5.3. Свойства метеорных потоков и метеорных роев
5.3. Свойства метеорных потоков и метеорных роев
Огромное количество данных наблюдений за небесными объектами, проникающими в атмосферу Земли, падающими на ее поверхность или проходящими вблизи ее сферы действия, полученное за вторую половину ХХ в., не так уж существенно пополняет наши знания о населенности космического пространства объектами из класса малых тел Солнечной системы, о процессах, влияющих на качественный и количественный состав объектов данного класса. Полученные каталоги орбит метеороидов, астероидов, комет пока еще представляют собой собрание характеристик индивидуальных объектов наблюдений и не позволяют исследователям подойти к более или менее однозначным выводам о происхождении и динамике как всего класса малых тел, так и его отдельных составляющих (например, комет, астероидов, метеороидов и пр.) в их возможной взаимосвязи.
При наблюдении метеорных потоков отмечается исключительное многообразие структурных форм метеороидных роев. Данное многообразие обусловлено, по-видимому, сочетанием различных факторов.
Во-первых, это весьма вероятное различие природы происхождения метеороидных роев — кометное, астероидное, планетное и пр. — и вытекающее из этого разнообразие механизмов образования роев. Каждый предполагаемый механизм образования — выброс вещества вследствие неравномерного нагрева поверхности ядра родительской кометы, истечения газового потока с выносом пылевой материи, локальный разогрев, химический взрыв, механический удар, распад самогравитирующего скопления пылевых частиц и т. д. — должен формировать метеороидный рой своей собственной оригинальной структуры.
Во-вторых, процесс формирования роя может оказаться явлением уникальным (однократным), приводящим в конечном итоге через значительный промежуток времени к относительно равномерному распределению метеорных тел вдоль орбиты роя, как, например, у потоков Персеиды, Геминиды и др. Если же процесс формирования роя обусловлен многократным (периодическим) действием некоторого механизма, то в этом случае метеороидные тела должны иметь тенденцию к увеличению концентрации на отдельных участках орбиты роя.
В-третьих, элементы орбит метеороидных тел при движении роя в пространстве претерпевают существенные вариации под действием ряда гравитационных и негравитационных эффектов, что приводит к изменениям первоначальной структуры роя как в продольном, так и поперечном направлениях. Влияние этих эффектов на структуру конкретных роев различно и во многом определяется массой метеороидных тел, составляющих тот или иной рой.
В-четвертых, каждый из известных наблюдаемых метеорных потоков представляет собой уникальное явление. Поэтому при сравнении структур различных метеороидных роев для выявления главных, типичных структурных форм необходимо учитывать различия в условиях наблюдения этих роев.
5.3.1. Характеристики потоков метеороидов. Сравним орбитальные элементы астероидов групп Атона — Аполлона — Амура и метеорных и болидных потоков (последние взяты из работы [Terentjeva, 1990]). Здесь, конечно, подразумеваются орбитальные элементы метеороидных роев, проявляющихся как метеорные и болидные потоки, но для краткости используем термин «орбитальные элементы метеорных (метеороидных) потоков, метеоров, болидов», хотя это и не вполне корректно. На рис. 5.14 (см. вклейку) в пространстве орбитальных элементов (a, e) треугольниками показаны болидные потоки, а кружками — астероиды. Сравнение орбитальных характеристик метеоров, болидов и астероидов, сближающихся с Землей, показывает, что границы между этими популяциями малых тел Солнечной системы условны. Отметим, что для сравнения были выбраны астероиды, кометы и потоки с наклонениями меньше 20° и большими полуосями, не превышающими 6 а.е. Сплошными линиями ограничена область орбит с перигелийными и афелийными расстояниями, равными 1 а.е. Орбиты, лежащие правее правой ветви (перигелийное расстояние q = 1 а.е.), являются внешними для Земли и с ее орбитой не пересекаются. Орбиты, расположенные левее левой ветви (афелийное расстояние Q = 1 а.е.), являются внутренними орбитами и тоже не пересекают орбиты Земли. Орбиты внутри области (Q > 1 а.е., q < 1 а.е.) обязательно пересекают орбиту Земли. Объекты на правой или на левой линии касаются орбиты Земли либо в своем перигелии, либо соответственно в афелии. Прерывистыми линиями обозначены такие же области пересечения с орбитами Марса (1,5 а.е.) и Юпитера (5,2 а.е.).
Метеоры, болиды и астероиды располагаются примерно в одной и той же области, что и позволяет говорить о том, что нельзя связывать метеорные потоки только с кометами. Эти потоки могут порождаться также и астероидами. Косвенным подтверждением этого вывода являются новые наблюдения комет и астероидов. Периодическая комета Швассмана — Вахмана 1 при переоткрытии в 1976 г. имела звездообразный вид и только позже у нее появилась кома. Открытый в 1977 г. Хирон зарегистрирован как астероид? 2060. Спустя 10 лет он вдруг начал проявлять аномальное увеличение блеска — явный признак кометной активности. Сейчас накоплено достаточно фактов, свидетельствующих о том, что Хирон является гигантской кометой диаметром около 200 км. Есть и другие примеры движения комет по астероидным орбитам и наоборот. Это, например, такие периодические кометы, как Неуймина 1, Аренда — Риго, и такие астероиды, как (944) Гидальго, (3552) Дон Кихот, а также астероид 1984 ВС. Кроме того, спектральные данные о болидах, полученные Европейской болидной сетью, показывают, что часть болидов (которая может, кстати, порождать метеориты) явно относится к астероидному типу и при этом является членом метеорного или болидного потока.
Значительная часть метеороидов сосредоточена в роях. Метеороидные (метеорные) рои имеют ограниченный срок существования. Так как метеорные частицы распределены по всей длине орбиты роя, то на разные частицы гравитационное воздействие планет оказывается различным, что приводит к постепенному расширению метеорного роя, его размыванию. Через несколько десятков тысяч лет метеорный рой почти полностью размывается, его частицы оказываются практически равномерно распределенными по значительной области Солнечной системы. Они пополняют популяцию спорадических метеороидов, т. е. метеороидов, не создающих метеорных потоков. Поскольку метеорные потоки существуют и, судя по некоторым данным, существуют на протяжении всей истории человечества, то естественно предположить, что они все время должны образовываться. Единого мнения о механизме их образования до сих пор не имеется. Однако общепризнаны следующие возможные механизмы их образования:
1) выброс вещества при дезинтеграции кометных ядер (сублимация, взрывные процессы, полное разрушение ядер);
2) одновременное образование комет и метеорных роев при дезинтеграции более крупных тел;
3) дробление астероидов при столкновениях. Дезинтеграция кометных ядер подтверждается все увеличивающимся количеством наблюдений за кометами. Обнаружены как распады ядер комет, так и сильные потоки пыли, истекающей вместе с газом, а также, например, практически на глазах возникающий метеорный поток Дракониды после зафиксированного выброса из кометы Джакобини — Циннера.
5.3.2. Наблюдение крупных тел в метеорных и болидных потоках прямыми методами с поверхности Земли. На сегодняшний день уже можно с уверенностью говорить о том, что крупные тела в метеорных потоках есть [Багров и др., 1994, Smirnov and Barabanov, 1997; Барабанов, Смирнов, 2005]. Поэтому метеорные потоки могут быть потенциальными источниками крупных тел, падение которых на Землю может вызвать катастрофические последствия. Ярчайшим примером является, возможно, Тунгусский метеорит.
По каждому из основных метеорных потоков имеется богатая наблюдательная информация, полученная из визуальных, фотографических, телевизионных и радиолокационных наблюдений. Имеющаяся информация о массах метеорных тел позволяет построить функцию распределения таких тел по массам. Функция распределения по массам тел в метеорных потоках представляет собой обратный степенной закон или, по-другому, распределение Парето. Проведенный анализ показал, что наибольшая вероятность обнаружить крупные тела (размером свыше 10 м) существует для следующих метеорных потоков: Daytime Arietids (дневные Ариетиды), Capricornids (Каприкорниды), Perseids (Персеиды), kappa Cygnids (каппа-Цигниды), Taurids (Тауриды, или, точнее, осенние Тауриды), Geminids (Геминиды). Дневные Ариетиды наблюдаются радиометодами в дневное время суток. Исходя из этого анализа, первые наблюдения были проведены в метеорных потоках Персеиды и Геминиды. В последующие годы были исследованы остальные указанные метеорные потоки.
Все эти потоки действуют на протяжении нескольких суток, а характерное время встречи с телом массой в 1 т составляет порядка 100 сут. За период активности всех перечисленных выше потоков мы можем и не наблюдать болида, порожденного телом массой свыше 1 т. В среднем можно оценить, что за год могут наблюдаться несколько болидов, порожденных телами массой более 1 т. Необходимо подчеркнуть, что эти оценки сделаны на основе распределения по массам в области масс, гораздо меньших 1 т, так что если этот закон распределения по массам не выполняется в области больших масс, то приведенные оценки, полученные экстраполяцией, не будут соответствовать действительности. На рис. 5.15 приведены функции распределения метеорных тел по массам для выделенных потоков.
Среди метеорных потоков наиболее изучен, по-видимому, так называемый комплекс Тауриды, который содержит тела всех размеров: субмиллиметровую пыль, объекты, наблюдающиеся как радарные, визуальные и фотографические метеоры, метеориты с индивидуальными массами до 105 г [Babadzhanov et al., 2008], болиды (с массами до 109 г). Некоторые исследования говорят в пользу того, что не только Тунгусский метеорит (массой порядка 1011 г), но и целый ряд астероидов (возможно, «погасших» комет) с массами, достигающими 1017 г, также принадлежат этому комплексу, хотя при этом возникает много вопросов о генетической связи астероидов и комет в этом комплексе.
В окрестности Земли время от времени появляются довольно крупные тела. Тела таких же размеров (порядка метров и декаметров), но принадлежащие метеорным потокам или потокообразующим комплексам, не удавалось систематически наблюдать оптическими методами. Это объясняется многими причинами, главные из которых — крайне малый блеск (17–19m) и огромные скорости движения относительно Земли (20–70 км/с).
С другой стороны, многолетние наблюдения метеорных и болидных потоков показывают, что в среднем около 28 % небольших метеоров принадлежат потокам, почти две трети всех радиометеоров можно отнести к малым метеорным потокам. Число более крупных тел, наблюдаемых как визуальные и фотографические метеоры и принадлежащих потокам, достигает 47–56 %, а для болидов это число оценивается в 68 %. Значит, можно предположить, что концентрация больших тел с размерами порядка метров и декаметров в потоках также довольно значительна.
Рис. 5.15. Распределение тел по массам в метеорных потоках [Барабанов, Смирнов, 2003]; N — количество тел массой m, пролетающих за 1 с через площадку 1 м2
Рис. 5.16. Снимок на ПЗС-камере пролета декаметрового объекта в метеорном потоке Каприкорниды (Симеизская обсерватория, 2008 г.)
Поэтому естественно начинать регулярный поиск малых тел на подлете к Земле в направлениях на радианты известных метеорных потоков в периоды их максимальной активности. Впервые эта идея была высказана в 1994 г. [Багров и др., 1994].
Метеороид, движущийся в метеорном потоке, вблизи радианта имеет малую видимую угловую скорость относительно звезд, поскольку двигается практически прямо на наблюдателя. Поэтому для наблюдений вблизи радианта метеорного потока необходимо реализовать максимальную проницающую способность используемой аппаратуры.
Первоначально было предложено использовать для определения эфемерид данные о радиантах метеорных потоков, т. е. экваториальные координаты в дату максимума и движение радианта — изменение экваториальных координат радианта в градусах в сутки. Более тщательное дальнейшее рассмотрение вопроса показало, что тела разных размеров в метеорных потоках в общем случае имеют немного различающиеся орбиты, т. е. внутри потока могут существовать ветви крупных тел, эфемериды которых будут отличаться от эфемериды метеорного потока. В зависимости от структуры метеорного потока используются различные методы вычисления эфемериды для наблюдений.
В ИНАСАН с 1995 г. по май 2008 г. были выполнены наблюдения девяти метеорных потоков. Обнаружено в общей сложности 40 объектов. В табл. 5.3 приведена статистика наблюдений крупных тел вблизи радиантов метеорных потоков в 1995–2008 гг. В первом столбце указано наименование метеорного (болидного) потока, во втором — количество обнаруженных метровых и декаметровых тел за все время наблюдения [Smirnov and Barabanov, 1997; Барабанов, Смирнов, 2005; Барабанов, 1998]. На рис. 5.16 приведен пример обнаружения крупного объекта в метеорном потоке; снимок получен на 1-метровом телескопе Симеизской обсерватории.
Таблица 5.3. Результаты наблюдений крупных тел в метеорных потоках
5.3.3. Структурные характеристики метеорных потоков. Обычно считается, что для крупных метеороидных тел, порождающих фотографические и визуальные метеоры, основными силами, формирующими структуру роя, являются силы гравитационного притяжения со стороны планет. При этом определяющее значение принадлежит неоднократным тесным сближениям метеороидных тел с большими планетами. В то же время при анализе имеющихся фотографических и радиолокационных данных для разреженных метеороидных роев и ассоциаций, а также для спорадической составляющей метеороидного комплекса не удается выявить значимого влияния возмущений со стороны Юпитера на дисперсию больших полуосей метеороидных орбит. Влияние вековых планетных возмущений на эволюцию орбит метеорных тел в роях сказывается лишь на значительных временны?х интервалах и, в основном, на долготу узла. С качественной точки зрения этим влияниям будут подвержены преимущественно крупные метеорные частицы, у которых ?? > 10-3 г/см2, где ? и ? — радиус и плотность метеорной частицы соответственно.
По фотографическим данным методами дисперсионного анализа была выявлена зависимость дисперсии орбит частиц в метеороидных роях от перигелийного расстояния: с уменьшением перигелийного расстояния рассеяние орбит в роях увеличивается. Этот вывод оказался менее убедительным для радиолокационных данных, что может быть обусловлено сравнительно большими случайными погрешностями метода.
Исследования дисперсии элементов фотографических орбит Персеид, метеоров больших метеорных потоков (Геминид, Северных и Южных Таурид) методами корреляционного анализа показали, что реальная дисперсия орбитальных элементов в роях может быть очень большой. Потоки Тауриды имеют почти в 15 раз больший разброс в значениях q, ?, ?, в 6 раз — в значениях эксцентриситета, в 5 раз — в значениях большой полуоси по сравнению с потоком Геминиды. Поток Персеиды имеет разброс в элементах q, ?, i в 2–3 раза больший, нежели у Геминид, а для элементов e, ? — в 5 раз.
Дисперсия перигелийного расстояния орбит метеорных тел потока Тауриды почти в 6 раз больше, нежели для потока Персеиды. Дисперсии эксцентриситета и наклона в этих потоках почти равны. Эти результаты, полученные для больших метеорных потоков, не согласуются с вышеупомянутым предположением о наличии зависимости дисперсии орбитальных элементов от перигелийного расстояния, ибо для Персеид q = 0,953, для Таурид в среднем q = 0,350, для Геминид q = 0,141. Предполагается, что разброс всех орбитальных элементов увеличивается в процессе эволюции с увеличением возраста потока. Кроме того, отмечается, что поскольку наблюдаемая дисперсия элементов орбит потоков Тауриды, Персеиды и Геминиды превышает ошибки измерений, то точность каталогов орбит метеоров при интерпретации данных не имеет решающего значения.
Другой причиной, определяющей собственный разброс орбит частиц в рое, может служить первичный выброс. Разброс орбит под действием сил, ответственных за единовременный выброс, может быть весьма существенным. Причинами первичного выброса весьма убедительно объясняются наблюдаемые аномалии в распределении метеоров в потоке Квадрантиды, а также наличие вторичного максимума этого потока, наблюдавшегося в 1971–1974 гг. В основном наблюдения показывают очень сложную и разнообразную структуру потоков. В качестве наиболее распространенных и общих структурных характеристик могут быть выделены: а) вариации плотности потока частиц вдоль орбиты;
б) наличие нескольких максимумов численности метеоров;
в) постоянное смещение максимума;
г) слоистая структура роев в широтном направлении;
д) наличие скоплений крупных частиц;
е) волокнистая структура роев в продольном направлении.
Рассмотрим сначала структуру и эволюцию молодых и очень молодых метеороидных роев и метеорных ассоциаций, с которыми принято в настоящее время связывать ряд таких экстремальных явлений в космическом пространстве, как кратковременные повышения на несколько порядков притока космической пыли в атмосферу Земли, увеличение частоты ударов микрометеоритов по космическим аппаратам, усиление грозовой активности, выпадение осадков и пр. Такой рой, по-видимому, образуется в результате полной или частичной дезинтеграции родительского тела и представляет собой совокупность выброшенных из него в недалеком прошлом (6200 лет) пылевых частиц. В дальнейшем такой рой мы будем называть новым образованием.
Проведя анализ наблюдений 3000 метеорных потоков, полученных за 150 лет (с 30-х гг. XIX в. до 80-х гг. XX в.), И. С. Шестака [Шестака, 1990] пришел к выводу о том, что исчезновение метеорных потоков и появление новых может быть следствием эволюции орбит порождающих их метеороидных роев, происходящей под действием различных сил и создающей неблагоприятные условия для приближения этих роев к Земле и их наблюдений. «Исчезнувшие» рои могут существовать в Солнечной системе и через несколько тысячелетий вновь могут подойти к Земле, образуя новые метеорные потоки. Вообще же процесс исчезновения метеороидных роев не исключается, но для подтверждения его требуется значительно больший интервал времени наблюдений.
Из особенностей наблюдаемых новых образований, носящих проблемный характер и требующих точных количественных объяснений, прежде всего надо выделить значительную дисперсию орбитальных элементов частиц в метеорных потоках, т. е. рассеяние орбит метеороидов в потоках. Эта проблема — одна из центральных в метеорной астрономии. Качественное объяснение этого явления было дано Б. Ю. Левиным [Левин, 1956]. Он выделил 4 основных фактора, под действием которых происходят эволюция и постепенное рассеяние каждого метеороидного роя:
1) начальные скорости выброса частиц из родительского тела, создающие первоначальную дисперсию их орбит и, в частности, периодов обращения;
2) различие действия лучевого давления Солнца на частицы разных размеров, также способствующее первоначальной дисперсии их орбит (действие факторов 1 и 2 приводит к растягиванию роя в замкнутое кольцо);
3) планетные возмущения, по-разному действующие на разные части роя и приводящие к его утолщению;
4) эффект Пойнтинга — Робертсона, приводящий к весьма медленному расширению роя в плоскости его орбиты.
По мнению Б. Ю. Левина (применительно к кометам), большое многообразие структурных форм метеорных роев возникает в результате резких изменений кометных орбит вследствие их сближений с планетами, в первую очередь — с Юпитером.
При этом некоторый участок роя на прежней орбите, примыкавший к комете, обязательно переходит вместе с ней на новую орбиту. В зависимости от длительности пребывания кометы на старой орбите, скорости ее распада, размеров прежней орбиты и наличия сближений с орбитами планет перешедший на новую орбиту участок роя может иметь весьма различные структуру и плотность.
В дальнейшем исследователи добавляли некоторые уточняющие эффекты:
5) эффект Ярковского — Радзиевского (подробно об этом эффекте см. в главе 3). Он обусловлен анизотропностью инфракрасного излучения вращающимся сферическим телом. Вследствие этого, различие радиации, излученной двумя полусферами такого тела, вызывает появление добавочной силы.
Н. В. Куликова впервые получила [Катасев, Куликова, 1972] количественные оценки влияния эффекта Ярковского — Радзиевского на эволюцию метеороидных роев. Было показано, что на гелиоцентрических расстояниях свыше 1 а.е. для частиц сантиметрового размера и менее этот эффект играет малую роль в эволюции их орбит. Роль эффекта увеличивается с приближением частицы к Солнцу. Действие эффекта Ярковского — Радзиевского на движение частицы сравнимо с действием эффекта Пойнтинга — Робертсона на расстояниях от Солнца, меньших 0,01 а.е.;
6) Ф. Уиппл [Whipple, 1963] рассмотрел разрушение метеорных тел под действием космической эрозии и показал, что частицы кометного происхождения могут существовать, не подвергаясь эрозии, в течение интервала времени t = ??·4,3·104 лет;
7) Ф. Уиппл [Whipple, 1968] и Дж. Дохнани [Dohnanyi, 1971] исследовали вопрос о роли взаимных столкновений. Метеорные тела, принадлежащие роям, вследствие столкновений друг с другом и со спорадическими частицами дробятся и рассеиваются в пространстве. Среднее время жизни частицы до момента столкновения того же порядка, что и время, в течение которого частица разрушается под действием космической эрозии;
8) Ю. В. Обрубов [Обрубов, 1982], используя теоретические результаты В. Хюбнера [Huebner, 1970], А. А. Дмитриевского [Дмитриевский, 1974] и Л. Кресака [Kresak, 1976], количественно оценил изменения масс пылевых частиц под действием эффектов распыления протонами солнечного ветра, эрозии при столкновениях с микрометеороидами спорадического фона и испарения на интервалах времени порядка нескольких тысяч лет для роев Геминиды, Квадрантиды, ?-Аквариды и Ориониды. Он сделал вывод, что влиянием вышеуказанных эффектов на изменение массы метеороидов, порождающих метеоры ярче 6m, можно пренебречь;
9) Ф. Уиппл [Whipple, 1967] и Е. Н. Поляхова [Поляхова, 1970] исследовали влияние давления протонов солнечного ветра на движение пылевых частиц и установили, что оно на несколько порядков меньше влияния прямого давления света;
10) А. А. Дмитриевский [Дмитриевский, 1974] исследовал силы, обусловленные взаимодействием электрически заряженного метеорного тела с крупномасштабными электрическими и магнитными полями, и обнаружил, что для частиц, размер которых больше 0,05 см, доминирующим фактором является эффект Пойнтинга — Робертсона. Преобладание вышеупомянутых эффектов над эффектом Пойнтинга — Робертсона имеет место лишь для частиц, размер которых меньше 5 микрон;
11) дополняя перечень эволюционных, рассеивающих рои эффектов, следует отметить практически неизученный эффект изменения орбиты ледяного ядра кометы под действием реактивной отдачи сублимирующих с поверхности молекул. На этот фактор сравнительно недавно обратил внимание В. Н. Лебединец [Лебединец и др., 1990].
Имеется еще несколько интересных особенностей наблюдаемых метеорных образований: симметричные относительно эклиптики потоки-близнецы, группы потоков со сходными орбитами, потоки метеоритов и ассоциации метеорных потоков, комет и метеоритов. Большинство исследователей полагает, что в основном метеорные тела в рое имеют более крупные размеры, нежели тела спорадического фона. Точный закон распределения метеорных тел по массе в рое неизвестен. Однако общепринято, что вполне удовлетворительно такое распределение описывается степенным законом, связывающим количество метеорных тел N с величиной их массы m:
где S — параметр, который подбирается для каждого потока.
Трудность применения этого закона заключается в неопределенности показателя S. Этот параметр для каждого конкретного роя уточняется при наблюдении соответствующего потока. Однако, соглашаясь, что параметр S для роев меньше, чем для спорадических метеоров, исследователи получают не всегда одинаковое изменение этого параметра во времени. Считается, что это различие обусловливается неоднородной структурой роя на разных участках его орбиты. Так, для потока Персеиды был получен весьма широкий спектр значений параметра S, различных у разных авторов и для разных участков потока. Для частиц в диапазоне масс 10-3–10-5 г получено S = 1,78 [Hughes, 1973], по данным [Бибарсов, Рубцова, 1970] S = 1,66 и S = 1,9 для разных участков роя, по этим же данным S = 1,71 + 0,07 при ?? = 138,92°, а по [Hughes, 1973] для 288 визуальных метеоров в интервале блеска от +1m до -5m получено S = 1,56 + 0,06. Наблюдается также резкое уменьшение параметра S за одни сутки от 2,4 до 1,44. При этом на внешней части роя отмечается скопление мелких частиц. Оказывается, что величина параметра S минимальна, когда Земля проходит центральную часть роя Персеиды (S = 1,54–1,6). В настоящее время с использованием современных методов обработки наблюдений значение параметра S все более уточняется.
При удалении от центра роя параметр S увеличивается. Это означает, что в центральной части роя Персеиды преобладают преимущественно метеорные тела крупных размеров. Аналогичная структура выявляется и при наблюдении роя Квадрантиды. При встрече с этим роем Земля вначале проходит через скопления мелких метеорных тел, а затем сталкивается с более крупными. По характеру изменения параметра S отмечается, что наиболее крупные частицы этого роя сосредоточены в центральной его части. Доля же мелких метеорных тел в роях относительно невелика. При этом предполагается, что основными механизмами образования мелких частиц в роях являются эффекты дробления и космической эрозии. Для частиц с массами < 8,2 10-2 г величина параметра S, вычисленная по результатам измерений притока космической пыли в верхнюю атмосферу в периоды активности потоков Квадрантиды, Персеиды и Геминиды, соответственно равна 1,59, 1,78 и 1,71. Для потока Геминиды отмечалось также уменьшение параметра S до 1,64 к центру потока в 1978 г.
Размеры пространственных неоднородностей в центральной части потока оцениваются до 4000 км, на периферии — до 200 км. По радиолокационным наблюдениям в 1980–1985 гг. метеорного потока Лириды [Porub?an and ?imek, 1988] показатель S определен в 1,58 и почти постоянен. Это позволяет предположить, что в потоке Лириды находится больше крупных частиц. Кроме того, постоянная величина S свидетельствует об активно продолжающемся прибавлении метеорного вещества в поток. По наблюдениям метеорного потока Леониды в 1973 г. среднее суточное значение параметра S составляло 2,40 [Porub?an, 1974].
Сделаем несколько замечаний относительно структуры «молодых» метеороидных роев. В большинстве случаев такие рои имеют общепризнанную связь с кометами — Леониды (комета 1866 I), Дракониды (комета Джакобини — Циннера), Андромедиды (комета Биэлы) и т. д. В этом случае основная часть метеорных тел роя все еще остается сконцентрированной на участке орбиты вблизи кометы-родоначальницы, что подтверждается наблюдаемой
заметной активностью таких потоков лишь в течение нескольких лет до и после максимума действия потока. В остальные годы такой поток характеризуется крайне малой интенсивностью. Короткая продолжительность потока свидетельствует о его малом поперечном сечении. Интервал интенсивного действия потока Дракониды в 1946 г. не превышал 6 ч, а ярко выраженный максимум интенсивности длился около 10 мин. По результатам наблюдения этого же потока в 1933 г. получено, что сечение его наиболее плотной центральной части, где плотность метеорных тел равна максимально наблюдавшейся, примерно в 5–6 раз меньше сечения всего потока. Аналогичные результаты получены и для потока Леониды. Кроме того, по результатам наблюдений потока Леониды в 1969 г. [Porub?an, 1974] отмечается наличие весьма неширокой (1,4·104 км) плотной центральной части потока, в которой преобладают неслучайные группировки метеороидных тел. За пределами этой области распределение метеороидных тел в рое случайно. В центральной же части более 10 % всего состава метеороидного комплекса находится в парах или группах. Отсутствие подобных группировок в ежегодных потоках связано с распадом таких систем на фазе отделения от родительской кометы.
На основе данных о метеороидных роях и спорадических метеороидах строятся модели метеороидного вещества в межпланетном пространстве для обеспечения безопасности полетов космических аппаратов. В 1985 г. появились две модели метеороидного вещества в околоземном пространстве — это модель Грюна [Grьn et al., 1985] и ГОСТ 25645.128-85 «Вещество метеорное. Модель пространственного распределения» в СССР. С этого времени модели метеороидного вещества непрерывно модифицировались с учетом новых данных о метеороидах в околоземном и межпланетном пространстве. Новые данные дает применение более совершенных методов интерпретации наземных наблюдений метеоров и данных с космических аппаратов, находящихся в межпланетном пространстве, а также вблизи некоторых планет. К сожалению, в СССР и в России с 1985 г. не было создано постоянно действующих рабочих групп по модификации модели метеорного вещества, тогда как в NASA и ESA такие группы существуют и регулярно выпускают рабочие версии действующих моделей метеороидного вещества, которые используются при проектировании космических аппаратов и планировании различных космических миссий.
В мире для обязательного использования при проектировании космических полетов в разные периоды времени применялись четыре такие модели [Drolshagen et al., 2008]. Их характеристики приведены в табл. 5,4, в которую включена также модель ГОСТ 25645.128-85 «Вещество метеорное. Модель пространственного распределения».
Существуют также модели метеороидного вещества в окрестности других планет земной группы. В последние годы активно исследуется Марс космическими аппаратами NASA. Российская Федерация также планирует в ближайшее время запуск космического аппарата (КА) «Фобос-Грунт» к Марсу, одной из основных задач которого будет исследование спутника Марса Фобоса. Существуют модели метеороидного вещества вблизи Марса и Фобоса, которые позволяют более или менее реально определить степень риска столкновения КА с метеороидными частицами различных масс и размеров, оценить скорость такого столкновения и энергию удара. Одна из таких моделей развивается в Астрономическом институте Санкт-Петербургского государственного университета [Krivov et al., 1995].
Таблица 5.4. Метеороидные модели
Данный текст является ознакомительным фрагментом.