АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2015, том 49, № 4, с. 262-272
УДК 523.682,523.683.1,523.68-36,523.683:523.64
ОКОЛОСОЛНЕЧНЫЕ ПЫЛЕВЫЕ ЧАСТИЦЫ В СПОРАДИЧЕСКОМ МЕТЕОРНОМ ФОНЕ
© 2015 г. А. В. Голубаев
Институт астрономии ХНУ им. В.Н. Каразина, Харьков, Украина е-таП: Alexandr_sky@mail.ru Поступила в редакцию 02.01.2014 г.
По результатам статистического исследования обнаружена генетическая связь некоторых метеоров (от —5т до +5т) спорадического фона с кометами семейства Крейца, Марсдена и Крахта. Радианты спорадических метеоров концентрируются на геоцентрических эклиптических широтах 7°—10° к северу и югу относительно эклиптики. Околосолнечные метеороиды, которые зафиксированы на своих гелиоцентрических орбитах "до" и "после" прохождения перигелия, имеют радианты, сконцентрированные в интервале элонгаций от Солнца порядка 120°—165° и 20°—60°, соответственно. Каждая из указанных областей радиантов, в свою очередь, распадается на две группы. Группа радиантов с элонгациями от Солнца порядка 30° и 155° принадлежат кометным семействам Марсдена и Крахта, а 50° и 135° — семейству комет Крейца. В распределении по перигелийным расстояниям обнаружено резкое уменьшение количества наблюдаемых пылевых частиц с q < 0.08 а.е. Это соответствует гелиоцентрическим расстояниям (20—30 Я©), где завершается производство микроскопической пыли в результате сублимации ко-метных ядер при приближении их к Солнцу. Число спорадических околосолнечных метеороидов зарегистрированных после прохождения близкой к Солнцу области, приблизительно в 20 раз меньше по отношению к количеству таких же частиц на доперигелийной части траектории. Этот результат важен для исследования эффекта термодесорбции метеороидов (зависимость содержания химических элементов в метеороидах как функция перигелийного расстояния).
Ключевые слова: метеоры, метеороиды, спорадические метеоры, метеорные потоки кометного происхождения, радианты, периодические потоки, химический состав.
БО1: 10.7868/80320930X15040039
ВВЕДЕНИЕ
Классически считается, что спорадический метеорный фон вызван пылевыми частицами старых и сильно рассеянных метеороидных потоков. До сих пор величина вклада различных источников (кометы и астероиды) в спорадический метеорный фон не вполне ясна. Настоящая работа посвящена исследованию метеороидов, сближающихся на короткие дистанции (менее 0.1 а. е.) с Солнцем и участвующим в формировании спорадического метеорного фона в атмосфере Земли. В дальнейшем, в связи с установившейся практикой, для краткости почти параболические (период Р > 200 лет) кометы и метеороиды с перигелийным расстоянием их орбит q < 0.1 а. е. будем называть корот-коперигелийными. В работе мы рассмотрим некоторые физические и кинематические свойства околосолнечных спорадических метеороидов и особенности связанных с ними метеорных явлений. Но, прежде всего, кратко вспомним историю изучения пылевой компоненты вблизи Солнца, определим источники ее пополнения в околосолнечной области и существующие методы изучения околосолнечных пылевых частиц.
Задолго до исследования межпланетного пространства космическими аппаратами Janssen (1883) изучил спектрограммы солнечной короны, полученные во время полного солнечного затмения 1883 г., и сделал вывод о присутствии пылевых частиц в околосолнечной области. Allen (1946) и Van de Hulst (1947) показали, что излучение F-ко-роны формируется за счет пылевых частиц размером 10—100 мкм, расположенных на расстояниях более 20 RQ от Солнца (1 RQ = 0.0046524 а. е.). По причине сильной вытянутости индикатрисы дифракционного рассеяния в направлении падающего света на этих частицах отсутствует возможность наблюдений пыли на меньших расстояниях в белом свете. Дискретные пылевые образования в ближнем околосолнечном пространстве стало возможным наблюдать в ИК-диапазоне. Peterson (1963) теоретически обосновал наличие эмиссионных колец нагретой пыли на расстоянии порядка 4 Rq от Солнца. Позже эти кольца были найдены на предсказанном расстоянии в диапазоне длин волн от 2 до 10 мкм (Peterson, 1967; MacQueen, 1968). Удачным оказался метод регистрации с помощью интер-ферометрической установки на базе эталона Фаб-
ри-Перро резонансного излучения атомов и низкозарядных ионов (например, линии ионизованного кальция H и K), образованных при сублимации пылевых частиц. Таким методом было определено (Gu-lyaev, Shcheglov, 1998) присутствие эмиссионных деталей дискретно локализованной пыли в интервале гелиоцентрических расстояний от 5 до 20 Rq. В настоящее время есть основания считать, что эти образования являются продуктом разрушения околосолнечных комет (Shestakova и др., 2010).
Современные исследования с помощью Large Angle and Spectrometric Coronagraph установленного на Solar and Heliospheric Observatory (SO-HO/LASCO) и Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) показали постоянное присутствие короткоперигелийных (q < 0.1 a. e.) комет, которые полностью разрушаются в околосолнечной области. Являются ли эти кометы источником пополнения пылевых частиц в межпланетное пространство? Физические условия в околосолнечной области такие, что на первый взгляд, не следует ожидать выживания фрагментов дезинтеграции комет этой группы, и тем более, пылевых частиц. Приборами Heliospheric Imager cameras (HI) и STEREO/WAVES (SWAVES), установленными на космических аппаратах STEREO-A и STEREO-B, на гелиоцентрическом расстоянии 1 а. е. были зафиксированы потоки пылевых наночастиц размером 1—10 нм. Предполагается, что они были выброшены со скоростями, близкими к скорости солнечного ветра с гелиоцентрических расстояний порядка 0.15 а. е. (Mann и др., 2004; 2010; Davis и др., 2012). Одним из важных результатов исследований с помощью космического аппарата Ulysses является обнаружение большого числа пыли ф-метеороиды), которая образовалась на расстояниях меньше 0.5 а. е. от Солнца (Wehry и др., 2004). В среднем на высоких эклиптических широтах регистрируются 0.3 частицы в сутки, а во внутренней Солнечной системе — до 1.5 регистра-ций в сутки. По оценкам, массы пылевых частиц составляют порядка 10-16 < М < 10-7 г.
Околосолнечные пылевые частицы, достигая Земли, могут проявляться в виде метеорных явлений (в дальнейшем, для краткости такие частицы будем называть частицами, метеорными телами или ме-теороидами). Таким образом, существует еще одна возможность изучения околосолнечного пылевого вещества методами метеорной астрономии.
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ МЕТЕОРОИДНЫХ ПОТОКОВ С ОКОЛОСОЛНЕЧНЫМИ КОМЕТАМИ
Неоднократно ставился вопрос о происхождении метеороидных потоков, орбиты которых имеют малые перигелийные расстояния. Например, в работе (Лебединец, 1985) рассматривался вопрос о большом количестве метеороидных потоков с
небольшими размерами орбит (a < 2 а. е.) и очень малыми перигелийными расстояниями (0.01 < q < < 0.2 а. е.), для которых не были известны кометы-родоначальницы. Автор полагал, что кометы могут переходить на такие орбиты с орбит больших размеров под действием реактивного торможения в процессе испарения их ледяных ядер. В дальнейшем оказалось, что элементы орбиты околосолнечной кометы 96Р/Махгольца (96P/Machholz) (q = 0.12 а. е., i = 60°, e = 0.96) в результате так называемого резонанса Кодзаи (Kozai, 1962) испытывают сильные колебания. Так, например, наклонение орбиты кометы эволюционирует от 12° до 80°, а пе-ригелийное расстояние может достигнуть 1 а. е. (McIntosh, 1990; Green и др., 1990). Таким образом, значительная часть межпланетного пространства будет заполнена пылевыми частицами указанной кометы. В работе (Sekanina, Chodas, 2005) показана возможность генетической связи некоторых потоков: Южные S-Аквариды, Северные S-Аквариды, Дневные Ариетиды, а-Цетиды, Квандрантиды, Урсиды, Кариниды, к-Велиды с околосолнечными кометами. В частности, перечисленные потоки и несколько других объектов Солнечной системы (например, астероид 2003 EH1 и комета C/1490 Y1) предлагается рассматривать как члены межпланетного комплекса, связанного с кометой 96Р/Мах-гольца (Machholz Interplanetary Complex). Достаточно уверенное заключение о генетической связи комет семейства Марсдена с потоком Ариетиды сделано в работе (Gorbanev, Knyaz'kova, 2003).
При анализе метеорных наблюдений отмечается тенденция орбит метеороидов с малыми пе-ригелийными расстояниями к группировкам. Так, в (Jacchia, Whipple, 1961) выделено 88 ассоциаций. В большинстве случаев они представляют собой нечто среднее между спорадическим материалом и потоками. Согласно (Brown и др., 2008) по радионаблюдениям (2002—2006 гг.) было зафиксировано более 2.5 миллионов частиц с массами ~10-7 кг. Применяемая в исследованиях методика позволила выделить 12 новых потоков. Исследование показало, что более 90 процентов всех зарегистрированных частиц принадлежат спорадическому фону. Существенное количество пылевых частиц имеют орбиты с перигелийными расстояниями q < 0.15 а. е. Авторы пришли к выводу, что околосолнечные кометы являются мощными поставщиками метеороидов в атмосферу Земли. В частности, были выделены новые метеороидные потоки с орбитальными элементами практически идентичными комете 96Р/Махгольца.
Список комет с перигелийными расстояниями меньше 0.1 а. е. (околосолнечные кометы) постоянно пополняется. В 2012 г. насчитывалось порядка 2000 комет, прошедших в поле зрения SOHO/LASCO и STEREO. В данной работе использовался каталог элементов орбит 1735 комет (по состоянию на 11 июня 2010 г.) (http://ssd.jpl.nasa.gov/dat/ele-
3 &
<D
S X
<D
X
о
CS
я
180 150 120 90 60 30
' п "
Крейца
й - □ ■ □ ...
I
т_
■ □ □ Q
Майера
. Метеоры (N = 13124) □ Кометы (N = 1735) ■
о. ■ □ ..
Марсдена
_i_i_i_i_i_i_i__
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 Перигелийное расстояние, а. е.
Рис. 1. Диаграмма перигелийное расстояние (д) — наклонение (г) для метеороидов каталога $опа1;оСо (2007—2011 гг.) и околосолнечных комет.
ments.comet). По орбитальным характеристикам различают четыре кометных семейства (таблица и рис. 1): Крейца (Kreutz), Майера (Meyer), Марсдена (Marsden), Крахта (Kracht). Кроме этого, наблюдаются кометы с q < 0.12 а. е., но по
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.