«Что слону дробина» Что будет, если астероид Апофис столкнётся с Землёй?
Привет. Так как, я тоже пишу свои статьи про астероид и падения астероидов на землю (различные сценарии, размышления~домыслы и прочее). Так вот. Эта статья о другом астероиде. О маленьком! С дзена.
Итак: Что будет, если разрекламированный Апофис столкнётся-таки с Землёй в 2029 или в 2036 году?
Чтобы не полагаться на чьё-либо мнение, посчитаем самостоятельно. Информацию о параметрах астероида возьмём из Википедии (впрочем, она очевидно не точна: постараемся определить правильные параметры).
Если исходить из указанного в «Вике» диаметра 325 метров, а также плотности около 3 г/см3, можно рассчитать массу астероида, а из примерной скорости столкновения — выделяющуюся при нём кинетическую энергию.
Данные в Википедии противоречат друг другу. Масса определена в 27 млн тонн. В то же время указана плотность 3.274 г/см3. Одно с другим не «бьётся» никак:
3.274 г/см3 = 3.274 т/м3.
Из расчёта 27 млн тонн выходит, что объём астероида равен
27 млн / 3.274 ~ 8.25 млн м3.
По формуле, объём сферы
V = (4/3) * пи * R^3
Округляя «пи» до 3, получаем, что радиус R астероида равен
(8.25 млн / 4)^(1/3),
то есть примерно 127 метров. Диаметр, соответственно, в два раза больше — 254 метра.
Вероятно, в Википедии старые данные смешаны с новыми. Изначально размеры Апофиса оценивались в 270+/-60 метров. То есть приведённая масса астероида ошибочна: существенно занижена.
Тогда посчитаем его реальную массу. Объём его равен примерно
(4/3) * пи * (325/2)^3 ~ 17164000 м3.
Масса, если исходить из указанной плотности, получается
17164000 * 3.274 ~ 56.2 млн т.
Плотность, кстати, вполне реалистичная, соответствует силикатному составу. Если бы она была меньше 2, то это означало бы, что астероид в значительной степени состоит изо льда. Но ледяным астероид на орбите более узкой, чем земная, не может быть никак: иначе он был бы кометой — лёд бы испарялся и порождал зрелищный «хвост».
То есть масса Апофиса более чем вдвое превосходит то, что даётся в Википедии.
Для расчёта энергии удара нужно знать скорость движения Апофиса. Он относится к группе «атонов», астероидов, перигелий орбиты которых находится внутри земной орбиты, а афелий — снаружи. При этом движутся они в ту же сторону, что и Земля. Не знаю деталей, но получается, что при столкновении либо Земля догоняет Апофис, либо он — Землю. Это, по факту, гарантирует столкновение на минимальных скоростях. Минимально возможная скорость столкновения — вторая космическая, то есть 11.2 км/сек. Её и возьмём для расчёта (ошибка, как мы убедимся, особо роли не играет).
Кинетическая энергия рассчитывается по формуле
E = (mv^2)/2.
То есть в нашем случае выйдет:
(5.62 * 10^10 кг * (1.12 * 10^4 м)^2) / 2 ~ 3.5 * 10^18 Джоулей.
Пересчитаем в более понятные единицы. 1 кг эквивалентной массы энергии даёт, по формуле E = mc^2,
1 * (3*10^8)^2 = 9 * 10^16 Дж.
То есть у нас происходит взрыв мощностью примерно
(3.5 * 10^18) / (9 * 10^16) ~ 40 кг эквивалентной массы,
то есть примерно как аннигиляция 20 кг антивещества. А так как 1 кг эквивалентной массы соответствует примерно 20 мегатоннам в тротиловом эквиваленте, то взрыв получается мощностью в 40 * 20 ~ 800 Мт.
Ну, в общем, сильно жахнет…
Однако следует помнить,что зона поражения при взрыве растёт лишь пропорционально кубическому корню из его тротилового эквивалента. То есть Апофис окажется лишь в 2.4 раза разрушительнее «Царь-бомбы» мощностью в 58 Мт:
(800 / 58)^(1/3) ~ 2.4.
Конечно, Царь-бомба была подорвана на большой высоте, а каменный астероид наверняка долетит до поверхности. Это приведёт к большим (хотя и локальным) разрушениям, зато вспышка и воздействие на большом расстоянии окажется уже слабее, чем если бы взрыв произошёл в атмосфере (вспышка просто скроется за кривизной поверхности планеты).
Если же принять мощность взрыва вулкана Кракатау в 1883 году в 200 Мт, то его разрушительное воздействие падение Апофиса превзойдёт всего в 1.6 раза (кубический корень из 4).
Одним словом, удар окажется мощным, но — никакой тотальной или даже особо широкомасштабной катастрофы.
Можно сравнить с энергией землетрясений. Энергия камуфлетного (то есть не выходящего на поверхность) взрыва в 1 Мт эквивалента землетрясению магнитудой 6. При увеличении энергии взрыва в 1000 раз магнитуда меняется на 2 единицы, то есть взрыв в 1 кт дал бы магнитуду около 4. Соответственно, 800 Мт немного не дотянули бы до 8.
Если такое произойдёт в густонаселённой местности, последствия могут оказаться тяжёлыми — это уровень Китая 1976 года (около 240 тысяч жертв) или Турции 1999-го (около 20 тысяч). Но при том, по статистике, в год в мире примерно одно такое происходит — и, как правило, замечают его только сейсмологи. Вот, к примеру, в марте было:
https://tass.ru/proisshestviya/10839623
То есть последствия целиком определяются местностью, в которой происходит падение. Результат может быть от весьма серьёзного, хотя и локального катастрофического события, до вообще нулевого.
При расчётах многие подсознательно прикидывают, что произойдёт, если астероид упадёт в густонаселённом регионе. Другие варианты не рассматриваются.
Ну да, если бы взрыв в 800 Мт произошёл в середине Великой Китайской равнины, или посреди Токио, или в Западной Европе (причём не в Альпах, а где-то в районе Амстердама), последствия были бы ужасны. Но шансы на это крайне малы. Больше 70% вероятности, что астероид упадёт в воду. Теоретически при этом возможны цунами, но… Но даже землетрясение не всегда их порождает: зависит от особенностей соударения. Да и при попадании в центральную часть Тихого океана (например) до континентальных побережий волна ослабнет очень сильно.
Одним словом, Апофис — слишком маленький астероид для того, чтобы гарантированно нанести Земле какие-то серьёзные повреждения.
Что характерно, этот результат устойчив. Ну, допустим, скорость соударения оказалась в два раза выше, чем мы решили: не 11.2, а 22.4 км/сек. И каков же будет результат?
Мощность взрыва окажется выше в 4 раза (пропорционально квадрату скорости), но вот разрушительная сила вырастет всего в кубический корень из 4, то есть в 1.6 раза. А магнитуда землетрясения подрастёт всего ничего — на десятые доли… То есть ничего принципиально не меняется: как и сказано — локальное катастрофическое событие.
Если честно, вообще ниоткуда не следует, что подобные столкновения — такая уж редкость. В самом деле: упади астероид типа Апофиса, скажем, в XV веке где-то за пределами густонаселённых регионов… Точно ли мы вообще узнали бы об этом? Катастрофа калибра Тунгусского метеорита, со взрывом мощностью 10-40 Мт, совершенно точно до начала XX века имела шансы пройти незамеченной, произойди она над морем, Антарктидой и т.п.
Вполне вероятно, что подобные события не так уж и редки. Просто ничего особенного с миром при этом не происходит — вот их и не замечали прежде…
PS: По англоязычным источникам, плотность астероида Апофис оценивается в 2,6 — 3,2 г/см3, масса — примерно в 61 млн. т, размер же, по последним данным, определяется как 450 * 170 м, средний радиус – 185 м (диаметр, соответственно, 370 м). Но при таком размере плотность — исходя из указанной массы — всё равно оказывается ниже заявленной: что-то около 2.4 г/см3. Однако есть предположение, что Апофис имеет контактно-двойную структуру (то есть что это два астероида, лежащих друг на друге): это объяснило бы всё расхождения.
