Метеори боліди і методи їх спостереження

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Міністерство освіти Російської Федерації
Тульський державний університет
Кафедра фізики
Реферат за курсом КСЕ
Тема: «Метеори, боліди і методи їх спостереження»
Тула 2007

Зміст
Введення
Глава 1. Метеори і боліди
1.1 Трохи історії
1.2 Детальніше про метеорит
Глава 2. Методи спостереження метеорів
Список використаної літератури

Введення
У навколосонячному просторі рухається з великими швидкостями безліч дрібних частинок. У тому випадку, коли орбіта частки перетинається з орбітою Землі і частка опиняється в точці їх перетину, вона влітає в земну атмосферу, від удару загострюється, починає світитися, і ми спостерігаємо політ по небу «падаючої зірки» - метеора.
Багато людей, далекі від астрономії, вважали (деякі вважають і зараз), що метеори мають зоряну природу. Насправді ж метеорні явища ніякого відношення до зірок не мають. Зірки дійсно знаходяться в русі і постійно переміщаються в просторі зі швидкостями в декілька десятків кілометрів на секунду. Але оскільки розташовані вони від нас на дивовижних відстанях, їх видиме положення практично не змінюється.
Наприклад, зірка Бернарда, яка має найбільшу з відомих кутову швидкість руху, зміщується за рік лише на кут 0,0023 °. Звичайно, протягом життя багатьох поколінь людей вона буде здаватися абсолютно нерухомою. Що стосується інших зірок, то їх видиме зміщення ще більш мізерно.
Але якщо метеори - не падаючі зірки, то що це?
Якщо просіяти Сонячну систему через сито настільки дрібне, щоб воно затримувало планети, їхні супутники, порівняно великі астероїди і комети, то, як це не дивно, можна насіяти досить велику гору космічного пилу, піску, щебеню і валунів діаметром до декількох метрів. Всю цю космічну дрібниця називають метеорними тілами або метеороїда. Спостерігати такі об'єкти навіть у найпотужніші телескопи - затія безглузда, оскільки кожне з цих тіл відображає нікчемна кількість світла. І ми могли б абсолютно нічого про них не знати, якщо б Земля при своєму русі навколо Сонця постійно не стикалася з ними.
Метеороїди влітають у земну атмосферу з космічними швидкостями, складовими десятки кілометрів на секунду. Переважна їх частина повністю руйнується на висотах 60 - 110 км , Не досягаючи, таким чином, поверхні Землі. Це руйнування супроводжується короткочасним світловим явищем, яке називають метеором. Чим більше і швидше метеорна тіло, тим яскравіше метеор. Дуже яскраві метеори називають болідами. Це явище викликається вторгненням у щільні шари атмосфери великих твердих частинок, які називаються метеорними тілами. Рухаючись в атмосфері, частинка нагрівається внаслідок гальмування, і навколо неї утворюється обширна світна оболонка, що складається з гарячих газів. Боліди часто мають помітний кутовий діаметр. Бувають боліди, що світяться яскравіше повного Місяця, а деякі видні навіть в сонячний день.
Метеороїди і боліди - практично єдине джерело регулярної інформації, одержуваної нами про метеорних тілах, які закінчують свій життєвий шлях у земній атмосфері.
Якщо метеороіди не зруйнувалися повністю, то збережені залишки падають на Землю і ці залишки називають метеоритами.

Глава 1. Метеори і боліди
1.1 Трохи історії
Люди звернули увагу на метеори і боліди ще в далекій давнині. Давньоруські літописи зберігають відомості про метеорит починаючи приблизно з 1000 г . Може бути, вогнедишний Змій Горинич, міцно прописався в незліченній кількості казок, народився як один з наслідків тлумачення на Русі метеорних явищ. Яскраві повільні боліди в уяві наших далеких предків могли представлятися вивергають полум'я зміями, а дроблення болідів на кілька частин могло породити уявлення про багатоголового небесних чудовиськ.
Ще більш ранні згадки про спостереженнях метеорів є в китайських хроніках і давньоєгипетських папірусах, що відносяться до 2000 - 1000 рр.. до н.е.
У 1749 р . коваль і мисливець Яків Медведєв виявив на березі Єнісею незвичайну залізну брилу. Зовні вона була покрита твердою оплавленій корою, а всередині складалася з пористого заліза з вкрапленнями в нього жовтими камінцями. Серед місцевих жителів ходила легенда, ніби брила впала прямо з неба. Сподіваючись використовувати її в ковальській справі, Медведєв перевіз брилу на свій двір. Але «божий дар» покладених на нього надій не виправдав, і брила пролежала поруч з кузнею більше 20 років.
Випадково її побачив член Петербурзької академії наук П.С. Паллас, що подорожував по Сибіру з науковими цілями. Вчений виявив до знахідку винятковий інтерес, перш за все, як до унікального зразком самородного заліза і в 1773 р . перевіз таємничу брилу до Петербурга. З тих пір вона увійшла в історію під ім'ям Палласово заліза. Цікаво, що сам Паллас (як і всі вчені - його сучасники) і думки не допускав, що падіння каменів і залізних «самородків» з неба може бути реальністю, а не вигадкою.
У 1794 р . Палласово залізо досліджував професор Берлінського університету, член Петербурзької академії наук Е. Хладни. Роком раніше він зацікавився деякими фактами, «натякають» на існування зв'язку між спостереженнями болідів і наступними знахідками дивовижних каменів. Провівши ретельні порівняння сибірської брили з зразками інших незвичайних каменів і самородного заліза, Е. Хладни твердо переконався в їх небесне походження і опублікував книгу, в якій обгрунтував свої висновки. Він доводив, що такі боліди породжуються вторгненням космічних тіл в атмосферу Землі.
Незабаром, у 1798 р ., Спостереження одних і тих же метеорів з двох віддалених один від одного пунктів, проведені в Німеччині Г. Брандесом та І. Бенценбергом, не залишили сумніву в тому, що метеори виникають в атмосфері на висотах порядку 100 км .
Ще одна подія зіграло значну роль у долі метеорної науки. Знаменитому природодослідникові А. Гумбольдту, подорожував по Південній Америці, пощастило спостерігати метеорний дощ. В одну з листопадових ночей 1799 р . тисячі метеорів, точно запалені стріли, проносилися по нічному небу. Гумбольдт, вражений незвичайним вогняною зливою, виявив деякі наполегливість і встановив, що подібне явище місцеві жителі спостерігали і в листопаді 1766 р .
У 1833 р . явище повторилося. Небо буквально палало від достатку метеорів. Забобонні люди мали право вважати, що прийшов день страшного суду. На щастя, очевидцями метеорного дощу були і астрономи, що звернули увагу, що метеори здавалися такими, що виходять з однієї точки неба, названої радіантом і розташованої в сузір'ї Лева. Висновок напрошувався сам собою: траєкторії метеорів були паралельними один одному. Метеороїди рухалися в міжпланетному просторі паралельними шляхами. Спостерігався потік метеорів отримав назву Леоніди («leo» - по-латині лев). Без перебільшення можна сказати, що в 1833 р . народилася метеорна астрономія.
Ентузіазм у проведенні спостережень метеорів буквально захлеснув астрономів. Європа переживала метеорний бум. Російський астроном Ф.А. Бредіхін, італієць Дж. Скіапареллі, англієць Х. Ньютон та інші видатні вчені звернули найсерйознішу увагу на розвиток науки про самих тілах Сонячної системи. Результати не забарилися. Незабаром з'ясувалося, що Леоніди - не єдиний метеорний потік, стали відомі Персеїди, Ліріди, Гемініди. Були виявлені ознаки зв'язку деяких потоків з кометами. Здавалося, що розвиток метеорної астрономії піде тепер з широкого і перспективного шляху. Однак всесильна природа вже підлаштовували підступну пастку.
Вже після дощу 1866 р . більш ретельні дослідження орбіти потоку Леонід вказували на можливість відхилення її в просторі. Але пам'ять про дивовижні метеорних дощах 1833 і 1866 рр.. була така свіжа, що до спостережень 1899 р . готувалися всі обсерваторії світу. Були залучені всі оптичні та інтелектуальні сили. На випадок хмарної погоди передбачалися всілякі додаткові заходи. Віденської академією наук була відправлена ​​до Індії спеціальна добре оснащена експедиція досвідчених астрономів-спостерігачів. У Петербурзі, Парижі та Страсбурзі планувалися спостереження з аеростатів. Багато міст Європи й Америки жили напруженим очікуванням грандіозного небесного феєрверку.
Проте підсумок був плачевним і приніс цілковите розчарування. Небо було спокійно, як у звичайні листопадові ночі, зі звичним блисканням зірок. Проведені тут же по «гарячим слідом» обчислення показали, що орієнтація орбіти Леонід у просторі справді змінилася і в дату передбачуваного метеорного дощу Земля знаходилася на відстані більше 2 мільйонів кілометрів від середньої орбіти рою. Таким чином, всі підготовчі клопоти виявилися марними, а це завжди дратує, викликає почуття досади і навіть гніву. Престижу астрономії був нанесений сильний удар.
Інтерес до метеора став різко падати. Лише астрономи-любителі, що надихаються не стільки науковою перспективою, скільки доступністю спостережень, підтримували слабкий вогник у вогнищах метеорних досліджень. І навіть на початку ХХ століття рівень цих досліджень продовжував залишатися аматорським. Відомий фахівець по Сонячній системі Б.Ю. Левін пов'язував це з бурхливим розвитком астрофізики, коли поява нової наглядової техніки та широке залучення фізики до пояснення процесів в зірках створили нове поле діяльності для професійних астрономів.
Така різка міграція умів, повне спустошення вищих ешелонів дослідників, забезпечують ідейний і технічний прогрес метеорної науки, перетворили її практично в слабкозв'язаного мережа кустарів-одинаків, що займаються в основному повторенням пройденого.
Ситуація змінилася лише в 20-х рр.., Коли з розвитком авіації і метеорології виникла необхідність детального дослідження земної атмосфери, в тому числі її верхніх шарів. Як відомо, фізичний стан газу залежить від деяких найважливіших характеристик, таких як температура, щільність, тиск. У ті, в общем-то, вже далекі часи відомості про ці характеристики на висотах 60 - 120 км можна було отримати, лише систематично спостерігаючи метеори. Ніяких інших можливостей просто не існувало. Всі існуючі тоді літальні апарати і пристосування в принципі не могли досягти таких висот, ракет тоді ще не було. Спроби вивести прості математичні співвідношення, що зв'язують параметри атмосфери з даними спостережень, сприяли розробці основ фізичної теорії метеорів.
У ті роки основним методом спостережень все ще залишався візуальний метод (іноді із застосуванням телескопа для спостережень дуже слабких метеорів), що дає наочне уявлення про досліджуваному об'єкті, але страждає низькою точністю. Справді, людина не електронно-обчислювальна і не електронно-копіювальна машина. Помітивши метеор, він не може в той же мить завдати «синхронно» його траєкторію на зоряну карту. Все це він зробить вже після того, як метеор згасне. Зазвичай все явище метеора триває долі секунди. І, звичайно, відшукавши на карті необхідні сузір'я, спостерігач наносить на неї вельми приблизну траєкторію. Ще складніше завдання оцінити блиск метеора. Зазвичай це робиться шляхом порівняння з блиском інших зірок. Тут суб'єктивізм оцінок сягає ще більшою мірою, ніж при нанесенні траєкторії на карту. Метеор-то вже зник, і ви фактично робите зіставлення по пам'яті. Але це швидше емоційний спосіб, ніж дійсно науковий.
Звичайно ж, це чудово розуміли професійні астрономи, приплив яких освіжив зовсім було захіревшей напрямок. Потрібен був інструментальний спосіб реєстрації метеорів. І такий спосіб в інших, більш прогресивних областях астрономії вже давно царював. Мова йде про фотографії. У 30-х роках у різних країнах почали створюватися необхідні наглядові кошти, організовувалися фотографічні спостереження з двох пунктів, віддалених один від одного, що дозволяло методом тріангуляції визначати висоти фотографованих метеорів. На початку 40-х років були проведені спостереження метеорів за допомогою радіолокаторів.
Після закінчення другої світової війни фотографічний і радіолокація методи одержали саме широке поширення і на сьогоднішній день все ще є найбільш основними методами спостереження метеорів.
В даний час успішно розвиваються електроннооптіческіе і телевізійні методи спостереження слабких метеорів, робляться активні спроби вивчати метеорна речовину на основі взаємодії метеороідов зі спеціальними датчиками, встановленими на космічних апаратах.
1.2 Детальніше про метеорит
Метеори і метеорити надзвичайно цікаві з декількох точок зору і цілком варті того, щоб приділити їм більше уваги.
По-перше, метеорити - це єдині небесні тіла, які потрапляють до наших рук. Лише їх склад і будова ми можемо вивчати безпосередньо, можемо чіпати, вимірювати, дробити, аналізувати, вивчати так само, як ми вивчаємо всі земні предмети. Решта небесні тіла ми вивчаємо непрямими шляхами, спостерігаючи їх видимі положення і руху, аналізуючи їх світло. Результати такого вивчення для неспеціаліста часто здаються недостовірними і тому не цілком його задовольняють, хоча в дійсності багато з цих даних набагато достовірніше, ніж наші уявлення про деякі частинах поверхні нашої власної планети, наприклад, про арктичні областях або нетрях Центральної Африки.
Інша обставина, завдяки якому метеори й метеорити привертають нашу увагу, - це те, що вони тісно пов'язані з низкою інших небесних утворень: з кометами, астероїдами, з зодіакальним світлом і з сонячною короною, з так званими темними туманностями в міжзоряному просторі, а також з утворенням рельєфу поверхні деяких небесних тіл, включаючи почасти і нашу Землю.
Нарешті, вивчення метеорів і метеоритів ми можемо розглядати як засіб для вивчення високих шарів земної атмосфери, які так цікавлять і вчених, і літакобудівників, і радистів, і навіть артилеристів, але які до недавнього часу були недоступні для безпосереднього вивчення.
Що ж нас цікавить при вивченні метеорів, що підлягає визначенню з спостережень?
Висота точок появи і зникнення метеорів над земною поверхнею, швидкість їх руху і її зміни, залежність цих величин від яскравості метеорів та їх зв'язок один з одним, число метеорів у різні години доби і протягом року, розподіл їх за яскравістю і за величиною, їх шлях у просторі до зустрічі з Землею ...
Один з найбільших радянських «ловців» падаючих зірок І.С. Астапович зареєстрував за 15 років своєї роботи близько 40000 метеорів.
Спостерігати метеори з користю для науки може кожний, тому що більшість спостережень метеорів проводиться неозброєним оком і не вимагає особливих знань. Навіть і інструменти для спостереження метеорів в більшості випадків можуть бути такі прості й скромні, що розташовувати ними може кожен любитель науки про небо.
Визначну роль у науці про метеорит зіграли любителі астрономії, такі, як Деннінг в Англії. У СРСР ціла організація любителів астрономії в складі Всесоюзного астрономо-геодезичного товариства займалася спостереженням метеорів. Ця організація відігравала велику роль у розвитку знань про метеорит і мала у своєму розпорядженні великим архівом спостережень. Такі організації є і за кордоном. Метеори інтенсивно вивчаються в обсерваторіях Чехії, США.
Вторгаючись в земну атмосферу, метеороіди взаємодіють з молекулами повітря. Ступінь цієї взаємодії та його наслідки багато в чому залежать від швидкості метеороїда.
Швидкості входу метеороідов в земну атмосферу укладені в інтервалі 11,2 - 72 км / с. Причому граничні Швидкість тікання швидкостей метеороідов визначаються так званої швидкістю тікання із Землі і з Сонячної системи (інакше кажучи, з відповідною другою космічною швидкістю). Швидкість тікання із Землі дорівнює 11,2 км / с, і жоден метеороїд не може увійти в земну атмосферу, маючи швидкість щодо руху Землі менше, ніж ця. Швидкість тікання з Сонячної системи на відстані Землі від Сонця дорівнює 42 км / с. Але оскільки швидкість орбітального руху Землі навколо Сонця становить приблизно 30 км / с, то, природно, максимально можлива швидкість відносно Землі у зустрічного метеороїда дорівнює приблизно 72 км / с. Це дуже велика швидкість: якщо переведемо її в більш звичні для нас одиниці - км / год, то отримаємо фантастичну швидкість - майже 260000 км / ч.
Завдяки високій швидкості навіть незначний за масою метеороїд володіє величезною кінетичною енергією. Кінетична енергія рушничного кулі масою 6,8 г складає 2 кДж, у той час як енергія метеороїда такої ж маси, що володіє швидкістю 72 км / с, дорівнює близько 20000 кДж. Влітаючи в земну атмосферу, таке тіло обрушує на зустрічні молекули повітря удар страшної сили. При цьому дістається і самого тіла: кожне зіткнення пригальмовує його стрімкий біг і трохи розігріває мізерно малий ділянка його лобовій поверхні. Чим глибше тіло проникає в атмосферу, тим частіше воно відчуває взаємодію молекул, кількість яких різко зростає з наближенням до поверхні Землі.
Згадайте, як дощові краплі «взаємодіють» з парасолькою. Спочатку на парасольку падають лише рідкісні перші краплі, але в міру посилення дощу краплі барабанять все частіше і частіше і, нарешті, переходять на суцільний злива. У метеороїда вже на висоті порядку 100 км сила опору молекул повітря створює тиск на кожен 1 см 2 поверхні тіла в кілька кг, а на висоті 60 км - У тисячі разів більше. Тому багато метеороіди піддаються механічному дробленню на окремі осколки. Тендітні тіла дробляться на великих висотах, міцні - на менших.
Надзвичайно швидко відбувається розігрів метеороїда. За лічені секунди, іноді частки секунди, температура його лобовій поверхні піднімається до 2000 - 3000 К, розплавлене метеорна речовина починає випаровуватися, створюючи навколо тіла щільне світиться газова хмара. Початок світіння хмари і сприймається нами як поява метеора. У момент найвищої швидкості випаровування яскравість метеора досягає найбільшого значення.
Зазвичай уздовж шляху метеора його яскравість зростає поступово до максимального значення, а потім зменшується до нуля. Але іноді спостерігаються раптові спалахи яскравості. Причина спалахів довгий час була предметом жвавих дискусій. Найбільш правдоподібно виглядала ідея, заснована на дробленні метеороїда на осколки. Сумарна поверхня безлічі осколків у багато разів перевищує поверхню батьківського тіла, що приводить до різкого збільшення швидкості випаровування метеорної речовини і, отже, до зростання яскравості метеора.
У ході зіткнень випарувалися атомів метеорної речовини з молекулами повітря відбувається не лише порушення, а й іонізація взаємодіючих частинок. У результаті відриву електронів від атомів і молекул уздовж шляху метеороїда утворюється плазмовий слід, що представляє суміш позитивних іонів і вільних електронів, які розсіюють радіохвилі. Ступінь розсіювання визначається кількістю електронів на одиничному ділянці шляху. Якщо концентрація електронів менше деякої певної величини, то радіохвиля вільно пронизує слід. Такі сліди називаються ненасиченими і існують частки секунди.
У насичених слідах концентрація електронів настільки велика, що радіохвиля, не проникаючи всередину сліду, відбивається від нього. Такі сліди існують десятки секунд, в окремих випадках навіть десятки хвилин. Іноді насичені сліди добре спостерігаються візуально.
Фізичні процеси, що протікають у метеорних слідах, складні і різноманітні. Вільні електрони, що володіють великою рухливістю, досить швидко втрачають свою свободу, стикаючись з позитивно зарядженими іонами або «прилипаючи» до нейтральних молекул повітря. Тим не менш, метеороіди різних розмірів настільки часто відвідують верхні шари атмосфери, що на деяких висотах електрони метеорного походження практично невичерпні.
Відомо, що в шарі Е іоносфери, на висотах 100 - 120 км , Вдень вільних електронів приблизно в 10 разів більше, ніж вночі. Нічого незвичайного в цьому немає, адже сонячне випромінювання діє як потужний іонізуючий агент. Однак було відмічено, що протягом ночі іноді спостерігаються раптові зростання електронної концентрації. Мало того, є неодноразові приклади збігу часу появи метеорів, які спостерігаються візуально, з піками іонізації в іоносферних шарі Є. Під час дії метеорного дощу Драконід в 1946 р . було відмічено появу дуже стійкого іонізаційного шару, який тримався кілька годин.
Таким чином, дрібні і великі метеороіди, безперервно «засмічуючи» земну атмосферу всякого роду домішками, впливають на її пилової та іонний склад. Цікаво, що ця обставина вдалося використовувати в практичних цілях. Ще в 40-х роках було відмічено, що іноді в момент появи яскравого метеора встановлювалася короткочасна радіозв'язок між передавачем і приймачем, віддаленими один від одного на тисячі кілометрів. Виникла ідея використовувати випадкові метеорні спалаху в якості каналів радіозв'язку на надвисоких частотах. Правда, практичне втілення іноді дуже простий і оригінальної ідеї виявляється пов'язаним з великою кількістю технічних складнощів.
Тим не менш, зараз існує досить багато станцій радіозв'язку, «експлуатують» метеори. Враховуючи специфіку роботи метеорного каналу (у середньому кілька десятків часток секунди кожну хвилину), передача і прийом інформації йде в прискореному темпі. Передана інформація, зашифрована в двійковому коді, міститься в спеціальному резервуарі. Як тільки «відкривається» метеорний канал зв'язку, в ефір надходить порція повідомлень, що передаються зі швидкістю до 10000 двійкових знаків у секунду. Прийнята інформація також надходить у накопичувач, а потім дешифрується. Така система в більшості випадків надійна і стійка. Так, наприклад, метеорна лінія зв'язку, що працює на вільний 8 м , Здатна забезпечити безперервну чітку роботу декількох телетайпів.

Глава 2. Методи спостереження метеорів
Візуальні спостереження метеорів неозброєним оком, є найдавнішим і найдешевшим методом спостережень, залишили глибокий слід в історії метеорної астрономії. Їх доступність і простота зіграли значну роль в накопиченні великих спостережних даних. На основі цих даних були відкриті метеорні потоки, визначені орбіти багатьох метеороідов, виявлено зв'язок метеорних роїв з кометами. В даний час візуальний метод зберігає деякий наукове значення, але в силу повсюдного розвитку більш точних інструментальних методів в основному застосовується лише астрономами-аматорами.
Спостереження слабких метеорів, недоступних неозброєному оку, астрономи проводили за допомогою бінокулярів і невеликих телескопів ще наприкінці XIX століття. Щоправда, з-за малого поля зору цих інструментів ймовірність виявлення навіть дуже слабкого метеора (а їх завжди у багато разів більше, ніж яскравих) невелика, що робить телескопічні спостереження дуже втомливими. Але завдяки багаторічним зусиллям спостерігачів - ентузіастів все-таки вдалося отримати певні відомості про чисельність слабких метеорів і їх радіанта.
На зміну візуальним методам прийшли фотографічні. Досліди застосування фотографії в астрономії були розпочаті ще в середині XIX століття. Через недостатню чутливості фотоемульсій першими сфотографували об'єктами були Сонце, Місяць, планети і кілька найбільш яскравих зірок. Але вже в 1882 р . англійської астроному Д. Гиллу вдалося отримати декілька фотопластинок, буквально усіяних зображеннями зірок. Натхненні успіхом Д. Гілла, брати Поль і Проспер Анрі в Парижі в тому ж році з успіхом використовували фотографічний метод для складання зоряних карт, поклавши початок зіркової фотографії.
Через три роки Л. Вейнік в Празі сфотографував перший метеор. Треба сказати, що спосіб фотографування метеорів відрізняється від фотографування інших астрономічних об'єктів. Коли ви досліджуєте галактику, зірку, комету або астероїд, ви наводите на цей об'єкт телескоп і фотографуєте його стільки часу, скільки вам це необхідно. При бажанні ви можете багаторазово повторювати це процедуру. Фотографувати таким чином метеори не вдається, оскільки невідомо, в який момент і в якій області небесної сфери може на мить з'явитися щодо яскраве метеор (правда, випадкові фотографії метеорів виходили в різних обсерваторіях світу, але наукового значення вони не мали). Необхідно направити в небо камеру з досить широким полем зору, відкривши затвор на весь час спостережень.
Навіть приблизне розуміння природи небесних об'єктів неможливо без уміння визначати відстані до них. Лише знання відстаней до тіл, що породжують метеори, дозволяє порахувати, скільки вони випромінюють енергії і які їхні маси. Тому ще в 1893 р . співробітник Єльської обсерваторії в США У. Елкін встановив кілька камер у двох пунктах, розділених відстанню 3 - 5 км , З метою визначити методом тріангуляції відстані до тіл, що породжують метеори, і їх висоти над поверхнею Землі. На одному з пунктів фотографування робили через обертовий «пропелер»-обтюратор, зроблений з велосипедного колеса. При обертанні обтюратор перекривав об'єктиви камер з кутовою швидкістю від 6 до 10 об / с, і на зображенні зображення виходило у вигляді переривчастої лінії, що дозволяло визначити швидкість метеороїда.
Ця робота тривала до 1909 р ., Проте результати її були частково опубліковані лише в 1937 р . У 1912 р . аналогічні роботи були розпочаті у Великобританії Ф. Ліндеманн і М. Добсоном, але тривали недовго, не давши істотних результатів. У нас в країні перші фотографічні спостереження з двох пунктів почалися в 1932 р . у Москві під керівництвом В.В. Фединского. Вони проводилися на двох камерах, розташованих на відстані 2 км один від одного. Перед об'єктивом однієї з них був встановлений обтюратор.
Всі ці піонерські роботи продемонстрували життєздатність фотографічних методів спостереження. У 1936 р . у Гарвардській обсерваторії Ф. Уіпл почав систематичні спостереження метеорів на двох камерах з полем зору 60'60 °, віддалених один від одного на 38 км . Незважаючи на те, що кількість сфотографованих метеорів було ще невелика, точність методу завдяки збільшенню базису досягла високого ступеня. Уіпла і його співробітникам вдалося визначити висоти, швидкості і орбіти метеороідов, зробити перші оцінки їх мас і отримати значення щільності атмосфери на висотах 80 - 100 км .
Наступним кроком у розвитку фотографічного методу стало створення ряду комплексів з декількох камер, названих метеорними патрулями. У 1938 р . перший метеорний патруль, що складається з чотирьох агрегатів за сім камер кожен, був створений в Радянському Союзі. У його розробці брали активну участь С.В. Орлов, В.В. Фединскій і І.С. Астапович. Патруль, виготовлений у Москві в Державному астрономічному інституті ім. П.К. Штернберга, був встановлений на астрономічної обсерваторії в Душанбе, яка славиться рекордною кількістю ясних ночей.
Під час другої світової війни астрономічні спостереження, в тому числі і метеорні, в багатьох країнах були перервані і поновилися лише в кінці 40-х років. До цього часу американець Д. Бейкер сконструював метеорних камеру супер-Шмідт, що володіє багатьма цінними якостями. При поле зору 55 ° камера була надзвичайно світлосильна, що дозволяло в достатку фотографувати слабкі метеори до зоряної величини 3 m. Оскільки камери мали цільове призначення і були дуже дорогі, їх виготовили всього 6 примірників, 4 з яких встановили в США, 2 - у Канаді. Трохи пізніше у Великобританії була створена схожа камера і встановлена ​​на відомій обсерваторії Джодрелл-Бенк. У СРСР, Чехословаччини та деяких інших країнах за допомогою метеорних патрулів активно велися спостереження більше яскравих метеорів (яскравіше 1 m).
Будь-яку камеру метеорного патруля можна перетворити на спектрограф, якщо помістити перед її об'єктивом скляну призму або дифракційні грати. Але метеорна спектрографію при значному схожості із зірковою має ряд особливостей, що ускладнюють отримання хороших спектрограм. При фотографуванні спектрів зірок телескоп, оснащений призмою або гратами, наводиться на зірку і надалі «стежить» за нею за допомогою годинникового механізму. Таким чином, зірка може експонуватися досить довгий час.
Метеор існує протягом часток секунди, і ніякими хитрощами ви не примусите його з'явитися знову. Крім того, хороший спектр вийде тільки в тому випадку, якщо напрямок руху метеора складе значний кут (прямий в ідеальному випадку) з напрямом дисперсії решітки. В іншому випадку спектр не вийде, оскільки всі лінії зіллються в одну пряму смугу.
До теперішнього часу отримано кілька тисяч спектрограм; в переважній більшості якість їх недостатньо висока, оскільки вони мають невелике дозвіл (багато ліній зливаються один з одним). Зрозуміло, бувають і чудові виключення. Так, один із спектрів, отриманий чеським астрономом З. Цеплехой, містить понад 1000 ліній.
Вже зазначалося, що швидкий рух метеорів ускладнює застосування класичних спостережень, добре розроблених в астрофізиці. Довго, наприклад, не вдавалося отримати істинний фотопортрет метеора; заважало його швидке рух.
Нарешті, в 1964 р . академік АН ТаджССР П.Б. Бабаджанов і одеський астроном професор Є.М. Крамер розробили метод, названий згодом методом миттєвої експозиції. У його основі лежить ідея зменшення часу фотографування метеорів за допомогою спеціально сконструйованого обертового затвора. Затвор, безперервно обертається електродвигуном, забезпечує періодичне фотографування об'єкту з частотою 50 експозицій у секунду. Тривалість кожної експозиції становить 0,00056 секунди. У середньому за одну ніч число таких експозицій сягає мільйона. Коли у поле зору камери виявляється метеор, то виходить від кількох одиниць до кількох десятків його миттєвих портретів.
Втілив ідею в життя талановитий душанбінський механік І.Ф. Малишев, який розробив унікальну конструкцію і своїми руками виготовив весь механізм до останнього гвинтика. За оманливою простотою його конструкторських і технічних рішень стояв не тільки точний розрахунок і професійна вправність, а й невловиме потойбічного віч натхнення майстра, відчуває тонку гармонію деталей і вузлів, що злилися в єдину бездоганну системи.
Після пуску 16 камер в Душанбе Малишев на прохання професора Крамера здійснив аналогічну конструкцію і в Одеській астрономічної обсерваторії.
Перші систематичні спостереження метеорів цим методом були розпочаті в Інституті астрофізики Академії наук Таджицької РСР. Для цієї мети використовувалися 16 нерухомих камер, оснащених новими затворами. Початок був невтішним; сотні широкоформатних негативів буквально «обмацували» вздовж і впоперек, і щоразу фініш пошуків розчаровував: на знімках нічого, крім густого «лісу» з добових слідів зірок, не було. На пам'ять не раз приходили дискусії з приводу ефективності нового методу. Тоді деякі фахівці вважали, що застосування дуже коротких експозицій не застосовується при фотографуванні метеорів. Тим не менш, спостереження проводилися регулярно в усі ясні безмісячні ночі, і матеріал ретельно проглядався.
І ось, нарешті, на шостий сотні знімків борошна очікування скінчилися. Метеори стали з'являтися. Спочатку це були лише слабкі невиразні штрихи, але потім, у міру того, як вдавалося сфотографувати більш яскраві метеори, картина змінилася. Вперше у світі були отримані істинні фотопортрети метеорів, які відрізнялися великою різноманітністю.
Надалі перед об'єктивами восьми камер були поміщені дифракційні решітки та отриманий перший миттєвий спектр метеора ...
Ще в кінці 20-х - початку 30-х років у СРСР, США і Японії було виявлено, що на поширення радіохвиль впливають епізодично виникають вогнища іонізації, породжувані прольотами метеороідов. Дійсно, при польоті метеороїда в атмосфері Землі випарувалися атоми метеорної речовини, стикаючись з молекулами повітря, втрачають електрони. На всьому протязі атмосферної траєкторії метеора створюється іонізаційний слід, який містить велику кількість вільних електронів. При достатній концентрації електронів радіохвиля, послана з Землі радіолокатором, відіб'ється від сліду, як від мініатюрної іоносфери або твердого тіла.
Під час другої світової війни потужні радіолокатори у Великобританії використовувалися для дальнього виявлення фашистських літаків і ракет «Фау-2». На перших порах персонал, що обслуговував систему, неодноразово потрапляв в халепу. Локатори реєстрували відбиття від рухомої цілі, піднімалася тривога, приводилися в бойову готовність знаряддя, з аеродромів злітали винищувачі, але ні ракет, ні ворожих літаків у небі не чинилося. Причина таких відображень продовжувала залишатися загадковою, поки одного разу момент відображення сигналу не співпав з появою боліда. Ситуація прояснилася, і працівники радіолокаційної служби розробили методику розпізнавання помилкових сигналів.
Після закінчення війни певний період часу засоби протиповітряної оборони продовжували працювати і «мимохідь» реєструвати відбиття від метеорних слідів. Було встановлено, що переважна кількість радіоотраженій виникає при абсолютно чистому небі, коли відсутні метеори, які можна сфотографувати або побачити візуально. Це могло означати, що радіолокатори здатні реєструвати значно слабші метеори, породжувані дрібними метеорними частинками. При цьому число радіометеоров набагато перевищувала кількість оптично спостережуваних метеорів.
Характерно, що іонізаційний слід, утворений метеором, руйнується не миттєво, і електрони у вільному стані в досить великій концентрації можуть існувати від декількох секунд до десятків і сотень секунд, тобто радіоотраженія від метеорного сліду тривають і після того, як метеорна тіло повністю випарувалося. Цим негайно скористалися дослідники верхньої атмосфери. Справа в тому, що метеорні сліди не залишаються нерухомими, а дрейфують під впливом верхнеатмосферних вітрів і тому є прекрасними джерелами інформації про швидкість і напрямах повітряних течій на висотах 60 - 120 км . Цей геофізичний аспект радіолокаційних спостережень метеорних слідів надзвичайно сильно стимулював розвиток цілої мережі метеорних радіолокаційних станцій на Землі. Як правило, за допомогою однієї і тієї ж станції паралельно вирішуються і завдання метеорної астрономії, та геофізичні завдання.
Спостереження метеорів за допомогою радіолокаторів проводяться тепер все ширше і ширше. Передавач потужністю до декількох тисяч кіловат посилає спрямовані хвилі, обертаючи свій промінь. Радіохвиля, потрапляючи на слід метеора, відбивається назад і зазначається час проходження сигналу, що дає відстань до метеора. Відстань від летить метеора до спостерігача міняється; змінюється також час проходження сигналу від різних точок шляху метеора.
На рис.3 схематично показано шляхи метеорів (I, III) та відповідна картина на екрані радіолокатора (IV). Форма кривої дозволяє визначити швидкість польоту. Легко зрозуміти, що швидше політ, тим швидше змінюється відстань до метеора і тим крутіше крива на екрані II, спрямована вершиною донизу. На малюнку наведено криві, що відповідають двом різним швидкостям руху. Нижня точка кривої зазначає час Т 0, коли метеор проходить на найкоротшому відстані від спостерігача. У вигляді кривої виходить запис з екрана польоту головної частини метеора, а запис залишається і розпливається сліду його - у широкої смуги (IV). Приклади таких записів дані на схемі IV внизу, правіше запису від трьох метеорів, з яких тільки метеор б минув спостерігача і віддалився. Метеори а й у залишили за собою сліди, поступово танули. Фактичний вид екрану радіолокатора показаний на нижніх фотографіях.
Хоча радіолокаційний метод спостережень метеорів дозволив отримати багато відомостей про дрібних метеорних тілах, особливо про їх кількість, його не можна вважати ідеальним засобом дослідження. По-перше, він поступається фотографічному методу за точністю визначення різних характеристик метеороідов, по-друге, не дозволяє отримувати дані про хімічний склад дрібних метеорних частинок (а це дуже важливо), по-третє, все-таки не дає наочної картини самого метеорного явища , що обмежує можливості детального дослідження індивідуальних метеороідов.
Дослідження метеорних тіл стало тепер доступно також за допомогою штучних супутників Землі і міжпланетних автоматичних станцій.
Ми можемо на ракетах реєструвати удари метеоритів. З різними, але великими швидкостями ці, найчастіше дрібні, частинки речовини борознять Сонячну систему. Ми можемо тепер визначати частоту зустрічей із ними ракети, їх розміри, маси та їх пробивну здатність.
У міжпланетному безповітряному просторі навіть досить дрібні частинки можуть пробити космічний корабель. Тоді вони позбавлять його герметичності, зашкодять апаратуру, можуть погубити екіпаж. У результаті досліджень на радянських штучних супутниках і космічних апаратах вперше було встановлено, що ця метеорна небезпека не така велика, як побоювалися. Супутники і станції подавали свої радіосигнали на Землю без завад протягом дуже довгого часу, тобто не були пошкоджені ударами метеоритів.
Для вивчення міжпланетних метеорних частинок застосовували різні методи. Одні апарати накопичували енергію ударів метеорних тіл. За допомогою запам'ятовуючих пристроїв і телеметрії вони повідомляли на Землю сумарну потужність цих ударів. Інші прилади реєстрували окремо кожен удар або їх частоту і т.д.
Іноді автоматичні станції зустрічали потоки метеорних тіл, циркулюючих навколо Сонця по певній орбіті. Кількість їх в одиниці об'єму змінювався з часом. За тисячу секунд на 1 м 2 відзначалося два удару часток з середньою масою 5 × 10 - 9 г , А частинок більших було раз на п'ять менше. Одного разу частота ударів зріс в 10000 разів.
Ці дрібні і численні удари реєструвалися чутливими приладами, але вони не шкодили міжпланетної лабораторії. З більш ж великими метеорними тілами міжпланетні станції, мабуть, не стикалися і небезпека з їх боку не така вже велика. Втім, можливо, що сигнали міжпланетної станції, запущеної в СРСР у 1962 р . до Венери, припинилися достроково внаслідок зіткнення її з метеоритом.

Список використаної літератури
1. Воронцов-Вельямінов В.П. Нариси про всесвіт. - М.: Наука, 1980. - 672с.
2. Гетьман В.С. Онуки Сонця. - М.: Наука, 1989. - 176 с.
3. Кузнєцова Л.І. Вісники всесвіту. - М.: Знание, 1980. - 160 с.
4. Цесевич В.П. Що і як спостерігати на небі. - М.: Наука, 1984. - 304 с.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Астрономія | Реферат
78.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Форми статистичного спостереження Види та способи спостереження Помилки спостереження та спосо
Комети і метеори
Метеори і метеорити
Електрофонів боліди
Боліди і метеорити
Статистичне спостереження
Статистичне спостереження 3
Соціологічне спостереження
Статистичне спостереження 4
© Усі права захищені
написати до нас