История Геминид.



Движение радианта Геминид.

История
По видимому, этот поток довольно внезапно появился в 1860-х гг. Впервые он был отмечен в 1862 г., когда Роберт П. Грег (Манчестер, Англия) обнаружил радиант RA=100°, Dec=+33°, активный в период 10-12 декабря. Б.В. Марш и проф. Алекс К. Твайнинг (Соединенные Штаты) в 1862 г. независимо друг от друга открыли активный поток, а в Александр С. Гершель отметил вероятное наличие радианта в RA=105°, Dec=+30°, активного 12-13 декабря 1863 г., а также указал на три болида из этого же района в 1863 и 1864 гг. В 1870-х гг. наблюдения Геминид стали более многочисленными, поскольку астрономы поняли, что открыт новый ежегодный поток.
Первая оценка активности Геминид появилась в 1877 г., когда их часовые числа достигли 14. Такая же активность сообщалась при наблюдениях в Англии в 1892 г., но было отмечено, что количество ярких метеров было примерно в два раза выше, чем в 1877 г. Кроме того, наблюдения 1892 г. показали, что Близнецах действуют три радианта, наиболее активный из которых находился около Поллукса (беты Близнецов). В 1896 г. английские наблюдатели оценили активность в 23 метеора в час и указали, что наиболее активной была область около Кастора (альфы Близнецов). Также они заметили "определенное количество бледно-зеленых метеоров из этого радианта...". В начале 20 века в сообщениях об активности Геминид фигурировали значения часовых числе от 15 до 30 со средним значением более 20.
В 1930-х гг. часовые числа колебались в пределах 40-70, в последующие пятьдесят лет активность также возрастала, хотя не так резко, как между 1890 и 1930 гг. В 1940-х и 1950-х гг. активность в среднем составляла около 60 метеоров в час. В 1960-х гг. она была около 65 метеоров в час, а в 1970-х гг. поднялась до 80. Между 1980 и 1985 гг. активность колебалась между 60 и 110 метеорами в час.
Как и в случае с другими главными потоками, первым человеком, начавшим работать с визуальными данными, был Уильям Ф. Деннинг. Еще в 1885 г. Деннинг открыл, что радиант каждый день немного смещается в восточном направлении, а в 1923 г. он опубликовал эфемериду радианта. Его анализ показал, что радиант ежедневно смещается на 1.25° по RA и на -0.10° по Dec. В 1926 г. Альфонсо Кинг в целом подтвердил результаты Деннинга, опубликовав эфемериду, показывавшую суточный дрейф на 1.23° по RA и -0.10° по Dec. Несмотря на то, что два исследователя получили сходные результаты, в 1931 г. они были подвергнуты критике. Владимир А. Мальцев возражал против выводов Кинга, полагая, что он неверно использовал имевшиеся данные. Его собственная эфемерида показывала суточный дрейф радианта на 1.05° по RA и -0.06° по Dec. Позднее верность результатов Мальцева подтвердили Аллан Ф. Кук и Роберт А. Маккензи. Кук в 1973 г. опубликовал работу, в которой на основании проверки фотографических мететоров было указано, что радиант ежедневно смещается на 1.02° по RA и -0.07° по Dec. В то же время, Маккензи соотнес визуальные наблюдения Британского метеорного общества и нашел, что суточный дрейф радианта составляет 0.97° по RA и -0.08° по Dec.
Визуальные наблюдения показали, что поток имеет очень острый пик активности, часовые числа выше половины от максимального уровня сохраняются около двух дней. Хотя визуальные данные показывают наличие активности с 6 по 19 декабря, несомненные фотографические метеоры потока фиксировались уже 4 декабря, а радарные исследования показыали наличие активности с 30 ноября и по 29 декабря.
Одно из наиболее полных исследований средней яркости метеоров Геминид было проведено в 1982 г. Джорджем Х. Сполдингом. Используя оценки яркости метеоров, сделанные членами Британской астрономической ассоциации в период с 1969 по 1980 гг., Сполдинг показал, что для интервала солнечных долгот с 254° по 255° (7 декабря) средний блеск составляет 2.14 зв. Он постепенно увеличивается до 1.63 зв. к моменту достижения солнечных долгот 256°-257° (9 декабря), затем начинается устойчивое ослабление блеска до 2.41 зв. на солнечных долготах 260°-261° (13 декабря). Вскоре после этого достигается максимум, и в течение следующих семи дней яркость увеличивается, так что к солнечным долготам 265°-266° она составляет около 1.60 зв. Сполдинг отметил, что "за два дня до наступления максимума наблюдается сравнительно большое количество слабых метеоров, но ... затем Земля смещается в регион с более крупными частицами."
В 1984 г. П.Б. Бабаджанов и Ю.В. Обрубов также подчеркнули зависимость между солнечной долготой и яркостью метеоров. Проделав расчеты, которые, по их словам, согласуются с наблюдениями, они нашли, что метеоры 6 зв. достигают максимума на 0.9° солнечной долготы раньше, чем максимум метеоров 1 зв. Метеоры с яркостью -4 зв. обычно достигают максимума на 1.3° солнечной долготы позже, чем метеоры с яркостью 1 зв. Это исследование в целом подверждает британскую работу, кроме утверждения Сполдинга, что Геминиды производят более яркие метеоры 9 декабря, по сравнению с 7 и 13 декабря.
Общие оценки средней яркости публиковались несколько раз на протяжении времени, также как и оценки доли метеоров со следами. Некоторые примеры даны в следующей таблице:
Год(ы)Ср.ярк.Кол-во метеоровследы, %Наблюдатель(и)Источник
19502.6250---РеджинаJRASC, 46, с. 37
19542.3824---МонреальJRASC, 49, с. 171
19552.492951---ЧехиBAC, 9, с. 13
1971-19842.834325---МакЛеондЛичные контакты
19742.111511.9СиммонсMN, № 25
19762.431511.2МартинесMN, № 36
19762.661511.2МейтусMN, № 36
19802.294491.9ЛансфордЛичные контакты
19822.568932.4ЛансфордЛичные контакты
19822.1011013.0NMSWGN, 12, № 2
19832.396049.1ЛансфордЛичные контакты
19832.7830367.0WAMSWGN, 12, № 3
19852.8749604.0InternationalWGN, 14, № 2
Наблюдатели, представленные в таблище, следующие: Норман В. МакЛеод III (Флорида), Астрономическое сообщество Реджины (Канада), Монреальский центр Королевского Астрономического общества (Канада), 7 наблюдателей из Чехословакии, Карл Симмонс (Флорида), Феликс Мартинес (Флорида), Берт Мэйтус (Миссури), Роберт Лансфорд (Калифорния), Метеорное сообщество Ниппона и Метеорная секция Западной Австралии.
Важный этап в понимании упомянутых загадок потока наступил в 1947 г. Фред Л. Уипл работал в Гарвардском метеорном проекте, фотографическом исследовании, направленном на дальнейшее изучение метеоров и их происхождения с помощью получения данных для расчета орбит. Анализируя метеоры, связанные с Геминидами, он обнаружил, что их орбитальный период составляет всего 1.65 года, а сама орбита имеет большой эксцентриситет и небольшой наклон. Эта орбита привлекла внимание Мирослава Плавека (Прага), который начал исследовать влияние на нее возмущений.
Плавек нашел, что на Геминиды влияют только две планеты - Земля и Юпитер, хотя воздействие первой пренебрежительно мало по сравнению с планетой-гигантом. "С точки зрения наблюдателя," писал он, "наиболее важным изменением является быстрое обратное движение узла орбиты." Расчетная скорость смещения узла показывала, что это приводит к сдвигу максимума на 1 день назад каждые 60 лет. Другой интересный вывод касался точки пересечения орбиты потока и эклиптики. В 1700 г. она находилась на расстоянии 0.1337 а.е внутри земной орбиты, в 1900 - на расстоянии 0.0178 а.е. внутри орбиты Земли, а в 2100 г. она будет в 0.1066 а.е вне орбиты Земли. Таким образом, Плавек не только показал, почему активность Геминид постоянно увеличивалась, но и что она снова должна начать снижатьсь и через определенное время в будущем Земля не будет пересекать орбиту потока.
Несмотря на расчеты Плавека, судьба потока Геминид все еще оставалсь предметом дискуссий. В 1967 г., во время 33 симпозиума Международного астрономического союза, И.С. Астапович и А.К.Терентьева представили работу под названием "Радианты болидов в 1-15 столетиях". Они рассказали о своем нахождении радиантов 153 метеорных потоков. В соответствии с их результатами, между 1038 и 1099 гг. н.э. было отмечено 14 болидов из радианта, сходного с радиантом Геминид, кроме того болиды отмечались в 381 и 1163 гг. Они отметили, что "болиды 11 века дают несомненный радиант RA=103°, Dec=+26° (6-18 декабря)." Они сказали, что радиант 11 века был южнее и восточнее сегодняшнего и заключили, что "это говорит о произошедшем вековом увеличении наклона орбиты и изменении линии апсид." Они добавили, что узел орбиты оставался практически неизменным в течение девяти столетий.
Споры по поводу прошлого Геминид продолжались в течение 1970-х гг., хотя большиство астрономов поддерживало расчеты Плавека. В 1982 г. Кен Фокс, Айван П. Уиллиамс и Давид В. Хьюгес опубликовали работу, названную "Эволюция орбиты метеорного потока Геминид". Они в целом подтвердили результаты Плавека, касающиеся обратного смещения узла примерно на 1.6° за сто лет, а также его указания на сравнительную молодость этого потока, убрав предполагаемую связь с болидами 11 века (см. Моноцеротиды). Однако, подтверждение смещения узла привело к проблеме: наблюдения не подтверждали предсказанное изменение даты максимума на 1 день за 60 лет. Авторы предположили, что существуют факторы, препятствующие такому изменению и занялись изучением возможных причин.
Поскольку орбита Геминид проходит через кольцо астероидов, Британские исследователи начали искать астероид, который может периодически подходить к орбите потока. Они обнаружили, что астероид 132 Аэтра проходит всего лишь в 0.003 а.е от орбиты Геминид. Однако, они быстро поняли, что для влияния на поток с учетом наблюдаемых изменений, астероид должен иметь массу чуть меньше, чем у Юпитера! Другой возможностью были релятивистские эффекты, влияние которых было замечено на нескольких планетных орбитах, но расчеты показали, что они скорее ускоряют ретроградное смещение узла, а не замедляет его.
Последней рассматриваемой возможностью была "форма сечения между метеорным потоком и плоскостью эклиптики." Компьютерная симуляция показывала, что профиль метеорной активности был асимметричным. Фокс, Уиллиамс и Хьюгес развили исследования этой проблемы в работе, опубликованной в 1983 г. "В настоящее время поток Геминид медленно увеличивает активность до наступления максимума, а после него активность сранительно быстро спадает. 50 лет назад асимметрия была противоположной, с быстрым увеличением активности и гораздо более медленным спадом." Предлагаемая модель показала, что Земля будет пересекать орбиту потока только между 1800 и 2100 гг. Она также объяснила деление частиц по массам внутри потока.
Главный вопрос, касающийся Геминид, связан с их происхождением. Давно известно, что в каталогах не найдено родительской кометы для этого потока, но, поскольку его точные размеры и форма не были известны до 1947 г., был сделан ряд догадок. В 1950 г. Плавек выдвинул теорию родительского тела Геминид и указал, что "существование кометы со столь короткопериодической орбитой, даже в прошлом, выглядит маловероятным. Едва ли планетные возмущения могли столь сильно уменьшить большую полуось. Более вероятно, что Геминиды были выброшены из кометы с параболической орбитой в результате тесного сближения последней с Солнцем". Рассматривая возможные кандидатуры, Плавек указал на великую комету 1631 г. (подобное предположение было сделано Мальцевым в 1931 г.) и заключил, что близкий подход ее орбиты в точке чуть позади точки перигелия Геминид, говорит о наличии возможности их связи.
Любор Кресак усилил доводы в пользу кометного происхождения потока, но он не стал предлагать столь экзотическую теорию как Плавек, а указал на возможность более прямой связи. В 1972 г. он написал, что родительская комета "могла раньше находиться на орбите Геминид". Он подчеркнул, что компактность потока исключает возможность того, что он сформировался на иной орбите, а на текущую переместился в результате возмущений. Одиннадцать лет спустя теория Кресака получила хорошее подтверждение.
11 октября 1983 г., в ходе поиска движущихся объектов среди данных, полученных с Инфракрасного космического телескопа (IRAS), Саймон Грин и Джон К. Дэвис обнаружили быстро движущийся астероид в созвездии Дракона. Следующим вечером Чарльз Ковал (Обсерватория Паломара, Калифорния) подтвердил его наличие с помощью фотографии на 48-дюймовом телескопе Шмидта. Астероид получил предварительное обозначение 1983 TB.
После получения первых расчетов орбиты, в Циркуляре Международного астрономического союза от 25 октября 1983 г. появилось сообщение от Фреда Д. Уипла о том, что обладает орбитой, почти идентичной орбите потока Геминид. Дополнительные наблюдения подтвердили связь, и астероид получил постоянное обозначение 3200 Фаэтон. Волнение от факта обнаружения родительского тела Геминид было усилено тем обстоятельством, что астероид впервые оказался четко связан с метеорным потоком, став, таким образом, важным промежуточным звеном между кометами и метеорными потоками.