Книга: Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра

5.2. Методы изучения метеоров и характеристики метеоров

5.2. Методы изучения метеоров и характеристики метеоров

Основные сведения о метеороидном веществе получают с помощью методов, основанных на астрономических наблюдениях. Другим источником сведений о метеороидном веществе являются метеориты — остатки крупных метеорных тел, разрушившихся и испарившихся не полностью и упавших на земную поверхность. С началом космической эры на космических аппаратах стали устанавливать специальные устройства для регистрации метеороидного вещества — датчики для регистрации ударов мелких метеороидов и межпланетной пыли. Устанавливаемые на геофизических ракетах, космических зондах и искусственных спутниках Земли датчики производят сбор и счет пылинок в верхней атмосфере с помощью ловушек и счетчиков. И, наконец, суммарный эффект отражения и рассеяния, создаваемый множеством отдельных частиц и их роев, концентрирующихся к Солнцу и к плоскости эклиптики, порождает явление слабого свечения — зодиакальный свет. Его фотометрическое изучение дает некоторые интегральные характеристики облака межпланетной пыли.

При изучении метеоров применяются различные прямые и косвенные методы наблюдения — визуальные, фотографические, радиолокационные и телевизионные. Каждый из этих методов имеет свою область применения, специфические особенности и результативность. Ни один из них не может полностью заменить остальные. Поэтому для изучения комплекса метеорного вещества в межпланетной среде требуется обобщенный анализ результатов исследований, проводимых различными методами. Наиболее массовые исследования орбит метеорных тел, вторгающихся в атмосферу Земли непрекращающимся по времени потоком, проводятся методами базисных фотографических, радиолокационных и телевизионных наблюдений метеоров.

Существует условная классификация метеоров по способу их наблюдения или, точнее, обнаружения: визуальные метеоры, телеметеоры (видимые в телескоп визуально или с помощью телевизионной техники), фотометеоры (наблюдаемые фотографическим методом) и радиометеоры (наблюдаемые радиолокационным методом). К телеметеорам относят метеоры, которые уже нельзя увидеть невооруженным глазом. Масса фотометеоров более 0,1 г. Радиометеоры уже нельзя зарегистрировать с помощью фотографических методов; они порождаются метеороидами, масса которых от 10^-4 г до 0,1 г.

До изобретения фотографии, широкоугольных астрографов и методик фотографирования метеоров и болидов, т. е. почти до конца XIX в., наблюдения метеоров осуществлялись только визуальным способом.

Какие же данные можно получить из визуальных наблюдений метеоров? Самое простое — это подсчет числа метеоров как во время активности метеорных потоков, так и на постоянной основе. Проведенный по определенной методике такой счет называется многократным (или квалифицированным) и позволяет определять и уточнять такие характеристики метеорных потоков, как часовые числа (средние за период или ежегодные), сезонные и суточные вариации численности метеоров и т. п. Более сложная задача — это регистрация моментов времени, звездной величины и видимой траектории метеора с фиксацией таких особенностей как, например, наличие вспышек по траектории или в конце следа метеора, цвет, наличие и длительность существования следа после пролета метеора и т. п. Еще более сложные визуальные наблюдения — это базисные наблюдения, которые позволяют вычислить скорости, высоты и направления движения метеороидов относительно поверхности Земли. Базисные наблюдения дают возможность определить элементы орбиты метеороида, его массу, предсказать выпадение метеорита и примерно установить область его поиска (место выпадения).

Конечно, визуальные наблюдения дают большие ошибки при оценке тех или иных параметров метеоров. Но при этом группы астрономов-любителей могут без изготовления сложного оборудования охватить наблюдениями огромные области неба практически во всех местах земного шара. Информация, полученная после обработки визуальных наблюдений, имеет огромное значение, так как позволяет построить и уточнить распределения частиц по массам в метеорных потоках и в спорадическом фоне, построить профиль активности метеорного потока и т. п.

В конце XIX в. в метеорной астрономии стали применяться фотографические методы наблюдений. Первая фотография метеора, принадлежащего метеорному дождю Андромедиды, была получена в 1885 г. в Праге. В 1894 г. на Йельской обсерватории начали проводить базисные (из двух пунктов) фотографические наблюдения метеоров. В 1900 г. там же для вычисления скорости метеоров перед фотографической камерой стали устанавливать обтюратор. Он позволяет периодически прерывать экспозицию, при этом след метеора становится пунктирным, и величина расстояния между штрихами дает возможность определить видимую скорость метеора. В 1904 г. профессор Московского университета С. Н. Блажко организовал систематическое фотографирование и спектрографирование метеоров. С 1936 г. для фотографирования метеоров начали применяться малые фотографические камеры с широкоугольными объективами, что позволяло несколькими такими камерами перекрывать все небо, видимое из одного пункта, и регистрировать все метеоры ярче -1^m. В начале 1950-х гг. были изготовлены специальные светосильные камеры типа Супер-Шмидт и с их помощью были сфотографированы метеоры яркостью +3,5^m, т. е. практически такие же, как и те, что видимы невооруженным глазом.

Фотографические методы наблюдений на порядок повысили точность определения всех параметров метеоров и показали, что основная часть метеоров движется вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Применение фотографических камер позволило во многих странах организовать так называемые фотографические метеорные патрули. Некоторые из них действуют до настоящего времени.

С 1947 г. на обсерватории в Онджейове в Чехии была начата программа базисного фотографирования малыми камерами со вторым пунктом, расположенным в 40 км от Онджейова на станции Прчице. На первом пункте находились 10 неподвижных камер с обтюраторами и объективами Тессар и 10 камер на параллактической монтировке для определения моментов времени пролета болида. На второй станции располагались 10 неподвижных камер с обтюраторами. После подготовительной работы программа была запущена в 1951 г., а спустя 8 лет, в апреле 1959 г. на 10 фотопластинках на обеих станциях было сфотографировано падение метеорита Пршибрам. Это событие послужило толчком для создания нескольких так называемых болидных сетей: с 1963 г. работает Европейская болидная сеть на основе чехословацкой сети (с 1968 г. к ней примкнули болидные станции ГДР и ФРГ), с 1964 г. — Прерийная болидная сеть в США [Мак-Кроски и др., 1978] и с 1971 г. — Канадская болидная сеть [Halliday et al., 1996]. Из всех этих сетей действующей до настоящего времени остается только Европейская болидная сеть, которая претерпела ряд модернизаций.

Первоначально Европейская болидная сеть представляла собой сеть станций, каждая из которых была оснащена камерой «all-sky», позволяющей на одном снимке получать фотографию всего неба. Каждая камера имела обтюратор для определения скорости болида. Расстояние между станциями Европейской сети составляет около 90 км, а вся сеть охватывает наблюдениями площадь порядка 1 млн км². В последние годы на чешской части Европейской болидной сети были установлены камеры с объективом типа «рыбий глаз».

Каждая станция Прерийной болидной сети была оснащена четырьмя широкоугольными камерами, которые позволяли непрерывно обозревать практически все небо. Станции располагались на расстоянии 250 км друг от друга, что позволяло охватить наблюдениями 1,7 млн км².

За время работы болидных сетей было зарегистрировано свыше тысячи болидов (см., напр., рис. 5.9), для которых удалось точно рассчитать параметры орбит и такие физические величины, как начальная и конечная массы, высоты возгорания и потухания и т. п. В целом ряде случаев наблюдения болидов позволили точно определить место падения метеорита, полет которого в атмосфере был заснят аппаратурой болидной сети.

^{Рис. 5.9. Снимок болида, полученный на болидной камере. ((C)1998 — Photo by Vic Winter & Jennifer Dudley/ ICSTARS Astronomy, http://www.icstars.com/HTML/Leo98/leo1.htm)}

Болидные сети создали основу нашего современного знания об околоземной популяции малых тел Солнечной системы. Было установлено, что кроме метеорных потоков существуют также болидные потоки [Терентьева, 1990], некоторые из них имеют генетическую связь с известными метеорными потоками. На основании обработки данных о болидах и метеорах была создана [Ceplecha, 1976] классификация метеороидов, порождающих метеоры и болиды (табл. 5.2).

Для большинства метеорных потоков были вычислены распределения по массам и их изменения в зависимости от расстояния до радианта. Эти данные свидетельствуют о том, что некоторые метеорные потоки вполне могут содержать крупные тела (размером в несколько десятков метров), которые могли бы породить такое явление, как Тунгусский метеорит.