 |
Метеорное вещество в солнечной системе
|
|
|
|
До сих пор мы рассматривали метеорные тела в момент их появления перед глазами наблюдателя, когда они ярко светятся в верхних слоях атмосферы или выпадают на земную поверхность в виде метеоритов. Именно на этой последней стадии существования метеорных тел мы имеем возможность получать о них все сведения. За пределами земной атмосферы мы не можем обнаружить существование крошечных метеорных частиц и изучать их свойства. Тем не менее, анализируя данные наблюдений метеоров в момент их встречи с Землёй, можно получить весьма важные и довольно обширные сведения об их космической природе, месте и роли в Солнечной системе.
Переход от кажущегося для земного наблюдателя распределения метеоров по яркости, численности, скорости и т.д. к истинному их распределению в Солнечной системе является основной задачей метеорной астрономии. Задача эта весьма сложна вследствие того, что условия видимости метеоров зависят от целого ряда факторов, учесть влияние которых весьма трудно. В этом отношении метеорная астрономия невыгодно отличается от других отраслей астрономии, например физики Солнца, планет или звёзд, где наблюдатель видит те или иные явления хотя и искажёнными в той или иной степени, но, наблюдая их с большого расстояния, он может охватить их в целом. Этим следует объяснить, что в истории метеорной астрономии даже серьёзными исследователями неоднократно допускались существенные ошибки, примерами которых могут служить предположения о равномерном распределении направлений движений метеорных тел в пространстве или о межзвёздном происхождении значительной части метеорного вещества.
Первый вопрос, относящийся к космической природе метеорного вещества, есть вопрос о численности, пространственной плотности и массе метеорных тел. Для этого прежде всего надо подсчитать истинное суточное число метеоров. Способ такого подсчёта довольно прост. По радиолокационным данным известно, что средняя высота метеоров равна 87 км. Пусть радиус поля зрения наблюдателя, внутри которого он замечает все метеоры 0-2-й звёздной величины, составляет 25o. Отсюда можно вычислить величину площадки, которая охватывается этим полем зрения на высоте 87 км. Она равна приблизительно 5000 кв. км, в то время как площадь всей Земли составляет 5000 кв. км. Если часовое число метеоров, например, 2-й звёздной величины будет 1,2, то истинное суточное число N таких метеоров для всей Земли будет:
|
|
|
Таким образом мы получаем следующие данные об истинном числе метеоров, приведённые в табл. 1.
Таблица 1. Истинное суточное число метеоров (для всей Земли)
| Видимая зв. вел. m | Набл. часовое число n | Истинное су- точное число N | lg N |
| -3 | 0,012 | 28.103 | 4,45 |
| -2 | 0,03 | 4,85 | |
| -1 | 0,08 | 5,26 | |
| 0,19 | 5,65 | ||
| 0,46 | 1,1-106 | 6,04 | |
| 1,2 | 2,8 | 6,45 | |
| 2,7 | 7,1 | 6,85 | |
| 3,8 | 7,26 | ||
| 1,5 | 7,65 | ||
| - | 8,04 | ||
| 0,14 | 8,38 | ||
| 0,08 | 8,61 | ||
| 0,15 | 1,2.109 | 9,62 | |
| 0,14 | 4,5 | 9,65 | |
| 0,06 | 6,4 | 9,81 |
Эти результаты являются переработкой таблицы, впервые составленной американским астрономом Ф. Ватсоном в 1941 г. с учётом данных о телескопических метеорах сталинабадского астронома А.М. Бахарева.
Можно легко заметить, что количество метеоров каждой данной величины в 2,5 раза больше, чем для предшествующей величины. Это отношение блестяще подтверждается радиолокационными наблюдениями. Однако это среднее соотношение, выведенное для всей совокупности метеоров, встречающих Землю, не соблюдается для отдельных метеорных потоков.
Средняя плотность метеоров в межпланетном пространстве вблизи Земли будет равна суточному числу метеоров данной звёздной величины, делённому на объём пространства, проходимый Землёй в сутки. Произведя несложные расчёты, можно видеть, что плотность метеорного вещества в межпланетном пространстве ничтожна и составляет для метеоров нулевой звёздной величины 1,4.10-24 см-3, т. е. приблизительно 1 частица на куб пространства с ребром в 1000 км. Даже для метеоров 10-й звёздной величины одна метеорная крупинка содержится в кубе с ребром 40 км.
|
|
|
Выше уже упоминалось, что масса метеора нулевой звёздной величины оценивается средней величиной порядка 1 г и что масса метеора каждой следующей звёздной величины в 2,5 раза меньше. Так как число метеоров каждой звёздной величины в 2,5 раза больше, чем предыдущей, то общая масса метеоров некоторой звёздной величины, ежесуточно встречающихся с Землёй, является величиной постоянной и может быть круглым счётом оценена в 0,5 т. Отсюда можно оценить суммарную массу метеорного вещества, выпадающего ежесуточно на Землю. Находки метеоритов позволяют считать, что суммарная масса метеоритов, падение которых связано с появлением болидов -10-й звёздной величины и ярче, равна примерно одной тонне. С другой стороны, метеоры слабее +30-й звёздной величины представляют пылинки, выметаемые лучевым давлением Солнца из пределов Солнечной системы. Поэтому более слабых метеоров быть в Солнечной системе не может. Таким образом, общая масса метеорного вещества, выпадающего на Землю, составляет в сутки около 20 т, а в год несколько тысяч тонн. Это - ничтожная масса, выпадение которой не могло существенно изменить облик Земли и даже сколько-нибудь повлиять на скорость её суточного вращения за 2 миллиарда лет, протекшие со времени образования земной коры*). Правда, при этом подсчёте не учитывается масса очень мелких метеорных пылинок, обладающих относительно Земли очень малой скоростью и проникающих в её атмосферу без заметного свечения. Такие пылинки были найдены в последнее время при сборе метеорной пыли, и возможно, что их общее количество очень велико. Пространственная плотность метеорного вещества в районе орбиты Земли легко может быть определена из приведённых выше соображений. Она равна приблизительно 0,5.10-22 г/см3.
|
|
|
|
| Рис. 21. Гелиоцентрическая (V) и геоцентрическая (U) скорость метеоров; W - скорость Земли на орбите. |
При встрече метеоров с Землёй их геоцентрическая скорость является результатом сложения скорости движения Земли и метеоров относительно Солнца (их гелиоцентрической скорости) (рис. 21). Направление движения метеоров относительно Земли характеризуется угловым расстоянием (элонгацией) радианта от точки, куда движется Земля (апекса). Так как наблюдённые геоцентрические скорости метеоров лежат в пределах от 10 до 71 км/сек, а скорость движения Земли составляет 30 км/сек, то гелиоцентрическая скорость метеоров не превосходит 41 км/сек, т. е. она меньше параболической скорости. Следовательно, все орбиты метеоров вокруг Солнца являются замкнутыми эллиптическими орбитами.
С другой стороны, скорость метеоров может быть оценена не из наблюдений, а следующим статистическим методом, предложенным Д. Скиапарелли (Италия) и развитым К. Хоффмейстером (Германия). Предположим, что все направления движения метеоров в окрестности Земли равновероятны. Когда апекс стоит высоко над горизонтом, на небесной полусфере, видимой наблюдателем, число метеоров должно быть больше, так как мы видим над горизонтом большинство встречных метеоров, а также метеоры, движущиеся медленнее Земли и догоняемые ею. Наоборот, когда над горизонтом находится антиапекс (т.е. точка, откуда уходит Земля) и наблюдатель видит на своей небесной полусфере только догоняющие Землю метеоры, число метеоров должно быть меньше. Если бы метеоры были неподвижны относительно Солнца, отношение числа догоняющих метеоров к встречным было бы равно нулю; если бы метеоры обладали бесконечной скоростью, это отношение обратилось бы в единицу. Для всех промежуточных значений средней гелиоцентрической скорости метеоров при условии равновероятности различных направлений мы будем иметь величину этого отношения меньше единицы, число догоняющих метеоров меньше числа встречных.
Апекс перемещается по небу вследствие суточного и годичного движений Земли: в 6 часов утра по местному времени апекс находится в своём наивысшем положении над горизонтом для пункта наблюдений; осенью он находится в наиболее высокой точке эклиптики - в сентябре для северного полушария Земли, в марте - для южного. Вследствие этого должны иметь место суточная и годичная вариации числа метеоров, не принадлежащих к какому-либо определённому метеорному потоку и не обладающих вследствие этого преимущественным направлением движения (спорадических).
|
|
|
Из старых наблюдений парижского часовщика и любителя астрономии Кувье-Гравье, производившего наблюдения метеоров свыше ста лет назад, Скиапарелли оценил среднюю скорость спорадических метеоров как параболическую. Более точные наблюдения К. Хоффмейстера в первой половине XX века показали, что найденная таким образом гелиоцентрическая скорость метеоров значительно превосходит параболическую.
Отсюда можно было заключить, что спорадические метеоры должны приходить в Солнечную систему из межзвёздного пространства по гиперболическим орбитам. Такой вывод из статистических наблюдений метеоров действительно был сделан К. Хоффмейстером и другими исследователями в 20-30-х годах нашего столетия. Тогда не были ещё сделаны точные фотографические и радиолокационные определения скорости метеоров, и этот ошибочный вывод долгое время признавался многими астрономами.
Межзвёздное происхождение приписывалось даже таким метеорным потокам, как Лириды или Тауриды, для которых и ранее предполагалось, а впоследствии было достоверно установлено движение по эллиптическим орбитам. Однако позже И.С. Астапович в СССР, Д. Прентис и Д. Портер в Англии уже на основании только визуальных наблюдений начали сомневаться в выводах К. Хоффмейстера. Эти исследователи признали, что большая часть метеорных орбит относится к эллипсам. Спор был бесповоротно решён точными фотографическими и радиолокационными наблюдениями. Результаты этих наблюдений с очевидностью показали эллиптичность орбит как спорадических метеоров, в том числе и телескопических (до +8-й звёздной величины), так и метеоров, принадлежащих к тем или иным потокам.
Противоречие между результатами определения скорости метеоров статистическим и другими методами можно объяснить лишь неправильностью предпосылок, принятых при истолковании результатов подсчёта метеоров. Действительно, предположение о равномерном распределении в пространстве направлений движения спорадических метеоров является неверным. Большая часть метеоров имеет движение вокруг Солнца в том же направлении, что и все большие планеты (в том числе и наша Земля). Поэтому среди метеоров преобладают догоняющие Землю тела, двигающиеся вокруг Солнца в одном и том же направлении с Землёй. Этим объясняется относительно большое количество метеоров в полусфере неба, обращенной к антиапексу, что приводит к преувеличению скорости метеоров. Б.Ю. Левин, основываясь на развитой им физической теории метеоров, показал, что встречные метеоры, обладающие большой геоцентрической скоростью, должны светиться гораздо ярче, чем догоняющие. Многие догоняющие метеоры светятся слабо, и поэтому при равной видимой яркости число встречных метеоров кажется относительно большим. Если принять во внимание соображения Б.Ю. Левина, оказывается, что около 99% всех метеоров движется в том же направлении, что и наша Земля, и догоняет её.
|
|
|
Итак, ныне твёрдо установлено, что метеорные тела движутся в Солнечной системе в основном в том же направлении, в каком происходит вращение самого Солнца и обращение всех планет вокруг Солнца. Сам по себе этот вывод чрезвычайно важен, так как он является доказательством общности происхождения всей Солнечной системы, включающей облако метеорного вещества как одну из своих составных частей.
В самое последнее время массовые определения скорости и направления движения индивидуальных метеоров радиолокационным методом позволили уточнить характер орбит спорадических метеоров, встречающих Землю. По данным Д. Дэвиса, полученным на радиообсерватории Джодрелл Бэнк в 1954 г., подавляющее большинство орбит метеоров представляет собой эллипсы с периодами обращения вокруг Солнца от 0,5 до 10 лет. Наибольшее количество метеорных орбит соответствует периоду обращения вокруг Солнца около 3 лет. Радианты спорадических метеоров рассеяны по всему видимому полушарию неба, так что их орбиты наклонены к плоскости земной орбиты (эклиптики) под всевозможными углами. Эти данные находятся в хорошем согласии с менее многочисленными фотографическими определениями метеорных орбит, выполненными Л. А. Катасевым в СССР, Ф. Уиплом и Л. Яккиа в США.
Как распределяется метеорное вещество в Солнечной системе? На этот вопрос можно ответить лишь весьма приблизительно, так как мы знаем лишь те метеоры, которые в своём движении вокруг Солнца приближаются к Земле, точнее, орбиты которых пересекаются с орбитой Земли. Вследствие этого мы можем изучать лишь очень узкий класс орбит метеорных тел, и делать по ним заключения о всём комплексе метеорных тел в Солнечной системе довольно затруднительно. Однако вполне естественно предположить, что плотность метеорного вещества убывает с расстоянием от Солнца, что метеорное вещество преимущественно группируется в плоскости эклиптики, т. е. в той же плоскости, что и орбиты больших планет, что в составе частиц метеорного облака по мере удаления от Солнца могут иметь место качественные изменения. Два первых соображения подкрепляются фактическими данными о зодиакальном свете, который имеет вид слабо светящегося конуса, расположенного вдоль эклиптики. По мнению акад. В.Г. Фесенкова и других исследователей, зодиакальный свет является; результатом отражения и рассеяния солнечного света мельчайшими частицами метеорного облака. Вид зодиакального света подтверждает предположение о том, что метеорное облако должно иметь форму линзы, лежащей, в плоскости, близкой к плоскостям орбит больших планет Солнечной системы.
О химическом составе метеорных тел можно судить по линиям элементов, обнаруженным в спектрах метеоров. Спектры метеоров можно разделить на два типа. Первый тип отличается интенсивными линиями кальция, во втором типе наиболее характерными являются линии железа. Остальные спектральные линии распознаются в метеорных спектрах по их расположению относительно линий кальция и железа. Спектры I типа встречаются наиболее часто - в 75% случаев. Они содержат, помимо линий кальция, также линии железа, хрома, алюминия, никеля, кремния, марганца, магния, натрия, титана и: кобальта. Таким образом, метеорные тела, свечение которых даёт спектры I типа, вполне идентичны по своему химическому составу с каменными метеоритами.
Таблица 2. Спектры метеоров
| Название элементов | Процент спектров, в которых обнаружены линии данного элемента |
| Железо | |
| Кальций (ионизованный) | |
| Кальций (нейтральный) | |
| Марганец | |
| Магний | |
| Хром | |
| Никель | |
| Алюминий | |
| Магний (ионизованный) | |
| Кремний (ионизованный) | |
| Титан | |
| Кобальт | |
| Натрий |
Спектры II типа встречаются всего в 25% случаев, содержат линии железа и никеля и вызываются свечением железных метеорных тел, полностью соответствующих железным метеоритам. Отсюда следует заключить, что метеориты и более мелкие метеорные тела сходны по своему химическому составу и составляют единый ряд.
Однако химический состав метеорных тел должен испытывать изменение в зависимости от их расстояния до Солнца, так как нагрев солнечным теплом является причиной испарения наиболее летучих веществ. Поэтому в метеорах, обращающихся вблизи Солнца, например вблизи орбиты Меркурия, можно предположить улетучивание натрия, магния, а возможно и других элементов. В то же время метеорные тела во внешних областях Солнечной системы, слабо нагреваемые Солнцем и имеющие очень низкую температуру, могут в значительной мере состоять из аммиачных, углекислых и других льдов, температура кипения которых ниже температуры пространства в этих областях.
Такова в общих чертах природа метеорного облака в Солнечной системе. Вопрос о происхождении метеорного облака требует выяснения взаимоотношений между метеорами и другими телами Солнечной системы.
*) Согласно законам теоретической механики в случае увеличения массы тела скорость его вращения должна уменьшаться.
МЕТЕОРНЫЕ ПОТОКИ
Комплекс метеорного вещества в Солнечной системе представляется уже в самом общем виде упорядоченным. Отдельные метеоры совершают своё движение вокруг Солнца по замкнутым орбитам, в том же направлении, что и более крупные тела Солнечной системы - планеты и их спутники. Эта картина становится ещё более закономерной и упорядоченной, если принять во внимание, что целые рои метеорных тел движутся по общим орбитам, образуя более или менее мощные метеорные потоки. Эти потоки легко распознаются при наблюдении с Земли. Метеоры, принадлежащие к одному и тому же рою, движутся по взаимно параллельным путям, и наблюдателю кажется, что они вылетают из одной точки неба, называемой радиантом. Радиолокация позволила значительно расширить сведения о метеорных потоках, открыв так называемые дневные потоки, радианты которых только днём восходят над горизонтом наблюдателя.
Визуальными наблюдениями было установлено существование нескольких десятков достаточно ярко выраженных ночных метеорных потоков. Сведения о наиболее активных потоках приведены в таблице 3, где положение радианта определено его небесными координатами: прямым восхождением (α) и склонением (δ).
Таблица 3. Метеорные потоки
| N п/п | Поток | Эпоха действия | Дата максимума | Радиант | Ближайшая звезда |
| Квадрантиды | 27/XII - 7/1 | 3/I | 231o +52o | ι Дракона | |
| - | 12/III - 5/IV | 25/III | 184 -27 | β Ворона | |
| - | 1 - 5/IV | 3/IV | 280 -35 | δ Стрельца | |
| Лириды | 15 - 26/IV | 22/IV | 272 +33 | α Лиры | |
| Виргиниды | март - май | 3/IV | 200 -6 | α Девы | |
| Гамма-Аквариды | 28/IV -12/V | 5/V | 335 -1 | η Водолея | |
| - | 8 - 9/VI | - | 227 -28 | γ Скорпиона | |
| Боотиды | 18/VI - 8/VII | 29/VI | 200 +55 | ζ Б. Медведицы | |
| Скорпиониды-Сагиттариды | май - июль | 14/VI | 270 -30 | γ Стрельца | |
| Дельта-Аквариды | 22/VII - 9/VIII | 23/VII | 338 -12 | δ Водолея | |
| - | 27 - 31/VII | 29/VII | 346 -58 | γ Тукана | |
| - | 19 -31/VII | 26/VII | 341 +21 | λ Пегаса | |
| Персеиды | 16/VII - 22/VIII | 11 -12VIII | 46 +56 | γ Персея | |
| Ауригиды | 29 - 31/VIII | 30/VIII | 86 +41 | θ Возничего | |
| - | 15 - 25/VIII | 20/VIII | 291 +52 | ι Лебедя | |
| Кассиопеиды | 19/VII -15/VIII | 28/VIII | 14 +63 | β Кассиопеи | |
| - | 16 - 24/VIII | 20/VIII | 311 +62 | η Цефея | |
| Дракониды | 8 - 12/Х | 9/Х | 268 +60 | ζ Дракона | |
| Тауриды | октябрь - ноябрь | - | 58 +20 | γ Тельца | |
| Ориониды | 14 - 26/Х | 21 - 22/Х | 90 +14 | α Ориона | |
| Ариентиды | октябрь - ноябрь | 14/Х | 30 +25 | α Овна | |
| Леониды | 10-18/ХI | 16/ХI | 150 +20 | γ Льва | |
| Андромедиды | 15 -27/XI | 17/XI | 25 +42 | γ Андромеды | |
| Геминиды | 1 -17/XII | 14/XII | 112 +33 | α Близнецов | |
| Урсиды | 19 -26/XII | 22/XII | 233 +83 | β М. Медведицы | |
| - | 5/XII - 7/I | 29/XII | 149 -51 | λ Паруса |
Названия метеорных потоков происходят от созвездий, в которых располагаются их радианты. В СССР можно наблюдать все радианты северного полушария и часть радиантов южного полушария - примерно до 40њ южного склонения. Радианты южного полушария неба можно изучать из пунктов, расположенных в южных районах Советского Союза.
Радиолокационные наблюдения ночных метеорных потоков показали возможность достаточно точного определения их радиантов этим методом. В табл. 4 даны для сравнения радианты, полученные для больших ночных метеорных потоков как визуально, так и с помощью радиолокатора.
Таблица 4. Радиолокационные наблюдения ночных метеорных потоков
Координаты радианта
*? Поток Дата визуально п0 радио-эт/п ■> наблюдениям
а ъ а Ъ
1 Квадрантиды..... Янв. 3 231њ +52њ 232њ +50њ 2 Лириды...... Апр. 22 272 + 33 273 + 30 3 Гамма-Аквариды.. Май 6 335-1 338 + 3 4 Дельта-Аквариды.. Июль 28 338 -12 338 - 7 5 Персеиды..... Авг. 12 46 +56 46 +57 6 Ариетиды..... Окт. 14 30+25 37+4 7 Ориониды..... Окт. 22 90+14 96+11 ■8 Тауриды...... Нояб. 9 58+20 55 +25 9 Геминиды..... Дек. 14 112 +33 115 +32 10 Урсиды...... Дек. 22 233 +83 202 +78
Геоцентрическая скорость по радионаблюдениям метеоров равна для Квадрантид 37,1 
3,5 км/сек, для Пер-сеид 60,1 4,0 км/сек, для Геминид 35,9 4,6 км/сек.
Радиолокационные наблюдения не только дают положения радиантов метеорных потоков с точностью, примерно равной визуальным определениям, но и позволяют определить геоцентрическую скорость наиболее активных из них, т.е. найти их орбиты. Поэтому сведения о дневных метеорных потоках, полученные исключительно радиолокационным методом, являются вполне надёжными. Ниже дана таблица дневных метеорных потоков, открытых за последние годы (рис. 22).
Таблица 5 Дневные метеорные потоки
N Созвездие или Дата КооРДинаты Числ0 Геоцентрич.,, ьозвоездие или макси. радианта метеоров скорость л/п ближайшая звезда мума ^Д ^ в ^ {к^свк)
1 С Персея.... 3 июня 61њ,5 + 24њ,4 40 28,8 2 Овен......8 июня 44,3 +22,6 60 37,6 •3 р Тельца.... 2 июля 86,2 +18,7 30 31,5 4 Рыбы.....7-13 мая 20 +25 30 - 5 о Кита..... 21 мая 30 - 3 20 - ■6 54 Персея... 25 июня 68 +33 50 - 7 а Ориона... 12 июля 87 +11 50 - 8 ч Близнецов.. 12 июля 98 +21 60 - 9 X Близнецов.. 12 июля 111 +,15 32 - 10 8 Возничего.. 25 июля 87+38 20 -
Рис. 22. Радианты дневных метеорных потоков (по радиолокационным наблюдениям).
Первые три потока являются наиболее достоверными, остальные наблюдались только по 1-2 раза и нуждаются в дальнейших регулярных наблюдениях. Круглогодичные радионаблюдения над численностью метеоров позволили установить, что дневные метеорные потоки в мае-июне являются наиболее интенсивными потоками из всех существующих, включая такие, как Персеиды или Геминиды. Это не относится, разумеется, к внезапным и обильным появлениям метеоров из отдельных радиантов, так называемым звёздным дождям. Примеры обильных звёздных дождей в последние годы (1933, 1946) дали Дракониды.
Зная радиант, т.е. направление движения метеоров относительно Земли и их геоцентрическую скорость, можно вычислить орбиты метеорных потоков. Орбита метеорного потока, как и всякого тела Солнечной системы, задаётся шестью элементами, определяющими, во-первых, взаимное положение плоскостей орбиты потока и Земли, во-вторых, форму и положение эллипса орбиты в этой плоскости и, в-третьих, момент прохождения метеоров через перигелий - ближайшую к Солнцу точку орбиты (противоположная ей, наиболее удалённая от Солнца точка орбиты называется афелием).
Таким образом, чтобы знать форму и положение в пространстве орбиты метеорного потока, необходимо определить пять элементов, а именно: наклон плоскости орбиты к эклиптике (i); долготу восходящего узла!!!!!!!!!!!), представляющую собой угловое расстояние в плоскости эклиптики от точки весеннего равноденствия (!!!!!!!!!!!) до точки, в которой пересекаются плоскости орбиты Земли и метеорного потока; угловое расстояние перигелия от восходящего узла, отсчитываемое в плоскости орбиты (ω); расстояние потока от Солнца в перигелии (q), выраженное в астрономических единицах, или же большую полуось эллипса орбиты (a); эксцентриситет орбиты (e), величина которого для эллипсов лежит в пределах от 0 до 1. Период обращения потока вокруг Солнца (Р) связан с величиной большой полуоси орбиты третьим законом Кеплера: P = a3/2. Время прохождения объекта через перигелий, обычно вычисляемое для планет и комет, для метеорных потоков не вычисляется, так как не представляет никакого интереса.
Рис. 23. Элементы орбиты метеорного потока. П - перигелий, А - афелий,!!!!!! - направление на точку весеннего равноденствия,!!!!!! - на точку осеннего равноденствия.
Ниже мы приводим данные об элементах орбит некоторых крупных метеорных потоков.
Таблица 6 Элементы орбит крупных метеорных потоков
Поток (км1всек) ^ " ' " Ч а
Персеиды.....60,5 + 4,6 139њ,5 153њ 114њ 0,93 0,9714,4 Рад. "..... 58,7 139,4 150 113,5 0,89 0,96 9,1 Фот. Геминиды..... 35,7 + 4,6 262,2 325 23 0,890,14 1,31 Рад, "..... 35,1 262 324 23 0,91 0,14 1,24Фот. Квадрантиды.... 35,1-3,4 282,5 166 67 0,46 0,97 1,8 Рад. " 48 282,1 168 74 0,72 0,93 3,4 Фот. Леониды...... 72 233 179 163 0,90 0,9910,0 Виз-, Лириды*)..... 51 30 213 80 1,0? 0,90 - Фот. Андромедиды.... 16,8 242 227 12 0,79 0,86 4,0 " Гамма-Аквариды.. 66 45 100 162 0,97 0,60? Виз. Ориониды..... 68 28 143 161 0,97 0,57? > Дракониды..... (|&) 196 175 31 0,71 1,02 3,5 " Тауриды...... 27,3 47 109 4 0,82 0,39 2,2 Фот.. Дельта-Аквариды*) 50 305 - 56 1,0? 0,04? Виз.. Кассиопеиды *)... 50 135 335 87 1,0? 0,97? Фот.
*) Орбита предполагается параболической вследствие незнания гелиоцентрической скорости метеоров или периода их обращения вокруг Солнца.
Метеорные потоки, для которых известны орбиты, можно разделить на три группы. К первой группе принадлежат метеорные потоки, афелии которых уходят далеко за пределы орбиты Юпитера. Орбиты этих потоков сильно вытянуты, наклонены к плоскости эклиптики под. значительными углами, иногда превышающими 90o (в случае обратного движения). Периоды обращения таких потоков вокруг Солнца исчисляются десятками лет. Таковы метеорные потоки Лириды, γ-Аквариды, Ориониды, Персеиды и Леониды.
Ко второй группе принадлежат метеорные потоки, афелии орбит которых близки к орбите Юпитера. Такие орбиты незначительно наклонены к плоскости эклиптики. Эта группа потоков постоянно подвергается возмущениям со стороны Юпитера, образуя так называемое семейство Юпитера. Таковы Андромедиды, Боотиды, Дракониды. Периоды обращения этих потоков составляют несколько лет. Условия видимости с Земли этих потоков изменяются в значительных пределах, так как сближение метеорных потоков с Юпитером каждый раз приводит к довольно значительному изменению их орбит.
Наконец, третья группа, представляет семейство орбит метеорных потоков, расположенных вблизи орбиты Земли. Метеоры этой группы движутся в том же направлении, что и Земля. Их орбиты незначительно наклонены к эклиптике. К этой группе принадлежат Квадрантиды, Виргиниды, δ-Аквариды, Скорпиониды, Геминиды и весьма обильные дневные метеорные потоки. Периоды обращения этих метеорных потоков составляют 1-3 года. Среди метеорных тел, обращающихся вблизи орбиты Земли, имеются и относительно крупные, дающие яркие болиды. Метеоры потоков третьей группы нагоняют Землю, поэтому их геоцентрическая скорость незначительна.
По распределению метеорного вещества вдоль орбиты все метеорные потоки можно разделить на два класса. К первому классу относятся метеорные потоки с резко выраженным скоплением метеоров в одном из участков орбиты. При ежегодной встрече с Землёй такой поток проявляется слабо. В годы же, когда Земля встречает основное скопление метеорных тел, наблюдается чрезвычайно обильное появление метеоров, так называемый звёздный, точнее, метеорный дождь. К подобного рода потокам относятся Лириды, Леониды, Дракониды, Андромедиды (Биэлиды). Основная масса метеорного вещества сосредоточена в этих потоках в компактном рое, и лишь небольшое количество метеорных тел встречается на остальном протяжении орбиты.
У других потоков принадлежащих ко второму классу, метеорное вещество рассредоточено приблизительно равномерно вдоль всей орбиты, образуя своего рода "баранку", обращающуюся вокруг Солнца. Типичным примером такого рода метеорного потока являются Персеиды, ежегодно наблюдаемые примерно в одном и том же количестве. Большинство метеорных потоков относится именно к этому второму классу.
Пространственная плотность метеорного вещества в потоках выше, чем средняя плотность спорадических метеоров. Однако даже в таких обильных потоках, как Персеиды или Геминиды, одна частица, дающая метеор, видимый невооружённым глазом, приходится в среднем на кубический объём пространства с ребром в 100-120 км. И только для наиболее плотных участков метеорных потоков первой группы, когда часовое число метеоров доходит до нескольких тысяч, взаимное расстояние между подобного рода частицами снижается до 30 и даже до 15 км, как это имело место во время звёздного дождя Леонид 1833 г.
Распределение частиц по массе в потоках существенно отличается от распределения для спорадического метеорного материала. Величина n, показывающая, во сколько раз увеличивается количество метеорных частиц при переходе от одной звёздной величины к другой, по данным К. Хоффмейстера имеет для каждого метеорного потока присущее ему значение и изменяется от 4,0 для Орионид до 1,7 для Лирид. По более точным, радиолокационным наблюдениям, охватывающим метеоры до 8-9-й звёздной величины, величина n для Персеид, Геминид, Квадрантид колеблется в пределах 1,7-1,9. Это означает, что значительная часть этих метеорных потоков преимущественно состоит из относительно крупных метеорных тел. В то же время некоторые метеорные потоки, как, например, упоминавшиеся уже Ориониды (n = 4) или Арнетиды (n = 3,2), наоборот, относительно обогащены мелкими частицами. Это обстоятельство указывает на различный возраст метеорных потоков, находящихся на разных стадиях своего развития.
Большой интерес представляет структура метеорных потоков. Для представления о пространственной структуре потоков необходимо знать распределение метеорных частиц вдоль центральной (осевой) линии потока, а также в поперечном сечении. Представление о строении потока в поперечном сечении можно получить, наблюдая метеоры потока изо дня в день со дня их первого появления до полного исчезновения. Это поперечное сечение для ряда потоков весьма велико. Достаточно указать, что поток Персеид Земля пересекает в течение месяца, что соответствует поперечнику потока около 80 миллионов километров. С другой стороны, некоторые метеорные потоки, как, например, Дракониды, обладают сравнительно компактным центральным сгущением с диаметром всего около одного миллиона километров.
Распределение метеоров по массе в потоке также неравномерно. Так, хорошо известно, что на осевой линии потока Персеид находятся наиболее крупные метеорные тела, так что в эпоху максимума относительное количество ярких метеоров заметно повышается. Большое количество крупных метеорных тел, дающих яркие болиды, содержат такие потоки, как Скорпиониды, Тауриды и др.
Зная плотность метеорного вещества в потоках и массу индивидуальных метеорных тел, можно вычислить суммарную массу потока. Для такого потока, как Персеиды, она оказывается равной 1010 т, что почти в 1012 раз меньше массы Земли. Все потоки, вместе взятые, имеют суммарную массу, вероятно, порядка 10-10 - 10-11 массы Земли. Таким образом, метеорное вещество, заключённое в видимых нами потоках, составляет ничтожную часть (около 10-16) общей массы Солнечной системы.
Некоторые крупные метеорные потоки имеют орбиты, весьма сходные с орбитами больших комет и, несомненно, тесно с ними связаны. В настоящее время установлена или подозревается взаимосвязь приблизительно 90 комет и соответствующих им метеорных потоков.
Наиболее достоверно установлена и подробно изучена связь с кометами для десяти метеорных потоков, приведённых в таблице 7.
Таблица 7 Связь метеорных потоков с кометами
п;п Поток Комета 'Т Поток Комета
1 Лириды... 1861 I 6 Боотиды... 1951У1Понс -.2 Гамма-Аква- 1 101П,, Виннеке риды •.. } галЛр„ 7 Дракониды. 1946 V Джако-3 Ориониды..) ' аллея бини-Циннера 4' Персеиды.. 1862 III 8 Ауригиды.. 1911 II Кисса Свифта- 9 Андромедиды 1852 III Биэлы Туттля 10 Тауриды.. 1953 I Энке Ъ Леониды.. 1866 I Тем-пеля
Перейдём к обзору наиболее крупных метеорных потоков. Лучше других метеорных потоков изучены Персеиды, наблюдаемые ежегодно в ночное время в августе. Кроме весьма активного центрального радианта, у этого потока имеется много побочных радиантов, так что общая площадь радиации Персеид имеет радиус более 20o. Центральный радиант расположен в точке неба с координатами α = 46o, δ = +50o (для 12 августа). Радиант Персеид смещается изо дня в день по небу вследствие того, что Земля, двигаясь по эллиптической орбите, встречает ежедневно поток по несколько иному направлению, чем накануне или в последующие дни. Суточное смещение радианта Персеид составляет Δα = +1o,2, Δδ = 0o,0 по визуальным данным и Δα = +0o,7, Δδ = +0o,1 по фотографическим и радиолокационным данным. Помимо центрального радианта, активной ветвью потока является восточный радиант Персеид: α = 25o, δ = +47o. Орбиты центральной и восточной ветвей Персеид близки к орбитам комет 1862 III и 1870 I, как это видно из табл. 8.
Таблица 8 Орбита Персеид
Элементы П/ер.се^?ы Комета Персеиды Комета орбиты ветвь)' 1862 Ш (ВОСТ# ВбТВь) 187њ "
-О,.... 139њ. 138њ 139њ 142њ 1..... 114 114 123 122.е..... 0,93 0,96 1,00, 1,00 д..... 0,96 0,96 1,01 1,01 Р..... ПО лет 122 года - -
На основании приблизительного совпадения орбит Персеид и их восточной ветви с орбитами комет 1862 III и 1870 I можно сделать заключение об общности их происхождения. Однако эта общность происхождения не может быть объяснена простым распадом упомянутых комет на метеоры, так как Персеиды наблюдаются уже свыше 1100 лет.
Другой замечательный поток - Леониды - известен более 3770 лет. В XVIII и XIX веках Леониды давали периодические звёздные дожди через каждые 33 года (1766, 1799, 1833, 1866), откуда был установлен период обращения потока и найдена его орбита, весьма сходная с орбитой кометы 1866 I.
Таблица 9 Орбита Леонид
Элементы орбиты
Леониды
233њ 163 0,90 0,99 33,2 года
Комета 1866 1
23Г 163 0,90 0,98 33,2 года
С конца XIX столетия орбита потока под действием планетных возмущений отдалилась от орбиты Земли, и в настоящее время Леониды в эпоху их действия (10-18 ноября) очень бедны метеорами. Площадь радиации Леонид много меньше, чем у Персеид.
Из других метеорных потоков первой группы обильное выпадение метеоров временами давали Лириды, наблюдающиеся 20-26 апреля и имеющие орбиту, близкую к орбите кометы 1861 I. Последнее замечательное появление Лирид наблюдалось вечером 22-23 апреля 1922 г. на территории Европейской части СССР. В обычное время этот поток бывает довольно скудным.
Ежегодно большое количество метеоров даёт поток, движущийся по орбите, близкой к орбите кометы Галлея (191011), и дважды встречающий Землю: 1-5 мая, как γ-Аквариды, и через полгода, 20-25 октября, как Ориониды. В мае радиант у-Акварид находится вблизи Солнца, мешающего визуальным наблюдениям, а потому поток в это время особенно выгодно изучать радиолокационным методом.
Таблица 10-Орбиты γ-Акварид и Орионид
^оТбТ1" ГА™*Р™ Ориониды ^яМТ9а10Г?Г
<^.... 45њ 28њ 57њ г..... 162 161 162 е..... 0,97 0,97 ' 0,97 ч..... 0,60 0,57 0,59 Р..... 76 лет 76 лет 76 лет
Вследствие больших наклонов орбит и длительных периодов обращения метеорные потоки \первой группы менее др<
|
|
|
