АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2015, том 49, № 3, с. 163-175
УДК 523.68
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИЖЕНИЯ МЕТЕОРОИДА ПРИ ВЫПАДЕНИИ ЧЕЛЯБИНСКОГО МЕТЕОРИТНОГО ДОЖДЯ
15 ФЕВРАЛЯ 2013 ГОДА
© 2015 г. А. В. Голубаев
Институт астрономии ХНУ им. В.Н. Каразина, Харьков, Украина е-таП: Alexandr_sky@mail.ru Поступила в редакцию 09.07.2013 г.
Предлагается экспресс-метод определения траектории в атмосфере Земли, высоты и скорости в отдельных точках движения метеороида. Метод рассчитан на применение к наблюдательному видеоматериалу (независимо от подвижности видеорегистратора) болидных явлений происходящих в дневное время. Для крупного болидного явления с последующим выпадением Челябинского метеоритного дождя 15 февраля 2013 года получены кинематические параметры. Азимут (геодезический) траектории движения метеороида в атмосфере Земли составляет 283.39° ±1.7° (или в направлении на радиант 101.09° ± 1.7°). Угловая высота радианта в пункте, над которым наблюдалось завершение первой фазы дробления составляет 20.5°. Геодезические координаты точки начала болидного свечения и точки задержки светящегося вещества в конце первого акта дробления, соответственно равны: (64°00'02.74" Е ± 2.1', 54°30'54.66" N ± 3.0') и (61°11'01.88" Е ± 1.6', 54°52'06.68" N ± 3.1'). Скорость входа в земную атмосферу 19.29 ± 0.89 км с-1. Высота начала свечения составляет 102.4 км, основные фазы дробления произошли на высотах 28.0 км и 24.4 км. Вычисленные элементы гелиоцентрической орбиты Челябинского метеороида следующие: Q = 2.66 ± 1.20 а. е., q = 0.73 ± 0.01 а. е., а = 1.67 ± 0.10 а. е., е = 0.57 ± 0.03, i = 7.07° ± 0.54°, О = 326.42°, ю = 106.28° ± 2.54°. Проводится сравнение данных параметров с результатами других авторов.
Ключевые слова: болидное явление, метеороид, метеорит, метеоритный дождь, траектория, элементы орбиты; Челябинский метеороид.
БОТ: 10.7868/80320930X15030032
ВВЕДЕНИЕ
Особенностью крупного болидного явления с последующим выпадением Челябинского метеоритного дождя 15 февраля 2013 г. является его видеорегистрация из различных пунктов, расположенных на расстояниях в несколько сотен километров от места явления. Это позволяет определить с высокой точностью основные кинематические характеристики движения метеороида в земной атмосфере.
Практически сразу после явления в Интернете начали публиковаться первые оценки траектории, скорости, различных физических характеристик метеороида и его гелиоцентрической орбиты. В момент выпадения Челябинского метеоритного дождя наблюдалось близкое (27.7 тыс. км) сближение с Землей астероида 2012 ЭА14. Это обстоятельство подогревало интерес к скорейшему определению гелиоцентрической траектории. В данной статье представлены методика и результаты определения основных кинематических характеристик Челябинского болидного явления,
сделанного по видеоматериалу, опубликованному в Интернете (табл. 1 и рис. 2).
Уверенно определить траекторию движения метеороида возможно при наличии характерных признаков, видимых из различных пунктов. На (рис. 1) представлено изображение болидного явления, зафиксированного автомобильным видеорегистратором на центральной площади в Каменск-Уральском Свердловской области (табл. 1, Каменск-Уральский1). На рисунке показаны три (А, В, С) основные фазы дробления метеороида. Во время болидного явления несколько раз фиксировалось резкое торможение тела с последующим его дроблением и увеличением яркости болида. Первая фаза дробления (А) была наиболее мощная, а в конце наблюдалась резкое торможение вещества. Вторая фаза дробления (В) была слабее по светимости с наличием области резкого торможения. Далее движение крупного осколка метеороида (С3), сопровождалось дроблением. Из различных населенных пунктов, где велась видеорегистрация, были замечены осколки дробле-
Таблица 1. Координаты пунктов наблюдений и список видеофайлов (ссылки см. в списке литературы), использованных для определения кинематических характеристик движения Челябинского метеороида 15 февраля 2013 года
Пункт наблюдений X, Е ф, N
Каменск-Уральский1 61°55 '06.79" 56° 24 '54.46"
Екатеринбург (I)2 60°45 '09.48" 56° 45 12.91"
Екатеринбург (II)3 60°31' 00.38" 56° 48 47.23"
Курган4 65°17 ' 34.85" 55° 28 21.92"
Аманкарагай5 64°05 00.53" 52° 23 23.77"
Карталы6 60°37 '25.44" 53° 03 13.47"
Магнитогорск7 58°58 '00.88" 53° 23 15.54"
Челябинск8 61°26 '41.21" 55° 09 58.77"
Алга9 57°20 05.94" 49° 55 '14.24"
"М5"-Миасс10 60°03 '11.32" 54°56 ' 39.12"
"М5"-Чебаркуль11 60°19 ' 33.08" 54° 55 08.85"
Белорецк12 58°24 36.25" 53° 57 09.58"
Троицк13 61°31 52.75" 54° 04 37.40"
1 Каменск-Уральский, М1р://^№«'.уои1;иЬе.сот/«'а1;ск?у=уВ1^93ИРУ
2 Екаринбург (I), http://www.youtube.com/watch?v=1RqC0hjdaIk
3 Екатеринбург (II), http://www.youtube.com/watch?v=P3mg435WoiE
4 Курган, http://video.yandex.ua/users/bob1221/view/1#
5 Аманкарагай, http://www.youtube.com/watch?v=ArCYr2V3VyA
6 Карталы, http://www.youtube.com/watch?v=3QQlBNMtdsw_
7 Магнитогорск, http://www.youtube.com/watch?v=Z_OYxWDUaI8
8 Челябинск, http://www.youtube.com/watch?v=-TWOmZZ4kIo
9 Алга, http://www.youtube.com/watch?v=EE_LampPEQg
10 "М5"-перекресток Миасс, http://www.youtube.com/watch?v=GtBqypYKPrw
11 "М5"-перекресток Чебаркуль, http://www.youtube.com/watch?v=9ONAtIGiyzc
12 Белорецк, http://www.youtube.com/watch?v=hD2iySyG090
13 Троицк, http://www.youtube.com/watch?v=UjNpJXP7trQ#ws
ния (С1 и С2), при этом они несколько отставали от основного тела (С3).
Некоторые видеофайлы содержат отчетливо различимое на фоне неба начало свечения метеороида в момент входа в плотные слои атмосферы. Время начала свечения с высокой точностью можно определить по наблюдениям с видеорегистратора оснащенного GPS-навигатором, а показание часов при
этом воспроизводится в кадре видео (например, см. видеофайл в табл. 1, Алга9). В остальных случаях с определением времени явления возникают трудности, так как часто показания часов на видеорегистраторе имеют большие погрешности.
Значительное количество видеофайлов с фиксацией болидного явления получено во время перемещения транспортного средства, в котором име-
ется видеорегистратор. Такие наблюдения могут быть использованы для исследования после предварительного разделения видеоизображения на отдельные кадры.
Особенностью каждого видео является то, что изображения в той или иной мере искажены эффектами дисторсии, а оптические характеристики видеорегистратора не известны. Несомненно, надо найти способ, который позволит исправить изображение за оптические искажения. Например, непосредственно изучить оптические свойства видеорегистратора, на котором провели наблюдения. Вторым способом может быть сравнение изображения, содержащего болидное явление, с изображением этой же местности, полученным с помощью другого оптического прибора, но с известными оптическими свойствами. Этот же способ позволит сделать точные астрономо-геодезические привязки (например, в ночное время суток по привязке к звездам или другим способом). Такие работы, без сомнений дадут самый точный результат, но требуют непосредственного присутствия на месте наблюдений, много времени и усилий.
Существуют причины, когда необходимо как можно точнее дать экспресс-оценку кинематическим свойствам болидного явления в вышеперечисленных нестандартных ситуациях. В данной работе описывается один из возможных способов для решения этой задачи. Методика может быть применена при организации сети для отслеживания крупных болидных явлений с изученными оптическими характеристиками видеокамер, поля зрения которых имеют геодезические привязки.
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ВИДЕОИЗОБРАЖЕНИЯ
Подробное фотографическое отображение земной поверхности в широко известном и общедоступном программном обеспечении Googl Earth (www.google.com/earth/index.html, проект компании Google) позволяет отождествить наземные объекты, используемые для привязки азимутов направления на точки болидного явления. Определить место съемки возможно при визуальном сравнении расположения стационарных объектов, попавших в поле зрения видеокамеры, с положением изображений этих объектов на карте GooglEarth. Удачным вариантом будет случай, если видеонаблюдение проводилось в непосредственной близости к стационарно установленному и легко отождествляемому объекту на местности. Например, на (рис. 3), видеонаблюдение болидного явления проводилось с автомобиля (Ка-менск-Уральский1), который остановился в непосредственной близости от светофора (на кадре виден справа). Геодезические координаты светофора (соответственно, координаты места наблюдений) определяются с помощью Googl Earth. В
(а)
54.80
60.2 60.4 60.6 60.8 61.0 61.2 Восточная долгота, град
61.4
Рис. 2. Проекция на поверхность Земли траектории движения Челябинского метеороида. Обозначены начало свечения болида (О) и область резкого торможения светящегося вещества (А), наблюдавшегося после первого акта дробления; (В) — координаты осколка (С3, на рис.1) в момент движения со скоростью 2.27 км с-1; (С) — место находки фрагмента (~650 кг) в оз. Чебаркуль. На нижнем рисунке приведено расположение найденных фрагментов относительно вычисленной траектории.
некоторых случаях авторы видео указывали геодезические координаты места, определенные с помощью GPS-навигатора. Ошибка в указании координат местоположения наблюдателя определяется точностью координат, выдаваемых GPS-навигатором и Googl Earth. Считается (информацию по данному вопросу можно найти, например, в электронной энциклопедии "wikipedia"), что типичная точность современных GPS-прием-ников в горизонтальной плоскости не хуже 6—8 м при хорошей видимости спутников и использовании алгоритмов коррекции, а в некоторых случаях существует возможность снизить погрешность до 1—2 м. Следует обратить внимание не только на точность навигатора, но и на точность карты, по
210
200
¡3 190 л
180
'J2
170 160 150 140
0
100
100
X
obj
300 пиксел
400
500
000 км/ч 2013/02/15 09:20:38
Рис. 3. Схема измерения азимутов (Aobj) направления на опорные объекты координатной привязки из пункта наблюдения с помощью карты Googl Earth (a) и измерения п
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.