|
Дракониды 1901-2100
Введение Дракониды занимают почетное место в ряду самых выдающихся метеорных потоков. Они активны далеко не каждый год. В действительности, проявления активности происходят в среднем лишь раз в 5-6 лет, около перигелиев родительской кометы потока - 21Р Giacobini-Zinner. Комета была открыта в 1900 г., как раз после того, как под воздействием Юпитера ее орбита приблизилась к земной. Затем, когда во второй половине 1910-х гг. было указано на возможную метеорную активность данной кометы, наблюдатели 5-10 октября действительно отметили небольшое количество метеоров потока с радиантом в голове Дракона, подходящим для кометы 21Р. В течение 20 века и до настоящего времени орбита кометы, несколько изменяясь, находилась вблизи земной орбиты и за это время поток произвел два сильных шторма в 1933 и 1946 г., когда наблюдалось несколько тысяч метеоров в час, и ряд менее значительных всплесков. Последняя серия всплесков приходится на 1998 и 1999 гг., а также на 2005 г., когда комета проходила предыдущий перигелий. В 1998 г. ZHR составило около 700 метеоров, а в 1999 г. - 15-20 метеоров. В 2005 г. состоялся всплеск до 30-35 метеоров по ZHR. Основная часть всплесков активности Драконид хорошо прослеживается с такого моделирования орбитальной эволюции метеорных частиц. Выброшенные кометой частицы формируют протяженные шлейфы. Одной из причин является то, что помимо сил гравитационного притяжения, определяемого массой частицы, на нее действует еще и сила радиационного давления, ослабляющая гравитационное воздействие. Масса частицы (и сила гравитации) находится в кубической зависимости от ее радиуса, а диаметр (и радиационное отталкивание) определяются квадратом радиуса. Это приводит к тому, что влияние сил радиационного давления тем больше, чем меньше размер частицы. Воздействие этого отталкивания как бы уменьшает гравитационную постоянную, что ведет к увеличению периода обращения частицы, то есть более мелкие частицы, будучи выброшенными кометой и начав собственное вращение вокруг Солнца, все сильнее отстают от более крупных, что и формирует постепенно растягивающийся шлейф. Метеорное моделирование проводится с помощью расчета орбитальной эволюции частиц, выброшенных кометой с различными скоростями по касательной к своей траектории в момент перигелия. В реальности, разумеется частицы выбрасываются не только в момент перигелия, но и в течение нескольких месяцев вокруг него, однако в районе перигелия комета находится весьма непродолжительное время по сравнению со своим общим периодом, а основные пертурбации происходят вокруг афелия, так что, пока комета не ушла от Солнца, выброшенные частицы движутся в облаке рядом с ней. Поэтому мы можем полагать, что это облако было целиком выброшено в момент перигелия, на результаты расчетов это практически не влияет. Что касается направлений выброса частиц, то опять же, в реальности, они выбрасываются не только и не столько по тангенцальным направлениям к движению кометы, но и во все остальные стороны. Однако, поскольку скорость выброса частиц (от 0 до 100 м/с, а подавляющая часть от 0 до 20 м/с) пренебрежимо мала по сравнению с собственной скоростью кометы (от 30 до 40 км/с в районе орбиты Земли), то выброшенные частицы имеют лишь слегка измененную орбиту и не разлетаются "в разные стороны". Радиальная составляющая скорости выброса влияет лишь на толщину шлейфа, достигающую обычно несколько сотен тысяч километров, а его конфигурация определяется тангенциальной составляющей скорости выброса. Наконец, последнее. Негравитационные силы в метеорных расчетах часто не учитывают, как и в нашем случае. Тем не менее, некоторые из них, например, радиационное давление, можно учесть косвенно. Поскольку данная сила уменьшает общее притяжение Солнца, ее действие равносильно увеличению начальной скорости выброса частицы, что можно легко учесть в модели. Таким образом, данное негравитационное воздействие, как и многие другие не изменяет конфигурацию шлейфа, а лишь приводит к смещению частиц с различными массами вдоль него. Моделирование шлейфов Драконид, за некоторыми исключениями, позволяет с высокой точностью сделать постпрогнозы для всплесков потока в предыдущие годы, расхождение между реальным и расчетным временем максимумов составляет не более нескольких минут - не слишком много, если учесть, что моделирование выполняется для десятков и сотен лет движения частиц. Более серьезной проблемой является прогноз интенсивности всплеска - насколько значительным будет максимум. Для таких прогнозов были разработаны эмпирические модели (единственно возможный способ в данном случае), однако для их совершенствования по-прежнему необходимы наблюдения. В настоящей работе представлено описание предполагаемой прошлой и будущей активности Драконид за период с 1901 по 2100 гг. Расчеты проводились для каждого года в указанном периоде, при этом, поскольку данная работа представляется в 2006 г., собственно прогнозом она может считаться лишь для 2007-2100 гг., а для прошлых лет составлялся постпрогноз. Кроме того, хотя модели, использовавшиеся в расчетах, основаны в конечном итоге на наблюдениях реальной активности в прошлом, мы не будем для каждого постпрогноза проводить его сравнение с реальной активностью Персеид в соответствующем году. Необходимо отметить, что в данной работе помимо "традиционного анализа", связанного с интерпретацией прямых столкновений Земли с пылевыми шлейфами кометы, будут применяться подходы, называемые автором "неперегелийных частицы" и "вертикальные шлейфы". Последний из них описан в отдельном разделе данной работы. Следует учитывать, что эти подходы являются на данный момент сугубо гипотетическими, хотя, на взгляд автора, внутренне они вполне логичны. Тем не менее, по этой причине результаты, полученные с использованием последних двух подходов, будут иметь меньшую надежность, чем рассчитанные на основе традиционного анализа. Условия моделирования Вниманию читателя предлагаются результаты расчетов орбитальной эволюции частиц метеорного потока Дракониды с целью прогноза его активности в 1901-2100 гг. Моделировалась эволюция шлейфов последних 27 обращений, считая от перигелия родительской кометы в 1998 г., т.е. начиная со шлейфа 1817 г., а также эволюция шлейфов будущих 15 обращений - до шлейфа 2092 г. Для расчета орбитальных элементов частиц использовалась программа С. Шанова и С. Дубровского "Comet's Dust 2.0". При определении ожидаемой метеорной активности применялась модель Э. Литинена и Т. ван Фландерна, представленная в работе [3] с небольшими авторскими корректировками, связанными с переходом от расчета функции fn (насыщенность частицами различных участков шлейфов) по da0 (разность между большими полуосями орбит метеорных частиц и родительской кометы) к расчету этой функции по Vej (скоростям выброса частиц из ядра кометы), и с переходом от потока Леониды (для которого была создана модель Литинена-ван Фландерна) к Драконидам. При расчетах учитывались только гравитационные возмущения, тем не менее, полученные результаты в целом показывают очень хорошее согласие с результатами других исследователей. В прогноз включались все положительные результаты анализа на основе трех вышеперечисленных подходов. Для шлейфов первых 15 обращений рассчитывались участки со скоростями выброса [-50;100] м/с, для шлейфов от 15 до 30 обращений - участки со скоростями выброса [-30;50] м/с, для шлейфов от 30 до 50 обращений - участки со скоростями выброса [-20;30] м/с. Описание прогнозной активности Драконид представлено в виде коротких заключений по тем годам, для которых найдены всплески активности. Кроме того, приводятся таблицы, указывающие характеристики взаимодействующих с Землей шлейфов. Их типовой вид представлен таблицей А1. Таблица А1
2000
Отметим, что такая таблица будет приводиться для прямых столкновений со шлейфами потока. Представление результатов применения подхода "вертикальные шлейфы" будет отличаться в одном параметре - rD-rE, который заменяется эффективным расстоянием между орбитами Земли и частицами потока - rD-rE_e. Смысл этого параметра раскрывается в разделе, описывающим подход "вертикальные шлейфы", поэтому здесь мы подробно на нем останавливаться не будем. Поскольку в таблицах невозможно указать все тонкости и нюансы того или иного прогноза, информация, представленная в комментариях имеет приоритетный характер перед табличными данными. Это не означает, что она будет противоречить таблицам (по крайней мере, не с точки зрения автора), но формальные показатели далеко не всегда могут сказать читателю, что именно пытается донести до него автор. Орбита кометы 109Р в 1901-2100 гг. В расчетах использовались исходные орбитальные элементы кометы 21Р, начиная с перигелия 1817 г. и по 2092 г., Казуо Киноситой [2]. Орбитальные элементы 21Р для периода 1901-2100 гг., а также значения минимальных расстояний до орбиты Земли для этих элементов и соответствующие им солнечные долготы представлены в таблице А2.
Таблица А2
время перигелия q e AOP Node i МР. СД.
- а.е. - ° ° ° а.е. °
1907.5.8.4782 0.93267 0.73133 171.0696 198.0877 29.8291 -0.05992 199.1620
1913.10.23.5631 0.97787 0.72023 171.3795 197.0886 30.7277 -0.01581 197.3229
1920.5.10.9250 0.98179 0.71957 171.4379 197.0380 30.6982 -0.01199 197.2153
1926.12.5.8194 0.99596 0.71655 171.6606 196.9581 30.7217 0.00180 196.9327
1933.7.11.4684 1.00178 0.71552 171.6787 196.9582 30.6671 0.00756 196.8524
1940.2.15.6659 0.99786 0.71623 171.7004 196.9650 30.7245 0.00365 196.9145
1946.9.19.0074 0.99795 0.71619 171.7200 197.0085 30.7102 0.00374 196.9552
1953.4.19.3773 0.99093 0.71740 171.7988 196.9545 30.8077 -0.00333 196.9999
1959.10.30.9223 0.93625 0.72885 172.7954 196.7324 30.8807 -0.05870 197.5486
1966.3.31.8768 0.93384 0.72927 172.8725 196.6675 30.9202 -0.06118 197.5129
1972.8.8.5808 0.99423 0.71493 171.9024 195.8280 31.7089 -0.00049 195.8355
1979.2.15.4250 0.99630 0.71449 171.9706 195.7664 31.6993 0.00148 195.7481
1985.9.6.9461 1.02826 0.70745 172.4812 195.4096 31.8723 0.03267 195.0426
1992.4.14.0370 1.03400 0.70642 172.5194 195.3852 31.8216 0.03834 194.9583
1998.11.21.3211 1.03370 0.70643 172.5456 195.3992 31.8586 0.03802 194.9782
2005.7.2.1164 1.03789 0.70565 172.5469 195.4315 31.8104 0.04220 194.9639
2012.2.10.6593 1.03047 0.70703 172.6079 195.3992 31.9098 0.03475 195.0145
2018.9.9.0942 1.01292 0.71045 172.8661 195.3961 31.9963 0.01705 195.2084
2025.3.24.5696 1.00904 0.71104 172.9408 195.3363 32.0488 0.01311 195.1926
2031.8.29.8422 1.06861 0.69949 170.8471 194.4373 31.6448 0.07415 193.5100
2038.5.16.7180 1.07033 0.69915 170.9179 194.3695 31.6419 0.07575 193.4297
2045.2.12.2144 1.09877 0.69310 171.3435 194.0841 31.7564 0.10353 192.9112
2051.11.27.2539 1.10515 0.69206 171.3753 194.0710 31.7043 0.10985 192.8379
2058.9.10.5332 1.10118 0.69271 171.3967 194.0778 31.7597 0.10588 192.8887
2065.6.20.3662 1.09949 0.69295 171.4294 194.1227 31.7559 0.10418 192.9530
2072.3.28.7692 1.09338 0.69395 171.5567 194.0513 31.8501 0.09795 192.9602
2078.10.29.9343 1.00616 0.71880 171.2049 192.3660 28.2182 0.01109 192.1745
2085.8.9.3003 1.00683 0.71870 171.2877 192.2931 28.2262 0.01164 192.0948
2092.6.1.6464 1.04080 0.71142 171.9683 191.7372 28.5344 0.04450 191.0857
2099.4.13.5361 1.04605 0.71064 172.0148 191.7120 28.5021 0.04967 190.9945
Элементы орбиты приведены для эпохи J2000. Символами обозначены следующие из них: q - перигелийное расстояние, e - эксцентриситет, AOP - аргумент перигелия, Node - долгота восходящего узла, i - наклонение, МР - минимальное расстояние до орбиты Земли, СД - точка минимального расстония до орбиты Земли. Положительный знак у минимального расстояния означает, что точка минимума лежит вне орбиты Земли, а отрицательный - что точка минимума находится внутри нее. | ||||||||||||||||||||||||