Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 18 № 3538
i

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16, 17 и 18.

Кос­ми­че­ская обо­ро­на Земли

В Сол­неч­ной си­сте­ме пе­ре­ме­ща­ет­ся огром­ное ко­ли­че­ство асте­ро­и­дов. Ос­нов­ная их масса (более 98%) со­сре­до­то­че­на в глав­ном поясе асте­ро­и­дов (про­хо­дит между ор­би­та­ми Марса и Юпи­те­ра), в на­хо­дя­щем­ся за Неп­ту­ном поясе Кой­пе­ра, а также в об­ла­ке Оорта. Пе­ри­о­ди­че­ски не­ко­то­рые объ­ек­ты из этих об­ла­стей в ре­зуль­та­те столк­но­ве­ний с со­се­дя­ми и/или под воз­дей­стви­ем гра­ви­та­ции более круп­ных объ­ек­тов по­ки­да­ют при­выч­ные ор­би­ты и могут на­прав­лять­ся, на­при­мер, к Земле.

В 1993 году мир узнал, что к Юпи­те­ру летит ко­ме­та Шу­мей­ке­ра−Леви и не­из­беж­но столк­но­ве­ние. И в июле сле­ду­ю­ще­го года ко­ме­та в виде 21 фраг­мен­та вре­за­лась в Юпи­тер, причём самый боль­шой кусок вы­звал взрыв энер­ги­ей 6 мил­ли­о­нов ме­га­тонн в тро­ти­ло­вом эк­ви­ва­лен­те (6·106 Мт ТНТ). Это в 600 раз боль­ше, чем весь ядер­ный по­тен­ци­ал всех стран, об­ла­да­ю­щих ядер­ным ору­жи­ем. Ещё через 20 лет над Че­ля­бин­ском взо­рвал­ся срав­ни­тель­но не­боль­шой асте­ро­ид (17 м в по­пе­реч­ни­ке), удар­ная волна от ко­то­ро­го два­жды обо­гну­ла Землю. Взрыв по­вре­дил около 7000 зда­ний, ма­те­ри­аль­ный ущерб со­ста­вил почти мил­ли­ард руб­лей. Куда упадёт сле­ду­ю­щий асте­ро­ид?

В на­сто­я­щее время из­вест­но около 14 тысяч так на­зы­ва­е­мых око­ло­зем­ных объ­ек­тов, из них 879  — асте­ро­и­ды круп­нее 1 км в по­пе­реч­ни­ке. Эти объ­ек­ты труд­но об­на­ру­жить, они не­боль­шие по кос­ми­че­ским мас­шта­бам и тёмные. Аст­ро­но­мы счи­та­ют, что нам из­вест­но

около 55% не­бес­ных кам­ней круп­нее 300 м, около 15%  — круп­нее 100 м и менее 1%  — 30- мет­ро­вых. А всего, по оцен­кам учёных, вб­ли­зи Земли ле­та­ет по­ряд­ка 50 мил­ли­о­нов асте­ро­и­дов круп­нее 10 м.

Же­ла­тель­но об­на­ру­жи­вать их за­ра­нее. В Чи­лий­ских Андах стро­ит­ся те­ле­скоп, спе­ци­аль­но рас­счи­тан­ный на это. Он дол­жен быть готов в 2021 году, и тогда смо­жет каж­дую ночь де­лать более 800 па­но­рам­ных сним­ков неба на ка­ме­ру с очень вы­со­кой чётко­стью. Элек­тро­ни­ка будет ана­ли­зи­ро­вать сним­ки, разыс­ки­вая мел­кие, быст­ро ле­тя­щие, слабо све­тя­щи­е­ся объ­ек­ты. Рас­счи­ты­ва­ют, что в пер­вый год на­блю­де­ний си­сте­ма найдёт боль­ше близ­ких к Земле асте­ро­и­дов, чем все аст­ро­но­мы вме­сте до 2015 года. Зная па­ра­мет­ры орбит этих объ­ек­тов, можно опре­де­лить, на­сколь­ко ве­ро­ят­но их столк­но­ве­ние с нашей пла­не­той.

Аме­ри­кан­ским аст­ро­но­мом Р. Бин­зе­лом была раз­ра­бо­та­на ка­че­ствен­ная шкала оцен­ки опас­но­сти столк­но­ве­ния с Землёй асте­ро­и­дов и комет. Шкала была пред­став­ле­на на сим­по­зи­у­ме в Ту­ри­не и по­лу­чи­ла на­зва­ние в честь этого ита­льян­ско­го го­ро­да. В 1999 г. шкала была утвер­жде­на Меж­ду­на­род­ным Аст­ро­но­ми­че­ским Со­ю­зом. Ту­рин­ская шкала со­сто­ит из 10 пунк­тов, в со­от­вет­ствии с ко­то­ры­ми асте­ро­и­ды и дру­гие не­бес­ные тела клас­си­фи­ци­ру­ют­ся по сте­пе­ни опас­но­сти для Земли (см. ри­су­нок).

Ри­су­нок. Шкала сте­пе­ни опас­но­сти асте­ро­ид­ной атаки

После того как будут об­на­ру­же­ны опас­ные для Земли асте­ро­и­ды, что с ними де­лать? Земля про­ле­та­ет по ор­би­те рас­сто­я­ние, рав­ное сво­е­му диа­мет­ру, каж­дые 7,5 ми­ну­ты. Это зна­чит, что, за­мед­лив или уско­рив дви­же­ние асте­ро­и­да, на­це­лен­но­го на Землю, на не­сколь­ко минут, мы за­ста­вим его про­ле­теть мимо цели. На­сколь­ко боль­шую силу придётся при­ло­жить для этого, за­ви­сит от того, когда мы начнём её при­ла­гать. Если на­чать за 20 лет до столк­но­ве­ния, то за­мед­лять или уско­рять полёт асте­ро­и­да надо будет всего на 2 мм в се­кун­ду. Можно под­стре­лить асте­ро­ид ра­ке­той и сбить с пути, можно уста­но­вить на нём ион­ный ре­ак­тив­ный дви­га­тель и т. п.

Один из ост­ро­ум­ных спо­со­бов из­ме­нить ор­би­ту дви­же­ния асте­ро­и­да и не до­пу­стить столк­но­ве­ния с Землёй  — это по­ме­стить рядом с асте­ро­и­дом зонд опре­делённой (до­ста­точ­ной) массы. На каком фи­зи­че­ском за­ко­не ос­но­ван пред­ло­жен­ный спо­соб? Ответ по­яс­ни­те.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

На за­ко­не все­мир­но­го тя­го­те­ния. Между всеми мас­сив­ны­ми те­ла­ми в кос­мо­се дей­ству­ют силы тя­го­те­ния. Бла­го­да­ря тя­го­те­нию между зон­дом и асте­ро­и­дом по­след­не­му можно со­об­щить уско­ре­ние по на­прав­ле­нию дей­ствия силы тя­го­те­ния и тем самым из­ме­нить тра­ек­то­рию асте­ро­и­да

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Пред­став­лен пра­виль­ный ответ на во­прос, и при­ве­де­но до­ста­точ­ное обос­но­ва­ние, не со­дер­жа­щее оши­бок.2
Пред­став­лен пра­виль­ный ответ на по­став­лен­ный во­прос, но его обос­но­ва­ние не яв­ля­ет­ся до­ста­точ­ным.

ИЛИ Пред­став­ле­ны кор­рект­ные рас­суж­де­ния, при­во­дя­щие к пра­виль­но­му от­ве­ту, но ответ явно не сфор­му­ли­ро­ван.

1
Дру­гие слу­чаи, не удо­вле­тво­ря­ю­щие кри­те­ри­ям на 2 и 1 балл.0
Мак­си­маль­ный балл2
Источник: ВПР 2021 год по фи­зи­ке 11 класс. Ва­ри­ант 3
Раздел кодификатора ФИПИ: 2.4 Все­мир­ное тя­го­те­ние, закон все­мир­но­го тя­го­те­ния
1
Тип 16 № 3536
i

Какой циф­рой на ри­сун­ке обо­зна­че­на пла­не­та Марс?


2
Тип 17 № 3537
i

Со­глас­но Ту­рин­ской шкале ка­ко­го ха­рак­те­ра по­след­ствия про­изо­шли бы на Земле в слу­чае атаки ко­ме­той, ана­ло­гич­ной ко­ме­те Шу­мей­ке­ра-Леви?