Такая шкала представляется совершенно необходимой при общении с непрофессиональной аудиторией и для использования в средствах массовой информации, так как результат оценки угрозы в баллах наиболее доходчив, наименее подвержен искажениям и сразу ставит возможные преувеличения в заранее очерченные рамки. Обсуждение проблемы было продолжено на Рабочем совещании в Турине в июне 1999 г., на котором Р. Бинзел представил доклад по рассматриваемой проблеме. В результате обсуждения совещание приняло к использованию шкалу, которая получила название Туринской шкалы для оценки угрозы столкновений Земли с космическими телами [Binzel, 2000]. Впоследствии шкала была одобрена МАС.
Туринская шкала (см. рис. 9.8 на вклейке) построена по типу шкалы Рихтера для оценки силы землетрясений или шкалы Бофорта для оценки силы ветра. Угроза со стороны любого тела оценивается по Туринской шкале целыми числами от 0 до 10, где ноль означает отсутствие какой-либо угрозы, а 10 соответствует несомненной глобальной катастрофе. Оценка (категоризация) угрозы по Туринской шкале обязательно должна сопровождаться указанием момента соответствующего сближения космического тела с Землей (шкала разработана для оценки событий в пределах ХХI в.).
В основу построения шкалы положен учет двух основных факторов, определяющих оценку угрозы: вероятности столкновения и его кинетической энергии. Кинетическая энергия столкновения, выраженная в мегатоннах тротилового эквивалента, меняется в пределах от 1 до 108 Мт. Нижний предел соответствует телам диаметром около 20 м. Как правило, меньшие по размеру тела полностью разрушаются в атмосфере и не представляют угрозы для обитателей Земли. Поэтому все события с меньшей энергией получают по Туринской шкале оценку 0. Верхний предел определяется величиной энергии, приведшей к массовому вымиранию видов живых существ на рубеже мезозойской и кайнозойской эр в истории Земли («гибель динозавров»).
По горизонтальной оси отложены вероятности столкновения в пределах от 10-8 до 1. События, имеющие вероятность, меньшую чем 10-8, также рассматриваются как не представляющие реальной угрозы вне зависимости от сопутствующей им энергии и потому получают по Туринской шкале оценку 0.
Перед разработчиками Туринской шкалы стояла задача подразделить все пространство возможных событий на 11 областей (с номерами от 0 до 10) таким образом, чтобы переход от одной области к другой передавал ощущение нарастания угрозы, начиная от отсутствия таковой и заканчивая угрозой несомненной глобальной катастрофы. Эта задача не имеет однозначного решения. В окончательном варианте шкалы это сделано, как показано на рис. 9.8. При этом можно отметить следующие особенности найденного решения.
1. Прямая линия, проведенная параллельно наклонным сторонам области 1 через ее нижний правый угол, примерно соответствует ежегодной частоте падения на Землю тел с заданной энергией. Так, падения тел диаметром 100 м (E = 100 Мт) случаются 1 раз в 103–104 лет, а катастрофы с выделением энергии в 108 Мт — 1 раз в 107–108 лет. Таким образом, категория 1 Туринской шкалы присваивается событиям (сближение с телом заданного размера (энергии) с определенной вероятностью столкновения), от которых исходит угроза, не сильно отличающаяся от угрозы, создаваемой естественным фоном потенциально опасных тел примерно того же размера (энергии).
2. Область, лежащая ниже и левее области 1, соответствует событиям, представляющим существенно меньшую угрозу, чем ее создает естественный фон космических тел. Такие события относятся к категории 0 Туринской шкалы.
3. Угроза со стороны того или иного события нарастает при переходе от одной области к другой, лежащей выше (с большей энергией) или правее (с большей вероятностью). Верхний правый угол занимает, как и следует ожидать, область несомненных (вероятность больше 99 %) глобальных катастроф. Нарастание угрозы подчеркивается поэтапной сменой окраски областей, начиная с белой и заканчивая красной.
4. Горизонтальные линии раздела между областями соответствуют пограничным значениям кинетической энергии, вызывающим локальные, региональные или глобальные катастрофы. Вертикальные линии раздела отделяют события, имеющие вероятность 1 % и 99 %.
Таким образом, угроза любого предстоящего тесного сближения астероида или кометы с Землей может быть охарактеризована указанием даты сближения и присвоением ему категории по Туринской шкале. Категория угрозы вычисляется на основе кинетической энергии тела относительно Земли и вероятности столкновения. Если в силу неопределенности известных значений энергии и/или вероятности столкновения соответствующая точка на рис. 9.8 может принадлежать либо одной, либо другой области, сближение может получить категорию типа «1 или 2» или «возможно, 8» и т. д.
Следует подчеркнуть, что категоризация угрозы по Туринской шкале сама по себе мало что говорит непосвященному слушателю или читателю. Обращающийся к терминологии Туринской шкалы должен достаточно ясно представлять, какой смысл имеет отнесение события к той или иной категории и что стоит за этим.
В таблице 9.4 приведена сжатая качественная характеристика событий, принадлежащих к различным категориям Туринской шкалы.
В заключение следует подчеркнуть, что категоризация опасности по Туринской шкале может быть изменена с течением времени, когда новые наблюдательные данные позволят уточнить орбиту, а следовательно, и вероятность столкновения и/или физические параметры (размеры, плотность, энергию) сближающегося тела. Как уже отмечалось, наиболее вероятным конечным результатом развития событий является отнесение тела к категории 0 по Туринской шкале (исключение возможности столкновения или отсутствие последствий столкновения). В редких или исключительных случаях категория может оказаться равной 8, 9 или 10. В настоящее время только один астероид 2007 V K184 имеет категорию 1 по Туринской шкале (http://neo.jpl.nasa.gov/risk/). Скорее всего, через некоторое время его категория будет понижена. Все остальные имеют категорию 0.
Как всякая формализация, имеющая целью сведение результата действия многих факторов к некоторой простой схеме, Туринская шкала не дает представления обо всех деталях возможного столкновения. Так, например, два тела существенно разных размеров, но имеющие одинаковую вероятность столкновения с Землей, получают по этой шкале одну и ту же категорию. Но ведь размер тела очень важен для оценки последствий столкновения. Важно также, в каком регионе Земли, в океане или на суше произойдет столкновение и т. д. В случае, если угроза станет реальной, такие сведения должны сообщаться дополнительно.
9.4. Палермская техническая шкала для оценки угрозы столкновения Земли с астероидами и кометами
Туринская шкала, рассмотренная в предыдущем разделе, была разработана прежде всего для описания и распространения сведений об астероиднокометной опасности средствами массовой информации. Она проста и доступна для понимания неспециалистов. Но те упрощения, которые были сознательно допущены при ее разработке, делают шкалу малопригодной для использования в научных исследованиях. Отметим несколько таких упрощений.
Важной особенностью Туринской шкалы является то, что она целочисленная. Это облегчает восприятие оценки. Но события, относящиеся к одной и той же категории по Туринской шкале, фактически могут весьма сильно отличаться друг от друга. Например, два события, имея одинаковую вероятность, могут на два-три порядка отличаться по энергии столкновения. С другой стороны, мало отличающиеся друг от друга события могут оказаться по разные стороны границы раздела между областями и, как следствие, иметь различные категории, при этом не всегда различающиеся на единицу. Более того, в окрестности узловых точек близкие события отвечают целому набору различных категорий шкалы.