Историческое развитие взглядов на метеоры

Метеоры

В. В. Федынский

Популярные лекции по астрономии
Выпуск 4

Государственное издательство технико-теоретической литературы
Москва 1956

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Историческое развитие взглядов на метеоры

2. Современные методы исследования метеоров

3. Полёт метеоров в земной атмосфере

4. Метеоры как средство изучения верхних слоев атмосферы

5. Столкновение метеорных тел с Землей

6. Метеорное вещество в Солнечной системе

7. Метеорные потоки

8. Метеоры и другие малые тела Солнечной системы

9. Процессы развития в системе малых тел Солнечной системы

10. Пылевое вещество в межзвёздном пространстве

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Довольно часто в тёмную безоблачную ночь можно увидеть, как на небе среди созвездий вспыхивает и быстро проносится яркая светящаяся точка, словно внезапно упавшая звезда. Это явление называется метеором, от греческих слов μετα - среди и αιρου -воздух, что буквально означает "парящий в воздухе". Раньше метеоры часто называли падающими звёздами, но теперь этот термин почти совершенно вышел из употребления в научной литературе, так как между звёздами - далекими солнцами -и метеорами, вспыхивающими в земной атмосфере, нет ничего общего.

Метеоры вспыхивают в результате того, что небольшие твёрдые космические частицы - метеорные тела - сталкиваются с Землёй, имея большую относительную скорость - от 10 до 70 км/сек. При вторжении в верхние слои атмосферы эти частицы сильно нагреваются, ярко светятся и разрушаются (рис. 1). Чем больше скорость и масса частиц, тем ярче метеор. Обычно свечение метеоров происходит на высотах 120-80 км над уровнем моря, однако крупные частицы могут проникать и в более низкие слои атмосферы. Очень яркие метеоры, превосходящие яркостью Венеру, называются болидами (греч. (βολισ - копьё). Болиды, которые проникают в атмосферу ниже 50-55 км и попадают в более плотные слои воздуха, образуют в них волны сжатия и разрежения и поэтому сопровождаются звуковыми явлениями, иногда весьма мощными.

Рис. 1. Яркий метеор, окруженный цилиндром ионизированного газа.

Внезапное появление болидов, их яркий блеск, громоподобные звуки, сопровождающие их полёт, наконец, большие дымоподобные облака пыли, остающиеся часами на небе как продукт разрушения метеорного тела в воздухе, - всё это производит большое впечатление на случайных очевидцев и в наше время. Можно себе представить, какими таинственными и грозными казались появления болидов нашим предкам, которые называли их "огненными змеями", "драконами" и т.д.

Наиболее крупные метеорные тела из числа тех, которые вызывают явление болидов, выпадают в виде осколков камней и железа на поверхность Земли. Такие осколки называют метеоритами. Изучение структуры и химического состава метеоритов даёт нам важнейшие сведения о природе вещества тел Солнечной системы.

Итак, метеорное тело - это осколок твёрдого космического вещества, сталкивающийся с Землёй, метеор - явление в земной атмосфере, наблюдаемое при проникновении в неё метеорного тела, а метеорит - остаток метеорного тела, выпавший на Землю. Такая терминология имеет смысл, пока мы рассматриваем метеорные тела во взаимодействии с Землёй, когда же мы изучаем метеорные тела в космическом пространстве, то нам нет необходимости применять все эти термины, определяющие лишь взаимоотношение этих тел с Землёй при их взаимной встрече. Следуя обычаю, практически установившемуся в научной литературе, мы будем называть метеорные тела в космическом пространстве просто метеорами, когда не требуется уточнять это понятие.

В определённые дни года можно наблюдать явление метеорных потоков, когда из одной области неба вылетает много метеоров. Метеорные потоки обычно называют по латинскому названию созвездия, из которого, как нам кажется, вылетают метеоры.

Изучение метеоритов, выпадающих на Землю, и метеоров, летящих в атмосфере, имеет большое значение для современной науки. От крупных метеоритных глыб до мельчайших метеорных пылинок изменяются размеры частиц, образующих большое облако метеорного вещества вокруг Солнца. Изучение структуры и истории развития этого облака проливает свет на прошлое и будущее Солнечной системы, помогает понять историю происхождения и развития планет, в том числе и Земли, на которой мы живём. Следовательно, наука о метеорах, так называемая метеорная астрономия, имеет большое научное и познавательное значение. Этим объясняется факт возникновения и быстрого роста метеорной астрономии, - как особой ветви научного знания в XIX и особенно в XX веке.

Немногим более 30 лет прошло с тех пор, как не только астрономы, но и геофизики начали интересоваться метеорами. Оказалось, что изучение метеоров доставляет очень важные сведения о верхних слоях атмосферы - их физическом состоянии, о воздушных течениях на больших высотах, о приливах, которые происходят в воздушном океане нашей планеты под воздействием Луны и Солнца. Эти сведения имеют не только теоретическое, но и практическое значение. В наши дни управляемые ракетные снаряды поднимаются как раз в те верхние слои атмосферы, где происходит явление метеоров. Подготовка к пуску межпланетных ракет и перспектива полётов кораблей с пассажирами в стратосферу и космическое пространство ещё больше повышают интерес к метеорам. Перед техникой возникает задача защиты космических кораблей от опасности встреч с метеорными телами.

Итак, метеоры в наше время являются предметом внимания и всестороннего изучения со стороны астрономов, геофизиков, инженеров. Эта книжка имеет своей целью кратко познакомить читателя с современным состоянием науки о метеорах.

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	231^o +52^o	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 = a^3/2. 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 90^o (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 20^o. Центральный радиант расположен в точке неба с координатами α = 46^o, δ = +50^o (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 = +1^o,2, Δδ = 0^o,0 по визуальным данным и Δα = +0^o,7, Δδ = +0^o,1 по фотографическим и радиолокационным данным. Помимо центрального радианта, активной ветвью потока является восточный радиант Персеид: α = 25^o, δ = +47^o. 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 других подвергаются различного рода возмущениям со стороны больших планет и устойчиво наблюдаются сотни и тысячи лет, что засвидетельствовано по китайским и арабским летописям для Лирид, Персеид, Леонид. Однако пример с исчезновением Леонид в конце XIX века показывает возможность серьёзных изменений условий видимости и таких потоков.

Для потоков двух других групп устойчивость условий видимости значительно меньше. Так, наиболее эффектным метеорным потоком из второй группы долгое время были Андромедиды (иначе называемые также Биэлидами), дававшие обильные появления в 1741, 1798, 1830, 1838; 1847, 1867 гг. и мощные звёздные дожди в 1872 и 1885 гг. Метеоры потока Андромедид движутся по орбите, очень близкой к орбите кометы Биэлы (1852 III), имея период обращения вокруг Солнца около 6,5 года. Эти звёздные дожди связаны с распадом кометы Биэлы в 1846 г. на две части и появлением роя мелких частиц вдоль её орбиты. Правда, как и в случае Персеид, Леонид и Лирид, Андромедиды наблюдались задолго до открытия кометы Биэлы, так что распад кометы на части в 1846 г. лишь обогатил метеорный рой новым материалом. Поэтому следует говорить о взаимной связи и общем происхождении Андромедид (Биэлид) и кометы 1852 III. После 1885 г. Андромедиды почти совершенно перестали наблюдаться, так как их орбита под действием сильных возмущений больших планет, прежде всего Юпитера, изменилась и уже не имеет области сближения с земной орбитой.

Другой метеорный поток той же группы, Дракониды, или, как иногда их называют, Джакобиниды (8-10 октября), обращается вокруг Солнца по орбите, близкой к орбите кометы 1946 V (Джакобини-Циннера), также с периодом около 6,5 года. Встречаясь с Землёй через каждые 13 лет, Дракониды дали обильные звёздные дожди в 1933 и 1946 гг.; в 1959 г. следует ожидать очередной звёздный дождь этого потока. До 1933 г. орбита Драконид проходила вдали от земной, впоследствии сблизившись с ней в результате планетных возмущений. Ко второй группе метеорных потоков относятся также Боотиды, связанные с кометой Понс-Виннеке (1951 VI) я имеющие период 6,15 года, Тауриды, движущиеся по

орбите, близкой к орбите кометы Энке (1953 f) и обращающиеся вокруг Солнца в течение 3,3 года, и дневные метеорные потоки, наблюдаемые при помощи радиолокации (рис. 24). По весьма короткопериодическим орбитам обращаются Геминиды и Квадрантиды, имеющие периоды обращения 1,7 и 2,4 года. Геминиды отличаются резко выраженной асимметричной структурой в поперечном сечении потока: до даты максимума часовые числа метеоров систематически больше, чем через соответствующий промежуток времени после этой даты. Радиант Геминид, имеющий диаметр не более 4^o, обладает хорошо выраженным суточным смещением, которое по визуальным, фотографическим и радиолокационным наблюдениям составляет: Δα = +1^o,1 Δδ = - 0^o,1. Из потоков третьей группы упомянем ещё о Скорпионидах, часто дающих яркие болиды и, по-видимому, связанных с кометой Лекселя 1770 I, имевшей период обращения около 5 лет.

Заканчивая обзор метеорных потоков, следует упомянуть об их взаимосвязи со спорадическими метеорами. Долгое время в астрономии проводилась резкая грань между этими двумя классами метеоров. В то время как принадлежность к Солнечной системе таких потоков, как Персеиды, и Леониды, была твёрдо установлена ещё в 60-х годах XIX века, спорадические метеоры рассматривались как некоторая чуждая для Солнечной системы среда, состоящая из частиц, хаотически движущихся во всех направлениях. Развивая подобные представления, многие астрономы делали вывод о межзвёздном происхождении спорадических метеоров. Однако это оказалось неверным при более близком изучении метеорных явлений. По мере изучения как спорадических метеоров, так и метеорных потоков всё более стирается эта исторически возникшая в представлении учёных грань между тем и другим классом метеорного вещества. Последние данные радиолокационных наблюдений позволяют рассматривать спорадические метеоры как упорядочение движущиеся прямым движением вокруг Солнца с периодами в среднем около 3 лет. Это сближает их с весьма обширным классом короткопериодических метеорных потоков второй и третьей групп. Спорадические метеоры отличаются от метеоров, принадлежащих к потокам, не характером их происхождения и не типом их орбит относительно Солнца. Спорадические метеоры отличаются от метеоров потоков только тем, что они не объединены в относительно тесные группы, связь между отдельными членами которых наглядно обнаруживается для земного наблюдателя. Имеется также определённая разница в распределении метеорных тел по яркости, указывающая, по-видимому, на различный возраст спорадических метеорных тел и метеорных тел, принадлежащих к некоторым потокам. Однако эти различия в природе различных классов метеоров являются второстепенными. Все метеоры, наблюдаемые нами, вспыхивают вследствие встречи Земли с метеорными телами, принадлежащими к Солнечной системе и образующими единое мощное облако метеорного вещества вокруг Солнца.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

За 150 лет своего существования и развития метеорная астрономия накопила много данных о природе метеоров, их роли в Солнечной системе и установила большое значение метеоров для изучения верхних слоев земной атмосферы.

Перед метеорной астрономией и метеорной геофизикой, которая ставит своей задачей изучение строения верхних слоев атмосферы метеорными методами, в настоящее время стоит ещё много неразрешённых вопросов.

Так, при изучении верхних слоев атмосферы почти не затронуты вопросы временных изменений физических свойств атмосферы, а также их зависимость от географического положения места. Только начато изучение циркуляции верхних слоев атмосферы. Не разработан ряд вопросов, связанных с движением ракетных кораблей в верхних слоях атмосферы и космическом пространстве.

Много имеется неразрешённых вопросов, относящихся к природе метеорных тел, их взаимоотношениям с другими телами Солнечной системы и их происхождению. Следовательно, требуется ещё длительная, многолетняя научно-исследовательская работа по изучению метеоров. Здесь имеется богатый простор для тех, кто заинтересуется той или иной областью метеорной астрономии.

В связи с этим необходимо особенно подчеркнуть значение, которое до сих пор сохранили научно-любительские визуальные и фотографические наблюдения метеоров. В таких наблюдениях, проводимых по специальной, заранее разработанной программе, может принять участие каждый любитель астрономии, кто наряду с занятием своей основной профессией интересуется наукой о небе и желает способствовать её дальнейшим успехам.

 

Метеоры

В. В. Федынский

Популярные лекции по астрономии
Выпуск 4

Государственное издательство технико-теоретической литературы
Москва 1956

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Историческое развитие взглядов на метеоры

2. Современные методы исследования метеоров

3. Полёт метеоров в земной атмосфере

4. Метеоры как средство изучения верхних слоев атмосферы

5. Столкновение метеорных тел с Землей

6. Метеорное вещество в Солнечной системе

7. Метеорные потоки

8. Метеоры и другие малые тела Солнечной системы

9. Процессы развития в системе малых тел Солнечной системы

10. Пылевое вещество в межзвёздном пространстве

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Довольно часто в тёмную безоблачную ночь можно увидеть, как на небе среди созвездий вспыхивает и быстро проносится яркая светящаяся точка, словно внезапно упавшая звезда. Это явление называется метеором, от греческих слов μετα - среди и αιρου -воздух, что буквально означает "парящий в воздухе". Раньше метеоры часто называли падающими звёздами, но теперь этот термин почти совершенно вышел из употребления в научной литературе, так как между звёздами - далекими солнцами -и метеорами, вспыхивающими в земной атмосфере, нет ничего общего.

Метеоры вспыхивают в результате того, что небольшие твёрдые космические частицы - метеорные тела - сталкиваются с Землёй, имея большую относительную скорость - от 10 до 70 км/сек. При вторжении в верхние слои атмосферы эти частицы сильно нагреваются, ярко светятся и разрушаются (рис. 1). Чем больше скорость и масса частиц, тем ярче метеор. Обычно свечение метеоров происходит на высотах 120-80 км над уровнем моря, однако крупные частицы могут проникать и в более низкие слои атмосферы. Очень яркие метеоры, превосходящие яркостью Венеру, называются болидами (греч. (βολισ - копьё). Болиды, которые проникают в атмосферу ниже 50-55 км и попадают в более плотные слои воздуха, образуют в них волны сжатия и разрежения и поэтому сопровождаются звуковыми явлениями, иногда весьма мощными.

Рис. 1. Яркий метеор, окруженный цилиндром ионизированного газа.

Внезапное появление болидов, их яркий блеск, громоподобные звуки, сопровождающие их полёт, наконец, большие дымоподобные облака пыли, остающиеся часами на небе как продукт разрушения метеорного тела в воздухе, - всё это производит большое впечатление на случайных очевидцев и в наше время. Можно себе представить, какими таинственными и грозными казались появления болидов нашим предкам, которые называли их "огненными змеями", "драконами" и т.д.

Наиболее крупные метеорные тела из числа тех, которые вызывают явление болидов, выпадают в виде осколков камней и железа на поверхность Земли. Такие осколки называют метеоритами. Изучение структуры и химического состава метеоритов даёт нам важнейшие сведения о природе вещества тел Солнечной системы.

Итак, метеорное тело - это осколок твёрдого космического вещества, сталкивающийся с Землёй, метеор - явление в земной атмосфере, наблюдаемое при проникновении в неё метеорного тела, а метеорит - остаток метеорного тела, выпавший на Землю. Такая терминология имеет смысл, пока мы рассматриваем метеорные тела во взаимодействии с Землёй, когда же мы изучаем метеорные тела в космическом пространстве, то нам нет необходимости применять все эти термины, определяющие лишь взаимоотношение этих тел с Землёй при их взаимной встрече. Следуя обычаю, практически установившемуся в научной литературе, мы будем называть метеорные тела в космическом пространстве просто метеорами, когда не требуется уточнять это понятие.

В определённые дни года можно наблюдать явление метеорных потоков, когда из одной области неба вылетает много метеоров. Метеорные потоки обычно называют по латинскому названию созвездия, из которого, как нам кажется, вылетают метеоры.