Персеиды 2006 - прогноз активности
На страницу прогнозов
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.
Ниже представлены результаты, полученные автором для 2006 г. при моделировании движения частиц родительской кометы Персеид 135P Swift-Tuttle. Приводятся характеристики расчета и его результаты.
Условия моделирования
Вниманию читателя предлагаются результаты расчетов орбитальной эволюции частиц метеорного потока Персеиды с целью прогноза его активности в 2006 г. Моделировалась эволюция шлейфов последних 7 обращений, считая от перигелия родительской кометы в 1992 г., т.е. начиная со шлейфа 1079 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 по da0 к расчету этой функции по v (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.
Результаты
Ниже на рис. 1 представлено распределение метеорных шлейфов кометы 109Р в окрестностях земной орбиты в период с 11.05.2006 по 12.11.2006. Вертикальная ось соответствует минимальному расстоянию между земной орбитой и частицами шлейфов. Таким образом, рис. 1. отражает момент прохождения частицами шлейфов минимальных расстояний до земной орбиты и сами значения этих минимумов. Центральная вертикальная линия соответствует 12 августа 2006 г.
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.
Ниже представлены результаты, полученные автором для 2006 г. при моделировании движения частиц родительской кометы Персеид 135P Swift-Tuttle. Приводятся характеристики расчета и его результаты.
Условия моделирования
Вниманию читателя предлагаются результаты расчетов орбитальной эволюции частиц метеорного потока Персеиды с целью прогноза его активности в 2006 г. Моделировалась эволюция шлейфов последних 7 обращений, считая от перигелия родительской кометы в 1992 г., т.е. начиная со шлейфа 1079 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 по da0 к расчету этой функции по v (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.
Результаты
Ниже на рис. 1 представлено распределение метеорных шлейфов кометы 109Р в окрестностях земной орбиты в период с 11.05.2006 по 12.11.2006. Вертикальная ось соответствует минимальному расстоянию между земной орбитой и частицами шлейфов. Таким образом, рис. 1. отражает момент прохождения частицами шлейфов минимальных расстояний до земной орбиты и сами значения этих минимумов. Центральная вертикальная линия соответствует 12 августа 2006 г.
Рис. 1. Пространственно-временная проекция участков шлейфов потока Персеиды на прохождение их частицами минимального расстояния до земной орбиты. (для каждого шлейфа указаны год его образования и скорости выброса частиц, образующих представленные участки шлейфов (метров в секунду)).
В 2006 г. единственным регулярным образованием в окрестностях земной орбиты (но довольно далеко от нее) окажется часть шлейфа 1479 г. (3 rev.) с высокими скоростями выброса частиц. Это означает, что никаких всплесков активности, связанных со сближениями Земли со шлейфами кометы 109Р не ожидается.
Что касается фоновой активности, то сейчас земную орбиту пересекает сравнительно маловозмущенный фоновый поток частиц, поэтому фоновая активность ожидается довольно умеренная, вероятно ниже, чем в 2005 г. В максимуме ZHR скорее всего не превысит 80-90 метеоров по ZHR.
В 2006 г. наблюдениям будет сильно мешать Луна, которая 9 августа пройдет через полнолуние. Однако поток Персеиды достаточно силен, чтобы даже под лунным светом обеспечить при хорошем небе активность до 50 метеоров в час. Поэтому наблюдения даже с учетом отрицательного прогноза имеют большое значение. Прогноз не может учесть всех мельчайших подробностей динамики потока, поэтому всегда возможны неожиданные всплески - либо из-за ошибок в прогнозе, либо из более старых следов, не учитывавшихся в расчетах. Радиант потока находится в созвездии Персея (коордианты - RA=58°, Dec=+59°). Максимум, согласно данным IMO должен произойти в 23:00-1:30 UT 12-13 августа. Метеоры быстрые (скорость входа в атмосферу - 58 км/с), велика доля ярких метеоров и метеоров со следами.
Выводы
Для Персеид в 2006 г. прогнозируется весьма умеренный фоновый максимум с ZHR не более 80-90 метеоров. Полнолуние 9 августа существенно затруднит наблюдение потока но даже в этих условиях он способен дать очень неплохую и запоминающуюся активность.
Ссылки
1. Программа С. Шанова и С. Дубровского "Comet's dust 2.0". [Использована для расчета орбитальной эволюции метеорных частиц]
2. Материалы сайта Гари В. Кронка "Кометы и метеорные потоки" (русский перевод здесь)
3. Метеорный календарь ИМО на 2006 г. http://www.imo.net/calendar/russian/2006/spring
4. Lyytinen E, van Flandern T. "Predicting the strength of Leonid outbursts", 2000, Icarus, P. 158-160.
Что касается фоновой активности, то сейчас земную орбиту пересекает сравнительно маловозмущенный фоновый поток частиц, поэтому фоновая активность ожидается довольно умеренная, вероятно ниже, чем в 2005 г. В максимуме ZHR скорее всего не превысит 80-90 метеоров по ZHR.
В 2006 г. наблюдениям будет сильно мешать Луна, которая 9 августа пройдет через полнолуние. Однако поток Персеиды достаточно силен, чтобы даже под лунным светом обеспечить при хорошем небе активность до 50 метеоров в час. Поэтому наблюдения даже с учетом отрицательного прогноза имеют большое значение. Прогноз не может учесть всех мельчайших подробностей динамики потока, поэтому всегда возможны неожиданные всплески - либо из-за ошибок в прогнозе, либо из более старых следов, не учитывавшихся в расчетах. Радиант потока находится в созвездии Персея (коордианты - RA=58°, Dec=+59°). Максимум, согласно данным IMO должен произойти в 23:00-1:30 UT 12-13 августа. Метеоры быстрые (скорость входа в атмосферу - 58 км/с), велика доля ярких метеоров и метеоров со следами.
Выводы
Для Персеид в 2006 г. прогнозируется весьма умеренный фоновый максимум с ZHR не более 80-90 метеоров. Полнолуние 9 августа существенно затруднит наблюдение потока но даже в этих условиях он способен дать очень неплохую и запоминающуюся активность.
Ссылки
1. Программа С. Шанова и С. Дубровского "Comet's dust 2.0". [Использована для расчета орбитальной эволюции метеорных частиц]
2. Материалы сайта Гари В. Кронка "Кометы и метеорные потоки" (русский перевод здесь)
3. Метеорный календарь ИМО на 2006 г. http://www.imo.net/calendar/russian/2006/spring
4. Lyytinen E, van Flandern T. "Predicting the strength of Leonid outbursts", 2000, Icarus, P. 158-160.