АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2015, том 49, № 3, с. 182-189
УДК 523.53
УГАСШИЕ КОМЕТЫ И АСТЕРОИДНО-МЕТЕОРОИДНЫЕ КОМПЛЕКСЫ © 2015 г. П. Б. Бабаджанов1, Г. И. Кохирова1, Ю. В. Обрубов2
Институт астрофизики Академии наук Республики Таджикистан, Таджикистан 2Калужский филиал МГТУим. Н.Э. Баумана, Россия e-mail: kokhirova2004@mail.ru Поступила в редакцию 22.09.2014 г.
Излагаются современные представления об образовании и эволюции метеороидных роев, образовавшихся в результате дезинтеграции ядер комет. Обсуждается действие планетных возмущений, определяющих эволюцию орбит метеороидов. На примере вычисленных вековых возмущений орбиты астероида 2003HP32 выявлены основные закономерности изменений элементов орбит, а также радиусов-векторов восходящего и нисходящего узлов. Со временем дисперсия орбит увеличивается и, в зависимости от типа орбиты родительской кометы, метеороидные рои могут одновременно порождать до восьми метеорных потоков, наблюдаемых на Земле. Установлено, что некоторые метеороидные рои содержат крупные "угасшие" фрагменты кометных ядер. Эти фрагменты выявляются среди астероидов, сближающихся с Землей, и являются членами метеороидного роя. Следовательно, метеороидные рои состоят не только из мелких частиц, но и из крупных болидообразующих тел. Приводятся подтверждения этого факта на примере трех астероидно-метеороидных комплексов, выявленных авторами в последние годы.
Ключевые слова: комета, угасшая комета, астероид, метеороид, метеороидный рой, метеорный поток, околоземный объект, комплекс, орбита, эволюция.
DOI: 10.7868/S0320930X15030019
ВВЕДЕНИЕ
В Солнечной системе кроме больших планет движется множество более мелких тел. Это астероиды, кометы и метеорные частицы или метео-роиды. Считается, что астероиды являются каменистыми телами, а кометы представляют собой конгломерат замерших газов и пылевых частиц. При приближении комет к Солнцу газы начинают испаряться и, покидая ядро, увлекают за собой пылевые частицы. Этот процесс приводит к образованию характерных хвостов комет. Скорости, с которыми твердые частицы покидают ядро родительской кометы, относительно малы. Поэтому они движутся по гелиоцентрическим орбитам, мало отличающимся от орбиты ядра. В некоторых случаях орбиты комет проходят близко от орбиты Земли, а иногда и пересекают ее. Если в этом районе оказывается и Земля, то метеороиды вторгаются в ее атмосферу со скоростями от 11 до 72 км/с. В результате мы наблюдаем явление метеорного потока (десятки—сотни метеоров в час) или метеорного дождя (тысячи метеоров в час). Со временем метеороиды рассеиваются вдоль всей орбиты кометы, и тогда ежегодно при прохождении Землей области пересечения орбит, наблюдается явление метеорного потока. Известно три метеорных дождя и 20 главных ежегодных метеорных потоков с визуально наблюдаемым числом метеоров от 20 до
140 в ч. Менее интенсивные потоки называют малыми потоками или метеорными ассоциациями, и их число составляет несколько тысяч.
Метеорные потоки являются "каналами", по которым кометное вещество попадает на Землю и становится доступным для изучения. Считается, что кометы состоят из протопланетного вещества, практически не изменившегося в их ядрах за миллиарды лет.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ МЕТЕОРОИДНЫХ РОЕВ
Большинство исследователей считают, что ме-теороидные рои образуются при разрушении ядер комет. Основные положения теории происхождения метеороидных роев были сформулированы известным русским ученым Ф.А. Бредихиным (1954) еще в позапрошлом веке:
1. Метеороидные рои образуются при разрушении ядер комет.
2. Выброс метеорных частиц происходит с ненулевой скоростью.
3. Длительное время метеороидный рой и комета могут существовать совместно.
4. Одна комета может образовать несколько метеорных потоков.
Эти положения соответствуют современным представлениям о структуре, происхождении и эво-
360
270 -
я
о
о ч
180 -
90
-10000 -5000 0 5000 10000
Время, годы
Рис. 1. Вековые изменения аргумента и долготы перигелия орбиты ОЗО 2003НР32.
люции комет и метеороидных роев (Whipple, 1950; 1951; 1955; Левин, 1956; Ловелл, 1958; Катасев, Куликова, 1980; Бабаджанов, Обрубов, 1984; 1991; Обрубов, 1991 и др.), хотя их содержание и смысл изменились существенно.
Whipple (1950, 1951, 1955) разработал модель ядра кометы как конгломерата легкоплавких льдов и пылевых частиц. Под действием солнечного излучения происходит нагревание и испарение льдов, а потоки сублимирующих газов выносят в голову кометы и ее хвосты пылевую материю. Некоторые из частиц не могут покинуть поверхность ядра или возвращаются на нее и, со временем, образуют пылевую кору. Она препятствует проникновению тепла вовнутрь и ослабляет интенсивность пыле- и газовыделения.
Кометные ядра образовались миллиарды лет назад в период формирования Солнечной системы, тогда как метеороидные рои могут существовать всего лишь десятки или сотни тысячелетий. Поэтому невозможно допустить совместное происхождение комет и метеороидных роев.
Согласно гипотезе Opik (1963) некоторые из астероидов групп Аполлона, Амура и Атона (ААА) являются "угасшими" кометами. То есть кометами, ядра которых покрыты толстой (до 10 м) пылевой корой или же вообще растерявшие все замерзшие газы. В этом случае предполагается, что метеороид-ные рои образовались во время существования таких астероидов в активной, кометной стадии.
Спокойный распад кометных ядер при сублимации льдов наиболее вероятный путь образования метеороидных роев. Но нельзя исключать образование роя и при катастрофических процессах распада ядра кометы под действием приливных, центробежных или иных сил и при возможных столкновениях с астероидами или метеороидами.
Метеороидные рои образуются при распаде кометных ядер и сейчас, о чем свидетельствуют наблюдения кометных явлений.
0.88
- 0.77
- 0.74
0.71
н
В
S
о
5
6
я о Я о
0.68
10000 -5000 0 5000 10000
Время, годы
Рис. 2. Вековые изменения наклона и эксцентриситета орбиты ОЗО 2003НР32.
Согласно модели кометного ядра метеороиды выбрасываются из него силой давления сублимирующих газов. Вычисления показывают, что скорости выброса метеороидов массой более 10-3 г не превышают 300 м/с. В результате выброса наиболее сильно изменяются большие полуоси орбит или периоды обращения метеороидов.
На метеорные частицы сразу после их отделения от родительского тела начинает действовать давление света. В результате изменяются период обращения и эксцентриситет орбиты метеороида. Однако действие этого эффекта на метеороиды, порождающие визуально наблюдаемые метеоры, незначительно.
Выброс метеорных частиц из родительских тел и давление света обуславливают начальную дисперсию орбит частиц. Эта дисперсия определяет время, в течение которого частицы роя распределятся вдоль всей орбиты родительского тела.
ПЛАНЕТНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ
Основной возмущающей силой в движении малых тел Солнечной системы массой более 10-3 г является притяжение больших планет. Планетные возмущения изменяют все элементы орбит. Влияние планетных возмущений зависит от размеров, формы и расположения орбит астероидов, комет и метеороидов относительно больших планет.
На рис. 1—2 приведены характерные вековые изменения аргумента и долготы перигелия, наклона и эксцентриситета орбиты околоземного объекта (ОЗО) 2003HP32, входящего в астероид-но-метеороидный комплекс х-Скорпиид. Вычисления выполнены по методу Альфана-Горяче-ва с учетом влияния всех 8 больших планет (Горячев, 1937). Взаимные возмущения орбит больших планет учитывались на основе тригонометрической теории Brower и van Woerkom (1950).
Рисунок 1 показывает циклическое изменение аргумента перигелия от 0° до 360° со средней ско-
0
5 г
<ч
о 4
Й 3 р
о н
о 2
<ч
л 1 о 1
и
д
tf 0
R
Rd
-2000
1000
0
Время, годы
1000
2000
Рис. 3. Вековые изменения радиус-векторов узлов орбиты ОЗО 2003НР32.
ростью примерно 11° за 100 лет, тогда как скорость изменения долготы перигелия составляет около 1.6° за 100 лет.
Изменение наклона орбиты ОЗО 2003НР32 имеет периодический характер. Наименьший период составляет около 1700 лет и совпадает с полупериодом изменения аргумента перигелия. Амплитуда короткого периода изменения наклона не превышает 8°. Такой же период имеет и эксцентриситет, но эти короткопериодические изменения накладываются на колебания более долгого периода длительностью около 22.5 тыс. лет. Длительность этого периода соответствует периоду изменения долготы перигелия (рис. 1). Отметим, что амплитуда короткопериодических колебаний эксцентриситета примерно равна 0.02, а долгопериодических — около 0.1.
Кроме притяжения Солнца и больших планет метеороиды испытывают влияние сил различной негравитационной природы. Наиболее существенное влияние могут оказать негравитационные эффекты, связанные с солнечным излучением. Действие эффекта Пойнтинга—Робертсона и его корпускулярного аналога проявляется в вековом уменьшении большой полуоси и эксцентриситета орбиты метеорной частицы (Robertson, 1937). В результате метеороиды приближаются к Солнцу настолько близко, что могут полностью испариться, или под действием давления света покинуть Солнечную систему. Главное заключается в том, что время жизни метеорных частиц в Солнечной системе ограничено.
Эффект Ярковского—Радзиевского (Радзиев-ский, 1952) заключается в анизотропном поглощении и переизлучении энергии солнечных лучей вращающимся телом. Этот эффект может ускорять или тормозить движение по орбите в зависимости от направления вращения и положения оси вращения относительно направления на Солнце. Метеорные частицы из-за малых разме-
ров прогреваются полностью, и поэтому влиянием этого эффекта пренебрегают.
Исследование влияния негравитационных эффектов подтверждает вывод, что метеороидные рои не могли образоваться в тот же период что и кометы или астероиды, а являются продуктами их относительно недавней дезинтеграции.
ЭВОЛЮЦИЯ МЕТЕОРОИДНЫХ РОЕВ
Планетные возмущения достаточно быстро увеличивают дисперсию элементов орбит метеорои-дов роя. Выбросы метеорных частиц из родительского тела происходят многократно и в течение многих оборотов вокруг Солнца. Это 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.