Космонавтика и экологические проблемы

Возвращаясь к  проблемам экологии околоземного космического пространства, отметим, что целесообразно  для обозначения всего круга  вопросов, связанных с контролем только антропогенных воздействий, использовать термин "мониторинг" околоземного космического пространства. Этим подчеркивается отличие этого термина от определения космического мониторинга, смысл и назначение которого пояснены выше. По аналогии с рассмотренными ранее проблемами мониторинга биосферы задачи мониторинга околоземного космического пространства можно определить следующим образом: наблюдение и контроль изменений состояния околоземного пространства в результате антропогенных воздействий; выработка критериев антропогенных воздействий на это пространство и методов оценки качества состояния околоземной среды как части природной среды, разработка прогноза возможных последствий возрастающей антропогенной "нагрузки" на околоземное космическое пространство.

Мониторинг  околоземного космического пространства должен основываться на проведении регулярных измерений и наблюдений наиболее важных параметров, характеризующих "качество" околоземной космической среды  и ее изменения в результате антропогенных воздействий. При этом сразу возникает вопрос: какие параметры надо измерять и с какими требованиями к пространственной и временной частоте измерений? Ведь контроль антропогенных факторов и явлений в околоземном космическом пространстве затруднен из-за значительной естественной изменчивости среды. При этом необходимо решить комплекс проблем, связанных с разработкой методик и технических средств контроля, подготовкой и организацией систем наблюдений и измерений. Основой контроля околоземной космической среды должны стать прямые и дистанционные измерения параметров околоземного космического пространства с использованием аппаратуры, установленной на космических аппаратах, поскольку только космические средства наблюдений могут обеспечить глобальный и оперативный контроль за состоянием околоземной среды в естественных условиях и при антропогенных воздействиях.

8. Космические  методы экологического мониторинга

В основе экологии, как экспериментальной науки, лежат  наблюдения и контроль, или, как принято называть, мониторинг антропогенных и неантропогенных изменений состояния окружающей среды. Все возрастающую роль в комплексном мониторинге природной среды играют дистанционные методы исследований, наблюдения и контроля с использованием космической техники.

Космический мониторинг обладает рядом важных преимуществ  по сравнению с другими методами наблюдения и контроля загрязнений  природной среды, обеспечивая высокий  уровень обобщения данных по загрязнению  среды, глобальный охват антропогенных  эффектов, оперативность получения информации по экологической ситуации в различных областях земного шара. Космический мониторинг существенно дополняет наземные, самолетные и корабельные средства наблюдений и контроля природной среды и позволяет объединить данные о состоянии окружающей среды на основе информации, полученной из космоса. Исследования Земли из космоса позволяют определить целую гамму важнейших экологических параметров экосистемы, таких как:

температурные режимы океана, материков, атмосферы  на разных уровнях;

контроль океанических течений;

определение динамики открытых и закрытых водных бассейнов;

определение концентрации планктона в морях и океанах, солености воды;

изучение явлений  деградации почвенного покрова;

исследование  динамики лесных массивов, лесных и степных пожаров;

исследование  всех типов загрязнений атмосферы  и гидросферы;

исследование  явлений вулканизма и их влияния  на состояние экосистемы и др.

Развитие новых  методов экологического мониторинга  должно, по нашему мнению, находить отражение  в экологическом образовании.

Краткая история  развития космических методов мониторинга. Космическая группировка, обеспечивающая глобальный экологический контроль. В данной теме рассматриваются такие  вопросы, как описание космической  группировки, существующей в настоящее время, образованной тремя основными составляющими: группировки американского космического агентства NASA, европейского космического агентства ESA и российского космического агентства.

При анализе  приборов и устройств, применяемых  для космического экологического мониторинга, мы опираемся на подробное изучение наиболее передовых проектов:

На борту  спутника установлено оборудование, позволяющее вести наблюдение за состоянием атмосферы, изменениями  климата, глобальным потеплением, динамикой  суши и океана. Наблюдение ведется в различных диапазонах видимого, инфракрасного и радиоизлучения с разрешением до 5 м.Проект американского космического агентства "SOHO" Позволяет проводить всесторонние исследования явлений солнечной активности и обеспечивает постоянный контроль за одними из важнейших внешних экологических факторов - солнечными факторами - уровнями электромагнитного и корпускулярного солнечного излучения, поступающего на Землю.

9.Экологические  последствия падения Тунгусского  метеорита.

Космический феномен, обозначаемый в литературе как падение  Тунгусского метеорита", представляет собой уникальную по своим масштабам  катастрофу космического происхождения  за время письменной истории человечества. При анализе и интерпретации многочисленных, связанных с ним явлений, необходимо иметь в виду, что сам термин "падение Тунгусского метеорита" неадекватен и представляет собою дань истории разработки проблемы, потому что, как установлено достаточно определенно, "падения", т.е. удара космического тела о поверхность Земли по крайней мере в районе эпицентра Тунгусского взрыва не произошло,а использование понятия "метеорит" также в высшей степени условно, поскольку природа Тунгусского космического объекта до недавнего времени не установлена (кометная его природа является вероятным, но не доказанным и тем более не единственным предполагаемым вариантом).

В результате большого объема работ по проблеме Тунгусского  метеорита, выполненных советскими и зарубежными исследователями преимущественно в послевоенные годы были определены основные параметры Тунгусской катастрофы, которые могут быть охарактеризованы следующим образом:  
- направление движения тела - с В-Ю-В на 3-С-З ( на последнем этапе его полета непосредственно перед взрывом возможен " поворот" на 15 — 20°; после основного выделения энергии, налицо следы рико шета в плотных слоях атмосферы с последующим пролетом тела по продолжению траектории.  
- энергия взрыва - 1023-1024 эрг, наиболее вероятный тротиловый эквивалент - 20-30 Мегатонн;  
- доля световой энергии в общем балансе Тунгусского взрыва - около 10  
- площадь разрушенного массива - 2150+ 25 км2; - 
форма области разрушений - двулепестковая, с эксцентричным расположением эпицентра и с выемкой в "передней" ее части;  
- площадь лесного пожара, вызванного Тунгусским взрывом, со измерима с площадью вывала леса;  
- геофизические явления, сопровождавшие Тунгусский взрыв:  
1) сейсм, зарегистрированный в Иркутске, Тбилиси, Слуцке и Йене;  
2) барические возмущения, отмеченные глобально;  
3)локальная магнитная буря, продолжительностью более 3 часов, зарегистрированная в Иркутске; 
4) аномалии ночного и сумеречного неба (светящиеся облака. пестрые зори, усиление общей эмиссии ночного неба) с 30.06. по 2.07.1908 г., охватившее пространство, ограниченное на востоке Ени сеем, с юга - линией Ташкент - Ставрополь - Севастополь - Бордо, с запада побережьем Атлантического океана;  
5) изменении атмосферной поляризации, проявившейся в форме нарушений дрейфа точек Араго и Бабине;  
6) актинометрические нарушения, отмеченные в августе 1908 г. в Западном полушарии обсерваторией Маунт-Вилсон (Калифорния).

Вещественный  состав Тунгусского космического объекта  не определен. Неоднократно сообщавшиеся находки мелкодисперсного космического материала в районе катастрофы не дают пока возможности надежно отделить его от фоновых выпадений метеорной пыли. Вблизи эпицентра взрыва обнаружены изотопные ( по свинцу, водороду и углероду) и элементные ( по иридию, по ряду халькофильных элементов и по редким землям) аномалии, которые интерпретируются в ряде источников как следствие выпадения вещества Тунгусского метеорита, хотя не исключена возможность и чисто земного их происхождения.

В районе Тунгусской катастрофы обнаружены нарушения термолюминесценции горных пород и минеральной компоненты почв, одним из вероятных объяснений которых является присутствие в спектре излучений, генерированных Тунгусским взрывом, жесткой компоненты, однако этот вопрос нуждается в дальнейшем изучении. Радиоактивность в эпицентре Тунгусского взрыва примерно в 1,5 раза выше, чем на периферии района катастрофы, природа этих явлений не выяснена.

На территории района разрушений, вызванных Тунгусской катастрофой, выявлены нарушения палеомагнитных свойств почвы, позволяющие предполагать мощный электромагнитный импульс в момент пролета и разрушения Тунгусского космического тела.

Совокупные  действия факторов, сопровождавших Тунгусский взрыв или явившиеся его следствием - взрывная волна, термическое воздействие, возможные выпадения космического материала, электромагнитные возмущения и т.д. - дают основания предполагать наличие комплекса экологических и генетических последствий Тунгусской катастрофы, вызвавшей одномоментные разрушения биоценозов на большой территории и индуцировавшей тем самым долговременный процесс восстановления биосферных нарушений.

Исследование  этих явлений представляет собой  актуальную задачу по двум причинам.

Во-первых, закономерности, выявляемые на примере Тунгусского  взрыва, могут быть ,по видимому, в  той или иной мере распространены на другие катастрофы природного или антропогенного проис хождения.

Во-вторых, не исключено, что специфический и уникальный характер Тунгусской катастрофы - могут обусловить и уникальные и специфические черты экологических нарушений, что само по себе может иметь первостепенный научный интерес.

Исследования, систематически проводившиеся по обоим  направлениям на протяжении ряда лет, и полученная информация подтверждают предположения о наличии в спектре последствий Тунгусской катастрофы этих эффектов обеих категорий.

К первой из них  относятся данные о закономерностях  восстановления местных и общих биоценозов района, описанием видового состава флоры и другим смежным вопросам, полученным Ю.М.Емельяновым, В.М.Некрасовым и группой сотрудников НИИ биологии и биофизики при ТГУ. Они свидетельствуют о развитии после катастрофы крупномасштабных восстановительных процессов, которые привели на рубеже 60-70-х годов к восстановлению тайги и болот в районе катастрофы.Один из существенных в этом плане результатов состоит в выявлении эффекта ускоренного прироста деревьев, который состоит в резком ускорении роста как переживших катастрофу деревьев, так и послекатастрофного леса. В то время как для лесов района характерны леса 5, 4 и 3-го бонитетов, в ряде точек района после катастрофы сформировались насаждения 2-го бонитета. Эффект ускоренного прироста прослеживается до сих пор и инвариантен по отношению к видовому составу деревьев.

По поводу его  природы высказаны две точки  зрения. Согласно одной, он объясняется чисто экологическими моментами и со специфическим действием Тунгусского взрыва не связан. Этот подход, который можно было бы обозначить как традиционный, встречается, однако, с определенными трудностями.

Во-первых, топография "ускоренного прироста" не соответствует ни топографии лесного пожара, ни топографии вывала. Нередко ускоренный прирост не наблюдается там, где есть пожар и вывал и, напротив, прослеживается там, где их нет.

Во-вторых, факторный  анализ выявляет его привязку к проекции траектории, и именно этот фактор является для данного эффекта определяющим.

В-третьих, Ю.М.Емельяновым  с соавторами (1967 г.) показано, что  расчетный центр эффекта находится  на северо-западе от эпицентра, далеко за пределами лесного пожара и вывала леса, вызванного взрывной волной Тунгусского метеорита. Все это позволяет предполагать возможность объяснения эффекта ускорения природы стимулирующим действием специфических микроэлементов Тунгусского взрыва - по Ю.М.Емельянову, стимулирующим действием космического материала. Это предположение проверялось экспериментально С.П.Голенецким с соавторами (1980-1988), использующим в модельных экспериментах микроэлементные смеси, иммитирующие предполагаемый в рамках кометной гипотезы - микроэлементный состав Тунгусского метеорита и С.А.Кухарской с соавторами (1976-1980), проводившей аналогичные эксперименты с экстрактами почв из района катастрофы. Полученные С.П.Голенецким результаты свидетельствуют о высокой эффективности испытанных смесей, что несомненно свидетельствует о биологической эффективности микроэлементов, но вряд ли может быть принято как однозначное доказательство механизма изучаемого послекатастрофного эффекта, т.к. природа и тем более элементный состав Тунгусского метеорита остаются пока не выяснены. Что касается работы С.А.Кухарской, то ею показано стимулирующее прорастание семян действие почвенных экстрактов из района катастрофы, с высокой степенью коррелирующее с содержанием в экстрактах редкоземельных элементов. Последнее обстоятельство не должно быть обойдено вниманием: в районе эпицентра Тунгусской катастрофы имеет место повышенное содержание в почвах, растительности и в катастрофном слое торфа редкоземельных элементов. Очевидно, что этот эффект нуждается в дальнейшем углубленном изучении и расшифровка его механизма может иметь прямое отношение к вопросу о вещественном составе Тунгусского метеорита.

Попытка выявления  специфических факторов в действии Тунгусского взрыва была начата в 1963 г. по инициативе Г.Ф.Плеханова и имеет своею целью поиски в районе эпицентра радиоционных мутантов сосны. Учащения морфологических нарушений и уродств обнаружено при этом не было, однако статистическая обработка полученного морфологического материала с использованием специальных алгоритмов, привела Ю.А.Драгавцева (1978г.) к заключению о наличии в районе проекции траектории метеорита и в эпицентре взрыва строго локализованной зоны резкого повышения генотипической изменчивости, проявляющейся в форме малых мутаций. Эффект высокодостоверен и строго "привязывается" к особым зонам района (эпицентр, проекция траектории). На основании изучения топографии этого эффекта удается определить траекторию почти с такой же точностью, как и по вывалу леса.