Космическая мелочь
Подавляющее большинство метеорных тел принадлежит Солнечной системе. Это стало ясно, как только удалось по результатам наблюдений метеоров определить их орбиты. Подобно планетам, их спутникам, астероидам и многим кометам, метеорные тела движутся в пространстве вокруг Солнца по замкнутым эллиптическим орбитам. Это весьма существенно, поскольку эти тела могли бы приходить к нам и из глубин межзвездного пространства, но тогда бы их орбиты имели формы гипербол, а не эллипсов.
В современных каталогах число гиперболических орбит метеорных тел ничтожно, да и достоверность их весьма проблематична. По-видимому, в большинстве случаев получение гиперболических орбит связано с погрешностями, неизбежными при обработке наблюдательных данных. Конечно, об этом можно только глубоко сожалеть, поскольку межзвездные частицы, порождая метеорные явления в земной атмосфере, могли бы рассказать о себе немало интересного. Представьте себе на минутку, что Тунгусское явление порождено межзвездным телом!
Впрочем, пока и природа нашей собственной космической «мелочи», обитающей в Солнечной системе, остается достаточно загадочной, несмотря на полуторавековое ее изучение. Тем не менее многие факты все-таки удалось связать единой логической нитью. Уже в 30-х годах прошлого столетия, т. е. в самом младенческом возрасте метеорной астрономии, было открыто несколько активных, регулярно действующих потоков, и в их числе Персеиды. В 60-х годах Дж. Скиапарелли, с удивительной точностью вычисливший орбиту Персеид, установил ее идентичность с орбитой кометы Свифта — Туттля, открытой в 1862 году, и тем самым впервые указал на возможность взаимосвязи метеороидов с другими телами Солнечной системы.
Последовавшее далее установление тесной связи потока Леонид с кометой Темпеля — Туттля, наблюдавшейся впервые в 1866 году, и Лирид — с кометой 1861 I укрепило эту точку зрения. На основе многочисленных наблюдений сложилось правильное представление о том, что действие метеорных потоков обусловлено прохождением Земли через сгущения метеорных тел, встречающихся на ее пути (вспомните, как мы проезжаем на автомобиле сквозь клубы пыли). Такие сгущения получили название метеорных роев. Каждый рой состоит из множества метеорпых тел различных размеров, движущихся вокруг Солнца по почти параллельным путям. При этом поперечники роев могут достигать десятков миллионов километров. Прямо, какие-то «миниастероидные пояса».
При пересечении такого роя Землей метеорные тела, вторгаясь в земную атмосферу, порождают в ней поток метеоров, имеющих общий радиант и близкие скорости движения. Как уже отмечалось, метеорный поток и связанный с ним рой метеорных тел называют по созвездию, в котором расположен радиант. Например, радиант Персеид находится в Персее, Орионид — в Орионе, Акварид— и Водолее (по-латыни — «Аквариус»), Тауриды — в Тельце (по-латыни — «Таурус»), Дракониды — в Драконе и т. д.
Рассказывать подробно обо всех потоках нет необходимости. Хотелось бы обратить внимание на поток Персеид. Его действие охватывает довольно значительный период: приблизительно с 25 июля по 20 августа. Ночи с 10 по 13 августа наиболее богаты метеорами. Максимальное их число обычно наблюдается в предутренние часы 12 или 13 августа. В те «счастливые» для профессионалов и любителей годы, когда на максимум действия потока приходится безлунный период (как это было в 1988 году), даже неопытный наблюдатель, находясь за чертой города в неосвещенном месте, сможет за два предрассветных часа увидеть несколько десятков ярких метеоров.
Еще в 1925 году были опубликованы данные, свидетельствующие о весьма почтенном возрасте потока Персеид, некоторые вехи в «биографии» которого удалось проследить более чем на 1200 лет назад. Естественно, что ежегодно «падения звезд» не оставались незамеченными, и даже церковь не обошла их своим вниманием. По имени святого, день которого праздновали 10 августа, метеоры потока Персеид назывались «слезами Святого Лаврентия». И чем больше выпадало «огненных слез», тем усерднее молились прихожане.
О чем же говорит тот факт, что поток наблюдается регулярно ежегодно более 1000 лет, и всякий раз, когда Земля пересекает орбиту роя, наблюдается много ярких метеоров? А говорит это о том, что метеорные тела равномерно рассеяны вдоль орбиты этого роя.
Предполагаемая родоначальница роя — комета Свифта — Туттля делает один оборот вокруг Солнца приблизительно за 120 лет. В момент открытия кометы в 1862 году она была чрезвычайно слабой, а в 1982, когда ожидалось ее возвращение к Солнцу, она не была обнаружена. Раз на таком длинном пути (период 120 лет!) метеорные тела распределены равномерно, то, следовательно, комета начала разрушаться очень давно, и рой, состоящий из продуктов этого разрушения, очень старый.
Если успешному визуальному или фотографическому наблюдению потока Персеид могут помешать только Луна и плохая погода (городскую подсветку мы в счет не берем, поскольку ради такого случая можно выехать за город), то возможные наблюдения Леонид могут состояться лишь накануне XXI века, в ноябре 1998— 2000 годов. В отличие от Персеид Леониды относятся к молодым роям, в которых метеорные тела не рассеяны равномерно по всей орбите, а сконцентрированы в одном месте недалеко от кометы-родоначальницы и движутся в пространстве плотным клубком (со временем рой рассеется вдоль всей орбиты).
Очевидно, что метеоры потока Леонид будут наблюдаться в изобилии лишь в те годы, когда Земля, пересекая орбиту роя, столкнется со сгущением метеорных тел. Мы уже знаем, что это происходит приблизительно раз в 33 года (например, метеорные дожди в 1833 и 1866 годах). Вообще-то каждый раз Земля пересекает различные участки сгущения роя на протяжении приблизительно трех лет. Так, последний раз Леониды наблюдались в период с 1965 по 1967 годы. Пик активности пришелся на 17 ноября 1966 года, однако Земля только краешком коснулась плотной части роя, и метеорный дождь наблюдался лишь в отдельных районах земного шара. Кстати, сотрудникам некоторых советских полярных станций посчастливилось стать свидетелями этого редкого явления.
В одном из американских штатов удача выпала на долю студентов, проводивших визуальные наблюдения Леонид. Вначале они с помощью секундомеров фиксировали моменты пролета метеоров и наносили их траектории на звездные карты. Затем у них уже не хватало времени на эти операции, и они стали просто подсчитывать количество увиденных объектов. А когда небо буквально запылало тысячами метеоров, счастливцы, бросив счет, потрясенные смотрели на творящееся перед ними чудо! Но, к сожалению, многие обсерватории мира оказались вне сферы наблюдения дождя.
Любопытным примером родственной связи различных небесных объектов является почти детективная история кометы Бизлы и метеорного роя Биэлид, или Андромедид, как его еще называют по радианту потока, расположенному в созвездии Андромеды. Комета была открыта морским офицером Ц. Биэлой в 1826 году. Ее период обращения вокруг Солнца составлял 6,6 года, и она снова наблюдалась в 1832 году. В 1839 году из-за неблагоприятного расположения на небе комета не наблюдалась и угодила в список потерянных. И вот, появившись снова в конце 1845 года, она вдруг па глазах у многочисленных наблюдателей разделилась на две части, причем одна из них становилась все ярче и ярче, образуя длинный хвост. Это была очень впечатляющая картина. Через 6 лет обе «субкометы» были хорошо видны, но уже в последний раз.
В дальнейшем самые тщательные поиски не принесли результата: комета исчезла навсегда, и казалось, что в ее истории можно смело дописывать заключительную страницу. Однако в 1872, 1885, 1892 годах в моменты пересечения Землей кометной орбиты наблюдались интенсивные метеорные дожди. Вот оно что! Комета вновь напомнила о себе; проявившись в новом качестве, она пополнила каталог активно действующих периодических метеорных потоков. И вдруг все кончилось: устроив в 1899 году прощальный звездный фейерверк, совсем юный метеорный поток внезапно пропал без вести.
Может быть, кто-то из вас, закончив университет, посвятит себя астрономии и займется поисками пропавшего героя. Скорее всего, какая-то из планет «перехватила» его, и вам придется выяснить, какая и надолго ли?
Вы, вероятно, обратили внимание, что обилием метеорных дождей природа особенно щедро баловала астрономов в прошлом веке. Нынешнее столетие в этом смысле оказалось заметно беднее. За истекшие 90 лет наблюдались, по существу, лишь два крупных метеорных дождя в 1933 и 1946 годах, порожденные потоком Драконид (поток Леонид 1966 года носил, как уже указывалось, локальный характер). Наиболее богатая информация была собрана в 1946 году, когда в среднем визуально наблюдалось до 6000 метеоров в час.
Однако с тех пор поток Драконид, подобно Биэлидам, почти сошел со сцены. Ожидаемые возвращения его в 1959 и 1973 годах оказались крайне разочаровывающими: 1—2 метеора в час. Наибольшее огорчение любителям астрономии принес 1973 год, когда во многих странах широко афишировалось это редкое явление природы. В ночь на 10 октября многомиллионный Токио, погруженный во мрак, не сомкнул глаз в ожидании звездного дождя. Однако небо оказалось неумолимым. Земля с метеорным роем разошлись «как в море корабли». Последняя попытка была сделана в октябре 1985 года при очередном возможном сближении с роем. В какой-то мере повторилась история Леонид 1966 года: лишь на Дальнем Востоке наблюдали подобие дождя Драконид, что называется, не шедшим ни в какое сравнение с грандиозным явлением 1946 года. Правда, условия наблюдения в СССР были неблагоприятными: максимум потока пришелся на дневные часы. Поэтому наибольшие надежды возлагались па всепогодный радиолокационный метод регистрации, метеоров.
Гравитационные планетные возмущения непрерывно раскачивают орбиту кометы Джакобини — Циннера, меняя ее ориентацию в пространстве. Именно эта причина лишает нас великого удовольствия оказаться свидетелями уникального небесного явления. И это тем более достой-по огромного сожаления, что метеорные тела роя Драконид по своим физическим характеристикам отличаются от всех своих «собратьев».
Одной из самых загадочных комет является комета Энке. Так вот, с этой кометой связан метеорный рой Таурид, порождающий поток метеоров, действие которого охватывает почти целый месяц — с 26 октября по 22 ноября. Поток не имеет ярко выраженной даты максимума активности, но число метеоров несколько возрастает с 3 по 10 ноября. Орбиты кометы и роя похожи как две капли воды, но в пространстве они расположены но в одной плоскости, а под углом 15° друг к другу.
Этот факт давал повод усомниться в реальности связи роя Таурид с кометой Энке. Однако почти фантастическое сходство орбит (их форм и размеров) не давало астрономам покоя. Не может быть, чтобы оно было случайным, думали они. Подробные исследования, выполненные американским астрономом Фредом Уиллом в 1940 году, показали, что переориентация орбит произошла под влиянием возмущения больших планет. Всесильное возмущение больших планет! То самое, которое не позволило сформироваться Фаэтону...
Уилл пришел к выводу, что Земля встречается с роем Таурид не только осенью в октябре — ноябре, но и летом в конце июня — начале июля, и действие этой летней ветви незаметно только потому, что оно приходится на дневное время. Конечно же, скептики оказались тут как тут: не может быть. Проверить-то результат Уилла все равно нельзя... По через 7 лет вывод Уилла блестяще подтвердился: с помощью радиолокационных наблюдений, для которых «белый день» — не помеха, был обнаружен дневной поток — Бета-Тауриды.
Дважды в году Земля встречает и рой метеорных тел, связанных с кометой Галлея. Свидетелями первой встречи мы становимся в начале мая, наблюдая майские Аквариды, второй — в конце октября при наблюдении Орионид.
Перечисленных примеров достаточно, чтобы убедиться, что кометы и определенная часть метеорного вещества, содержащегося в роях, «по-родственпому» связаны друг с другом.
Однако даже не для всех крупных метеорных роев обнаружены кометы-родоначальницы. Наиболее ярким представителем является рой Геминид, ежегодно порождающий метеорный поток в первой половине декабря с максимумом 13 декабря. Рой имеет орбиту меньших размеров, чем орбиты любой из сотен известных комет, и самый короткий период, равный 1,6 года.
Отсутствие кометы на современной орбите Геминид вполне объяснимо: от частых прохождений вблизи Солнца она могла полностью разрушиться за несколько десятков лет. Другое дело — существовала ли она вообще? И хотя пример кометы Энке такой возможности не исключает, отсутствие правдоподобного механизма, разрешающего полное «переселение» комет во внутренние области планетной системы, толкает на поиски иных возможных путей. Правда, недавно был открыт астероид Фаэтон с орбитой, похожей на орбиту Геминид.
До сих пор наше знакомство с «метеорным населением» Солнечной системы ограничивалось метеорными роями. Однако метеороиды, объединенные в рой, составляют лишь малую долю межпланетного метеорного вещества. Подавляющее большинство твердых тел — от мельчайших пылинок до валунов — составляют метеороиды спорадического фона. Вторгаясь в земную атмосферу, они порождают спорадические (случайные) метеоры. Будучи наблюдаемы круглый год, они не имеют ярко выраженных эпох активности.
Метеороиды спорадического фона движутся вокруг Солнца в том же направлении, в котором движутся все планеты и астероиды (такое движение называется прямым). По этой причине подавляющее их большинство догоняет Землю, вторгается в ее атмосферу с малой относительной скоростью, порождая слабые метеоры, недоступные ни оптическим, ни радиолокационным средствам наблюдения. Исключения составляют массивные метеороиды, порождающие яркие метеоры и болиды, однако их доля в общем спорадическом балансе ничтожна.
Помимо роев и спорадического фона обнаружено существование обширных групп слабо связанных друг с другом метеороидов, называемых метеорными ассоциациями. По внешним признакам ассоциации очень напоминают сильно разреженные метеорные рои и являются как бы промежуточными звеньями между роями и спорадическим фоном. Согласно современным представлениям спорадические метеороиды представляют собой продукт распада как комет, так и астероидов. Пока накоплено значительно больше фактов, подтверждающих кометный вариант образования спорадического фона. Достаточно правдоподобной выглядит следующая эволюционная цепочка: кометы — метеорные рои — ассоциации — спорадический фон.
Что же касается астероидного варианта, то пока не обнаружено роев астероидного происхождения, хотя поиски в этом направлении ведутся. Однако наличие метеоритов, представляющих собой осколки астероидов, и астероидных орбит в каталогах спорадических метеоров свидетельствует о том, что астероидное вещество может пополнять метеорный спорадический фон.
Факт резкого возрастания числа метеороидов с уменьшением их размеров свидетельствует об обилии мельчайших (пылевых) частиц в межпланетном пространстве. Первым доказательством этому служит явление зодиакального света. Это явление, может быть, обусловлено рассеянием солнечного света на мельчайших пылинках или на свободных электронах. Об этом свидетельствует подобие спектра зодиакального света солнечному спектру.
Первым, кто высказал мысль о космической природе зодиакального света в противовес идее о его атмосферной природе, был Джованпи Доменико Кассини, наблюдавший зодиакальный свет еще в 1683 году. Тот самый Кассини, который открыл знаменитую щель в кольцах Сатурна и предположил, что кольцо состоит из множества очень мелких тел. Кстати, будучи первоклассным наблюдателем, Кассини определил с высокой точностью периоды осевого вращения Юпитера и Марса, открыл спутники Сатурна Рею, Япет, Тетис и Диону, составил подробную карту Луны, провел многочисленные наблюдения спутников Юпитера, по которым составил известные таблицы, оказавшиеся полезными не только в прикладном смысле, например для морской навигации, но и явившимися наблюдательной основой для пионерской оценки еще в 1676 году датским астрономом Оле Ремером такой фундаментальной мировой константы как скорость света.
Наиболее успешно наблюдение зодиакального света можно проводить в тропиках. Приблизительно через час после захода Солнца на западной части неба вырисовывается свечение (по яркости близкое к Млечному Пути), имеющее вид равнобедренного треугольника с основанием у горизонта. Большая часть этого треугольника простирается вдоль полосы зодиакальных созвездий, по которой происходит видимое перемещение Солнца, больших планет и Луны.
Результаты тщательных измерений, проведенных в последнее время, показали, что около 20% зодиакального света поляризовано, причем поляризация создается в основном пылевыми частицами.
Пополнение зодиакального облака пылевыми частицами обусловлено влиянием различных факторов на их движение и прежде всего планетных возмущений и давления света. Причем возмущающее действие планет может быть настолько сильным, что оно оказывается способным не только изменить орбиты пылинок, но и привести к их падению на планету. На поверхность Земли по различным оценкам в год оседает до 40 000 тонн космического вещества.
Не захваченные планетами пылинки подвергаются следующему медленному испытанию. При движении вокруг Солнца передняя часть пылинки получает больше солнечной радиации, чем задняя, но в пространство пылинка отдает энергию равномерно во все стороны. Процесс вызывает постепенное торможение пылинки, приводящее к уменьшению радиуса ее орбиты. Под влиянием этого эффекта, называемого эффектом Пойнтинга — Робертсона, межпланетные частички по спирали приближаются к Солнцу и в конце концов падают на его поверхность. Это происходит тем быстрее, чем меньше размеры и плотность частички. Например, каменный шарик радиусом 1 см, движущийся на расстоянии 1 а. е. от Солнца, упадет на него через 20 млн лет. Каменной пылинке радиусом 10 мкм, расположенной в поясе астероидов, понадобится для этого 45 тыс. лет. Для сравнения скажем, что астероид радиусом 1 км падал бы в миллиард раз дольше, если бы, конечно, переизлучал энергию равномерно во все стороны.
Поскольку зодиакальное облако постоянно подвергается действию эффекта Пойнтинга — Робертсона, оно должно непрерывно истощаться из-за падения пылевых частиц на Солнце. По данным академика В. Г. Фесенкова, полное истощение должно было бы наступить через 100 тыс. лет. Источниками, постоянно пополняющими пылевой материей зодиакальное облако, по-видимому, являются метеорные рои и спорадический фон, порождаемые кометами и астероидами.
Все небесные тела, движущиеся вокруг Солнца, испытывают на себе давление солнечного света. Так, например, его действие на Землю в 10 000 млрд раз уступает по силе гравитационному притяжению Земли к Солнцу. Но для пылинок размером менее 10~4 см этот фактор действует весьма эффективно. Оказываемое на них давление света сообщает им движение, направленное от Солнца, и в итоге выметает их за пределы Солнечной системы.
В очень темную ночь в области неба, противоположной Солнцу, можно обнаружить слабое рассеянное пятно света, называемое противосиянием. Его максимальная яркость невелика: она эквивалентна яркости двухсот звезд 10-й звездной величины. Как показали исследования, противосияние обусловлено рассеянием солнечного света на мельчайших пылинках, выталкиваемых давлением света в противоположную от Солнца сторону.
В заключение этого параграфа о мельчайших астрономических объектах коснемся интересного вопроса, связанного с тандемом комета — метеоропды. Ранее мы подошли к эволюционной цепочке: комета — рой — ассоциация — спорадический фон. Однако наличие короткопериодических роев и практически полное отсутствие соответствующих им комет дает повод некоторым исследователям сомневаться в ее однозначности. В частности, шведский астрофизик X. Альвен отстаивает идею о том, что метеорные рои являются не продуктами распада, а источниками образования кометных ядер. Однако в настоящее время эта точка зрения большинством специалистов по малым телам системы не разделяется, а некоторые ее принципиальные положения представляются недостаточно обоснованными.
Кроме того, сейчас развивается представление о том, что некоторые рои могут иметь астероидную природу. Но этот вопрос еще требует детального исследования.
|
|
Читайте в рубрике «Mетеоры и метеориты»: |