V.V. Fedynskii. Meteory<< Glava 1. | Oglavlenie | Glava 3. >>
2. SOVREMENNYE METODY ISSLEDOVANIYa METEOROV
Nablyudeniya meteorov mozhno proizvodit' prosto glazom (ili, kak govoryat, vizual'no), pri pomoshi fotografirovaniya i s primeneniem radioapparatury.
Vizual'nye sposoby nablyudeniya meteorov nevooruzhennym glazom byli edinstvennym nadezhnym metodom meteornoi astronomii v techenie XIX i nachala XX stoletii i do sih por ne utratili svoego znacheniya. V bezlunnuyu yasnuyu noch' nablyudatel' mozhet zametit' meteory 5-i i dazhe 6-i zvezdnoi velichiny, imeyushie takuyu zhe yarkost', kak i naibolee slabye zvezdy, vidimye nevooruzhennym glazom*). V srednem mozhno zametit' v takuyu noch' v techenie odnogo chasa nablyudenii okolo 10 meteorov. Nevooruzhennym glazom registriruyutsya bol'shei chast'yu meteory 1-4-i zvezdnoi velichiny. Bolee yarkie meteory poyavlyayutsya sravnitel'no redko, a iz znachitel'nogo chisla bolee slabyh meteorov glaz zamechaet lish' nemnogie.
 |
| Ris. 2. Puti meteorov, nanesennye na
zvezdnuyukartu. Nablyudeniya meteornogo dozhdya Drakonid 9 oktyabrya 1933 g. Radiant Drakonid oboznachen kruzhkom. |
Vidimaya traektoriya meteora sredi zvezd mozhet byt' priblizhenno nanesena na zvezdnuyu kartu. Prodolzhaya nazad puti meteorov, nanesennyh na zvezdnuyu kartu, mozhno obnaruzhit' nebol'shie ploshadki, iz kotoryh rashodyatsya traektorii meteorov (ris. 2). Eti meteory prinadlezhat k odnomu i tomu zhe potoku i dvigayutsya po vzaimno parallel'nym putyam v mezhplanetnom prostranstve. Takie ploshadki, imeyushie diametr okolo neskol'kih gradusov, nazyvayutsya radiantami meteornyh potokov. Opredelenie vidimogo polozheniya radiantov na nebe neobhodimo dlya izucheniya dvizheniya meteornyh tel v Solnechnoi sisteme i sostavlyaet odnu iz naibolee vazhnyh zadach vizual'nyh nablyudenii meteorov. Krome opredeleniya radiantov, nanesenie meteorov na zvezdnye karty mozhno ispol'zovat' dlya opredeleniya vysot meteorov po nablyudeniyam iz dvuh udalennyh punktov.
Ochen' vazhno znat' glavnye fizicheskie osobennosti meteorov - ih yarkost', cvet, skorost' poleta, ocherchennost', nalichie vspyshek, sleda i t. d. Bol'shinstvo iz etih harakteristik daet vozmozhnost' kosvennymi sposobami opredelit' skorost' dvizheniya meteorov v mezhplanetnom prostranstve. Naibolee podrobnaya programma vizual'nogo izucheniya fizicheskih svoistv meteorov byla razrabotana i osushestvlena v techenie ryada let I.S. Astapovichem v Ashhabade (tak nazyvaemaya programma-maksimum).
Osnovnymi nedostatkami vizual'nyh nablyudenii meteorov yavlyayutsya ih bol'shaya trudoemkost' i nevysokaya tochnost' rezul'tatov. Odnako vnezapnost' poyavleniya meteorov i trudnost' primeneniya k ih nablyudeniyam instrumental'nyh sposobov na dolgoe vremya ostavlyali vizual'nye nablyudeniya glavnym metodom izucheniya meteorov. Poetomu mnogie svedeniya o meteorah i do sih por osnovyvayutsya na rezul'tatah vizual'nyh nablyudenii.
Meteory mozhno nablyudat' takzhe pri pomoshi binok|lei ili svetosil'nyh korotkofokusnyh teleskopov s bol'shim polem zreniya. Eto pozvolyaet bolee tochno opredelyat' ih vidimuyu traektoriyu, koordinaty radiantov i vysoty meteorov, a takzhe zamechat' bolee slabye meteory, nevidimye nevooruzhennym glazom. Obychno v nebol'shie teleskopy udaetsya nablyudat' meteory do 11 - 12-i zvezdnoi velichiny.
 |
| Ris. 3. Fotografiya meteora iz dvuh udalennyh punktov. Sovmesheny snimki, sdelannye v Ashhabade i Vannovskom na rasstoyanii 25 km. Pravyi snimok sdelan cherez obtyurator. |
Effektivnoe primenenie fotografii k izucheniyu meteorov stalo vozmozhnym za poslednie 20 let v rezul'tate poyavleniya korotkofokusnyh svetosil'nyh fotokamer s bol'shim polem zreniya i povysheniya chuvstvitel'nosti fotograficheskih emul'sii. Sluchainye fotografii meteorov izredka popadayutsya na snimkah neba, sdelannyh s drugoi cel'yu. Takie fotografii takzhe mozhno ispol'zovat' dlya izucheniya poleta meteorov v atmosfere, odnako dlya resheniya osnovnyh zadach, svyazannyh s izucheniem meteorov, neobhodima special'naya organizaciya fotografirovaniya meteorov pri pomoshi korotkofokusnyh kamer, kotorye razmeshayutsya v dvuh punktah, udalennyh drug ot druga na 5 - 40 km. Takie dvoinye snimki pozvolyayut opredelyat' vysoty i skorosti meteorov Ob'ektivy kamer otkryvayutsya na neskol'ko chasov, i na plastinkah ostayutsya sledy vseh dostatochno yarkih meteorov, proletevshih v pole zreniya kamer (ris. 3). Dlya opredeleniya skorosti poleta meteorov primenyaetsya obtyurator, t. e. zatvor, vrashayushiisya pered ob'ektivom napodobie kryl'ev vetryanoi mel'nicy. Obtyurator, privodimyi v bystroe vrashenie sinhronnym elektromotorom, zakryvaet ob'ektiv neskol'ko desyatkov raz v sekundu, vsledstvie chego sledy meteorov na snimkah vyhodyat v vide preryvistyh linii (ris. 3, sprava). Znaya dlinu kazhdogo iz otrezkov i skorost' vrasheniya obtyuratora, mozhno opredelit' skorost' dvizheniya meteora v prostranstve.
K sozhaleniyu, effektivnost' fotografirovaniya meteorov ves'ma nevelika. Dazhe pri upotreblenii vysokochuvstvitel'nyh fotograficheskih plastinok ili plenok prihoditsya zatrachivat' ot 50 do 100 chasov ekspozicii na odnoi kamere dlya polucheniya snimka odnogo meteora. Dlya povysheniya effektivnosti fotografirovaniya neskol'ko kamer soedinyayut v odin agregat, ohvatyvaya vozmozhno bol'shuyu ploshad' neba. Para podobnyh agregatov, odin iz kotoryh snabzhaetsya obtyuratorom, sostavlyaet tak nazyvaemyi meteornyi patrul'. Pervyi meteornyi patrul' v SSSR byl ustanovlen v 1938 g. v Stalinabade. Meteornye patruli ustanovleny za rubezhom v Chehoslovakii, na astrofizicheskoi observatorii v Skal'nate Pleso i v SShA, na Garvardskoi observatorii. Amerikanskii patrul' v poslednie gody byl usovershenstvovan za schet rezkogo usileniya svetosily kamer. Primenenie zerkal'no-linzovyh sistem Shmidta so svetosiloi 1:0,7 i iskrivlennoi plenkoi v fokuse pozvolilo poluchat' pri pomoshi etih kamer meteory do 5-i zvezdnoi velichiny, v to vremya kak obychno udaetsya fotografirovat' meteory ne yarche 2-i zvezdnoi velichiny. Uiplu udalos' v 1952-1953 gg. poluchit' s pomosh'yu etih kamer snimki ionizacionnyh sledov, ostayushihsya posle ochen' yarkih meteorov. Dlya fotografirovaniya etih sledov dezhurnyi nablyudatel' bystro navodit kameru na tu oblast' neba, gde proletel yarkii meteor, i delaet neskol'ko posledovatel'nyh vyderzhek po 2 sek. s intervalami po 10 sek. Pri etom kamera kazhdyi raz avtomaticheski neskol'ko smeshaetsya i izobrazheniya sledov na snimke ne nakladyvayutsya drug na druga. Takie fotografii pozvolyayut opredelit' po dreifu meteornyh sledov napravlenie i skorost' vetra v verhnih sloyah atmosfery, a takzhe prosledit' za izmeneniyami formy sleda, opredeliv skorost' ego rasseivaniya i zatuhaniya ego svecheniya. Vse eto pozvolyaet sudit' o fizicheskom stroenii verhnih sloev atmosfery.
Eshe bolee trudnym delom, chem fotografirovanie meteorov, yavlyaetsya poluchenie snimkov ih spektrov. Do nastoyashego vremeni vo vsem mire polucheno tol'ko okolo 120 spektrov. Spektr meteora poluchaetsya s pomosh'yu kamery s prizmoi, raspolozhennoi pered svetosil'nym ob'ektivom. Takaya prizmennaya kamera, vpervye primenennaya polveka nazad S.N. Blazhko, dolgoe vremya sluzhila; glavnym instrumentom dlya etoi celi. Nedavno P. Millman v Kanade primenil dlya spektrografirovaniya meteorov takzhe kameru s difrakcionnoi reshetkoi, postavlennoi pered ee ob'ektivom. Kak izvestno, difrakcionnaya reshetka, kak i prizma, obladaet svoistvom razlagat' belyi svet v spektr.
Obychno spektr meteora sostoit iz ryada otdel'nyh linii himicheskih elementov, vhodyashih v sostav meteora, prichem kazhdaya liniya daet izobrazhenie meteora takim, kakim on kazalsya by, esli by sostoyal tol'ko iz dannogo himicheskogo elementa. Ponyatno, chto izobrazhenie meteora v luchah odnogo kakogo-nibud' elementa eshe slabee, chem obshee ego izobrazhenie na obychnoi fotografii. Poetomu dlya fotografirovaniya spektrov meteorov primenyayut nebol'shie korotkofokusnye svetosil'nye kamery. Pri melkom masshtabe spektrov na snimkah trudno govorit' o tochnom raspoznavanii vseh spektral'nyh linii. Prihoditsya otozhdestvlyat' spektral'nye linii po ih vzaimnomu raspolozheniyu, intensivnosti i t.d. celymi gruppami.
Naibolee moshnym sovremennym sredstvom izucheniya meteorov bessporno yavlyaetsya radiolokaciya. Razvitie tehniki radiolokacii v poslednie gody pozvolilo primenit' eto sredstvo dal'novideniya i dlya nablyudeniya meteorov. Teper' meteory mogut nablyudat'sya dnem, v tuman i v dozhd', kruglye sutki. Dlya nablyudenii meteorov primenyayutsya obychnye radiolokatory, rasschitannye na dlinu volny ot 4 do 12 m. Izvestno, chto v radiolokatore rasstoyanie do celi, otrazhayushei radiovolny, opredelyaetsya po vremeni ih probega tuda i obratno, poskol'ku skorost' ih rasprostraneniya izvestna (300000 km/s).
Osnovnoi chast'yu priemnogo ustroistva radiolokatora yavlyaetsya tak nazyvaemaya katodno-luchevaya trubka, izvestnaya mnogim kak odna iz detalei televizora. V katodno-luchevoi trubke otrazhennye ot celi radiovolny preobrazuyutsya v potok elektronov - elektronnyi luch, vyzyvayushii na svetyashemsya ekrane radiolokatora poyavlenie svetlogo pyatna. Polozhenie etogo pyatna na ekrane zavisit ot vremeni probega radiovoln, t.e. v konechnom schete ot rasstoyaniya do celi (ris. 4).
Ris. 4. Radiolokaciya meteorov. A, V, S -
meteornye radioeho
Impul'sy (signaly), posylaemye antennoi radiolokatora, rasprostranyayutsya preimushestvenno vdol' opredelennogo napravleniya, prichem ih intensivnost' bystro ubyvaet s otkloneniem ot etogo napravleniya. Esli postroit' diagrammu intensivnosti signalov po napravleniyam, to vsya ona budet sostoyat' kak by iz lepestkov, nazyvaemyh lepestkami napravlennosti antenny. Odin iz etih lepestkov yavlyaetsya glavnym. Eti lepestki vyrezayut na nebe uchastki, v kotoryh i mozhno takim sposobom registrirovat' polet meteorov.
Kalibrovka na ekrane katodno-luchevoi trubki radiolokatora shkaly rasstoyanii v kilometrah pozvolyaet opredelit' neposredstvenno rasstoyanie do celi - v nashem sluchae do meteora. Zaranee orientirovat' antennu radiolokatora na meteor nel'zya, tak kak meteory vnezapno poyavlyayutsya v lyuboi oblasti neba i polet ih prodolzhaetsya doli sekundy. Poetomu antenna radiolokatora ustanavlivaetsya nepodvizhno ili medlenno vrashaetsya vokrug vertikal'noi osi, obozrevaya nebo v razlichnyh napravleniyah. Pri etom meteory, popadayushie v pole lepestka antenny, mogut dat' radioeho.
Neposredstvennoi prichinoi otrazheniya impul'sa radiolokatora yavlyaetsya stolb gaza, ionizovannogo meteorom vdol' traektorii ego poleta. Takoi stolb voznikaet v rezul'tate vzaimnyh stolknovenii chastic vozduha i meteora pri ego polete skvoz' atmosferu so skorost'yu ot 10 do 70 km v sekundu. Etogo vpolne dostatochno, chtoby vyzvat' ionizaciyu, t.e. razdelenie molekul i atomov vozduha i meteornogo tela na polozhitel'no i otricatel'no zaryazhennye elektricheskie chasticy. Diametr stolba ionizovannogo gaza izmeryaetsya metrami i uvelichivaetsya so vremenem vsledstvie rasseivaniya (diffuzii) gazov. Ego dlina ischislyaetsya desyatkami kilometrov. Podobnyi stolb ionizovannogo gaza sposoben otrazhat' radiovolny i sozdavat' radioeho do teh por, poka on ne rasseetsya okonchatel'no ili ne budet razveyan stratosfernymi vetrami.
Chetkoe radioeho, otrazhennoe po perpendikulyaru k traektorii meteora, luchshe vsego poluchaetsya pri dline radiovoln 4-5 m. Pri ispol'zovanii bolee dlinnyh voln, osobenno v diapazone 9-12 m, kartina otrazheniya radiosignala sil'no oslozhnyaetsya. Otrazhatel'naya sposobnost' ionizovannyh sledov meteorov na etih volnah znachitel'no vozrastaet, i pobochnye radioeho voznikayut ne tol'ko na luche, perpendikulyarnom k traektorii, no i na luchah, obrazuyushih s nei razlichnye ugly. Poetomu dlina volny okolo 5 m udobnee vsego pri massovyh radionablyudeniyah meteorov. K takim nablyudeniyam otnosyatsya schet meteorov, opredelenie rasstoyanii do meteorov i ih vysot, opredelenie radiantov.
Pervye dve zadachi reshayutsya radiolokaciei nastol'ko prosto, chto eto ne trebuet special'nyh poyasnenii.
Chto kasaetsya metodiki opredeleniya radiantov, to ona osnovana na primenenii dvuh radiolokatorov, antenny kotoryh napravlyayutsya pod pryamym uglom drug k drugu. Otrazhenie radiosignala ot meteora proishodit po luchu, perpendikulyarnomu k traektorii meteora. Poetomu ego radiant lezhit po napravleniyu, otstoyashemu na 90o ot napravleniya central'nogo lucha kazhdogo iz dvuh radiolokatorov.
Nalichie dvuh radiolokatorov pozvolyaet opredelit', takim obrazom, polozhenie radianta na nebe.
Drugoi sposob opredeleniya radiantov prigoden dlya otdel'nyh yarkih meteorov, dayushih otrazheniya ne tol'ko po perpendikulyaru k svoemu puti, no i bokovye. Iz treh stancii, raspolozhennyh v vershinah priblizitel'no ravnostoronnego treugol'nika so storonami okolo 60 km, opredelyayutsya rasstoyaniya do dvuh tochek meteornogo sleda. Eto daet napravlenie traektorii, a sledovatel'no, i radiant meteora.
Ochen' vazhnoe znachenie imeet opredelenie skorostei meteorov pri pomoshi radiolokacii. Ispol'zovanie radiolokatora s dlinoi volny 8-10 m pozvolyaet poluchit' nezerkal'nye (lezhashie v storone ot perpendikulyarnogo radiolucha) otrazheniya ot meteornogo sleda. Poetomu na ekrane radiolokatora mozhno prosledit' izmenenie rasstoyaniya do meteora s techeniem vremeni. Pri etom na ekrane katodno-luchevoi trubki radiolokatora poluchaetsya giperbolicheskaya krivaya, forma kotoroi pozvolyaet sudit' o skorosti nablyudaemogo meteora (ris. 5).
Ris. 5. Opredelenie skorosti meteorov pri
pomoshi radiolokacii. Vverhu - forma
diagrammy "vremya - rasstoyanie" dlya
meteorov razlichnoi skorosti. Vnizu -
izobrazhenie etoi diagrammy na ekrane
elektronno-luchevoi trubki.
 |
| Ris. 6. Difrakciya radiovoln pri polete meteorov. |
Pri polete meteora cherez uchastok neba, vyrezaemyi lepestkom antenny, nablyudaetsya ves'ma interesnoe yavlenie difrakcii radiovoln, takzhe pozvolyayushee opredelit' skorost' poleta meteorov. V moment poyavleniya meteora na perpendikulyarnom luche antenny priemnik registriruet bystro narastayushee radioeho. Posle etogo nachal'nogo momenta radiovolny, otrazhennye ot proletevshego dal'she meteora, budut interferirovat' s central'nym otrazheniem, t.e. nakladyvat'sya na nego i usilivat' ili oslablyat' eto otrazhenie v zavisimosti ot raznosti faz oboih otrazhenii (ris. 6). A eta raznost' faz, v svoyu ochered', opredelyaetsya raznost'yu rasstoyanii po central'nomu luchu antenny i po napravleniyu na dvizhushiisya meteor.
Tak, naprimer, esli raznost' rasstoyanii OB' i OP (ris. 7) sostavlyaet polovinu dliny volny (λ/2), to elektromagnitnye kolebaniya iz tochek B' i P budut nahodit'sya v protivopolozhnyh fazah i poluchitsya oslablenie radioeha. Tak budet i v sluchae, esli raznost' rasstoyanii ravna nechetnomu chislu poluvoln. Esli zhe eta raznost' ravna chetnomu chislu poluvoln (t.e. celomu chislu voln), kak, naprimer, dlya tochki D', to kolebaniya budut prihodit' v toi zhe faze, chto i po napravleniyu i usilivat' drug druga.
Ris. 7. Ob'yasnenie difrakcionnyh yavlenii (zon
Frenelya) pri polete meteorov.
O - nablyudatel', QQ' - traektoriya
meteora.
Skorost' meteora etim metodom opredelyaetsya po intervalam vremeni mezhdu maksimumami radioeha. Poskol'ku dlinu otrezkov PB', RD' i t.d. netrudno opredelit', znaya rasstoyanie do meteora R i dlinu radiovolny λ, otsyuda legko poluchit' i skorost' na vsem uchastke puti. Difrakcionnyi metod pozvolyaet naiti skorost' meteorov s ves'ma bol'shoi tochnost'yu, i ego udaetsya primenit' primerno k 20% vseh meteorov, registriruemyh radiolokatorom.
Nakonec, radiometody pozvolyayut ustanovit' nalichie vetrov v verhnih sloyah atmosfery i opredelit' ih napravlenie i skorost'. Vsledstvie peremesheniya meteornogo sleda v prostranstve pod deistviem stratosfernyh vetrov, dlina volny otrazhennogo radiolucha umen'shaetsya pri udalenii sleda ot nablyudatelya i uvelichivaetsya pri priblizhenii sovershenno analogichno povysheniyu i ponizheniyu tona parovoznogo gudka pri dvizhenii parovoza mimo nablyudatelya. Poetomu nablyudaya eto izmenenie dliny radiovoln, nazyvaemoe effektom Dopplera, mozhno opredelit' peremeshenie meteornogo sleda po luchu zreniya.
Zakanchivaya obzor sovremennyh metodov izucheniya meteorov, sleduet otmetit' ih mnogoobrazie. Dlya polnogo resheniya ryada voprosov, otnosyashihsya k geofizicheskoi i astronomicheskoi storone meteornyh yavlenii, okazyvaetsya naibolee celesoobraznym kompleksnoe primenenie razlichnyh metodov issledovaniya meteorov. Pri etom odin iz metodov ispol'zuetsya kak osnovnoi, a ostal'nye upotreblyayutsya kak vspomogatel'nye pri reshenii naibolee slozhnyh voprosov. Naibolee vazhnymi metodami izucheniya meteorov v nastoyashee vremya yavlyayutsya radiolokacionnyi i fotograficheskii.
*) Terminom "zvezdnaya velichina" v astronomii oboznachayut vidimuyu yarkost' (blesk) zvezd. Naibolee yarkie zvezdy otnosyat k 1-i velichine, naibolee slabye - k 6-i. Tak zhe oboznachaetsya i yarkost' meteorov.
<< Glava 1. | Oglavlenie | Glava 3. >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Meteor - meteorit - meteoritika - meteornyi dozhd' - Meteornyi potok - Perseidy - Meteoroid - solnechnaya sistema - malye tela - Poyas Koipera - poyas asteroidov - asteroidy - asteroidnaya opasnost'
Publikacii so slovami: Meteor - meteorit - meteoritika - meteornyi dozhd' - Meteornyi potok - Perseidy - Meteoroid - solnechnaya sistema - malye tela - Poyas Koipera - poyas asteroidov - asteroidy - asteroidnaya opasnost' | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
