Курсовая работа
                            студента 332 группы
                        Астрономического отделения
                          Физического факультета
        Московского Гоударственного Университета имени М.В.Ломоносова

                        Пахомова Юрия Васильевича


     Научный руководитель: Мартысь Андрей Александрович (ГАИШ МГУ)









           ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕР КОМЕТ

             ПО ФОТОГРАФИЧЕСКИМ И СПЕКТРАЛЬНЫМ НАБЛЮДЕНИЯМ











                          Москва, 1996 год














                             СОДЕРЖАНИЕ

    1. Введение
    2. Фотографические наблюдения
           Динамика атмосфер комет
    3. Спектральные наблюдения
           Эмиссионный спектр
                Качественный состав
                Количественный состав
                Масса атмосферы комет
                Распределение молекулы С2 по радиусу
                Характерные размеры атмосферы С2
                Скорости молекул С2
                Время жизни статической атмосферы С2
                Коэффициенты эмиссии молекул С2
                Оценка размера ядра кометы
           Непрерывный спектр
                Цветовая температура пылевой атмосферы
                Размеры рассеевающих пылевых частиц
    4. Заключение
    5. Литература











                             Введение

         Наблюдения проводились в Крыму на Южной Станции ГАИШ летом и осенью
1994 и 1995 годов. Фотографическую часть работы проделали Мартысь А.А.
(инженер отдела радиоастрономии ГАИШ МГУ), Володько Д.Г. (студент АО) и автор 
настоящей работы Пахомов Ю.В. Спектральную часть выполнили Есипов В.Ф. 
(заведующий отделом радиоастрономии ГАИШ МГУ) и Мартысь А.А. Автор благодарит
всех вышеупомянутых лиц за помощь в наблюдениях и за ценные советы.
	Целью наблюдений было получение материала, который был обработан для 
исследования динамики и физики атмосфер комет. Во время работы автором был
написан пакет программ для идентификации и обработки спекров, позволяющий делать
продольные и поперечные разрезы спектров из FTS-файлов с непрерывным выводом их
и картинки спектра на монитор, а также исследовать спектр по обоим координатам.
        В работе определены некоторые физические параметры атмосфер комет и
сделан их сравнительный анализ.



                      Фотографические наблюдения

         Наблюдения проводились на телескопе АЗТ-5 (менисковая камера,D=500 мм.)
на фотопластинки НТ-1АС Переяславского производства. При съемке использовался
метод гидирования Меткофа с помощью микрометра. Время экспозиции составляло от
40 до 60 минут. На снимках кометы хорошо просматривается атмосфера и ядерная
конденсация. Еле заметны слабые признаки хвоста (на таких расстояниях от Солнца
и от Земли хвост появляется в большенстве случаев только у ярких комет).
         Для обработки снимков использовался микрофотометр MD-100. Измерялось 
расстояние, определяющее характерный размер головы кометы, то есть на котором 
почернение было в e раз меньше относительно фотометрического ядра. По известному
расстоянию до кометы вычисляется линеиный размер головы. Эта величина и является
характеристикой активности кометы.

                        Наблюдавшиеся кометы:

                     обозначение       название

   комета        1994f          1994m          1994l           1995s

    r,a.e.
    D,a.e.
    дата
     m
   P,лет



                      Спектральные наблюдения

         Наблюдения проводились на телескопе ЗТЭ (кассегрен, D=1250 мм.) на
А-спектрограф. Приемником служила ПЗС камера ST-6 (матрица 375*240 пикселей ).
Из-за небольших размеров матрицы съемка спектров проводилась в четырех
диапазонах: 3700-5900 A, 5500-7800 A, 7500-9700 A и 9400-10600 A. Во всем этом
промежутке спектральная чувствительность матрицы с достаточной точностью
постоянна. Угловые размеры щели 5'*5".


                        Наблюдавшиеся кометы

                    обозначение       название

                      1994f       Takamizava-Levy
                      1994m  Nikamura-Nishamura-Machholz
                      1994l          Borelly
                      1995s          de Vico


   комета        1994f          1994m          1994l           1995s

    r,a.e.       1.392          1.244          1.404           0.755
    D,a.e.       1.116          0.640          0.934           1.039
    дата       12.06.94        13.08.94       04.10.94        25.10.95
     m            7.5            6.1            8.5             6.0
   P,лет           П              П             6.7             150

         Получаемый в процессе наблюдений спектр представляет собой совокупность
трех спектров: эмиссионный кометный, непрерывный кометный и спектр ночного неба
[6].
         В спектрах комет идентифицированы полосы С2,C3,CH,CN,NH2. Эммисия С2,
представленная полосами Свана наиболее мощная, что показывает большое
содержание частиц этой молекулы. Яркость остальных полос небольшая.
         По линиям ночного неба произведена калибровка спектров кометы. Из
теории резонансного излучения [1] получаем абсолютное содержание различных
молекул  по количеству и массе. Известно, что значительная масса атмосферы сосредоточена в
молекулах С2,C3,CN,CH, поэтому их суммарное содержание примем за 100 %,
откуда определяем относительное распределение вещества по количеству и по массе.

   комета        1994f          1994m         1994l           1995s
  молекула

     CN         12  13          5   6         5   6         1.1   1.3
     C3          7  11          7  11        12  17         0.2   0.3
     CH         18  11         15   9        12   7         0.4   0.2
     C2         64  66         73  74        71  70        98.3   98.2

        Из полученных результатов видно, что в атмосфере преобладает С2, доли С3
и СН примерно одинаковы, а содержание CN колеблется относительно C3 и СН.

         Зная парциальные массы компонент, находим полную массу атмосфер комет.


   комета        1994f          1994m         1994l           1995s

    M,г           3e9            2e9           3e9             1e10

        Первые три кометы обладают практически равными массами атмосфер, а
комета 1995s de Vico значительно большей.

         Делая поперечный разрез по полосе получеам фотометрическое
распределение данного вещества в голове комет. Как показано во многих работах
фотометрический профиль следует закону 1/Rn, где n зависит от R. В данной
работе проводилась аппроксимация отдельных участков фотометрического разреза
степенной функцией. В направлении к Солнцу n(R) резко увеличивается и плавно
подходит к n=2. В противоположном направлении n(R) ведет себя как линейная
возрастающая функция.


         Из распределения молекул С2 определяем такое расстояние от ядра, на
котором интенсивность относительно максимальной падает в e раз - этим
определяется характерный радиус С2-головы комет.

   комета        1994f          1994m         1994l           1995s

    R,км         28000          9000          24000           8000


         Из [] имеем ускорение для С2 солнечным излучением 0.36 км/сек2. Из этого определяем
начальную скорость вылета молекул С2 из центральных частей головы кометы.

   комета        1994f          1994m         1994l           1995s

  V,км/сек        1.28           0.72         1.16             0.66

         А также необходимое для этого время, которое с физической точки зрения
есть время жизни статической атмосферы кометы, а с точки зрения наблюдателей -
характерное время изменения вида головы кометы при условии ее пассивности.

   комета        1994f          1994m         1994l           1995s

    t,ч           25             14            22               12

         Атмосферы комет 1994f и 1994l, а также 1994m и 1995s соответственно
практически сходны.

         Если за характерное время частицы покидают голову кометы, то есть
возможность определить коэффициенты эмиссии для молекул С2, которые представляют
собой количество вещества производимое кометой за единицу времени.

   комета        1994f          1994m         1994l           1995s

  n0,1/сек       1.0е27         1.2e27       1.3e27            6e27

        Первые три кометы имеют почти равные коэффициенты эмиссии, а комета
1995s проявляла значительно большую активность.


         Считая коэффициенты эмиссии постоянными за время четырех месяцев (время
активности кометы при пролете перигелия) и время жизни кометы 100.000 оборотов
вокруг Солнца [6], определяем полное количество С2 в комете. Примем среднюю
плотность кометы 1 г/см3 и определим эффективный радиус ядра, если бы оно
состояло только из твердого С2-вещества.

   комета        1994f          1994m         1994l           1995s

    R,км          0.5            0.6           0.6             0.9

        Снова наблюдается обособление кометы 1995s от остальных. Учет других
составляющих атмосфер комет может увеличить эти значения в 2..4 раза.

         Непрерывный спектр заметен у всех наблюдавшихся комет, и представляет
собой совокупность непрерывных спектров различных механизмов рассеяния
солнечного излучения на молекулах, электронах, аэрозолях, пыли . По максимуму
распределения находим цветовую температуру, которая из-за рассеяния не совпадает
с цветовой температурой Солнца (Т=5774 К).

   комета        1994f          1994m         1994l           1995s

    Lmax,A       5700            5500         6300            6200
    T,K          5090            5270         4600            4680

        Здесь заметно объединение в две группы 1994f, 1994m и 1994l, 1995s,
что отражает сходство их пылевых атмосфер.

         По спектру определяем поток непрерывного излучения относительно
эмиссионного. А зная видимую звездную величину кометы, разделяем блеск
эмиссионной и непрерывной составляющей, по которой находим произведение числа
пылевых частиц на их эффективную площадь. Первую величину определяем из [3,4,6],
где показано, что пыль составляет около 1% по массе в голове кометы. Откуда и
находим эффективный размер пылевых частиц.

   комета        1994f          1994m         1994l           1995s

    d,мкм         2.0            1.5           0.7             1.2

        Нельзя с полной увереннотью утверждать, но заметна зависимость между
размером пылевых частиц и числом оборотов кометы вокруг Солнца- чем дольше
комета находилась около него, тем меньше размер пыли. Возможно это связано с
разрушением крупных частиц на более мелкие.



                        
                               Заключение

        Итак, рассматривая различные характеристики наблюдавшихся комет, можно
сделать некоторые выводы:

        1. По массе, активности и размерам ядра выделяется комета 1995s
        2. По распределению С2 определяются две группы: 1994f, 1994l и
           1994m, 1995s
        3. По характеру непрерывного спектра выявляются две группы:
           1994f, 1994m и 1994l, 1995s
        4. Возможно существует зависимость размера пылевых частиц от возраста
           кометы около Солнца




                               ЛИТЕРАТУРА

1. Е.Б.Костякова "К методике абсолютной спектрофотометрии комет" ,сборник статей
  "Активные процессы в кометах", Наукова Думка,Киев,1967
2.
3. О.В.Добровольский "Нестационарные процессы в кометах и солнечная активность",
   Труды Института Астрофизики АН Тадж. ССР, 1961
4. О.В.Добровольский "Кометы"
5. Аллер "Астрофизика"
6. С.К.Всехсвятский "Физические характеристики комет", Москва,1958
7. "The airglow spectrum 3000-10000 A", J. Geophys. Res.-v.73,p.426