V.V. Fedynskii. Meteory<< Glava 5. | Oglavlenie | Glava 7. >>
6. METEORNOE VEShESTVO V SOLNEChNO' SISTEME
Do sih por my rassmatrivali meteornye tela v moment ih poyavleniya pered glazami nablyudatelya, kogda oni yarko svetyatsya v verhnih sloyah atmosfery ili vypadayut na zemnuyu poverhnost' v vide meteoritov. Imenno na etoi poslednei stadii sushestvovaniya meteornyh tel my imeem vozmozhnost' poluchat' o nih vse svedeniya. Za predelami zemnoi atmosfery my ne mozhem obnaruzhit' sushestvovanie kroshechnyh meteornyh chastic i izuchat' ih svoistva. Tem ne menee, analiziruya dannye nablyudenii meteorov v moment ih vstrechi s Zemlei, mozhno poluchit' ves'ma vazhnye i dovol'no obshirnye svedeniya ob ih kosmicheskoi prirode, meste i roli v Solnechnoi sisteme.
Perehod ot kazhushegosya dlya zemnogo nablyudatelya raspredeleniya meteorov po yarkosti, chislennosti, skorosti i t.d. k istinnomu ih raspredeleniyu v Solnechnoi sisteme yavlyaetsya osnovnoi zadachei meteornoi astronomii. Zadacha eta ves'ma slozhna vsledstvie togo, chto usloviya vidimosti meteorov zavisyat ot celogo ryada faktorov, uchest' vliyanie kotoryh ves'ma trudno. V etom otnoshenii meteornaya astronomiya nevygodno otlichaetsya ot drugih otraslei astronomii, naprimer fiziki Solnca, planet ili zvezd, gde nablyudatel' vidit te ili inye yavleniya hotya i iskazhennymi v toi ili inoi stepeni, no, nablyudaya ih s bol'shogo rasstoyaniya, on mozhet ohvatit' ih v celom. Etim sleduet ob'yasnit', chto v istorii meteornoi astronomii dazhe ser'eznymi issledovatelyami neodnokratno dopuskalis' sushestvennye oshibki, primerami kotoryh mogut sluzhit' predpolozheniya o ravnomernom raspredelenii napravlenii dvizhenii meteornyh tel v prostranstve ili o mezhzvezdnom proishozhdenii znachitel'noi chasti meteornogo veshestva.
Pervyi vopros, otnosyashiisya k kosmicheskoi prirode meteornogo veshestva, est' vopros o chislennosti, prostranstvennoi plotnosti i masse meteornyh tel. Dlya etogo prezhde vsego nado podschitat' istinnoe sutochnoe chislo meteorov. Sposob takogo podscheta dovol'no prost. Po radiolokacionnym dannym izvestno, chto srednyaya vysota meteorov ravna 87 km. Pust' radius polya zreniya nablyudatelya, vnutri kotorogo on zamechaet vse meteory 0-2-i zvezdnoi velichiny, sostavlyaet 25o. Otsyuda mozhno vychislit' velichinu ploshadki, kotoraya ohvatyvaetsya etim polem zreniya na vysote 87 km. Ona ravna priblizitel'no 5000 kv. km, v to vremya kak ploshad' vsei Zemli sostavlyaet 5000 kv. km. Esli chasovoe chislo meteorov, naprimer, 2-i zvezdnoi velichiny budet 1,2, to istinnoe sutochnoe chislo N takih meteorov dlya vsei Zemli budet:
Takim obrazom my poluchaem sleduyushie dannye ob istinnom chisle meteorov, privedennye v tabl. 1.
Tablica 1. Istinnoe sutochnoe chislo meteorov (dlya vsei Zemli)
| Vidimaya zv. vel. m |
Nabl. chasovoe chislo n |
Istinnoe su- tochnoe chislo N |
lg N |
| -3 | 0,012 | 28.103 | 4,45 |
| -2 | 0,03 | 71 | 4,85 |
| -1 | 0,08 | 180 | 5,26 |
| 0 | 0,19 | 450 | 5,65 |
| 1 | 0,46 | 1,1-106 | 6,04 |
| 2 | 1,2 | 2,8 | 6,45 |
| 3 | 2,7 | 7,1 | 6,85 |
| 4 | 3,8 | 18 | 7,26 |
| 5 | 1,5 | 45 | 7,65 |
| 6 | - | 110 | 8,04 |
| 7 | 0,14 | 240 | 8,38 |
| 8 | 0,08 | 410 | 8,61 |
| 9 | 0,15 | 1,2.109 | 9,62 |
| 10 | 0,14 | 4,5 | 9,65 |
| 11 | 0,06 | 6,4 | 9,81 |
Eti rezul'taty yavlyayutsya pererabotkoi tablicy, vpervye sostavlennoi amerikanskim astronomom F. Vatsonom v 1941 g. s uchetom dannyh o teleskopicheskih meteorah stalinabadskogo astronoma A.M. Bahareva.
Mozhno legko zametit', chto kolichestvo meteorov kazhdoi dannoi velichiny v 2,5 raza bol'she, chem dlya predshestvuyushei velichiny. Eto otnoshenie blestyashe podtverzhdaetsya radiolokacionnymi nablyudeniyami. Odnako eto srednee sootnoshenie, vyvedennoe dlya vsei sovokupnosti meteorov, vstrechayushih Zemlyu, ne soblyudaetsya dlya otdel'nyh meteornyh potokov.
Srednyaya plotnost' meteorov v mezhplanetnom prostranstve vblizi Zemli budet ravna sutochnomu chislu meteorov dannoi zvezdnoi velichiny, delennomu na ob'em prostranstva, prohodimyi Zemlei v sutki. Proizvedya neslozhnye raschety, mozhno videt', chto plotnost' meteornogo veshestva v mezhplanetnom prostranstve nichtozhna i sostavlyaet dlya meteorov nulevoi zvezdnoi velichiny 1,4.10-24 sm-3, t. e. priblizitel'no 1 chastica na kub prostranstva s rebrom v 1000 km. Dazhe dlya meteorov 10-i zvezdnoi velichiny odna meteornaya krupinka soderzhitsya v kube s rebrom 40 km.
Vyshe uzhe upominalos', chto massa meteora nulevoi zvezdnoi velichiny ocenivaetsya srednei velichinoi poryadka 1 g i chto massa meteora kazhdoi sleduyushei zvezdnoi velichiny v 2,5 raza men'she. Tak kak chislo meteorov kazhdoi zvezdnoi velichiny v 2,5 raza bol'she, chem predydushei, to obshaya massa meteorov nekotoroi zvezdnoi velichiny, ezhesutochno vstrechayushihsya s Zemlei, yavlyaetsya velichinoi postoyannoi i mozhet byt' kruglym schetom ocenena v 0,5 t. Otsyuda mozhno ocenit' summarnuyu massu meteornogo veshestva, vypadayushego ezhesutochno na Zemlyu. Nahodki meteoritov pozvolyayut schitat', chto summarnaya massa meteoritov, padenie kotoryh svyazano s poyavleniem bolidov -10-i zvezdnoi velichiny i yarche, ravna primerno odnoi tonne. S drugoi storony, meteory slabee +30-i zvezdnoi velichiny predstavlyayut pylinki, vymetaemye luchevym davleniem Solnca iz predelov Solnechnoi sistemy. Poetomu bolee slabyh meteorov byt' v Solnechnoi sisteme ne mozhet. Takim obrazom, obshaya massa meteornogo veshestva, vypadayushego na Zemlyu, sostavlyaet v sutki okolo 20 t, a v god neskol'ko tysyach tonn. Eto - nichtozhnaya massa, vypadenie kotoroi ne moglo sushestvenno izmenit' oblik Zemli i dazhe skol'ko-nibud' povliyat' na skorost' ee sutochnogo vrasheniya za 2 milliarda let, protekshie so vremeni obrazovaniya zemnoi kory*). Pravda, pri etom podschete ne uchityvaetsya massa ochen' melkih meteornyh pylinok, obladayushih otnositel'no Zemli ochen' maloi skorost'yu i pronikayushih v ee atmosferu bez zametnogo svecheniya. Takie pylinki byli naideny v poslednee vremya pri sbore meteornoi pyli, i vozmozhno, chto ih obshee kolichestvo ochen' veliko. Prostranstvennaya plotnost' meteornogo veshestva v raione orbity Zemli legko mozhet byt' opredelena iz privedennyh vyshe soobrazhenii. Ona ravna priblizitel'no 0,5.10-22 g/sm3.
 |
| Ris. 21. Geliocentricheskaya (V) i geocentricheskaya (U) skorost' meteorov; W - skorost' Zemli na orbite. |
Pri vstreche meteorov s Zemlei ih geocentricheskaya skorost' yavlyaetsya rezul'tatom slozheniya skorosti dvizheniya Zemli i meteorov otnositel'no Solnca (ih geliocentricheskoi skorosti) (ris. 21). Napravlenie dvizheniya meteorov otnositel'no Zemli harakterizuetsya uglovym rasstoyaniem (elongaciei) radianta ot tochki, kuda dvizhetsya Zemlya (apeksa). Tak kak nablyudennye geocentricheskie skorosti meteorov lezhat v predelah ot 10 do 71 km/sek, a skorost' dvizheniya Zemli sostavlyaet 30 km/sek, to geliocentricheskaya skorost' meteorov ne prevoshodit 41 km/sek, t. e. ona men'she parabolicheskoi skorosti. Sledovatel'no, vse orbity meteorov vokrug Solnca yavlyayutsya zamknutymi ellipticheskimi orbitami.
S drugoi storony, skorost' meteorov mozhet byt' ocenena ne iz nablyudenii, a sleduyushim statisticheskim metodom, predlozhennym D. Skiaparelli (Italiya) i razvitym K. Hoffmeisterom (Germaniya). Predpolozhim, chto vse napravleniya dvizheniya meteorov v okrestnosti Zemli ravnoveroyatny. Kogda apeks stoit vysoko nad gorizontom, na nebesnoi polusfere, vidimoi nablyudatelem, chislo meteorov dolzhno byt' bol'she, tak kak my vidim nad gorizontom bol'shinstvo vstrechnyh meteorov, a takzhe meteory, dvizhushiesya medlennee Zemli i dogonyaemye eyu. Naoborot, kogda nad gorizontom nahoditsya antiapeks (t.e. tochka, otkuda uhodit Zemlya) i nablyudatel' vidit na svoei nebesnoi polusfere tol'ko dogonyayushie Zemlyu meteory, chislo meteorov dolzhno byt' men'she. Esli by meteory byli nepodvizhny otnositel'no Solnca, otnoshenie chisla dogonyayushih meteorov k vstrechnym bylo by ravno nulyu; esli by meteory obladali beskonechnoi skorost'yu, eto otnoshenie obratilos' by v edinicu. Dlya vseh promezhutochnyh znachenii srednei geliocentricheskoi skorosti meteorov pri uslovii ravnoveroyatnosti razlichnyh napravlenii my budem imet' velichinu etogo otnosheniya men'she edinicy, chislo dogonyayushih meteorov men'she chisla vstrechnyh.
Apeks peremeshaetsya po nebu vsledstvie sutochnogo i godichnogo dvizhenii Zemli: v 6 chasov utra po mestnomu vremeni apeks nahoditsya v svoem naivysshem polozhenii nad gorizontom dlya punkta nablyudenii; osen'yu on nahoditsya v naibolee vysokoi tochke ekliptiki - v sentyabre dlya severnogo polushariya Zemli, v marte - dlya yuzhnogo. Vsledstvie etogo dolzhny imet' mesto sutochnaya i godichnaya variacii chisla meteorov, ne prinadlezhashih k kakomu-libo opredelennomu meteornomu potoku i ne obladayushih vsledstvie etogo preimushestvennym napravleniem dvizheniya (sporadicheskih).
Iz staryh nablyudenii parizhskogo chasovshika i lyubitelya astronomii Kuv'e-Grav'e, proizvodivshego nablyudeniya meteorov svyshe sta let nazad, Skiaparelli ocenil srednyuyu skorost' sporadicheskih meteorov kak parabolicheskuyu. Bolee tochnye nablyudeniya K. Hoffmeistera v pervoi polovine XX veka pokazali, chto naidennaya takim obrazom geliocentricheskaya skorost' meteorov znachitel'no prevoshodit parabolicheskuyu.
Otsyuda mozhno bylo zaklyuchit', chto sporadicheskie meteory dolzhny prihodit' v Solnechnuyu sistemu iz mezhzvezdnogo prostranstva po giperbolicheskim orbitam. Takoi vyvod iz statisticheskih nablyudenii meteorov deistvitel'no byl sdelan K. Hoffmeisterom i drugimi issledovatelyami v 20-30-h godah nashego stoletiya. Togda ne byli eshe sdelany tochnye fotograficheskie i radiolokacionnye opredeleniya skorosti meteorov, i etot oshibochnyi vyvod dolgoe vremya priznavalsya mnogimi astronomami.
Mezhzvezdnoe proishozhdenie pripisyvalos' dazhe takim meteornym potokam, kak Liridy ili Tauridy, dlya kotoryh i ranee predpolagalos', a vposledstvii bylo dostoverno ustanovleno dvizhenie po ellipticheskim orbitam. Odnako pozzhe I.S. Astapovich v SSSR, D. Prentis i D. Porter v Anglii uzhe na osnovanii tol'ko vizual'nyh nablyudenii nachali somnevat'sya v vyvodah K. Hoffmeistera. Eti issledovateli priznali, chto bol'shaya chast' meteornyh orbit otnositsya k ellipsam. Spor byl bespovorotno reshen tochnymi fotograficheskimi i radiolokacionnymi nablyudeniyami. Rezul'taty etih nablyudenii s ochevidnost'yu pokazali elliptichnost' orbit kak sporadicheskih meteorov, v tom chisle i teleskopicheskih (do +8-i zvezdnoi velichiny), tak i meteorov, prinadlezhashih k tem ili inym potokam.
Protivorechie mezhdu rezul'tatami opredeleniya skorosti meteorov statisticheskim i drugimi metodami mozhno ob'yasnit' lish' nepravil'nost'yu predposylok, prinyatyh pri istolkovanii rezul'tatov podscheta meteorov. Deistvitel'no, predpolozhenie o ravnomernom raspredelenii v prostranstve napravlenii dvizheniya sporadicheskih meteorov yavlyaetsya nevernym. Bol'shaya chast' meteorov imeet dvizhenie vokrug Solnca v tom zhe napravlenii, chto i vse bol'shie planety (v tom chisle i nasha Zemlya). Poetomu sredi meteorov preobladayut dogonyayushie Zemlyu tela, dvigayushiesya vokrug Solnca v odnom i tom zhe napravlenii s Zemlei. Etim ob'yasnyaetsya otnositel'no bol'shoe kolichestvo meteorov v polusfere neba, obrashennoi k antiapeksu, chto privodit k preuvelicheniyu skorosti meteorov. B.Yu. Levin, osnovyvayas' na razvitoi im fizicheskoi teorii meteorov, pokazal, chto vstrechnye meteory, obladayushie bol'shoi geocentricheskoi skorost'yu, dolzhny svetit'sya gorazdo yarche, chem dogonyayushie. Mnogie dogonyayushie meteory svetyatsya slabo, i poetomu pri ravnoi vidimoi yarkosti chislo vstrechnyh meteorov kazhetsya otnositel'no bol'shim. Esli prinyat' vo vnimanie soobrazheniya B.Yu. Levina, okazyvaetsya, chto okolo 99% vseh meteorov dvizhetsya v tom zhe napravlenii, chto i nasha Zemlya, i dogonyaet ee.
Itak, nyne tverdo ustanovleno, chto meteornye tela dvizhutsya v Solnechnoi sisteme v osnovnom v tom zhe napravlenii, v kakom proishodit vrashenie samogo Solnca i obrashenie vseh planet vokrug Solnca. Sam po sebe etot vyvod chrezvychaino vazhen, tak kak on yavlyaetsya dokazatel'stvom obshnosti proishozhdeniya vsei Solnechnoi sistemy, vklyuchayushei oblako meteornogo veshestva kak odnu iz svoih sostavnyh chastei.
V samoe poslednee vremya massovye opredeleniya skorosti i napravleniya dvizheniya individual'nyh meteorov radiolokacionnym metodom pozvolili utochnit' harakter orbit sporadicheskih meteorov, vstrechayushih Zemlyu. Po dannym D. Devisa, poluchennym na radioobservatorii Dzhodrell Benk v 1954 g., podavlyayushee bol'shinstvo orbit meteorov predstavlyaet soboi ellipsy s periodami obrasheniya vokrug Solnca ot 0,5 do 10 let. Naibol'shee kolichestvo meteornyh orbit sootvetstvuet periodu obrasheniya vokrug Solnca okolo 3 let. Radianty sporadicheskih meteorov rasseyany po vsemu vidimomu polushariyu neba, tak chto ih orbity nakloneny k ploskosti zemnoi orbity (ekliptiki) pod vsevozmozhnymi uglami. Eti dannye nahodyatsya v horoshem soglasii s menee mnogochislennymi fotograficheskimi opredeleniyami meteornyh orbit, vypolnennymi L. A. Katasevym v SSSR, F. Uiplom i L. Yakkia v SShA.
Kak raspredelyaetsya meteornoe veshestvo v Solnechnoi sisteme? Na etot vopros mozhno otvetit' lish' ves'ma priblizitel'no, tak kak my znaem lish' te meteory, kotorye v svoem dvizhenii vokrug Solnca priblizhayutsya k Zemle, tochnee, orbity kotoryh peresekayutsya s orbitoi Zemli. Vsledstvie etogo my mozhem izuchat' lish' ochen' uzkii klass orbit meteornyh tel, i delat' po nim zaklyucheniya o vsem komplekse meteornyh tel v Solnechnoi sisteme dovol'no zatrudnitel'no. Odnako vpolne estestvenno predpolozhit', chto plotnost' meteornogo veshestva ubyvaet s rasstoyaniem ot Solnca, chto meteornoe veshestvo preimushestvenno gruppiruetsya v ploskosti ekliptiki, t. e. v toi zhe ploskosti, chto i orbity bol'shih planet, chto v sostave chastic meteornogo oblaka po mere udaleniya ot Solnca mogut imet' mesto kachestvennye izmeneniya. Dva pervyh soobrazheniya podkreplyayutsya fakticheskimi dannymi o zodiakal'nom svete, kotoryi imeet vid slabo svetyashegosya konusa, raspolozhennogo vdol' ekliptiki. Po mneniyu akad. V.G. Fesenkova i drugih issledovatelei, zodiakal'nyi svet yavlyaetsya; rezul'tatom otrazheniya i rasseyaniya solnechnogo sveta mel'chaishimi chasticami meteornogo oblaka. Vid zodiakal'nogo sveta podtverzhdaet predpolozhenie o tom, chto meteornoe oblako dolzhno imet' formu linzy, lezhashei, v ploskosti, blizkoi k ploskostyam orbit bol'shih planet Solnechnoi sistemy.
O himicheskom sostave meteornyh tel mozhno sudit' po liniyam elementov, obnaruzhennym v spektrah meteorov. Spektry meteorov mozhno razdelit' na dva tipa. Pervyi tip otlichaetsya intensivnymi liniyami kal'ciya, vo vtorom tipe naibolee harakternymi yavlyayutsya linii zheleza. Ostal'nye spektral'nye linii raspoznayutsya v meteornyh spektrah po ih raspolozheniyu otnositel'no linii kal'ciya i zheleza. Spektry I tipa vstrechayutsya naibolee chasto - v 75% sluchaev. Oni soderzhat, pomimo linii kal'ciya, takzhe linii zheleza, hroma, alyuminiya, nikelya, kremniya, marganca, magniya, natriya, titana i: kobal'ta. Takim obrazom, meteornye tela, svechenie kotoryh daet spektry I tipa, vpolne identichny po svoemu himicheskomu sostavu s kamennymi meteoritami.
Tablica 2. Spektry meteorov
| Nazvanie elementov | Procent spektrov, v kotoryh obnaruzheny linii dannogo elementa |
| Zhelezo | 85 |
| Kal'cii (ionizovannyi) | 77 |
| Kal'cii (neitral'nyi) | 40 |
| Marganec | 21 |
| Magnii | 17 |
| Hrom | 17 |
| Nikel' | 6 |
| Alyuminii | 6 |
| Magnii (ionizovannyi) | 4 |
| Kremnii (ionizovannyi) | 4 |
| Titan | 2 |
| Kobal't | 2 |
| Natrii | 2 |
Spektry II tipa vstrechayutsya vsego v 25% sluchaev, soderzhat linii zheleza i nikelya i vyzyvayutsya svecheniem zheleznyh meteornyh tel, polnost'yu sootvetstvuyushih zheleznym meteoritam. Otsyuda sleduet zaklyuchit', chto meteority i bolee melkie meteornye tela shodny po svoemu himicheskomu sostavu i sostavlyayut edinyi ryad.
Odnako himicheskii sostav meteornyh tel dolzhen ispytyvat' izmenenie v zavisimosti ot ih rasstoyaniya do Solnca, tak kak nagrev solnechnym teplom yavlyaetsya prichinoi ispareniya naibolee letuchih veshestv. Poetomu v meteorah, obrashayushihsya vblizi Solnca, naprimer vblizi orbity Merkuriya, mozhno predpolozhit' uletuchivanie natriya, magniya, a vozmozhno i drugih elementov. V to zhe vremya meteornye tela vo vneshnih oblastyah Solnechnoi sistemy, slabo nagrevaemye Solncem i imeyushie ochen' nizkuyu temperaturu, mogut v znachitel'noi mere sostoyat' iz ammiachnyh, uglekislyh i drugih l'dov, temperatura kipeniya kotoryh nizhe temperatury prostranstva v etih oblastyah.
Takova v obshih chertah priroda meteornogo oblaka v Solnechnoi sisteme. Vopros o proishozhdenii meteornogo oblaka trebuet vyyasneniya vzaimootnoshenii mezhdu meteorami i drugimi telami Solnechnoi sistemy.
*) Soglasno zakonam teoreticheskoi mehaniki v sluchae uvelicheniya massy tela skorost' ego vrasheniya dolzhna umen'shat'sya.
<< Glava 5. | Oglavlenie | Glava 7. >>
|
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 >> | |
