Комета C2007 N3 Lulin

/2007 N 3 ( Lulin ) Комета C / 2007 N 3 (Lulin)

загальні відомості про комету

розрахунок орбіти комети

Висновок

Список використаної літератури

ВСТУП

За весь час, проведений в Малій Академії Наук, мені вдалося підгледіти, сфотографувати і вивчити кілька комет. По двох з них, найяскравішим і знаменитим я написав роботи. , внезапно вспыхнувшая и, тем самым, повысившая свою яркость более, чем в 400 000 раз. Це були комета 73Р Швассмана-вахмани 3, яка в 2006 році розпалася на безліч фрагментів, як комета Шумейкер-Леві 9, і видатна комета 2007 17Р Holmes, що раптово спалахнула, і, тим самим, що підвищила свою яскравість більш, ніж в 400 000 разів . Всі ці роботи були засновані на живих фотографіях цих комет. 3 Lulin на пленку всего 5 раз за 2 ночи наблюдений. Однак, в минулий рік мене спіткала невдача і єдина, хоч якось проявила себе комета, на яку я покладав великі надії в написанні майбутньої роботи, пролетіла в самий дощовий період, давши можливість в окремих проявах між хмарами відобразити комету С/2007 N 3 Lulin на плівку всього 5 разів за 2 ночі спостережень. Але, я не став шукати нову тему для майбутнього творчого внеску, тому, що мене дуже зацікавило дуже швидкий рух цієї комети по зоряному небу. Я вирішив дізнатися, звідки така швидкість пересування і як вона пов'язана з орбітою комети? Для цього я спробував сам розрахувати елементи її орбіти, накреслити саму орбіту, а також, по можливості, зробити інші обчислення, виходячи з 5 фотографій Комета Лулін.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

Коротка історія вивчення комет:

Ще в давнину людина могла спостерігати прекрасні хвостаті світяться освіти на небі, які, зачаровуючи своїм виглядом, раптово з'являлися і зникали кудись. Ці об'єкти назвали кометами, що означає «довговолосі», «волохаті».

Перша письмова згадка про появу комети датується 2296г. до н. е.. Рух комети по сузір'ях ретельно спостерігалося китайськими астрономами. Науково обгрунтувати явище комет першим спробував Аристотель. На приналежність комет до Сонячної системи вперше вказав Е. Галлей. Джованні Вірджинія Скіапареллі вперше показав, що рій кометних тіл, супроводжує Сонце в його русі серед зірок. Цей рій був названий хмарою Оорта. Ернст Юліус Епік встановив, що щорічно нашу Сонячну систему залишають кілька спостерігалися комет. Відомий радянський астроном Борис Олександрович Воронцов-Вельямінов продовжив ідеї Епіка і висловив припущення про існування міжгалактичного кометного фону.

За минулі двісті років астрономія зробила гігантський прорив у розумінні законів будови і еволюції комет. У наші дні для вивчення комет використовуються не тільки наземні засоби спостережень, але і можливості космічних апаратів.

Будова. Склад комет:

У комет, що наблизилися до Сонця, розрізняють «голову» і «хвіст». Центральна частина голови комети називається ядром. Ядро-це невелике компактне тіло, що є конгломератом кам'яної та крижаної порід. Діаметри ядра коливаються в межах від 0,5 до 20 км, маса становить 10 в 10 ступені кг. Воно, в основному, складається з суміші льодів різної природи.

Ядро комети огортає оболонка кома, яка є вторинним утворенням, тому що складається з речовини, викинутого з кометного ядра.

Під дією світлового тиску і корпускулярних потоків утворюється хвіст. Хвіст комети - довгі струменеві освіти з голови комети в протилежний від Сонця бік. Хвіст комети складається з летких з ядра під дією сонячних променів молекул газів і частинок пилу. Хвости розрізняють: пиловий, газовий і аномальний.

Природа комет:

Далеко від Сонця температура кометного ядра близька до абсолютного нуля. На відстані приблизно 5а.е. від Сонця температура на поверхні кометного ядра стає -140 градусів Цельсія. Починається процес випаровування льодів. При випаровуванні летючих речовин на поверхні ядра утворюється кірка, що перешкоджає подальшому випару газів. Товщина кірки збільшується з плином часу. Це явище називається «кометна старість». Кометам властиво "омолоджуватися". Це відбувається при зіткненнях комет між собою або з астероїдами. Збереженню молодості комет сприяє їх викид в хмару Оорта. Механізм зіткнення комет може призводити не лише до їх омолодженню, але і до дроблення кометних ядер на більш дрібні. Відомі "мікрокомети" і "мінікомети".

Комети ділять на два основні класи залежно від періоду їх обертання навколо Сонця:

Періодичними називають комети з періодами звернення менше 200 років, а довгоперіодичних - з періодами більше 200 років. Всі короткоперіодичні комети є членами різних кометно-планетних сімейств великих планет.

Загальна теорія про елементи орбіти

Рис. 1

Елементи орбіти - величини, що характеризують орбіту небесного тіла, а також положення тіла на орбіті.

Орбіта небесного тіла, що рухається в полі тяжіння ін тіла, являє собою криву другого порядку (коніч. перетин), в одному з фокусів якої знаходиться центр мас двох тіл (притягає центр). Дане визначення належить випадку, коли взаємодіючі тіла сферично-симетричні або ж перебувають на настільки великій відстані, що відхилення їх форми від сферичної не позначається істотно на силі взаємодії.

Точка орбіти тіла, найближча до притягає центру, зв. періцентром, а найбільш віддалена - Перицентр. У даному випадку це перигелій і афелій.

На рис. 1 S ^xy - основна координатна площина. Тут це площина земного екватора.

Вісь S ^x спрямована в основну точку, за яку для орбіт тіл у Сонячній системі найчастіше беруть точку весняного рівнодення (Одну з точок перетину екватора з екліптикою). Площина NПN '- площина орбіти небесного тіла, П - перигелій орбіти, - Полюс орбіти (він знаходиться на прямій, що проходить через перигелій і перпендикулярна до площини орбіти), T - положення небесного тіла на орбіті.

Пряма NSN ', за якою площину орбіти NПN' перетинається з основною координатною площиною S ^xy, називається лінією вузлів. Напівпряма SN, яку небесне тіло перетинає, показує позитивний напрямок лінії вузлів. Якщо рух небесного тіла відбувається проти годинникової стрілки для спостерігача, що знаходиться в полюсі орбіти , То точка N називається висхідним вузлом орбіти, а N '- низхідним вузлом. Кут між віссю S ^x і полупрямой SN зв. довготою висхідного вузла. Цей кут відраховується від осі S ^x в бік осі S ^y від 0 до 360 ^o. Кут i між площиною орбіти і площиною S ^xy називається нахилом орбіти. Нахил може мати всі значення від 0 до 180 ^o. Якщо , То рух зв. прямим, якщо ж , То зворотним. Кутова відстань лінії SП від лінії вузлів SN зв. відстанню перигелію від вузла або аргументом перигелію. Кут відраховується в напрямку руху тіла від 0 до 360 ^o.

Рис. 2

Величини становлять першу групу елементів орбіти, перші два з них характеризують положення площини орбіти, а третій - орієнтацію орбіти в цій площині.

Розмір орбіти і її форму характеризують елементи p і e - параметр і ексцетресітет (рис. 2). Ексцетресітетом орбіти e зв. відношення відстані між фокусами F ¹ F ² = 2c цієї орбіти до відстані між її вершинами A і A '. Відстань між її вершинами позначають 2a, а величину a зв. великої півосі орбіти, так що e = c / a. Для нашої параболічної орбіти c = a, тому e = 1. Половина фокальній хорди DD 'орбіти, перпендикулярної до її осі, носить назву фокальної параметра і позначається літерою p. Замість двох елементів p і e для параболи використовують один елемент q = p / 2 - перігелійное відстань (на рис. 2 відрізок AF ^1). Рух по круговій орбіті є окремим випадком руху по еліпсу (e = 0).

Положення небесного тіла на орбіті в деякий початковий момент часу t ⁰ визначається його кутовим відстанню від лінії апсид. Цей кут позначається через M ⁰ і зв. середньої аномалією в епоху. Часто в якості елемента вибирають момент часу проходження небесного тіла через перигелій орбіти.

Елементи зв. кеплеровском елементами. Вони визначають орбіту незалежно від того, чи є вона еліптичної, гіперболічної або параболічної.

/2007 N 3 ( Lulin ) КОМЕТА C / 2007 N 3 (Lulin)

Загальні відомості про комету

Любителі астрономії добре пам'ятають несподівану спалах комети Холмса, всього за добу перетворила цю комету з телескопічного об'єкта в об'єкт, видимий неозброєним оком. Але пройшло трохи більше року, як Природа приготувала нам новий сюрприз. Звичайно, не такий яскравий, але не менш загадковий.

Комета /2007 N 3 ( Lulin ), проще говоря – комета Лулина, была открыта сравнительно недавно - в июле 2007 года двумя астрономами Цюань Чжи Е (Quanzhi Ye) и Чи Шэн Линь (Chi Sheng Lin). C / 2007 N 3 (Lulin), простіше кажучи - Комета Лулін, була відкрита порівняно недавно - в липні 2007 року двома астрономами Цюань Чжі Е (Quanzhi Ye) і Чи Шен Лінь (Chi Sheng Lin). Своє цікаву назву вона отримала на честь тайваньської обсерваторії Лулін, де працював один з першовідкривачів.

Комета Lulin представляє собою дуже цікавий і незвичайний об'єкт, який рухається по своїй орбіті в протилежну до всіх планет бік. При цьому кут нахилу орбіти комети до площини екліптики дуже малий - всього 1,6 ° (або 178, 38 ^0). Комета рухається по параболічної траєкторії і, ймовірно, це її перший візит до Сонця. Орбіта комети перетинає шляху всіх планет-гігантів Сонячної системи (перигелій комети - між орбітами Землі та Марса), але жодна з них на неї не зробила помітного впливу.

Ще в початку липня 2008 року блиск комети Lulin був близько 11m, але вже до жовтня збільшився до 9,5 m. Наприкінці грудня її блиск оцінювався в 7,6 m. Максимального зближення із Землею комета досягла 24 лютого 2009 року, коли геоцентричної відстань становить 61 мільйон кілометрів. Її блиск склав 5m, при цьому швидкість переміщення комети по небесній сфері склала приблизно 5 ° на добу. Це пояснюють її «зворотним» рухом.

У період найкращої видимості в лютому 2009 року комета рухалася по сузір'ях Терезів, Діви, Лева і Рака. Комета пройшла поблизу яскравих зірок Спікі і Регула. При спостереженні на неї через бінокль або телескоп, спостерігали видимий рух комети на тлі зірок. 14 січня комета перебувала на найближчому відстані від Сонця. А в ніч з 23 на 24 лютого комета Lulin пройшла всього в 2 ° на південь від Сатурна. Саме в цю ніч були відносно непогані погодні умови, і нам вдалося зафіксувати на плівку це проходження.

, подобно комете 17 P До всього іншого, комета Lulin, як комета 17 P , имела необычный зеленоватый оттенок ( >> ). Holmes, мала незвичайний зеленуватий відтінок (>>). Характерний колір кометі Лулін надали входять до складу її ядра молекули вуглецю і отруйного газу діціан, які під впливом сонячних променів і в умовах безповітряного простору створюють зеленувате світіння.

І, мабуть, головною особливістю цієї чудової комети був "скидання" кометою Лулін свого нормального хвоста (>>). Аномальний хвіст комети, або "антихвостом", при цьому не змінився.

Природа феномена, як і дуже багато чого в природі комет взагалі, далека від розуміння. Ефект скидання хвоста спостерігався при зіткненні в 2007 році комети Енке з хмарою сонячної речовини, викинутого протуберанці. Однак чи можна в даному випадку говорити про викид сонячного вітру, неясно.

На представлених астрономами знімках згусток, який відділився, від ядра, відстоїть від нього приблизно на півградуса - діаметр повного Місяця. До того ж Сонце перебуває не просто в абсолютному мінімумі своєї активності, але і в мінімумі, з нез'ясовних причин незвичайно тривалому.

Розрахунок елементів орбіти комети Lulin

, к несчастью, пролетела в самый дождливый период, не дав ее толком сфотографировать. Як я вже згадував, комета Lulin, до нещастя, пролетіла в самий дощовий період, не давши її до ладу сфотографувати. До того ж, заважала яскрава Місяць. Але, я не зневірився і вирішив дізнатися, чому комета мала досить велику швидкість на зоряному небі, розрахувавши її орбіту.

Для знаходження елементів еліптичної орбіти досить знати дві геліоцентричних положення небесного тіла на два моменти часу. При спостереженні із Землі треба мати для цього три положення на небесній сфері. На той момент часу у мене було 4 фотографії комети, зроблені вночі 24 лютого і один знімок з ночі 19 лютого, тобто два основних положення комети. Я постарався, як можна точніше обчислити ефемериди комети в цих положеннях. Вийшли такі результати:

На 19.02.09 в 5ч. 20м.

30 ΄ 36 ΄΄ α = 12 h 30 36

= -2º 54 ΄ 47 ΄΄ δ = -2 º 54 47

На 24.02.09 в 2ч. 00м.

1 ΄ 7 ΄΄ α = 11 h 7 Січень

= + 6º 18 ΄ δ = + 6 º 18

Ефемериди третє положення мені довелося взяти в готовому вигляді в Інтернеті:

На 10.03.09. в 0ч. 00м.

54 ΄ 18 ΄΄ α = 7 h 54 18

= +20º 13 ΄ 11 ΄΄ δ = +20 º 13 листопада

, Y , Z ). Для початку, виконавши необхідні обчислення, я перевів екваторіальні координати (α, δ) цих трьох положень у екліптікальние (X, Y, Z).

За одиницю часу прийняв середні сонячні добу, за одиницю відстані - астрономічну одиницю.

1. Знаходимо для всіх трьох моментів величини:

Далі знаходимо:

2. Знаходимо величини:

,

де k = 0,017 202 1;

3. Вирішуємо систему двох рівнянь з двома невідомими x ₂ і r _2:

Застосовуючи так званий метод послідовних наближень, вибираємо довільно деяке початкове значення x ₂ = (x _{2) 0,} після чого знаходимо (r _{2) 0} і з наступного рівняння обчислюємо значення x ₂ = (x _{2) 1.} Якби початкове значення x ₂ було вибрано правильно, тобто задовольняло б рівнянням, то тоді (x _{2) 0} = (x _{2) 1.} В іншому випадку (x _{2) 0 ≠} (x _{2) 1.} Тоді з новим значенням (x _{2) 1} обчислюємо аналогічним шляхом наступне наближення (x _{2) 2.} Якщо (x _{2) 1 ≠} (x _{2) 2,} то обчислюємо далі і так до тих пір, поки два наступних наближення не зійдуться у межах заданої точності.

4. Далі знаходимо:

Координати (x _j, y _j, z _j), j = 1,2,3 - прямокутні геліоцентричні екваторіальні координати тіла в моменти 1, 2, 3 відповідно. Подальше обчислення елементів орбіти може бути проведено за двома геліоцентричних положенням. Зазвичай вибирають два крайніх положення, але я взяв два положення, відповідні моїм знімкам 19.02 і 24.02.2009.

5. Рахуємо:

, y , z ₁ – эклиптические координаты кометы 19.02, а x , y , z ₃ – координаты на 24.02. де x, y, z ₁ - екліптичні координати комети 19.02, а x, y, z ₃ - координати на 24.02.

6. Знаходимо елементи Ω (довготу вузла), i (спосіб) за формулами:

Після проведення цих обчислень, у мене вийшли такі результати:

Ω ≈ 338,8 º

≈ 178, 4º , что означает обратное движение кометы по орбите с наклоном самой орбиты к эклиптике на 1,6 º . i ≈ 178, 4 º, що означає зворотний рух комети по орбіті з нахилом самої орбіти до екліптики на 1,6 º.

7. визначаємо параметр орбіти р:

,

вычисляем с помощью непрерывной дроби: де Y обчислюємо за допомогою неперервного дробу:

р ≈ 2,6896 а. е.

(перигелийное расстояние) орбиты кометы Lulin . Маючи в розпорядженні параметр орбіти, по дуже простій формулі q = p / 2 можна вирахувати q (перігелійное відстань) орбіти комети Lulin.

= 1,3448 а.е. q = 1,3448 а.о.

Значить, перигелій орбіти, з урахуванням похибок, знаходиться десь біля орбіти Марса.

8. Ексцентриситет орбіти комети Лулін, за визначенням дорівнює 1, виходячи з її параболічної орбіти. У зв'язку з цим же ми не можемо вирахувати неіснуючу велику піввісь. Отже, такий елемент, як середня аномалія М = 0.

9. ₀ ) перигелия с помощью специальной компьютерной программы. Останнім елементом знаходимо аргумент перигелію ω. Я не знайшов формул для його обчислення, тому мені довелося рахувати аргумент перигелію і момент для проходження (t ₀₎ перигелію за допомогою спеціальної комп'ютерної програми.

У підсумку вийшло:

ω ≈ 152,2 º

t ₀ ≈ 18. 01. 2009

3 Lulin : Отже, вийшли такі елементи орбіти комети С/2007 N 3 Lulin:

≈ 178, 4º i ≈ 178, 4 º

Ω ≈ 338,8 º

≈ 1,3448 а.е. q ≈ 1,3448 а.о.

e = 1

M = 0

ω ≈ 152,2 º

t ₀ ≈ 18. 01. 2009

Якщо порівняти з тими, що дані у Всесвітній мережі:

Нахил орбіти, гр 178,3704

Довгота висхідного вузла, гр 338,4791

Перігелійное відстань, а.о. 1,209265

Ексцентриситет орбіти 0,999581

Аргумент перигелію, гр 136,9164

Дата проходження перигелію 10. 01.2009

Видно, що похибка в моїх обчисленнях не дуже велика, навіть, можна сказати, прийнятна.

Тепер, знаючи елементи орбіти комети Лулін, можна намалювати і саму орбіту:

ВИСНОВОК

/2007 N 3 ( Lulin ), таящую в себе много загадок. Таким чином, мені вдалося вивчити, трохи поспостерігати і сфотографувати ще одну неординарну комету C / 2007 N 3 (Lulin), що таїть у собі багато загадок. В одній з них я зміг розібратися - це її дуже швидкий рух на небі серед зірок з-за нестандартного розташування орбіти комети, але друга - відділення хвоста - так і залишається нерозгаданою.

я смог разобраться и изучить небольшой, однако, довольно непростой раздел астрометрии, такой, как вычисление кеплеровских элементов параболической орбиты, о котором раньше я знал лишь азы. Завдяки цій кометі, точніше, завдяки несприятливих умов її видимості, мені, звичайно, не вдалося зробити так багато її фотознімків, як минулих неординарних комет, але, зате на прикладі комети Lulin я зміг розібратися і вивчити невеликий, проте, досить непростий розділ астрометрії, такий, як обчислення кеплеровском елементів параболічної орбіти, про який раніше я знав лише ази.

, исходя из имеющихся данных, попытаться рассчитать ее нормальную скорость, позиционный угол хвоста и другие элементы. Надалі я планую детальніше і більш глибоко вивчити комету Lulin, виходячи з наявних даних, спробувати розрахувати її нормальну швидкість, позиційний кут хвоста і інші елементи.

СПИСОК використання літератури

1. Дитяча енциклопедія «Аванта» Астрономія.

2. Підручник для 11 класу Е. П. Левітан

3. Підручник для 11 класу Б. А. Воронцов-Вельямінов

4. Загальний курс астрономії М. Кононович.

5. Інтернет-ресурси:

   1. http://www.thinkquest.ru/library/40407/trip05

   2. http://www.rian.ru/science/20090203/160863028

   3. http://meteoweb.ru/astro/clnd023

   4. http://www.astrogalaxy.ru/797