Экологическая стабильность на Земле
Современная астрономия и космология дают обзор возможных космических катастроф, которые повлияли на эволюцию космоса и Земли в прошлом и которые снова ждут Землю, Солнечную систему и всю Вселенную в ближайшем или отдаленном будущем.
Библейские тексты Ветхого Завета сообщают о ряде катастроф в мировой истории. Точно так же мы находим предсказания будущих катастроф в некоторых текстах Нового Завета.
1. Бедствия в Библии
В ряде текстов Ветхого Завета мы находим очевидные ссылки на катастрофы, поразившие Землю и особенно ее жителей в «серой древности», но практически не более чем за несколько тысяч лет до начала христианской эры. Некоторые из них можно рассматривать скорее как символическую иллюстрацию библейского текста, но другие, скорее всего, имеют реалистичную основу. Точно так же в писаниях Нового Завета мы находим предсказания катастроф, которые произойдут до «конца света». Фундаменталисты воспринимают эти повествования буквально в своем толковании Библии и ищут соответствующие «научные» обоснования, которые, однако, часто противоречат открытиям современной науки, особенно физики, астрономии, палеонтологии и геологии. В частности, это относится к описанию «всемирного потопа» (Быт. 7), приводящего фундаменталистов к странным размышлениям о «верхних» водах над Землей и »
В книге Иисуса Навина (глава 10) говорится о прекращении действия солнца и луны, а также о градах, которые привели к смерти многих врагов. В свете современных знаний, при буквальном толковании, это означало бы остановку вращения Земли, то есть высвобождение 10 ^ 29 Дж вращательной энергии (это означало бы ужасную катастрофу), а затем ее восстановление или повторное снабжение той же вращательной энергии из неизвестного источника. Гораздо более вероятным было падение метеоритного дождя и последовавшая за ним «яркая ночь», вызванная рассеянием солнечного света на рассеянных частицах метеорита в высоких слоях атмосферы. (Подобное явление наблюдалось после взрыва знаменитого Тунгусского метеорита в 1908 году.)
Напротив, «конец света» предсказан пророком Исайей (гл. 13), словами Христа в Евангелиях (Матфея 24, Мк 13, Луки 21) и в Апокалипсисе (Откровение 8 и 16). Некоторые толкователи видят в сегодняшнем мире так много предсказаний в Библии, что они верят, что конец света близок. Однако знание естествознания ни в малейшей степени об этом не говорит. Как и в других случаях, я хотел бы напомнить вам, что Библия, безусловно, не учебник естественных наук, и поэтому безжалостные попытки привести библейское послание и предсказание катастроф в соответствие с открытиями современной науки - глупо. Намного более ценным кажется взглянуть на космические перспективы выживания человека и вселенной с точки зрения современных знаний в области астрономии, физики и космологии.
2. Космические катастрофы в истории Земли.
С научной точки зрения бедствия не являются исключительно негативным явлением. Крупные бедствия в конечном итоге могут даже принести плоды и дать жизнь. Сам акт образования Солнечной системы путем скопления частиц из кишечной газопылевой туманности, вероятно, связан с катастрофой - взрывом соседней очень массивной звезды, так называемой сверхновой. Эти взрывы необходимы для того, чтобы химические элементы попали в космос исключительно из звезд (т.е. практически все химические элементы, кроме водорода, гелия, лития, бериллия и бора).
После создания Земли как планеты около 4,5 миллиардов лет назад весьма вероятно, что произошла еще одна ключевая катастрофа – это касательное столкновение с Прамесиком, весящим около 1/10 массы Земли. Во время этой внезапной катастрофы было выделено около 10 ^ 32 Дж кинетической энергии, что в основном вызвало плавление и испарение Прамеси и значительной части мантии Земли. Затем из газового кольца вокруг Земли конденсировалась Луна и приобрела
примерно свой нынешний вид, но на гораздо меньшем расстоянии от Земли (вероятно, всего в 15000 км от центра Земли). Однако из-за приливного трения о океаны Луна постепенно удалялась от Земли, и в то же время вращение Земли замедлилось с первоначальных примерно 8 часов до текущего значения 24 часов. Сегодня вращение Земли увеличивается по мере увеличения средней продолжительности дня на 1,7 мс в столетие. Кроме того, тангенциальный удар Луны вызвал наклон оси вращения Земли под углом к плоскости орбиты,
Дальнейшие катастрофы на поверхности Земли были вызваны геологической активностью в мантии и земной коре, это выражалось в так называемой тектонике плит (движении континентов, расширении морского дна) и вулканизме. Тогда оба геологических механизма сопровождаются разрушительными землетрясениями. Эти процессы, вероятно, тесно связаны с естественной радиоактивностью мантии Земли, которая является источником тепла, вызывая пластичность горных пород, а также вулканические очаги и вулканы.
В геологии давно идет спор между актуалистами и катастрофистами. Первые признают только те геологические процессы, которые очевидны сегодня. Напротив, катастрофисты рассматривают относительно случайные и внезапные катаклизмы, радикально меняющие состояние земной поверхности. За последние два столетия актуалисты победили, но теперь ясно, что редкие катастрофы действительно произойдут и внезапно изменят условия жизни на Земле.
В основном это столкновения Земли с более мелкими телами солнечной системы (астероиды, ядра комет), которые происходят со скоростью от 11 до 72 км / с, что влечет за собой высвобождение значительной кинетической энергии за очень короткое время порядка минуты. Так совпало, что в июле 1994 года астрономы могли наблюдать столкновение ряда кометных ядер с планетой-гигантом Солнечной системы Юпитером. Последствия были отчетливо видны и подтвердили, что удар такого же материального тела на Земле будет всемирной катастрофой для всей земной жизни. Выделенная энергия была порядка 10- 24 Дж.
Практически уверен, что подобная катастрофа на Земле произошло 65 миллионов лет назад (на границе мезозоя и третичного геологических эпох), когда большая часть видов животных и растений внезапно вымерли. Однако даже эту катастрофу можно рассматривать положительно с точки зрения человеческого развития: в результате катастрофы стали появляться млекопитающие. В 1991 году геологи обнаружили полностью затопленный и погребенный кратер Чиксулуб на границе полуострова Юкатан и Мексиканского залива, первоначальная глубина которого 9 км и диаметр 300 км хорошо соответствуют расчетной энергии взрыва. Статистика показывает, что аналогичные разрушительные столкновения астероидов или кометных ядер с Землей происходят в среднем раз в 50 миллионов лет. Однако мнения не подтвердились, что это периодические столкновения, поэтому потребуются другие космической причины, основанные на гипотетическом втором компоненте двойной звездной системы Солнце + Немезида (звезда под названием Полынь?).
Однако ясно, что разрушительные энергии, которыми в настоящее время управляет человечество, все еще незначительны по сравнению с энергиями, которые трансформируются в Солнечной системе, и, в частности, их далеко не достаточно, чтобы разрушить Землю как планету. Однако человечество способно нарушить природный баланс, о чем свидетельствуют современные тенденции (рост парникового эффекта, истощение озонового слоя в атмосфере Земли, загрязнение суши, океанов и атмосферы планеты). Однако эти вредные эффекты не могут вызвать внезапную разрушительную глобальную катастрофу; однако они могут значительно ухудшить условия жизни людей и в конечном итоге привести к истреблению мирового населения. Таким суровым образом естественный баланс будет фактически восстановлен так, как меньшая по численности человеческая популяция будет относительно мало вмешиваться в естественные процессы своей деятельности.
Элементы устойчивости окружающей среды на Земле.
Жизнь на Земле встречается только в тонком слое на границе раздела земной коры и атмосферы, особенно в гидросфере.
Толщина биосферы составляет всего два десятка километров (при радиусе Земли около 6400 км); объем поэтому занимает всего 0,3 промилли объема Земли! Физические и химические условия в этом слое невероятно стабильны. Это связано с постоянной мощностью излучения Солнца, которая колеблется максимум на 0,3 промилли в течение тысячелетий, и, конечно же, с постоянной орбитой Земли вокруг Солнца. Еще один важный фактор - наличие жидкой воды, особенно в Мировом океане, которая является фантастически хорошо настроенным термостатом. В этом смысле Земля - уникальная планета в Солнечной системе так, как на ближайших соседних планетах Венере и Марсе вообще нет жидкой воды на поверхности и условий для жизни там точно сегодня нет. Благодаря океанам Земля в прошлом не охлаждалась и не перегревалась.
Средняя температура поверхности Земли в настоящее время составляет + 15 ° C, что примерно на 30 ° C больше, чем у планеты в том же положении по отношению к Солнцу, но без атмосферы Земли. Разница связана с так называемым парниковым эффектом: некоторые атмосферные газы хорошо пропускают видимое излучение Солнца к поверхности земли, которая нагревается и излучает обратно в космос в основном тепловое инфракрасное излучение. Однако «парниковые газы» непроницаемы для этого инфракрасного излучения, поэтому это излучение способствует повышению средней температуры Земли. Основными парниковыми газами являются водяной пар, двуокись углерода и метан.
Однако искусственные хлорфторуглероды имеют аналогичный эффект, который также разрушает защитный озоновый слой в высоких слоях атмосферы Земли (это создает знаменитые озоновые дыры в антарктическом регионе во время наступления весны в южном полушарии). Озоновый слой обычно не дает опасному для жизни ультрафиолетовому излучению Солнца достигать поверхности Земли. Существование озонового слоя тесно связано с наличием кислорода в атмосфере Земли. Еще 700 миллионов лет назад в атмосфере Земли было так мало кислорода, что озоновому слою невозможно было образовываться. В то время, когда не существовало озонового слоя, жизнь на Земле была ограничена более глубокими зонами в морях и озерах (вода обильно поглощает ультрафиолетовое излучение).
Поверхность Земли защищена от воздействия электрически заряженных частиц космического излучения и особенно так называемого солнечного ветра геомагнитным полем, имеющим характер диполя с магнитной осью, слегка наклоненной к оси вращения. Эксперты ищут происхождение геомагнитного поля в динамо-эффекте, когда токопроводящие слои текут в преимущественно металлическом ядре Земли со скоростью несколько метров в час по сравнению с аналогичными слоями во внутренней мантии Земли. Геологи только недавно открыли самый длинный гомеостатический цикл на Земле. Увеличение присутствия углекислого газа в атмосфере означает увеличение величины парникового эффекта и, следовательно, общее потепление Земли. Это увеличивает испарение воды из рек, озер и, особенно, океанов, что приводит к более сильным дождям. Капли воды выщелачивают из атмосферы углекислый газ, который поглощается планктоном на поверхности океанов, который включает его в свои организмы. Когда планктон умирает, его остатки падают на дно океана, где углекислый газ превращается в известняк (CaCO3). Из-за смещения литосферных плит известняк скользит по земной коре во внешнюю оболочку на глубине, где он плавится в результате магматического нагрева. Таким образом, через вулканы выделяемый таким образом углекислый газ возвращается в атмосферу Земли и, таким образом, снова влияет на величину парникового эффекта. Весь цикл длится около полумиллиарда лет
3. Космическое вмешательство в естественный баланс на Земле.
Если взрывы сверхновых звезд важны для доставки биогенных химикатов в космос, а взрыв анонимной сверхновой, вероятно, вызвал гравитационный коллапс кластера межзвездных облаков, которые позже сформировали Солнечную систему, будущий взрыв очень близкой сверхновой может дать жизнь на Земле. Например, если бы Солнце превратилось в сверхновую, большинство планет Солнечной системы немедленно испарилось бы. К счастью, ясно, что Солнце никогда не превратится в новую или сверхновую. Необходимым условием взрыва новой звезды является двойная звездная система, в которой одним из компонентов является белый карлик. Необходимым условием взрыва сверхновой является либо наличие звезды в двойной звезде, либо минимальная масса одинокой звезды, превышающая массу Солнца более чем в восемь раз. Так что опасность только от чужих звезд, которые взорвались бы, как сверхновые, на расстоянии менее 30 световых лет от Солнца. Наблюдения сверхновых в инопланетных галактиках и связанные с ними расчеты показывают, что основной риск близких взрывов - это приток энергетического излучения в атмосферу Земли, который нарушит стабильность озонового слоя - это уничтожит жизнь на суше из-за того, что ультрафиолетовое излучение Солнца достигнет поверхности Земли.
В настоящее время единственным потенциально опасным объектом на таком расстоянии является Сириус, находящийся на расстоянии 9 световых лет. Это двойная звезда, у которой второй компонент - компактный белый карлик. Однако, прежде чем система войдет в фазу, в которой будет существовать риск взрыва, из-за собственного (случайного) движения Сириуса к Солнцу, расстояние Сирииуса от Солнца увеличится настолько, что не нанесет вреда нашим потомкам. Однако не исключено, что потенциальная сверхновая, о которой мы даже не знаем, достигнет критического расстояния ниже 30 световых лет из-за собственных движений звезды. Невозможно вычислить расстояния между звездами в Галактике и Солнцем на миллион лет и более в будущем. Однако почти наверняка за время существования Солнечной системы взрывы сверхновых уже произошли возле Солнца, и жизнь на Земле не была уничтожена.
Еще одним и действительно более вероятным риском для жизни на Земле могут быть изменения параметров земной орбиты. Из-за гравитационных возмущений параметры орбиты Земли постоянно меняются, т. е. эксцентриситет орбитального эллипса, наклон оси вращения к плоскости эклиптики и сезоны относительно «времен года». Это изменяет среднюю освещенность определенных участков земной поверхности и, следовательно, среднюю температуру (Brocker and Denton, 1990). Еще в 1920-х годах Миланкович показал, что колебания средней температуры поверхности Земли в геологическом прошлом соответствуют циклам колебаний параметров орбиты Земли - таким образом, знаменитые ледниковые периоды образуются с интервалом в несколько десятков тысяч лет. Однако, поскольку изменения параметров орбиты Земли невелики, не может быть необратимого замерзания или перегрева океанов таким образом.
Геологи в сотрудничестве с геофизиками также обнаружили явные свидетельства колебаний магнитного поля Земли и своеобразного перемещения магнитных полюсов вокруг земного шара - иногда даже полюса образно меняют полярность (Фуллер, 1987). Высказывались опасения, что в фазе «смены полярности» индукция магнитного поля Земли упадет до нуля, лишив Землю защиты от вторжения энергетически электрически заряженных частиц солнечного ветра и космического излучения. Это, безусловно, привело бы к исчезновению животных и растений. Эти изменения полярности, на самом деле, очень многочисленны в масштабе времени менее ста тысяч лет, и, поскольку палеонтологи не обнаружили никакой связи между изменением полярности магнитного поля и исчезновением животных, это, вероятно, и в данном случае не является критичным. Скорее всего, магнитная индукция на Земле никогда не упадет до нуля.
Вопреки распространенному мнению, людям или другим животным не угрожают магнитные бури, вызванные солнечными вспышками - это очень незначительные колебания магнитного поля Земли. Несмотря на различные страхи, солнечная активность не может нанести вред человеку под магнитосферным щитом Земли - действительно удивительно, что все устроено так, что Солнце снабжает нас энергией, необходимой для жизни, без каких-либо мешающих эффектов - они надежно экранируются атмосферой Земли в сотрудничестве с магнитосферой .
Сразу отмечу, что Земля также защищена от проникновения радиоволн с длиной волны более 15 метров- это обеспечивает ионосфера Земли. Однако интенсивность радиоволн из космоса настолько мала, что не представляет для нас никакой опасности, даже если ионосфера полностью исчезнет (мы просто не сможем слушать коротковолновые радиостанции с другой стороны земного шара).
Только в масштабе времени, в миллиарды лет появятся риски, которые могут быть критическими (Chapman and Morrison, 1989). Относительно наименьшая опасность - это будущее столкновение с Землей астероидов или ядер комет. На сегодняшнем уровне астрономии и космонавтики можно на много лет вперед идентифицировать тело больших размеров (более 1 км в диаметре), которое может поразить нас и вызвать глобальную катастрофу, подобную той, которая произошла 65 миллионов лет назад. Если мы осознаем такую опасность на пятьдесят лет вперед, средства космонавтики могут изменить траекторию объекта во времени так, чтобы он безопасно и навсегда пересек Землю (Smith, 1992).
Другой проблемой могут быть значительные изменения параметров орбиты Земли. Диапазон, так называемой экосферы, в которой формируется гомеостаз Земли, удивительно узок - от 142 до 152 миллионов км, при этом надо учесть, что среднее расстояние Земли от Солнца составляет около 150 миллионов км. Недавние расчеты на суперкомпьютерах неожиданно показали, что в масштабе времени, превышающем полмиллиарда лет, параметры орбиты Земли подвержены хаотическим воздействиям и могут внезапно очень сильно измениться. Однако самый важный параметр, то есть среднее расстояние Земли от Солнца, исключительно устойчив к хаосу ...
В конце концов, оказывается, что есть одно серьезное космическое явление, против которого мы бессильны в данный момент, и это долговременная эволюция Солнца. Солнце, по сути, является чрезвычайно стабильным термоядерным реактором, но с ограниченным количеством ядерного «топлива» - водорода. Таким образом, в конечном итоге развитие Солнца происходит из-за взаимодействия или несоответствия между производством термоядерной энергии внутри Солнца и самой постоянной гравитацией.
Недавние расчеты показали, что в будущем мощность излучения Солнца будет неуклонно увеличиваться, и примерно через миллиард лет это приведет к испарению воды в океанах Земли. Через 3,5 миллиарда лет мощность излучения Солнца увеличится на целых 40% по сравнению с сегодняшним днем, уничтожив любую жизнь на Земле. Через 6,5 миллиардов лет Солнце превратится в красного гиганта, то есть его будущий радиус почти достигнет сегодняшней земной орбиты. Однако Солнце теряет настолько много массы, что гравитационная связь между Солнцем и Землей ослабевает, и Земля переместится в область, где Марс вращается вокруг Солнца сегодня (естественно, он также будет удаляться от Солнца, поэтому опасности столкновения с Марсом нет). Однако даже на таком большом расстоянии Земля будет так нагрета, что испарится. Такая же участь естественным образом постигнет раньше Меркурия и Венеры, и, скорее всего, Марса.
Эпизод с Солнцем - красным гигантом - астрономически быстро заканчивается, и остальная часть Солнца коллапсирует в компактное образование - плотный и светящийся белый карлик. Большие планеты продолжат вращаться по орбите, начиная с Юпитера и крошечной двойной планеты Плутон-Харон, на большом расстоянии. Затем в масштабе времени, около 100 миллиардов лет Солнце остывает до так называемого черного карлика, который, согласно современным знаниям, должен быть неизменной заключительной стадией его развития.
4. Конец вселенной?
Солнечная система, естественно, представляет собой крошечную часть Млечного Пути - Галактику и еще меньше, как порошок в космосе, о котором мы до сих пор не знаем, является ли он пространственно конечным или бесконечным. Согласно стандартной космологической теории Большого взрыва, мы полагаем, что Вселенная возникла около 15 миллиардов лет назад, и с тех пор расширяется (все более и более медленно). Однако мы не знаем, остановится ли это расширение в будущем и превратится ли в сокращение, или оно будет продолжаться, хотя и все более медленными темпами, но всегда.
Я имею в виду недавно опубликованную книгу Пола Дэвиса (1994), в которой подробно обсуждаются оба основных варианта. Короче говоря, если расширение остановится и Вселенная сократится, тогда она в конечном итоге окажется в так называемом большом крахе, который будет иметь несколько схожие черты с Большим взрывом в ее начале, то есть невообразимо высокую среднюю плотность и температуру (горячий конец света). ). Задолго до Великой депрессии все планеты и звезды во Вселенной погибнут, материя рассыплется на мельчайшие частицы, а умирающая Вселенная потеряет всякую внутреннюю структуру. Этот горячий конец наступит не раньше, чем через 150 миллиардов лет.
Однако, если расширение Вселенной никогда не прекратится,то Она будет существовать вечно во времени, но за счет того, что средняя плотность вещества в ней будет постоянно падать практически до нуля, а средняя температура вещества приблизится к так называемому абсолютному термодинамическому нулю (-273 ° C). Разумным обитателям столь поздней Вселенной грозит неизбежный энергетический кризис - ни энергия, ни материя не будут доступны для любой трансформации. Согласно Дайсону (1979), периодическая гибернация цивилизации может быть аварийным решением, но это, конечно, только предположение.
Однако спекуляции также касаются возможностей фазовых переходов в нашей Вселенной, которые являются следствием квантовой теории. Например, возможно, что физический вакуум в космосе все еще находится в возбужденном состоянии и может спонтанно или «принудительно» перейти в состояние с более низкой плотностью энергии. Это может вызвать величайшую катастрофу, какую только можно представить, в которой Вселенная превратится в «нечто другое» - вселенную с другими физическими свойствами. Дэвис также подробно описывает эти «сценарии» в цитируемой книге. Хотя такие соображения основаны на оригинальных работах многих современных физиков и космологов, в действительности они не сильно отличаются от научной фантастики. В частности, практически невозможно каким-либо образом проверить их правдоподобие, учитывая чрезмерную экстраполяцию сегодняшних знаний о законах физики в очень далекое будущее. Однако соображения такого типа очень ценны для философов и, вероятно, также для богословов. Они указывают на совершенно новый взгляд на вопросы, которые естественным образом приходят в голову, когда мы читаем вводные главы первой книги Ветхого Завета, а также когда мы начинаем думать о тайне, скрытой в последней книге Нового Завета Апокалипсисе.
"Голосовой Копирайтинг" Готовый Сверхприбыльный Бизнес без вложений!
Набор текстов голосом с потрясающей скоростью и точностью до 99% Ваша возможность получать более 1000$ в мес. на биржах копирайта. Набрать книгу занимает 1 день! Наполнить сайт или блог контентом теперь не проблема. Можно установить как сервис себе на сайт.
link: https://clck.ru/TKyv7