Методи системного аналізу в екологічних дослідженнях

     Отже, існує різноманітність способів і прийомів математичного моделювання, причому в назві математичної моделі часто відбивається назва  того чи іншого математичного методу, що застосовується при побудові моделей. Наприклад, розрізняють моделі дискретні  і неперервні, детерміністичні і  стохастичні, аналогові і символічні та ін Властивості математико-екологічних  моделей є те, що вони виступають не лише в ролі посередника між  дослідником і об’єктом дослідження, а й проміжним об’єктом між  теорією та дійсністю, відбиваючи певну  одиничну, індивідуальну систему.

     Математична мова у процесі моделювання використовується для опису у більшості випадків сформованої на основі еколого-географічних теорій і концепцій задачі дослідження  об’єкта.

     Попри всі переваги методу математичного  моделювання не можна не відзначити, що нерідко відсутність чітких уявлень  про характеристики цих процесів (явищ) підміняються наведенням великої  кількості експериментальних даних, а за теоретичне (модельне) описування видається підібраний емпіричний вираз (одна або кілька формул) без зазначення границі області його застосування. Такий напівемпіричний опис може не мати нічого спільного з реальним процесом (явищем), особливо в тій  частині області застосування моделі, яка лежить поза границею адекватності, що й робить побудовану модель мало ефективною. Ось чому тільки та математична  модель, яка описує суть процесу  чи явища, розкриває закономірності їх проходження і є адекватною в математичному описуванні окремих  характеристик реальної системи.

6. Вірогідність космічної  катастрофи на  планеті Земля

     Під час геодезичних вимірів у  штатах Північна й Південна Кароліна проводили численні аерофотознімання. На знімках виявилися чітко видні  ряди метеоритних лійок. Їх налічувалося близько 3000, у тому числі близько 100 діаметром більше 1,5 км! Розміри й загальна кількість кратерів свідчили про те, що в доісторичні часи тут відбувся вибух астероїда з радіусом близько 10 км.

     Учені думають, що цей астероїд вибухнув в  атмосфері в результаті перегріву, розкидавши осколки на площі в 6-7 тис. кв. км. Якби  Північна Америка  була заселена, то повному руйнуванню піддалася б третина континенту. Ще більш великий астероїд, точніше  мала планета, міг би змести всі міста  півкулі.

     На  щастя, подібні події відбуваються рідко. Із із такою планетою, як Ерос (радіус 17 км), трапляється один раз  за 4 млрд. років, що порівнянно з віком  Землі. А от падіння небесного  тіла, здатного погубити Європу, цілком реально: 100-200 млн. років. Ще небезпечніше зустріч із кометою. У момент розриву  ядра середньої величини (з радіусом близько 10 км) вивільнилася б енергія, рівна вибуху 500 тис. водневих бомб. Це поклало б кінець нашої цивілізації.

     Імовірність подібної події теж оцінюється в 100-200 млн. років. Але й "рядові" астероїди здатні привести до катастрофічних наслідків. При падінні боліда кілометрового  радіуса може загинути така країна, як Швейцарія, двокілометрового - Іберійський  півострів.

     З початку цього року повз нас пролетіли 25 астероїдів, серед яких були й досить великі - з діаметром 1, 2 й 5 км. Максимальна  швидкість досягала 27 км у секунду, що у випадку влучення викликало  б незлічимі нещастя. По щастю, всі  вони пронеслися в декількох млн.км. від Землі, тобто  далеко за орбітою  Місяця. Тому особливого занепокоєння це не викликало.

     Нині  астрономи здатні зафіксувати навіть об'єкт величиною зі шкільний глобус і загодя визначити його швидкість  і масу. Так, уже відомо, що в 2024 році великий астероїд пролетить порівняно  близько, але ніяк не торкнеться нашої  планети. Однак не варто думати, що нам більше нічого не загрожує до зазначеного  строку.

     "Малі" планети

     Зі  шкільного років ми знаємо, що навколо  Сонця обертаються дев'ять планет. Але азбучна істина досить відносна. Насправді   в Сонячній системі  сотні тисяч так званих "малих" планет. До початку нинішнього століття визначені орбіти всього лише 1-2% цих небесних тел. Знаменитий англійський астроном Вільям Гершель назвав їх "зіркоподібними". Перший і самого великий з такого астероїдів був відкритий в 1801 році італійським астрономом Джузеппе Пиацци. Йому привласнили ім'я римської богині Цереры. З тієї пори повелося давати їм імена античних богинь, але планет-карликів виявилося так багато, що довелося відступити від традиції. Так, астероїд № 12 присвятили англійській королеві Вікторії, № 45 - дружині Наполеона ІІІ імператриці Євгенії. Коли ж й отут намітилася криза, узялися за чоловічу половину небожителів.

     І це лише запізніла справедливість, тому що в пам'яті людства запам'яталися  такі космічні катастрофи, як падіння  Фаетона й, цілком імовірно, Икара, що й було вбрано в міфологічну форму. Саме про такий рід подіях оповідає Платон у легенді про загибель Атлантиди: "Адже й у вас передається  сказання, начебто ніколи Фаетон, син  Сонця, пустивши колісницю свого  батька... підпалив усе на Землі, та й  загинув самими, ураженими блискавками. Це розповідається, звичайно, у вигляді  міфу, але під ним ховається  та істина, що світила, що рухаються  в небі й навкруги Землі, ухиляються зі шляхи й... винищується всі, що перебуває на Землі, за допомогою  сильного вогню".

     Дивно точне й сучасне тлумачення міфу! Єгипетський жрець, від імені  якого ведеться розповідь, тисячу разів  прав. Численні астероїди, що летять майже  по кругових орбітах між Юпітером і Марсом, являють собою останки  ніколи, що вибухнула планети, що не уступає по масі тому ж Марсу. Віддаючи данину прекрасному міфу, учені нарекли  її Фаетоном.

     "Чилам  Балам" (жрецький кодекс майя) запам'ятав саме таку подію: "Ішов  вогненний дощ, Земля покрилася  попелом, камені й дерева хилилися  до Землі... З неба зірвався  Великий Змій... і на Землю впала  його шкіра й шматки його  костей... а стріли попадали в  сиріт і старих, у вдівців і  вдів... І вони знайшли собі  могилу на березі моря. Тоді  заюшили жахливі хвилі. Небо  разом з Великим Змієм звалилося  на Землю й з її".

       Чи йде мова про одне й  те саме космічному катаклізмі  або їх було трохи? Але де  б не звалилися астероїди, будь  те в Центральній Америці або  ж в Атлантиці, як у Платона,  але пам'ять про катастрофи  владно впечаталась на згадку  людства. 

     Подібних, а те й більше руйнівних зіткнень, наша Земля пережила безліч. Нинішня  Мексиканська затока - зримий наслідок катастрофи, случившейся за мільйони років до появи людини. У вогненний  кратер, що утворився при зіткненні, заюшили води океану. Сонце ледь переглядало крізь суцільну завісу попелу й пари, що привело до похолодання  й настання льодів. Різка зміна  клімату змінила хід еволюції й, як наслідок, викликала повсюдну загибель динозаврів. У виграші виявилися  дрібні в ту пору ссавці, а в остаточному  підсумку й ми, грішні.

     Наприкінці  жовтня - початку листопада 2003 року порівняно близько від Землі  пролетів астероїд діаметром у два  кілометри. Хоча вважається, що частота  космічних зіткнень таких масштабів  коливається в межах 100-200 тис. років, учені невипадково в один голос  заговорили про необхідність розробки оборонної системи. Передбачається з на орбіті супутники з ядерними ракетами й надпотужними лазерами. Висловлювалися навіть    ідеї, що граничать із фантастикою, начебто "відбуксирування" небезпечних  об'єктів за допомогою космічних  кораблів. Головне - не спізнитися, оскільки ніхто не в змозі передбачати, коли може відбутися черговий катаклізм. А чим він грозить нам або  нашим нащадкам, ще раз нагадують  древні міфи.

     Ні, недарма Фаетон, син Гелиоса, подарував  своє ім'я гіпотетичній планеті, що розкололася на безліч шматків, які  час від часу бомбардують Землю. У більшості випадків це невеликі метеорити, але в поясі астероїдів звертається безліч осколків, що грозять  глобальним крахом. Всі вони мчаться  по орбіті навколо Сонця, але в  будь-який момент можуть, як сказано  в Платона, "ухилитися зі шляхи".

     Зовсім  недавно ми могли навіч спостерігати бомбардування Юпітера фрагментами  комети Шумейкера-Леви. У порівнянні з руйнуваннями, що залишив тунгусский вибух на Землі, "рана" Юпітера  в багато разів важче. По суті, планета-гігант урятувала Землю, як і постійно рятує нас своїм потужним притяганням.

     Землі взагалі надзвичайно везло. Тунгусская катастрофа трапилася в безлюдній  тайзі. Метеорит, що залишив після  падіння Каньйон диявола в  Америці, упав у пустелі. Це трапилося 50 тис. років тому. Розколений на безліч частин Сихотэ-Алиньский метеорит теж  приземлився в ненаселеній зоні. Можливо, і Фаетон розвалився в атмосфері  на кілька шматків. Саме з ним зв'язують метеоритні кратери на естонському  острові Сааремаа.

     Хвостаті  мандрівниці 

     Поряд з астероїдами до малих тіл  зараховуються й комети. Майже  всі комети складаються із заморожених  газів і рухаються навколо  Сонця по дуже витягнутих орбітах. Віддаляючись у темні глибини, вони прохолоджуються  й гублять газові хвости, стаючи невидимими. Лише наближення до Сонця  робить їх помітними навіть для неозброєного ока.

     Оскільки  періоди обігу всіх яскравих комет  дуже тривалі, кожна їхня поява сприймалася  як несподіване, притім загрозливе знамення.

     "...комета  вогненна чрез чималий час  бачений бяше", - говориться в  переведеному на росіянин з  польського "Повчанні про комету" (XVІІ століття). Але ще в 1265 році  Іпатіївський літопис повідомляє: "Явися зірка на востоце  хвостата образом страшним".

     У Древньому Вавилоні комети передвіщали  загибель царів, у Китаєві з ними зв'язували війни, розруху й усілякий розбрід. Так само думали в Греції й Римі. По образному вислові Гомера, нещастя сиплються з їхніх  палаючих локонів.

     Поява комети в 1528 році було настільки жахаючим, що, за свідченням французького лікаря Амбуаза Парі, деякі люди занедужували й навіть умирали від страху. Комета виглядала як величезна вигнута  рука, що грозить мечем. Її супроводжували сокири, алебарди, ножі й відрубаних голів зі скуйовдженими волоссями. Чого тільки не привидиться! Навіть в 1910 році, очікуючи проходження комети Галлея, люди побоювалися, що Землю  накриє її шлейф із отрутних газів. Однак обійшлося. Трохи раніше, 30 червня 1908 року, сотні очевидців спостерігали політ "вогненної кулі", за яким тягся світлий хвіст, що з у клуби диму. Коли куля зникла за горами або лісом, - видовище розверталося на величезних просторах Східного Сибіру від Єнісейська до Бодайбо, - пролунала серія громових ударів. Багато хто бачили страшної сили вибух. Сейсмічні прилади зафіксували струс ґрунту. Повітряна хвиля обежала вся земна куля й була зареєстрована багатьма метеорологічними станціями Росії і Європи.

     Коли  перші наукові експедиції прибутку до місця катастрофи, погляду вчених стала грандіозна панорама поваленої  тайги не площі в 2000 кв.км. Всі  стовбури полягли радіально - коріннями  до епіцентру вибуху. Але ніяких слідів метеорита так і не було виявлено. На сьогоднішній день затвердилася кометна гіпотеза знаменитої тунгусской катастрофи. Якби  кометне ядро вибухнуло  де-небудь у Європейській частині  Росії, а не в безлюдній тайзі, кошмарні наслідки катаклізму були б  порівнянні з вибухом тисячі водневих бомб. Тому й прилічені комети до об'єктів особливої небезпеки.

     Космічний смітник

     Погроза з космосу не вичерпується дією природних  сил. Людство встигло створити "другу  природу", чревату куди більше згубними наслідками. У космічному просторі вона, це рукотворне середовище, уже  встигла про себе заявити.

     Разом з оптичними три потужних радіотелескопи - у Пулково, Карачаево-Черкесске  й Бурятії - цілодобово сканують космічний  простір. Через Інтернет всі обсерваторії миру зв'язані між собою по програмі "Епос". Жодне  небесне тіло, будь те метеорит або звездолет з  далекої галактики, не уникне виявлення. Втім, кораблі прибульців поки не з'являлися, зате всі частіше на землю обрушуються  уламки наших власних супутників. Всупереч розрахункам, вони далеко не повністю згоряють в атмосфері й  аж ніяк не завжди приводняются в океанах. Якби  останки станції "Мир" догодили в середнього розміру місто, це було б рівносильне вибуху атомної  бомби.

     Серйозними  наслідками чреваті й падіння  атомних реакторів, якими донедавна   обладналися навігаційні й розвідувальні  супутники. Один раз це привело до радіоактивного зараження більших  ділянок канадської тундри. Радянським дипломатам на превелику силу вдалося  влагодити проблему. А вже в  пострадянський період падіння розгінного щабля з невигорілими залишками  палива викликало екологічне забруднення  в степу Казахстану.

     За  піввіку космічної ери людство  встигло настільки забруднити безповітряний  простір, що самий час всерйоз  подумати про його чищення. На сьогодні на навколоземних орбітах скопилося  понад 5000 тонн космічного сміття. Тут  й исчерпавшие строк життя  супутники, і останні щаблі ракет, паливні баки й усілякий металевий  дріб'язок: від  болтів, що вивалилися, до гайкових ключів, загублених при  монтуванні станційних відсіків. І  це, насамперед , загрожує самим космонавтам. Яка-небудь гаечка або пружинка, що летить зі швидкістю в 20 разів швидше кулі, здатна серйозно зашкодити будь-який космічний апарат. Якщо врахувати, що по орбітах несуться сотні тисяч  предметів з діаметром понад  сантиметр, отут є про що серйозно задуматися. Щораз  після повернення чергового "Шаттла" доводилося міняти розбиті плитки захисного обшивання. Не уникла ушкоджень і міжнародна космічна станція.