Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра - Борис Шустов

Для исследования потока метеороидов через околоземное пространство как с целью пополнения уже накопленных о них сведений, так и для поиска неизвестных прежде метеорных потоков в ИНАСАН проводится круглогодичный телевизионный мониторинг метеорных потоков. Одна из задач этого мониторинга сводится к построению Верифицированного каталога метеорных потоков (ВКМП), включающего в себя как крупные, так и малые метеорные потоки.

Радианты малых метеорных роев, а также радианты спорадических метеоров имеют при внимательном рассмотрении не совсем равномерное распределение по небесной сфере. Для спорадических метеоров существует шесть преимущественных направлений потока метеорного вещества на Землю. Это области, близкие к направлениям на Солнце и противоположное ему (гелийная и антигелийная точки). Два другие направления удалены от плоскости эклиптики на ±60°, а по эклиптической долготе расположены под прямым углом к направлению на Солнце в направлении апекса движения Земли по орбите. Эти компоненты называют северными и южными тороидальными направлениями. Еще два направления расположены симметрично относительно эклиптики на широтах около ±15° в направлении апекса движения Земли.

Рис. 5.5. Орбиты некоторых главных метеорных потоков (сплошные линии)

Рис. 5.6. Распределение радиантов метеорных потоков по небесной сфере. Указаны координатные диапазоны по прямому восхождению. Склонения меняются от –90°внизу (Южный полюс мира) до +90° вверху (Северный полюс мира)

Поскольку естественно предположить, что если распределение мелких частиц (массой в доли грамма), по которым были выделены эти шесть направлений, совпадает с распределением более крупных метеороидов (вплоть до метровых и декаметровых), то эти направления могут оказаться наиболее опасными с точки зрения падения крупных небесных тел на Землю. Если это так, то можно говорить о том, что проблема астероидной опасности есть некое подобие пушкинского сказочного «золотого петушка», указывающего направление приближающейся катастрофы. В общем, изучение распределений частиц в метеорных потоках и спорадическом фоне — насущная задача в проблеме астероидно-кометно-метеороидной опасности.

Рис. 5.7. Диаграмма наблюдения метеорных потоков по месяцам года. Номера соответствуют полной таблице потоков, представленной в работе [Куликова и др., 2008]

Для лучшей наглядности появления метеорных потоков в атмосфере Земли в течение календарного года данные наблюдений можно представить в виде диаграммы (рис. 5.7). Горизонтальная ось задает временну́ю шкалу появлений (периоды активности) потоков по месяцам года, вертикальная ось — гелиоцентрические скорости (км/с) метеороидов, создающих данный метеорный поток. Из диаграммы видно, что в течение всего календарного года атмосфера Земли бомбардируется круглосуточно космическими «пришельцами» в фазе мелких и супермелких метеороидов. Крайне малые временны́е отрезки календарного года, в которые атмосфера Земли наименее подвержена активному воздействию метеорных потоков, скорее всего, определяют лишь несовершенство наших знаний.

Метеоры — красивое природное зрелище. Но особо впечатляет явление болида (рис. 5.8.).

Рис. 5.8. Яркий болид. Фото получено на Чешской станции Европейской болидной сети 21 января 1999 г. (Picture courtesy of P. Spurny (Astronomical Institute, Ondrejov Observatory).)

При проникновении крупного метеороида (свыше 1 м в диаметре) в атмосферу Земли на высоту менее 50 км его полет может сопровождаться различными звуковыми явлениями. Сначала слышен резкий одиночный или многократный звук взрыва, как от ударных волн при переходе самолета на сверхзвуковую скорость. Затем доносится грохочущий звук, очень похожий на раскаты грома. Так как скорость звука в атмосфере конечна, то сначала слышен шум от ближайшей точки траектории болида, а затем от более дальних. Но звук доходит до наблюдателя обычно лишь через несколько минут после пролета метеорного тела. По времени задержки можно оценить расстояние до болида. Однако существуют болиды, которые производят звуки в виде свиста и шипения, слышимые одновременно с видимым полетом тела. Такие болиды с аномальными звуками, распространяющимися со скоростью света, по предложению П. Л. Драверта (1940 г.) были названы электрофонными. Предполагается, что это явление происходит из-за излучения яркими болидами электромагнитной энергии в области очень низких частот.

После пролета ярких метеоров нередко остаются газовые или ионизационные следы в виде серебристо-голубой полоски вдоль траектории полета. Длительность существования такого следа колеблется от нескольких секунд у обычных метеоров до нескольких десятков минут у болидов. Анализ следов показал, что интервал высот образования метеорных следов заключен в пределах 80–95 км. Пылевые метеорные следы образуются после пролетов ярких болидов, сопровождаемых выпадением метеоритов. Они видны благодаря отражению солнечного света и наблюдаются днем или в сумерках. Высоты их образования лежат от 40 км и ниже.

После того как образовался метеорный след, он начинает деформироваться и дрейфовать. Изучение метеорных следов и их дрейфа позволило обнаружить, что на высотах 80–100 км существуют ураганные ветры со скоростями, достигающими 70 м/с. Используя радиолокационные методы, удалось получить суточные и сезонные вариации скорости ветров в метеорной зоне. Обработка многолетних наблюдений показала, что средняя скорость ветров в метеорной зоне зависит от фазы цикла солнечной активности. Например, оказалось, что во время максимума солнечной активности преобладающая скорость ветра на широте 38,5° почти вдвое больше, чем во время минимума.

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).