|
Леониды 1901-2100
Введение Метеорный поток Леониды известен своей изменчивой активностью. В годы вокруг перигелия родительской кометы 55P Tempel-Tuttle активность потока значительно повышается и подчас достигает штормовых уровней. Последнее возвращение кометы 55P произошло в марте 1998 г. и сейчас она движется ко внешним слоям Солнечной системы - ее афелий находится за орбитой Сатурна. Существенные повышения активности Леонид были отмечены начиная с 1994 и по 2003 г. В 1999, 2001 и 2002 гг. произошли метеорные шторма, когда ZHR достигало 3000-4000 метеоров. (ZHR - зенитное часовое число - количество метеоров потока, которое в среднем заметит наблюдатель в течение часа, если радиант находится в зените и видны звезды до 6.5 зв.). В 2004 г. активность оказалась чуть выше фонового уровня и ZHR достигло 28 (фоновая активность характерна для Леонид в "спокойные" годы, она составляет 10-20 по ZHR). Все основные всплески активности Леонид хорошо прослеживаются с помощью моделирования 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, постепенно отстают от более крупных, что и формирует постепенно растягивающийся шлейф. Метеорное моделирование проводится через расчет 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 обращения, а основные возмущения ее орбиты 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 у основной части - 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. Как уже говорилось, моделирование шлейфов Леонид позволило сделать очень хорошие прогнозы активности потока при последнем возвращении родительской кометы 55Р, реальные максимумы отличались от расчетных в основном не более чем на 10-15 минут - не слишком много, если учесть, что моделирование выполняется для нескольких сотен лет движения частиц. Были также сделаны и успешные "постпрогнозы" - расчеты всплесков Леонид в прошлом, например, знаменитого шторма в 1966 г. 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 Леонид за период с 1901 по 2100 гг. Прогноз делался для каждого года в указанном периоде, при этом, поскольку данная работа представляется в 2006 г., собственно прогнозом она может считаться лишь для 2006-2100 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 Леонид в соответствующем году. Условия моделирования Вниманию читателя предлагаются результаты расчетов орбитальной эволюции частиц метеорного потока Леониды с целью прогноза его активности в 1901-2100 гг. Моделировалась полностью эволюция шлейфов последних 30 обращений и будущих 2, считая от перигелия кометы 1998 г., т.е. начиная со шлейфа 1001 г.,ы и частично эволюция шлейфов 31-33 обращений, т.е. 901, 935 и 967 гг. выброса. 2 будущих шлейфа - это шлейфы 2031 и 2065 гг. Для расчета орбитальных элементов метеорных 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 корректировками от автора, 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), а также с необходимостью учета реальной активности во время недавних штормов Леонид. При расчетах учитывались только гравитационные возмущения, тем не менее, полученные результаты в целом показывают очень хорошее согласие с результатами других исследователей. В таблицы сближений включались все найденные сближения Земли со шлейфами Леонид на расстояние менее +/-0.007 а.е., дающие ожидаемое ZHRex>=1. Для шлейфов первых пяти обращений рассчитывались участки со скоростями выброса [-50;100] м/с, для шлейфов до 10 обращений - участки со скоростями выброса [-30;50] м/с, шлейфов от 10 до 20 обращений - участки со скоростями выброса [-20;30] м/с, для шлейфов свыше 20 обращений - участки со скоростями выброса [-10;20] м/с. Описание прогнозной активности Леонид поделено на декады, для каждого года представлены таблицы с найденными значимыми сближениями со шлейфами Леонид, а также со временем традиционного максимума, основанного на моменте наибольшего сближения Земли с текущей для прогнозного года орбитой кометы 55Р. Типовой вид такой таблицы представлен таблицей А1. Таблица А1
2000
Остановимся подробнее на надежности и интенсивности. Для сближений со шлейфами в таблице приводятся оценки надежности этих сближений (по пятибалльной шкале), сделанные автором, а для традиционного максимума - оценка его интенсивности (также по пятибалльной шкале). Значения этих оценок имеют следующую трактовку: А. Надежность сближений со шлейфами: 4 - очень высокая надежность. Всплеск активности почти наверняка произойдет, время максимума должно отличаться от прогнозного не более чем на несколько минут, а интенсивность всплеска должна быть весьма близка к прогнозируемому значению. 3 - высокая надежность. Всплеск почти наверняка произойдет, однако время максимума может отличаться от прогнозного на 15-20 минут, интенсивность всплеска может существенно, в 2-3 раза, отличаться от прогнозируемой. 2 - умеренная надежность. Всплеск должен произойти, однако существует сравнительно невысокая вероятность обратного, время максимума может отличаться от прогнозного на десятки минут, интенсивность всплеска может в разы отличаться от прогнозируемой. 1 - низкая надежность. Имеется существенная вероятность проявления всплеска, однако вполне вероятно и его отсутствие. Время всплеска может отличаться от прогнозируемого на десятки минут. Интенсивность может отличаться во много раз от прогнозируемой. 0 - очень низкая надежность. Проявление всплеска возможно, однако еще более возможно обратное. Отличие реального времени максимума от прогнозного может измеряться часами. Интенсивность всплеска может отличаться во много раз от прогнозируемой. Б. Ожидаемая интенсивность традиционного максимума 4 - очень высокая интенсивность. В обычные годы (т.е. годы, далекие от перигелия кометы 55Р) активность должна быть на уровне около 25 по ZHR или еще выше. 3 - высокая интенсивность. В обычные годы активность должна быть на уровне 20-25 по ZHR. 2 - нормальная интенсивность. В обычные годы активность должна быть на уровне 15-20 по ZHR. 1 - низкая интенсивность. В обычные годы активность должна быть на уровне 10-15 по ZHR. 0 - очень низкая интенсивность. В обычные годы активность должна быть на уровне 5-10 по ZHR, не исключено и почти полное отсутствие активности. Интенсивность традиционного максимума в целом определяется двумя моментами: 1) колебаниями расстояний между земной орбитой и фоновым потоком Леонид, связанными с возмущающим действием планет Солнечной системы, а также периодическими перигелиями родительской кометы, в окружении которой фоновых частиц гораздо больше, чем в остальных частях орбиты Леонид. Необходимо отметить, что оценка интенсивности традиционного максимума потока дается без учета второго момента, т.е. перигелиев кометы 55Р. Поэтому очень важное значение имеют авторские комментарии к таблицам. 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. К примеру, в таблице будет указано, что интенсивность традиционного максимума ожидается нормальной (оценка 2), но для года, близкого к перигелию родительской кометы, нормальным является фоновый максимум с интенсивностью в несколько раз большей, чем в другие годы. Подобных моментов может возникать множество. Орбита кометы 55Р в 1901-2100 гг. Исходные орбитальные элементы кометы 55Р, начиная с перигелия 901 г. и по 1998 г. взяты с сайта Накано, [2]. Элементы орбиты для перигелиев 2031, 2065 и 2098 гг. сгенерированы с помощью программы [1]. Орбитальные элементы 55Р 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
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||