Осторожно, падают звезды :-)!
26.07.2007 13:03 | Д. Ю. Клыков/ГАИШ, Москва

Многие связывают месяц август с "падающими звездами" - метеорами на фоне темного ночного неба. Ежегодно Пересеиды, котрые заслуженно называют королем метеорных потоков, проявляют себя в первой половине августа. Новолуние, практически совпадающее с максимум действия потока в 2007 г., сделает наблюдения особенно комфортными

• >> Осторожно, падают звезды :-)!   (Д. Ю. Клыков/ГАИШ, Москва, 26.07.2007 13:03, 14.1 КБайт, ответов: 3)

  На протяжении многих тысячелетий мир звезд для человека представлялся воплощением неподвижной красоты и порядка. Но, несколько раз в году ночное небо "оживает", когда его расчерчивают своими огненными следами метеоры. Случается, что их называют падающими звездами, в одних случаях в качестве метафоры, а в других и по неграмотности. Ведь и вправду кажется, что одна из звезд сорвалась со своего места и упала, а может и сгорела...

  Метеор потока Персеид.

  Зачем наблюдают метеоры

  Название явления произошло от греческих слов "мета" - среди и "аирон" - воздух, что буквально означает "парящий в воздухе". Вплоть до XIX века всерьез считали, что метеор - это атмосферное явление, вызванное возгоранием неких земных испарений. Отсюда и название явления. В одном приверженцы такой точки зрения не ошиблись - это явление действительно происходит в атмосфере Земли. Из-за этого в современной астрономии бытует мнение, что исследование метеоров - это не совсем астрономия, потому что эти явления происходят не в космическом пространстве.

  В настоящую эпоху любому школьнику известно, что метеор - это процесс смерти твердой частицы, размером, к примеру, с булавочную головку. Проделав гигантский путь по Солнечной системе в течение многих лет (тысяч лет и т.д.), она врываются на огромных скоростях (20-70 км/сек) в верхние слои земной атмосферы и сгорает на высоте 80-100 км. Наблюдая метеоры, можно проследить эволюцию вещества в Солнечной системе, найти "родителя" потока метеорных частиц - определенную комету или астероид. Каждое такое исследование пополняет копилку знаний о возникновении и эволюции Солнечной системы.

  Происхождение метеорных частиц

  Итак, просторы Солнечной системы населены не только крупными телами - Солнцем, планетами и их спутниками, не только астероидами и кометами, но и "мелочью" - метеорными частицами. Разумеется, Земля при своем движении вокруг Солнца постоянно сталкивается  с ними. Но обычно вы сможете увидеть не более 1-2 таких событий в час, поэтому выслеживать такие спорадические (случайные) метеоры обычно не представляет особого интереса.

  Но кометы далают картинку более заманчивой. При своем возвращении к Солнцу (особенно при прохождении точки сближения с Солнцем - перигелия) лед, содержащийся в ядре, испаряется и увлекает за собой в открытое пространство множество твердых частиц. Двигаясь вдоль орбиты прародительницы, облака таких частиц периодически сталкиваются с Землей, если орбита кометы проходит где-то поблизости. Тогда количество метеоров резко возрастает и говорят, что действет метеорный поток. Метеорный рой Персеид связан с кометой 109P / Свифта - Туттля, которая обращается вокруг Солнца с периодом около 130 лет. Последнее возвращение этой кометы к Солнцу наблюдалось в 1992 году, в настоящее время она движется к внешним границам Солнечной системы.

  
  Сближение кометы Свифта-Туттля с орбитой Земли в 1992 г.

  Из рисунка становится ясным, почему, в целом, расписание действия потоков повторяется каждый год. Земля совершает вокруг Солнца один оборот в год и каждый раз в определенные даты сближается с орбитой, по которой движутся метеорные рои параллельно орбите кометы-прародительницы. Однако более точные предсказания действия потоков поможет моделирование, развившееся в последние годы в важнейший раздел метеорной астрономии. Моделирование математически просчитывает возможные траектории частиц от момента выхода из ядра кометы (см., например, страницу д-ра Эско Литинена). Выяснилось, например, что метеорные частицы расположены в пространстве не в виде абстрактных облаков, как представлялось ранее, а в виде узких струй. Активность потока высока, если Земле "повезет" попасть в такую струю. Поэтому год от года картина несколько меняется, а наивысший пик активности потока действует всего несколько часов.

  Очевидно, что не во всех районах Земли в это время для наблюдений подходящие условия. Наша планета движется вокруг Солнца утренней стороной вперед. Грубо говоря, именно этой стороной она входит в облако частиц. Поэтому при прогнозе смотрят, на каких долготах Земли в моменты пика активности потока будет время между полуночью и утром (в которое и следует вести наблюдения) и объявляют, что больше всех повезет жителям данных регионов.

  Персеиды - король метеорных потоков

  Проследим динамику потока Персеид по прошлым наблюдениям. Наблюдать Персеиды выгодно именно тем, что максимум плавный. Если вашему региону не повезет попасть в список тех, где можно в этот год наблюдать наивысший пик, все равно имеет смысл выходить ночью под купол звездного неба - улов почти гарантирован, если, конечно же, не мешает Луна :-). Посмотрим на график, чтобы определиться точнее.

  
  Динамика активности потока Персеид в 2002 г. (информация IMO).
  По горизонтальной оси отложены долготы Солнца, под ними подписаны соответствующие им даты.
  По вертикальной оси отложены значения ZHR - зенитного часового числа (метеоров в час).
  Чтобы очень грубо оценить реальное количество метеоров, нужно уменьшить эти значения в 1,5 раза.

  Обычно указывают срок действия потока с 17 июля по 24 августа. Реально сколь-нибудь заметная активность наступает примерно 5 августа - поток плавно набирает активность (более 7 метеоров в час). Максимум обычно приходится на ночь с 12 на 13 августа и продолжался около суток (ZHR > 60). Обычно ориентируются на реальную видимость 60 метеоров в час в ночь максимума. К 17 августа поток испытывает резкий спад активности на фоне слабого потока каппа-Цигнид.

  Что нам готовит август 2007 г.?

  Как известно, в целом картина метеорных потоков повторяется от года в год. Следует лишь понять, какие из потоков мы не увидим из-за засветки Луны. В этом году полнолуние 30 июля. Значит июлькие потоки, в числе которых дельта- и йота-Аквариды, Квадрантиды, Кассеопеиды, мы не увидим. Зато последующее новолуние придется почти на максимум Персеид на 12 августа. Ура, в этом году мы наблюдаем Персеиды!

  Посмотрим в метеорный календарь Международной метеорной организации (IMO), который, к тому же, в последние годы публикуется и на русском языке.

  • "Традиционный" максимум с ZHR=100 (реально около 60 метеоров в час) ожидается утром 13 августа.
    5ч - 7ч 30м  Всемирного времени, (λ = 140^o0 - 140^o1). По Московскому времени это 9ч - 11ч 30м. К сожалению, на территории России уже наступит рассвет. Сделует сказать одно - наблюдайте в эту ночь до рассвета, если позволит погода!
  • Еще особенностью является наличие в данных IMO за 1997 -99 гг. сведений о третичном пике около λ = 140^o4 . В 2007 г. это соответствует 15ч  Всемирного времени 13 августа, что не актуально для жителей России (кроме регионов Дальнего Востока, где уже будет утро 14 августа и можно произвести попытку наблюдений).

  В любом случае следует наблюдать после полуночи в ночь максимума 12/13 августа и две-три ночи вокруг максимума. Прогнозирование действия потоков производится еще весьма неточно, поэтому каждый раз можно ожидать непредвиденные всплески активности. В течение нескольких дней перед даннными собитиями могут появиться и другие прогнозы, следите за новостями на форуме Международной метеорной организации.

  Как лучше вести наблюдения

  Сполна насладиться зрелищем ночей июля-августа можно лишь при достаточно темном небе. Городская засветка скрывает от глаз наблюдателя большую часть метеоров, делая небесное шоу довольно бедным. Поэтому проводить наблюдения лучше вдали от городов.

  Ощутимо мешает метеорным наблюдениям и засветка от Луны. Замечено, что даже при небольшой фазе (в районе 3-4-х дней от новолуния) она снижает количество замеченных метеоров. А при фазах, близких полнолунию вообще не следует вести наблюдения - реально заметны лишь болиды, т.е. метеоры ярче -4 звездной величины. Однако Луна в фазе до первой четверти не так страшна - она видна в первой половине ночи, а начинать наблюдать обычно следует после полуночи.

  Светящиеся следы метеоров параллельны в пространстве, но в результате эффекта пер- спективы кажестя, что они выходят из одной точки - радианта. В данном случае он проецируется на созвездие Персея (отсюда название)

  Применение телескопа в наблюдении метеоров дает больше ограничений, чем преимуществ. Известно, что поле зрения любительского телескопа или бинокля составляет обычно не более 5 градусов. Большинство метеоров просто не попадут в такое небольшое поле зрения, а навести инструмент в доли секунды на "падающую звезду" не представляется реальным. В свою очередь поле зрения человеческого глаза, по приближенным оценкам Международной метеорной организации, составляет около 100 градусов, поэтому можно обозревать большую часть небосклона. А чувствительности нетренированного глаза вполне достаточно для того, чтобы заметить метеоры, в среднем, до 4,5 зв. величины.

  Наблюдения вести удобнее лежа. Можно обозревать любую область неба, но предпочтительнее направить вгляд в стороны юга или севера (приблизительно в 50^o - 60^o выше горизонта). Смотреть непосредственно на радиант (откуда, как кажется, вылетают метеоры) менее предпочтительно, потому что метеоры будут видны не длинными и более слабые из них могут быть пропущены. В западной стороне метеоров бывает немного, это наименее предпочтительное направление.

  Помимо Персеид в июле-августе действуют и другие потоки. Как узнать, какому потоку принадлежит увиденный Вами метеор? Мысленно продолжите трек метеора в сторону, обратную его движению, т.е. назад. Если попадете в "верхушку" созвездия Персея - это персеид (бывают обычно быстрыми, белыми или голубоватыми). Если продолженная линия укажет на созвездия Водолея или Козерога (их трудно найти, но они находятся над южной стороной горизонта), то это Аквариды или Каприкорниды. Аквариды по виду похожи на Персеиды, почти такие же быстрые, белые или желтоватые. А вот Каприкорниды совсем другие, эти метеоры неторопливо рассекают небосклон, светясь красивым ярким желтым или оранжевым светом. Каппа-Цигниды как бы летят из созвездия Лебедя, что близ зенита, они медленные и бело-желтоватые. Попросту говоря, в этих созвездиях находятся радианты данных метеорных потоков (см. карту).

  
  Радианты потоков, действующих в августе, на 13.08.
  Радиант κ-Цигнид  не показан, поскольку находится за пределами карты (западнее Лебедя).
  Радиант Северных ι-Акварид близок к радианту Каприкорнид.

  В 1990-х гг. Персеиды были одним из наиболее захватывающих и динамичных потоков, давая всплески в максимуме до 300 метеоров в час (ZHR более 400) в 1991 и 1992 гг. К концу 1990-х гг. активность этого пика снизилась до ZHR=100-120, а в 2000 г. он впервые не проявился. Это не стало неожиданным, поскольку всплески активности и первичный максимум (не отмечавшийся до 1988 г.) были связаны с прохождением перигелия родительской кометой Персеид 109P/Свифта-Туттля в 1992 г. Орбитальный период кометы составляет около 130 лет, в настоящее время она движется ко внешним слоям Солнечной системы. Теория предсказывает, что активность всплесков должна слабеть по мере увеличения расстояния между кометой и Землей (информация Метеорного календаря IMO).

  Тем не менее Пересеиды остаются королем потоков, наблюдайте его! Тем более, что в это время ночи еще теплые, как правило ясные. Отправляйтесь на отдых, в походы, в деревню, там, где до россыпи звезд можно "дотянуться рукой". Ночное небо - одно из притягательных зрелищ. А когда оно "оживает" огненными треками метеоров - восторгу нет предела!

  Болид из потока Персеиды над Японией. При увеличении снимка отчетливо видно, что след, обращенный назад, указывает в точку радианта между созвездиями Персея и Кассиопеи, прямо над башней (слева внизу).

• Re: Осторожно, падают звезды :-)!   (Дмитрий Доценко, 13.08.2007 15:48, 77 Байт, ответов: 2) Кто-нибудь знает, какое распределение метеоров по звездной величине и почему?
• Re[2]: Осторожно, падают звезды :-)!   (М. Ю. Якимов, 13.08.2007 18:31, 714 Байт, ответов: 1)

  Кое-какая информация по этому вопросу есть в книге Р.Кейдл"Твердые частицы в атмосфере и в космосе" М.: Мир, 1969. Резюмируя, можно сказать, что в среднем потоке чем частицы меньше, тем их больше. При этом метеору нулевой звездной величины соответствует примерно частица массой от 10 до 1 грамма, движущаяся со скоростью, соответственно, от 10 до 30 км/с. Уменьшение массы в 100 раз дает 5 единиц видимой звездной величины. Таким образом, метеоров звездной величины 5 в потоке в 100 раз больше, чем метеоров нулевой звездной величины и т.д. Таковы данные наблюдений. А причина, вероятно, заключается в статистикеобразования-разрушения частици тел, может быть, даже в протопланетном облаке.

• Re[3]: Осторожно, падают звезды :-)!   (М. Ю. Якимов, 13.08.2007 19:31, 177 Байт)

  Конкретно по персеидам информацию можно найти в http://aquarid.physics.uwo.ca/~pbrown/perseid_obs.pdf