|
Персеиды 1901-2100
Введение Метеорный поток Персеиды - один из наиболее знаменитых. По популярности с ним могут поспорить, пожалуй, лишь Леониды в ноябре, известные своими феноменальными штормами. Это связано с регулярным и очень высоким уровнем активности, а также периодом действия, приходящимся на летнее время в северном полушарии, откуда Персеиды лучше всего видны. Благодаря комфортной погоде круг наблюдателей этого потока обычно оказывается очень широк. Родительской кометой Персеид является комета 109P Swift-Tuttle, имеющая орбитальный период около 135 лет. Последний перигелий комета прошла в декабре 1992 г., что стало причиной значительного повышения активности потока в первой половине 1990-х гг., доходившей до 600 метеоров в час. Первичный максимум, связанный со свежим кометным материалом, наблюдался до конца 1990-х гг., постепенно снизившись до 100-120 метеоров в час. С 2000 г. он перестал проявляться. В дальнейшим активность потока должна снижаться, поскольку комета в настоящее время движется во внешние слои Солнечной системы, что, однако, не исключает ее всплесков в отдельные годы. В принципе, когда комета приближается к Солнцу (и к Земле), наша планета встречает больше материала, выброшенного кометой, и мы видим больше метеоров. Но это очень сильное упрощение ситуации, поскольку при каждом прохождении перигелия комета формирует метеорные шлейфы, которые продолжают двигаться в пространстве и способны сохранять свою структуру в течение довольно длительного времени. В конечном итоге получается множество шлейфов, орбиты которых имеют небольшие отличия. Это означает, что в разные годы поток может показывать различную активность. Можно ли рассчитать движение этих шлейфов и сделать прогноз активности потока? Можно, если о потоке имеется достаточно информации. Подобные расчеты чаще всего делаются для Леонид, поскольку свойства этого потока хорошо известны. Расчетов по Персеидам проводилось меньше. Например, Эско Литинен сделал прогноз для Персеид в 2004 г. Им был предсказан всплеск от шлейфа 1 обращения в 20:50 UT 11 августа. В указанное время активность Персеид достигла примерно 170 по ZHR (зенитное часовое число, определение см. ниже), что значительно выше обычных уровней максимума (100-120 по ZHR). Как и в случае с другими метеорными потоками, эволюция шлейфов Персеид хорошо прослеживается с помощью моделирования. Однако, особенностью данного потока является то, что, по-видимому, основная часть его шлейфов проходит слишком далеко снаружи земной орбиты, и, таким образом, наблюдаемая активность Персеид практически целиком связана с его фоновым материалом. На данный момент более или менее четко удалось зафиксировать только одно столкновение со шлейфом - в упомянутом уже 2004 г. Собственно метеорное моделирование проводится с помощью расчета 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. Расчет орбитальной эволюции проводится для 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 возмущения 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. 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 нескольких 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 Персеид, как показывают последние результаты, позволяет с высокой точностью сделать постпрогнозы для всплесков потока в предыдущие годы, расхождение между реальным и расчетным временем максимумов составляет не более нескольких минут. Более серьезной проблемой является прогноз интенсивности всплеска - насколько значительным окажется 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 Персеид 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. Условия моделирования Вниманию читателя предлагаются результаты расчетов орбитальной эволюции частиц метеорного потока Персеиды с целью прогноза его активности в 1901-2100 гг. Моделировалась эволюция шлейфов последних 8 обращений, считая от перигелия родительской кометы в 1992 г., т.е. начиная со шлейфа 950 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 [4] 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 Персеидам. 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 найденные сближения Земли со шлейфами на расстояние менее +/-0.007 а.е., дающие ожидаемое ZHRex>=1. Для шлейфов первых 5 обращений рассчитывались участки со скоростями выброса [-50;100] м/с, для шлейфов от 6 до 7 обращений - участки со скоростями выброса [-30;50] м/с. Описание прогнозной активности Персеид поделено на декады, для каждого года, в котором найдены значимые сближения Земли со шлейфами потока, представлены таблицы с опмсанием этих сближений. Типовой вид такой таблицы представлен таблицей А1. Таблица А1
2000
Остановимся подробнее на надежности. Для сближений со шлейфами в таблице приводятся оценки надежности этих сближений (по пятибалльной шкале), сделанные автором. 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. По каждой декаде будет дан общимй комментарий, содержащий информацию о том, какие колебания фоновой активности Персеид следует ожидать в те или иные годы описываемой декады, а также о том, чем можно ожидать от значимых столкновений со шлейфами потока. 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 109Р, начиная с перигелия 950 г. и по 1992 г., которые были представлены Яу, Еумэнсом и Вайссманом [2]. Орбитальные элементы 109Р 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
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||