интенсивность станет такой, что их уже будет невозможно остановить. Об этом предупреждает и Стэнли Михальский, геолог консультационной фирмы из города Монровилла в Пенсильвании. Фирма более 20 лет занимается изучением подземных пожаров и планированием борьбы с ними от Сентралии до Индии.

В течение многих лет ученые и инженеры пробуют разные способы борьбы с пожарами в угольных шахтах. Некоторые небольшие пожары удавалось локализовать бурением глубоких скважин, по которым под землю закачивался инертный газ или пена, и огонь как бы задыхался. Другие пожары удавалось погасить затоплением горящих участков с помощью запруд или дамб, создававших искусственные озера над горящими угольными залежами. Некоторые пожары удавалось брать под контроль, роя глубокие траншеи, которые не дают распространяться огню. Этот метод обычно применяется для борьбы со степными или лесными пожарами. Но проблема в том, что в большинстве случаев подобные меры обходятся дороже, чем сами пожары. Вот почему было легче эвакуировать весь поселок Сентралию. И вот почему подобная участь может постигнуть другой пенсильванский поселок - Янгстаун.

В некоторых странах угольные пожары бушуют под плотно населенными территориями. Но у этих стран не хватает средств для переселения сотен тысяч мало имущих жителей, обитающих близ дымящих и горящих угольных шахт. В Индии, в районе, славящемся богатыми залежами угля - Джхарии, с ее комплексом шахт, где добывается уголь с низким содержанием серы, используемый при производстве кокса для сталелитейных заводов, пожары не унимаются с 1916-го года. Стены открытых шахт иногда накалены докрасна и шипят, как текущая раскаленная лава. Несмотря на это, здесь трудятся 150 тысяч шахтеров, водителей самосвалов и других рабочих. Они уже не обращают внимания на оранжевое пламя и рыжеватый дым. Но пожары - это не просто неудобство. В сентябре 1995-го года стены одной шахты обвалились в результате пожара. Вода из проходившего неподалеку канала хлынула в шахту и туннели. Тогда погибли 60 шахтеров.

Между тем, население в районе шахт Джхарии выросло за последние 20 лет с полумиллиона до миллиона ста тысяч, говорит доктор Пракаш. А Стэнли Михальский был приглашен в этот район в начале 90-х годов, когда Всемирный банк обратился к его фирме за советом: как остановить подземные пожары и предупредить бедствие. По плану геологов из пенсильванской фирмы на время борьбы с пожарами надо было значительно сократить и видоизменить технику добычи угля, для чего требовались значительные средства. Но Всемирный банк денег не дал.

По словам Стэнли Михальского, в результате пожаров мы теряем ценнейшие энергетические ресурсы, катастрофически страдает окружающая среда. Но подземные угольные пожары настолько сложны и так широко распространены, что Индия не в состоянии справиться с этой проблемой в одиночку. А подземные пожары в Индии тем временем продолжаются... Местные жители и щахтеры к таким условиям частично приспособились. Если же земля под действием подземного тепла дает глубокие трещины, если появляются ямы, а дым становится невыносимым, люди просто разбирают свои лачуги и переносят их на участок, который кажется им безопасным.

Евгений Муслин:

И в заключение нашей передачи сообщение об исследовании молний из космоса.

Куда чаще всего ударяет молния? Оказывается, она избегает океан, но очень любит Флориду, Гималаи, а больше всего - Центральную Африку. И почти никогда не ударяет ни в Северный, ни в Южный полюс. Все это выяснили исследователи, работающие в космическом центре НАСА имени Джонсона в Хантсвилле, штат Алабама, и занимающиеся спутниковым слежением за распределением молний по всему земному шару. Руководитель исследования Хьюз Кристиан рассказывает, что детекторами молний служат скоростные камеры, ведущие наблюдение в узком инфракрасном диапазоне с длиной волны примерно 777 нанометров, что позволяет засекать самые короткие вспышки даже в дневных условиях.

Повышенная частота молний во Флориде объясняется тем, что над ней встречаются бризы с восточного и западного побережий, что заставляет приземные воздушные массы взмывать вверх, порождая грозы. Аналогичная картина возникает и в Гималаях из-за особенностей тамошнего топографического рельефа. Что касается Центральной Африки, то там грозы бушуют круглый год в результате взаимодействия постоянных воздушных течений, дующих с Атлантического океана, высокой экваториальной температуры и горных плато, отклоняющих воздушные течения вверх.

Наблюдения со спутников также показывают, что человеческая деятельность мало влияет на распределение молний. Иногда высказывается предположение, что высокие здания и радиотрансляционные мачты привлекают молнии. Однако, говорит член исследовательской группы Деннис Боччипио, молния, ударяющая в землю, легко создает для себя проводящие каналы.

XS
SM
MD
LG