Метеоритный дождь - Meteor shower

Четырехчасовая интервальная съемка неба.
Леониды из космоса

Метеорный поток является небесным явлением , в котором количество метеоров наблюдаются для излучения, или происходит, из одной точки в ночном небе . Эти метеоры вызваны потоками космического мусора, называемыми метеороидами, которые входят в атмосферу Земли на чрезвычайно высоких скоростях по параллельным траекториям. Большинство метеоров меньше песчинки, поэтому почти все они распадаются и никогда не ударяются о поверхность Земли. Очень интенсивные или необычные метеорные дожди известны как метеорные выбросы и метеорные бури , которые производят не менее 1000 метеоров в час, в первую очередь от Леонид . Центр метеорных данных насчитывает более 900 предполагаемых метеорных потоков, около 100 из которых точно установлены. Несколько организаций указывают на возможности просмотра в Интернете. НАСА ведет ежедневную карту активных метеорных дождей.

Исторические события

Схема 1872 года

В рукописях Тимбукту был зафиксирован метеоритный дождь в августе 1583 года . В современную эпоху первым сильным метеорным штормом были Леониды в ноябре 1833 года. По одной оценке, пиковая скорость составила более ста тысяч метеоров в час, но по другой оценке, сделанной после того, как шторм стих, было более двухсот тысяч метеоров во время 9 часов шторма, над всем регионом Северной Америки к востоку от Скалистых гор . Американец Денисон Олмстед (1791–1859) объяснил это событие наиболее точно. Потратив последние недели 1833 года на сбор информации, он представил свои выводы в январе 1834 года в American Journal of Science and Arts , опубликованном в январе – апреле 1834 года и январе 1836 года. Он отметил, что ливень был непродолжительным и не наблюдался в Европа , и что метеоры исходили из точки в созвездии Льва . Он предположил, что метеоры возникли из облака частиц в космосе. Работа продолжалась, но все же пришло понимание ежегодного характера ливней, хотя появление штормов озадачило исследователей.

Фактическая природа метеоров все еще обсуждалась в 19 веке. Многие ученые ( Александр фон Гумбольдт , Адольф Кетле , Юлиус Шмидт ) считали метеоры атмосферным явлением, пока итальянский астроном Джованни Скиапарелли не установил связь между метеорами и кометами в своей работе «Заметки по астрономической теории падающих звезд» ( 1867 г.) ). В 1890-х годах ирландский астроном Джордж Джонстон Стоуни (1826–1911) и британский астроном Артур Мэтью Велд Даунинг (1850–1917) первыми попытались вычислить положение пыли на орбите Земли. Они изучили пыль, выброшенную в 1866 году кометой 55P / Темпеля-Туттля перед ожидаемым возвращением потока Леонид в 1898 и 1899 годах. Ожидались метеорные бури, но окончательные расчеты показали, что большая часть пыли будет находиться далеко внутри орбиты Земли. К таким же результатам независимо пришел Адольф Берберих из Königliches Astronomisches Rechen Institut (Королевский институт астрономических вычислений) в Берлине, Германия. Хотя отсутствие метеорных бурь в том сезоне подтвердило расчеты, для получения надежных прогнозов потребовалось продвижение гораздо более совершенных вычислительных инструментов.

В 1981 году Дональд К. Йоманс из Лаборатории реактивного движения рассмотрел историю метеорных потоков Леонид и историю динамической орбиты кометы Темпеля-Туттля. График из него был адаптирован и переиздан в Sky and Telescope . На нем были показаны относительные положения Земли и Темпеля-Туттля, а также отмечены места, где Земля столкнулась с плотной пылью. Это показало, что метеороиды в основном находятся позади и за пределами пути кометы, но пути Земли через облако частиц, приводящие к мощным штормам, были очень близки к путям, по которым почти не было активности.

В 1985 году Е.Д. Кондратьева и Е.А. Резников из Казанского государственного университета впервые правильно определили годы, когда произошел выброс пыли, который был причиной нескольких прошлых метеорных бурь Леонид. В 1995 году Питер Дженнискенс предсказал выброс альфа-моноцеротид в 1995 году из-за следов пыли. В ожидании урагана Леонид в 1999 г. Роберт Х. Макнот , Дэвид Ашер и Эско Литинен из Финляндии первыми применили этот метод на Западе. В 2006 году Дженнискенс опубликовала прогнозы будущих столкновений с пыльными следами на следующие 50 лет. Жереми Вобайон продолжает обновлять прогнозы, основанные на наблюдениях, каждый год для Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Éphémérides (IMCCE).

Сияющая точка

Метеоритный дождь на карте

Поскольку все частицы метеорного потока движутся параллельными путями и с одинаковой скоростью, наблюдателю внизу они будут казаться излучающимися из одной точки в небе. Эта лучистая точка вызвана эффектом перспективы , подобным параллельным железнодорожным путям, сходящимся в единой точке схода на горизонте. Метеорные потоки почти всегда называются в честь созвездия, из которого, по всей видимости, происходят метеоры. Эта «неподвижная точка» медленно перемещается по небу в течение ночи из-за вращения Земли вокруг своей оси, по той же причине, по которой кажется, что звезды медленно движутся по небу. Радиант также немного перемещается от ночи к ночи на фоне звезд (радиантный дрейф) из-за движения Земли по своей орбите вокруг Солнца. См. Календарь метеорных потоков ИМО на 2017 год ( Международная метеорная организация ) для получения карт дрейфующих «неподвижных точек».

Когда движущийся радиант находится в самой высокой точке, в ту ночь он достигнет неба наблюдателя. Солнце только-только расчистит восточный горизонт. По этой причине лучшее время для наблюдения за метеорным дождем, как правило, - незадолго до рассвета - компромисс между максимальным количеством доступных для просмотра метеоров и ярким небом, из-за которого их труднее увидеть.

Именование

Метеорные потоки названы в честь ближайшего созвездия или яркой звезды с назначенной греческой или римской буквой, которая находится близко к положению радианта на пике потока, в результате чего грамматическое склонение латинской притяжательной формы заменяется на «id» или « идентификаторы " Следовательно, метеоры, исходящие от звезды Дельта Водолея (склонение "-i"), называются Дельта Водолея . Целевая группа Международного астрономического союза по номенклатуре метеорных потоков и Центр метеорных данных МАС отслеживают номенклатуру метеорных потоков и то, какие ливни установлены.

Происхождение метеороидных потоков

След метеороида кометы Энке - диагональное красное свечение
След метеороида между фрагментами кометы 73P

Метеоритный дождь возникает в результате взаимодействия между планетой, такой как Земля, и потоками обломков кометы . Кометы могут образовывать обломки за счет сопротивления водяного пара, как продемонстрировал Фред Уиппл в 1951 году, а также за счет разрушения. Уиппл представлял кометы как «грязные снежки», состоящие из камня, врезанного в лед, вращающихся вокруг Солнца . «Лед» может представлять собой воду , метан , аммиак или другие летучие вещества , по отдельности или в комбинации. «Камень» может быть разным по размеру от пылинки до небольшого валуна. Твердые частицы размером с пылинку встречаются на несколько порядков чаще, чем частицы размером с песчинки, которые, в свою очередь, также более распространены, чем частицы размером с гальку и т. Д. Когда лед нагревается и сублимируется, пар может увлекаться пылью, песком и галькой.

Каждый раз, когда комета движется мимо Солнца по своей орбите , часть ее льда испаряется, а также выпадает определенное количество метеороидов. Метеороиды распространяются по всей траектории кометы, образуя поток метеороидов, также известный как «пылевой след» (в отличие от «газового хвоста» кометы, вызванного крошечными частицами, которые быстро уносятся давлением солнечного излучения) .

Недавно Питер Дженнискенс утверждал, что большая часть наших короткопериодических метеорных потоков возникает не из-за обычного сопротивления водяного пара активных комет, а в результате редких распадов, когда большие куски отламываются от большей части спящей кометы. Примерами являются Квадрантиды и Геминиды , которые возникли в результате распада объектов, похожих на астероиды, (196256) 2003 EH 1 и 3200 Phaethon , соответственно, около 500 и 1000 лет назад. Осколки имеют тенденцию быстро распадаться на пыль, песок и гальку и распространяться по орбите кометы, образуя плотный поток метеороидов, который впоследствии превращается в путь Земли.

Динамическая эволюция метеороидных потоков

Вскоре после того, как Уиппл предсказал, что частицы пыли движутся с низкой скоростью относительно кометы, Милош Плавец первым предложил идею следа пыли , когда он рассчитал, как метеороиды, когда-то освобожденные от кометы, будут дрейфовать в основном впереди или позади нее. комета после завершения одного витка. Эффект представляет собой простую небесную механику  - материал дрейфует лишь немного в сторону от кометы при движении вперед или позади кометы, потому что некоторые частицы совершают более широкую орбиту, чем другие. Эти следы пыли иногда наблюдаются на изображениях комет, сделанных в среднем инфракрасном диапазоне длин волн (тепловое излучение), где частицы пыли от предыдущего возвращения к Солнцу распространяются по орбите кометы (см. Рисунки).

Гравитационное притяжение планет определяет, где по земной орбите пройдет пылевой след, подобно тому, как садовник направляет шланг для полива далеких растений. В большинстве лет эти следы вообще не попадают в Землю, но в некоторые годы на Землю засыпают метеориты. Этот эффект был впервые продемонстрирован из наблюдений за альфа-моноцеротидами 1995 года и из ранее не широко известных идентификаций прошлых земных бурь.

В течение более продолжительных периодов следы пыли могут развиваться сложным образом. Например, орбиты некоторых повторяющихся комет и выходящих из них метеороидов находятся на резонансных орбитах с Юпитером или одной из других больших планет - такое количество оборотов одной будет равняться другому количеству оборотов другой. Это создает душевой компонент, называемый нитью накала.

Второй эффект - близкое столкновение с планетой. Когда метеороиды проходят мимо Земли, некоторые из них ускоряются (делая более широкие орбиты вокруг Солнца), другие замедляются (делая более короткие орбиты), что приводит к образованию промежутков в следе пыли при следующем возврате (например, при открытии занавеса с скоплением частиц на начало и конец разрыва). Кроме того, возмущение Юпитера может резко изменить участки следа пыли, особенно для короткопериодических комет, когда частицы приближаются к планете-гиганту в самой дальней точке орбиты вокруг Солнца, двигаясь наиболее медленно. В результате, трасса имеет комков , с оплеткой или спутывания из полумесяцев , каждый выпуск материала.

Третий эффект - это радиационное давление, которое выталкивает менее массивные частицы на орбиты дальше от Солнца, в то время как более массивные объекты (ответственные за болиды или огненные шары ), как правило, меньше подвержены влиянию радиационного давления. Это делает некоторые следы пыли богатыми яркими метеорами, а другие - слабыми. Со временем эти эффекты рассеивают метеороиды и создают более широкий поток. Метеоры, которые мы видим из этих потоков, являются частью ежегодных ливней , потому что Земля встречает эти потоки каждый год примерно с одинаковой скоростью.

Когда метеороиды сталкиваются с другими метеороидами в зодиакальном облаке , они теряют ассоциацию с потоками и становятся частью фона «спорадических метеоров». Издавна рассредоточенные от любого ручья или тропы, они образуют изолированные метеоры, а не часть какого-либо ливня. Эти случайные метеоры не будут исходить от радианта ведущего ливня.

Знаменитые метеоритные дожди

Персеиды и Леониды

В большинстве лет наиболее заметным метеорным потоком является Персеиды , пик которого приходится на 12 августа каждого года, со скоростью более одного метеора в минуту. У НАСА есть инструмент для расчета количества метеоров в час, видимых с места наблюдения.

В Леонид метеоритный дождь пики около 17 ноября каждого года. Примерно каждые 33 года поток Леонид вызывает метеорный шторм, максимальная скорость которого составляет тысячи метеоров в час. Штормы Леонид породили термин метеорный поток, когда впервые стало известно, что во время шторма в ноябре 1833 года метеоры излучались около звезды Гамма Леонис. Последние ураганы Леонид были в 1999, 2001 (две) и 2002 (две). До этого штормы были в 1767, 1799, 1833, 1866, 1867 и 1966 годах. Когда поток Леонид не бушует , он менее активен, чем Персеиды.

См. Инфографику календаря метеоритного дождя-2021 справа.

Календарь метеорного дождя показывает даты пика, точку радианта, ZHR и происхождение метеоров. Спланируйте свой вечерний метеоритный дождь с помощью этого инфографического календаря, который поможет вам выбрать лучший в соответствии с вашими предпочтениями. Чистое небо.

Другие метеоритные дожди

Установлены метеорные дожди

Официальные названия приведены в списке метеорных потоков Международного астрономического союза.

Душ Время Родительский объект
Квадрантиды начало января То же, что и родительский объект малой планеты 2003 EH 1 и кометы C / 1490 Y1 . Комета C / 1385 U1 также изучалась как возможный источник.
Лириды конец апреля Комета Тэтчер
Pi Puppids (периодические) конец апреля Комета 26P / Григга – Скьеллерупа
Эта Акварииды начало мая Комета 1P / Галлея
Ариетиды середина июня Комета 96P / Махгольца , комплекс комет Марсдена и Крахта
Бета Тауриды конец июня Комета 2P / Энке
Июньские ботиды (периодические) конец июня Комета 7P / Понса-Виннеке
Южная Дельта Аквариидов конец июля Комета 96P / Махгольца , комплекс комет Марсдена и Крахта
Альфа-Каприкорниды конец июля Комета 169P / NEAT
Персеиды середина августа Комета 109P / Свифта-Таттля
Каппа Лебедя середина августа Малая планета 2008 ED69
Ауригиды (периодические) начало сентября Комета C / 1911 N1 (Kiess)
Дракониды (периодические) начало октября Комета 21P / Джакобини-Зиннер
Ориониды конец октября Комета 1P / Галлея
Южные Тауриды начало ноября Комета 2P / Энке
Северные Тауриды середина ноября Малая планета 2004 TG 10 и другие
Андромедиды (периодические) середина ноября Комета 3D / Биела
Альфа-моноцеротиды (периодические) середина ноября неизвестный
Леониды середина ноября Комета 55P / Темпеля-Туттля
Фенициды (периодические) начало декабря Комета 289P / Blanpain
Геминиды середина декабря Малая планета 3200 Фаэтон
Урсиды конец декабря Комета 8P / Таттл
Canis-Minorids

Внеземные метеорные дожди

Марс метеоритный от MER Spirit марсоход

Любое другое тело Солнечной системы с достаточно прозрачной атмосферой также может иметь метеоритные дожди. Поскольку Луна находится по соседству с Землей, она может испытывать те же ливни, но будет иметь свои собственные явления из-за отсутствия атмосферы как таковой , например, значительно увеличившийся натриевый хвост . В настоящее время НАСА ведет постоянную базу данных о наблюдаемых ударах на Луну, которую ведет Центр космических полетов им. Маршалла, будь то ливень или нет.

Многие планеты и луны имеют ударные кратеры, появившиеся на больших промежутках времени. Но возможны новые кратеры, возможно, даже связанные с метеоритными дождями. Известно, что на Марсе и его спутниках бывают метеоритные дожди. Они еще не наблюдались на других планетах, но можно предположить, что они существуют. В частности, для Марса, хотя они отличаются от тех, что наблюдаются на Земле, из-за различных орбит Марса и Земли относительно орбит комет. Марсианская атмосфера имеет менее одного процента плотности Земли на уровне земли, на их верхних краях, где падают метеороиды; эти два более похожи. Из-за схожего атмосферного давления на высоте для метеоров эффекты во многом такие же. Только относительно более медленное движение метеороидов из-за увеличения расстояния от Солнца должно незначительно уменьшить яркость метеора. Это несколько уравновешено, потому что более медленный спуск означает, что у марсианских метеоров больше времени для абляции.

7 марта 2004 года панорамная камера на марсоходе Mars Exploration Rover Spirit зафиксировала полосу, которая, как теперь считается, была вызвана метеором из марсианского метеорного потока, связанного с кометой 114P / Wiseman-Skiff . Сильное проявление этого потока ожидалось 20 декабря 2007 года. Другие предполагаемые потоки - это поток «Лямбда-Геминид», связанный с Эта Аквариидом Земли ( то есть оба связаны с Кометой 1P / Галлея ), «Бета Большого Пса». ливень, связанный с кометой 13P / Ольберса , и «Драконидами» из Дамокла 5335 .

На Юпитере наблюдались отдельные массивные столкновения: комета Шумейкера – Леви 9 1994 года, которая также образовала короткий след, и последовавшие с тех пор события (см. Список событий на Юпитере ). Метеоры или метеорные потоки обсуждались для большинства объектов в Солнечная система с атмосферой: Меркурий, Венера, спутник Сатурна Титан , спутник Нептуна Тритон и Плутон .

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки