Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы космогонии малых тел 16
1.1. Проблема космического мусора естественного происхождения. Кометы как источник космического мусора 16
1.2. Данные наблюдений как входная информация математических моделей 28
1.3. Методы моделирования загрязнения околоземного пространства 33
1.4. Обзор средств визуализации 39
1.4.1. Программные средства формирования двумерных объектов40
1.4.2. Средства формирования трехмерных изображений (3D-объектов) 44
1.4.3. Прикладные средства разработки систем визуализации (OpenGL) 47
Глава 2. Модели дезинтеграции малых тел Солнечной системы 51
2.1. Вероятностно-статистическая модель дезинтеграции малых тел 51
2.2. Метод вероятностных карт 54
2.3. Выбор объектов естественного происхождения для моделирования 59
Глава 3. Технология визуализации орбит фрагментов дезинтеграции малых тел 62
3.1. Основные положения 62
3.2. Принципы построения технологии 63
3.2.1. Дезинтеграция объекта 65
3.2.2. Построение графиков по результатам моделирования 67
3.2.3. Визуализация результатов моделирования 71
3.2.4. Автоматическая каталогизация входных и выходных данных технологии 84
3.3. Описание технологии 85
Глава 4. Применение технологии визуализации при моделированиии метеороидных комплексов 102
4.1. Модельные метеороидные комплексы кометы Галлея 102
4.2. Модельные метеороидные комплексы кометы Темпеля-Туттля 115
4.3. Модельные метеороидные комплексы кометы Понса-Виннеке125
4.4. Возможные метеороидные комплексы кометы Джакобини-Циннера 133
4.5. Обобщенный анализ результатов визуализации для четырех комет 141
Заключение 144
Литература
- Методы моделирования загрязнения околоземного пространства
- Выбор объектов естественного происхождения для моделирования
- Построение графиков по результатам моделирования
- Модельные метеороидные комплексы кометы Темпеля-Туттля
Введение к работе
Актуальность
В настоящее время достижения в области компьютерных технологий приобретают большое значение для различных отраслей науки и техники, в том числе и для современной астрономии. Актуальность данной работы определяется несколькими факторами:
Современные аппаратные средства на базе высокоскоростных процессоров и программные средства обработки графической информации позволяют создавать компьютерные технологии с использованием средств визуализации результатов моделирования различных процессов.
Математическое моделирование порождает большие объемы информации, требующие обработки и осмысления. Выполнить эту работу без современных компьютерных средств невозможно, поэтому возникают новые методы исследований на базе компьютерной обработки информации.
В задачах небесной механики все больше используются вероятностно-статистические методы и стохастические подходы, поскольку классические методы не дают ответа на многие вопросы образования и эволюции космических объектов.
В обществе возрастает практический интерес к источникам засоренности космического пространства, одним их которых являются кометы. Это обусловлено, с одной стороны, дальнейшим освоением космоса, с другой - проблемами безопасности жизни на Земле, с третьей - большим объемом накопленных наблюдательных данных о малых небесных объектах.
Выброс вещества при распаде малых тел приводит к появлению большого числа фрагментов, образующих метеороидные комплексы сложной
структуры. Концепция непрерывного формирования межпланетного комплекса малых тел подтверждается результатами наблюдений за объектами Солнечной системы. Число открытых и каталогизированных объектов стремительно возрастает. При таком большом объеме информации сложно выявить тенденции развития межпланетного комплекса малых тел без использования современных компьютерных технологий.
В исследованиях динамической эволюции метеороидных комплексов применяются вероятностные модели дезинтеграции малых тел Солнечной системы. Стохастические методы моделирования таких задач порождают большие информационные массивы, которые сложно анализировать без дополнительных преобразований. Одним из способов решения этой задачи является визуальное отображение результатов моделирования. Графические образы используются при концептуальном изучении поведения небесного объекта на больших временных рядах [130].
Фирменные пакеты программ типа MathCad, MS Excel, Maple, Mathe-matica [46, 47, 52], используемые для графического представления данных, не обеспечивают обработку больших объемов информации за приемлемое время. Выбор данных для построения нужных графиков приходится делать в режиме диалога, что создает определенные трудности при анализе результатов моделирования, имеющих сложную структуру. Однообразные и монотонные операции в процессе преобразовании данных приводят к возникновению трудно выявляемых ошибок, что может существенно исказить форму графиков и повлиять на их дальнейшую интерпретацию. При визуальной обработке данных удобнее анализировать сразу несколько графиков по различным параметрам, значения которых могут существенно различаться [23], или оперировать пространственными графическими образами.
Возможным решением в этом случае является разработка компьютерных технологий, включающих в себя программы моделирования процессов,
обработку результатов, представление полученных данных в виде графиков и трехмерных изображений, автоматическую каталогизацию входных данных моделей, выходных данных моделирования и графических объектов. Современные средства вычислительной техники и программного обеспечения позволяют создавать технологии с удобным визуальным интерфейсом для последующего использования в прикладных исследованиях.
Цели и задачи настоящей работы
Целью настоящей работы является модификация методологии проведения исследований динамики траекторий небесно-механических систем, возникающих при вероятностно-статистическом моделировании дезинтеграции малых небесных тел, и визуализация орбит образовавшихся метео-роидных комплексов на базе современных компьютерных технологий.
Практическая реализация этой задачи приводит к разработке новой компьютерной технологии обработки результатов вычислительного эксперимента с использованием численных схем Монте-Карло.
Работа выполнялась по следующим направлениям:
разработка и обоснование технологии обработки данных вероятностно-статистической модели дезинтеграции малых небесных тел;
разработка форм представления результатов вычислительного эксперимента в двухмерной и трехмерной графике для анализа динамической эволюции траекторий фрагментов дезинтеграции небесных объектов;
разработка комплекса программ, реализующего данную технологию, с использованием технологии визуального программирования;
компьютерное моделирование процесса эруптивного выброса с поверхности кометы и визуализация структуры нового образования, сформированного фрагментами дезинтеграции;
5) анализ результатов визуализации орбит метеороидных комплексов, образовавшихся при вероятностно-статистическом моделировании дезинтеграции конкретных комет. Основной метод выполнения работы — теоретические исследования на основе методов вероятностно-статистического моделирования и вычислительного эксперимента с использованием наблюдательных данных при анализе эволюции траекторий фрагментов дезинтеграции для конкретных небесных объектов естественного происхождения.
Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые:
модифицирован и адаптирован к современным вычислительным средствам алгоритм проведения вычислительного эксперимента на основе вероятностно-статистического моделирования дезинтеграции малых тел Солнечной системы;
разработана и доведена до практической реализации компьютерная технология визуализации результатов вычислительного эксперимента;
разработан способ представления структуры населенности космического пространства фрагментами дезинтеграции малых небесных тел с эллиптическими орбитами;
получены визуальные образы пространства, заполненного возможными метеороидными комплексами, образуемыми орбитами фрагментов дезинтеграции конкретных небесных объектов;
по визуальным изображениям определен диапазон скоростей выброса вещества из родительского тела, при котором возможно пересечение образуемого метеороидного комплекса с орбитой Земли, для проведения прогностической оценки метеороидной опасности для орбиты Земли, возникающей со стороны этого комплекса при дезинтеграции конкретного небесного объекта;
получена качественная картина наиболее опасных зон метеороидного воздействия вблизи Земной орбиты на примере конкретных небесных тел (кометы Галлея, Темпеля-Туттля, Джакобини-Циннера, Понса-Виннеке). Научная и практическая значимость.
Практическая значимость работы лежит в области обеспечения безопасной жизнедеятельности на Земле. Разработанная технология визуального отображение результатов вероятностно-статистического моделирования дезинтеграции малых тел Солнечной системы позволяет быстро и качественно обработать данные вычислительного эксперимента и представить их в виде зрительных образов, которые автоматически архивируются. Эта технология позволяет получать и анализировать зрительные образы многих объектов на одном изображении. Результаты работы могут быть использованы для следующих целей:
концептуального изучения поведения одного небесного объекта на больших временных рядах;
изучения поведения ряда небесных объектов для определения зон взаимного влияния;
определения структуры населенности пространства фрагментами дезинтеграции космического мусора естественного происхождения;
определения возможно опасных зон метеороидного воздействия вблизи орбиты Земли;
идентификации наблюдательных данных с известными метеорными потоками.
Сведения такого характера могут быть использованы как для понимания строения и эволюции Солнечной системы, так и для координации космических миссий и прогноза метеороидной опасности. Данная работа позволяет решить ряд проблем, связанных с развитием научных идей К.Э. Ци-
олковского о завоевании человеком околосолнечного пространства. Важным практическим результатом является формирование наглядных образов представления данных.
На защиту выносится;
технология обработки данных вычислительного эксперимента с трехмерной визуализацией конечного результата;
проблемно-ориентированный комплекс программ вычислительного эксперимента для задачи дезинтеграции малых небесных объектов, динамической эволюции фрагментов родительского тела, определения структур образовавшихся метеороидных комплексов, обработки и визуализации полученных результатов;
структура метеороидного комплекса, образовавшегося при эрупции вещества с поверхности малых небесных тел, движущихся по эллиптическим орбитам;
схема проведения качественной оценки метеороиднои опасности в окрестности орбиты Земли со стороны метеороидных комплексов, образуемых при дезинтеграции конкретных небесных объектов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:
научной конференции «XXXIII научные чтения, посвященные разработке творческого наследия К.Э.Циолковского» (г. Калуга, 15-18 сентября, 1998 г.);
научной конференции «XXXIV научные чтения, посвященные разработке творческого наследия К.Э.Циолковского» (г. Калуга, 14-16 сентября, 1999 г.)
научной конференции «Околоземная астрономия XXI века (г. Звенигород, 21-25 мая, 2001 г.);
научной конференции «Международное сотрудничество в области астрономии: состояние и перспективы» (МГУ-ГАИШ, г. Москва, 25 мая-2 июня, 2002 г.);
8-ой международной конференции «Системный анализ и управление» (Крым, Евпатория, 29.06-06.07.2003 г.);
Всероссийской астрономической конференции ВАК-2004 «Горизонты Вселенной» (МГУ-ГАИШ, г. Москва, 3-Ю июня, 2004 г.);
9-ой международной конференции «Системный анализ и управление» (Крым, Евпатория, 4-1 Іиюля 2004г.);
научном семинаре в ИНАСАН РАН (г. Москва, 24 ноября 2004 г.).
Диссертация основана на цикле работ, выполненных автором в 1998-
2004 гг. В совместно опубликованных статьях весь объем работ выполнен автором при научном руководстве и консультациях по вопросам постановки задачи и интерпретации результатов визуализации профессора, доктора физико-математических наук Н.В. Куликовой. Основные результаты опубликованы в 10 работах:
Куликова Н.В., Тищенко В.И. Дезинтеграция тела переменной массы: некоторые результаты компьютерного эксперимента, /Тезисы докладов конф. «XXXIV Научные чтения, посвященные разработке творческого наследия К.Э. Циолковского», г. Калуга // М.: ИИЕТ РАН, 1999. С. 142-143.
Тищенко В.И. Динамическая эволюция кометы Галлея по результатам компьютерного моделирования /Сб. трудов конф. «Околоземная астрономия XXI», 21-25 мая, Звенигород.//М.: ГЕОС,2001.С. 216-220.
Куликова Н.В., Тищенко В.И. Компьютерные технологии для обработки и представления результатов моделирования и данных астрономических наблюдений. I. Двухмерное графическое
представление /Тезисы докладов конф. «Международное сотрудничество в области астрономии: состояние и перспективы», МГУ-ГАИШ 25 мая-2 июня 2002 // М.: ASTRO, 2002.
Куликова Н.В., Тищенко В.И. Компьютерные технологии для обработки и представления результатов моделирования и данных астрономических наблюдений /Proceedings of Intern. Astronomical Conf. «Comets, asteroids, meteors, meteorites, astroblemes, craters»// Vinnytsia, 2003. С 314-317.
Kulikova N.V., Tischenko V.I. Computer technologies for processing and presenting simulation results and astronomical observational data II Astronomical and Astrophysical Transaction V.22, N. 4-5, 2003. P. 535-541.
Тищенко В.И., Куликова H.B. Компьютерная технология визуализации результатов моделирования в задаче дезинтеграции малых тел /Сборник тезисов 8-й международной конф. «Системный анализ и управление» // Евпатория, 2003. С. 179-180.
Тищенко В.И. Особенности информационной технологии визуализации динамической эволюции метеороидных комплексов /Тезисы докладов Всероссийской конф. ВАК-2004 «Горизонты Вселенной», МГУ-ГАИШ, 3-10июня 2004 // Москва, ГАИШ, 2004. С. 215-216.
Тищенко В.И. Информационная технология визуализации динамической эволюции метеороидных комплексов /Тезисы докладов 9-й международной конф. «Системный анализ и управление» // Крым, Евпатория, 2004. С. 28-29.
Tischenko V.I. Information technology for visualization of a dynamical evolution of meteoroid complexes II Astronomical and Astro-physical Transaction, V. 23, N. 5, 2004. P. 475-480.
По результатам выполненной работы получены три свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ:
№ 2004612522 «Компьютерная технология для исследования возникновения, эволюции орбит и динамики существования космического мусора естественного происхождения», зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 15 ноября 2004 г.
№ 2004612520 «Визуализация результатов моделирования дезинтеграции космического мусора естественного происхождения», зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 15 ноября 2004 г.
№ 2004612521 «Многометодная классификация траекторий космических объектов для установления общности происхождения», зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 15 ноября 2004 г.
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.
Работа изложена на 162 страницах, включая 81 рисунок, 7 таблиц и 133 наименования библиографического списка.
Во введении отражается актуальность темы, определяются цели и задачи научного исследования, новизна и практическая значимость работы.
Методы моделирования загрязнения околоземного пространства
Актуальность исследования эволюции космического мусора определяется необходимостью обеспечения безопасности космических миссий и современных информационных технологий в условиях засоренности космического пространства. Проникающая сила средств наблюдения остается все еще недостаточной для того, чтобы своевременно определить потенциально опасные космические объекты и принять меры для устранения возможной угрозы. Одним из методов изучения ближнего космоса является математическое моделирование, которое позволяет исследовать эволюцию космических объектов сложных динамических систем в ближнем космосе на большом временном интервале с использованием многих факторов. Значительный интерес представляют скопления частиц космического мусора, их принадлежность к известным космическим образованиям, эволюция и пространственное распределение фрагментов космического мусора как искусственного, так и естественного происхождения.
Из анализа публикаций за последние несколько лет выделены следующие методы моделирования, которые применяются для анализа загрязнения околоземного пространства: 1. детерминированные методы; 2. решение уравнений движения в аналитическом виде; 3. вероятностно-статистические и стохастические методы. Рассмотрим подробнее каждую группу методов.
1. Методы численного интегрирования довольно широко используются при исследовании поведения космических объектов искусственного и естественного происхождения. В работе [11] используется численное интегрирование дифференциальных уравнений движения методом Эверхарта для выявления сближений исследуемого астероида с большими планетами и ре-зонансов, определяемых соизмеримостью средних движений исследуемого астероида и большой планеты. Исследованы орбиты 679 астероидов, сближающихся с Землей, на интервале времени в 100 лет. Выявлены все тесные сближения и соизмеримости низких порядков с Землей и другими планетами. Соизмеримость определялась путем оценки величины резонансной щели. Для каждого объекта построены ансамбли частиц и прослежена их эволюция на большом временном интервале. Начальный пучок орбит для каждого астероида строился на основе вероятных ошибок их начальных параметров, полученных из анализа наблюдений. Ошибки численного интегрирования, вычисленные путем сравнения результатов прямого и обратного интегрирования, составили Аг 10"п а.е. в координатах. Построены области возможных движений нескольких АЗС. Показано, что астероиды, не имеющие очень тесных сближений с планетами, сохраняют устойчивые резонансные соотношения в этих областях. В работе [22] исследовалась эволюция формы и параметров вращения ядра на больших интервалах времени в зависимости от первоначальной оси вращения и скорости образования пылевой корки. Дифференциальные уравнения для матрицы поворотов и угловой скорости во вращающейся системе координат интегрировались методом Рунге-Кутта 7 порядка. Проведенные вычисления позволили сделать вывод, что в результате сублимации кометного вещества вращающееся ядро теряет массу и приобретает форму, вытянутую вдоль оси вращения. Более интенсивная сублимация с экваториальной зоны ядра приводит к образованию оврага, который в дальнейшем углубляется, вследствие чего ядро представляет собой две соединенные тонкой перемычкой сферообразные фигуры, что, вероятно, является пределом для существования ядра как единого целого. Отношение осей эллипсоида, описанного вокруг полученной фигуры, составляет 2:1. В случае, когда ось вращения практически лежит в плоскости орбиты или перпендикулярна радиус-вектору в момент прохождения перигелия, стабильное вращение кометного ядра отсутствует, сохраняется его сферическая форма с уменьшающимся радиусом. В [88] рассматривалась проблема влияния приливных сил кометного ядра вблизи Юпитера. Особый интерес вызвали следующие два эффекта: 1) дополнительный нагрев ядра и, как следствие появление новых негравитационных ускорений в дополнение к уже известным эффектам, связанным с Солнцем; 2)частичная дезинтеграция ядра и, как следствие, смещение центра инерции последнего. За объект изучения выбрана комета Харрингтона-Абеля, которая приближалась к Юпитеру в 1974 году и наблюдалась в нескольких появлениях до и после этого. Для расчетов брались пертурбации от восьми главных планет Солнечной системы. Уравнение движения кометы численно интегрировалось, используя процедуру Эверхарда 11-го порядка. Предполагается, что существует некоторое дополнительное негравитационное ускорение движения кометы, обратно пропорциональное квадрату расстояния до Юпитера. По пяти обобщенным появлениям кометы вычислены координаты (X,Y,Z), составляющие скорости и коэффициент пропорциональности. Гипотеза частичной дезинтеграции кометного ядра подтверждается смещением центра ядра в направлении Юпитера на -1,83±0,75 километра.
Выбор объектов естественного происхождения для моделирования
В настоящее время пока не сложилось общего мнения по вопросам происхождения и эволюции кометных тел. Малые тела Солнечной системы проявляют сложное поведение в процессе эволюции, на которую могут оказывать влияние много факторов. Одним из них является выброс кометного вещества. При каждом обращении кометы вокруг Солнца она теряет часть своей массы, причем интенсивность выброса массы для каждой конкретной кометы различна. Процесс потери массы начинается на значительных расстояниях от Солнца, существенно усиливается при прохождении перигелия и постепенно затухает после перигелия. Предполагается, что кометное вещество является смесью летучих компонентов и тугоплавких составляющих. Анализ данных наблюдений показал, что масса выбрасываемого кометой вещества зависит от гелиоцентрического расстояния (г). Обычно принимается, что на гелиоцентрических расстояниях г 1 а.е. потеря массы кометой пропорциональна г"2 , а на расстояниях г 1 а.е. - г [101].
При исследовании динамической эволюции применяется компьютерное моделирование. Для описания поведение малых тел в процессе эжекции вещества из родительского тела используется вероятностный подход. Процессы выброса вещества являются стохастическими процессами, когда априори неизвестны начальные условия выброса. Фрагменты такого выброса могут образовывать метеороидный рой. По данным радионаблюдений око л о 28% метеоров с массой до нескольких грамм принадлежат метеорным потокам. Для более крупных тел оценка числа частиц потока определяется порядка 40%, для болидов от 46% до 68%. Это говорит о том, что в ближайшей окрестности Земли существует довольно большая популяция тел метрового и декаметрового размера [6]. Одним из критериев установления возможной генетической связи метеороидного образования с предполагаемым родительским телом является сходство их орбит.
Компьютерное вероятностное моделирование процессов дезинтеграции с использованием большого объема наблюдательного материала позволяет получить как качественные, так и количественные характеристики метеоро-идных комплексов при исследовании конкретных небесных объектов на основе более или менее достоверных начальных данных
В издании кометного каталога Б.Марсдена [106] зарегистрировано 710 комет, в том числе 120 периодических, т.е. регулярно возвращающихся к Солнцу. Периоды их обращения составляют от 3,3 года до 200 лет. Среди них самая знаменитая комета Галлея. Она имеет ряд особенностей, которые отличают ее от других комет [7]. Среди периодических комет она обладает одним из самых больших эксцентриситетов (е=0.97), что дает большую вы-тянутость орбиты. Это означает, что у кометы очень небольшое для периодических комет перигелийное расстояние (#=0.58 а.е.) и велико расстояние до афелия ()=35.32 а.е.). Незначительность перигелийного расстояния позволяет комете при благоприятных условиях подходить очень близко к Земле. Еще одна способность кометы Галлея - ее движение происходит в обратном направлении, что у периодических комет встречается очень редко.
Среди публикаций последних лет содержится довольно много сведений о других небесных объектах, наблюдавшихся на протяжении значительных интервалов времени. Это относится к таким объектам как комета Джакобини-Циннера, комета Темпеля-Туттля, комета Понса-Виннеке. Для этих комет имеются данные по кеплеровским элементам орбит для многих . появлений, а также оценки возможных скоростей выброса вещества в процессе дезинтеграции. Перечисленные кометы рассматриваются как возможные родоначальницы метеороидных роев. Для кометы Галлея - это рои т-Аквариды и Ориониды [97], для кометы Темпеля-Туттля - Леониды [4, 5, 20, 44, 77, 112], для кометы Джакобини-Циннера - Дракониды [15, 27, 45]. С кометой Понса-Виннеке связывают падение метеорита Пржибрам и предполагают существование семейства малых тел [59].
Для представления возможностей визуализации были выбраны именно эти объекты. Осуществлялось компьютерное моделирование их дезинтеграции во всех известных появлениях с последующей обработкой результатов моделирования программами визуализации орбит для фрагментов выброса.
Построение графиков по результатам моделирования
Алгоритм дезинтеграции описан в разделе 2.1. Для вычисления отклонений элементов кеплеровой орбиты фрагментов от родительской орбиты используется сводка формул (2.1.8-2.1.9). Величина и направление скорости выброса в заданных пределах моделируется с помощью случайных чисел методом Монте-Карло.
Задачи, решаемые в данном приложении: наглядное отображение таблицы результатов дезинтеграции; перегруппировка данных; экспорт данных в MS EXCEL; построение графиков по выбранным на экране данным; совмещение графиков (на стандартном листе размещается один или два графика с наложением или без, с одной или несколькими масштабными сетками) с возможностью сжатия по осям; оформление графиков для научных отчетов. Исходные данные и результаты работы программы дезинтеграции представлены на рис. 3.2.3.
Обозначения на рисунке: U - истинная аномалия в град; і - номер подынтервала скорости выброса вещества; отклонения элементов орбиты фрагментов от родительского тела: DA - большой полуоси орбиты За (в а.е.), DE - эксцентриситета де, DI - угла наклона к плоскости эклиптики 8г (в рад.), ВОМ - долготы восходящего узла 6Q (в рад.), DOM - углового рас стояния дсо (в рад.); DBP - изменение периода обращения ёР; DP - изменение параметра орбиты dp; VK - скорость кометы (в км/с).
При анализе отклонений элементов орбиты фрагментов от соответствующих значений параметров орбиты родительского тела используются выборки для максимального и минимального разброса данных по каждому параметру орбиты и соответствующим значениям скоростей выброса вещества. Для этих целей создана утилита "min-max", результаты работы которой представлены на рис. 3.2.4.
Обозначения: DA, DE, DI, DBOM, DDOM - отклонения элементов орбиты фрагментов; U - истинная аномалия; max_dF, mindF - максимальное и минимальное значения отклонения соответствующего параметра; Vmax, Vmin - номер подынтервала скорости выброса для максимального и минимального значения отклонения соответствующего элемента; F+max, F-max, F-hnin, F-min -значение соответствующего элемента родительской орбиты плюс (или минус) максимальное (минимальное) значение отклонения для соответствующего элемента орбиты фрагмента.
На основе данных таблицы строятся графики вида (рис. 3.2.5):
По результатам компьютерного моделирования можно проследить динамическую эволюцию траектории небесного тела, для чего сравниваются графики каждого элемента орбиты для различных появлений исследуемого объекта, используя выборку из совокупности файлов с информацией по дезинтеграции объекта за каждое появление. Анализ этих данных позволяет сделать заключение об эволюции орбиты данного объекта на длительном временном интервале.
Приложение «Анализ данных» позволяет осуществить нужную выборку данных программным путем. Необходимо выбрать нужный параметр для данного файла и программа автоматически внесет требуемые данные в новую таблицу, которая затем конвертируется в MS Excel, где будут строиться графики по этой таблице.
Модельные метеороидные комплексы кометы Темпеля-Туттля
Считается, что комета Темпеля-Туттля является родоначальницей метеорного потока Леонид, давшего эффектные метеорные дожди в 1799 и 1832-1833 гг. Структура потока очень неоднородна, возраст отдельных частей роя оценивается около 100 лет на момент наблюдения. Общий же возраст роя определяется в пределах 1000-2000 лет [4, 5, 20, 112]. Поток Леонид относится к периодическим потокам, но активность его в разные годы неодинакова. Отмечается периодичность усиления активности потока, совпадающая с периодом кометы, равным 33,25 ч [44, 112]. До прохождения кометой перигелия и сразу после него, активность потока резко увеличивается, вызывая в отдельные появления эффектные метеорные явления в виде «дождей».
В семидесятые годы Леониды были малоактивны. С 1994 г. активность потока увеличивалась, что исследователи связывают с прохождением кометой Темпеля-Туттля перигелия в феврале 1998 г. За пять лет до прохождения кометой перигелия активность потока увеличилась примерно в 8 раз по сравнению с предыдущими годами. В то же время наблюдатели отмечают, что активность потока и через 6 лет после очередного прохождения кометы перигелия в 1966 г. была все еще значительна - около 250 метеоров в час, при обычной, средней активности роя на уровне или даже ниже спорадического фона. Буря потока Леонид 1966г. по радиолокационным и визуальным данным наблюдения при S=2.0 (параметр, характеризующий распределение частиц по массе) четко выявляет гауссову форму потока и минимальную активность в 15000 метеоров в час [77]. Наиболее плотная часть потока 1966 г. имела малую ширину, и Земля прошла это расстояние примерно за один час. В 1981 г.[133] были высказаны предположения о тонкой слоистой структуре роя.
На основе анализа значительного количества наблюдений разных лет сделано заключение о том, что, вероятно, вдоль орбиты кометы Темпеля-Туттля идет несколько дочерних нитевидных роев и, что большинство метеорных бурь имело место в период за 750 дней до и 1750 дней после прохождения кометой через нисходящий узел [ПО, 119, 133].Неоднородная структура потока отмечалась в конце 19 века английскими астрономами [128], которые разделили весь поток на 2 неравные части - Орто-Леониды и Клино-Леониды.
Моделирование процесса дезинтеграции этой кометы во всех известных ее появлениях были выполнены с использованием представляемой в данной работе технологии. Элементы кометной орбиты, использованные в качестве исходных данных программы, были взяты из опубликованных источников [133 и др.]. Результаты моделирования позволяют выявить основные тенденции изменения орбитальных элементов выброшенных фрагментов и построить общую картину заполнения рассматриваемого региона космического пространства продуктами распада исследуемого объекта на расчетном временном интервале и рассмотреть тонкую структуру получаемого метеороидного образования. Модельные отклонения кеплеровских орбитальных элементов фрагментов выброса от орбиты родительского тела могут позволить при сравнении с наблюдениями выявить принадлежность ме-теороидных фрагментов, наблюдаемых на Земле, к массе вещества, выброшенной кометой в определенный момент времени и в определенной точке пространства.
На рис. 4.2.1 представлены вариации отклонений элементов кеплеровских орбит фрагментов, образующихся при моделировании процесса дезинтеграции ядра кометы Темпеля-Туттля со скоростями выброса 25 м/с в точках истинной аномалии 0-180 для 10 появлений кометы.
В [27] показано, что значения отклонений орбитальных элементов изменяются на порядок при варьировании на порядок значений скоростей выброса. Малый диапазон скоростей выброса показывает струйный характер структуры образовавшегося метеороидного комплекса. Если выброс вещества осуществляется с большим диапазоном скоростей, тогда наиболее плотная часть роя, т.е. Орто-Леониды образуются фрагментами, выбрасываемыми со скоростями не более 2,5 м/с, а фрагменты, выбрасываемые с более высокими скоростями, создают другую часть роя, т.е. Клино-Леониды. В этом случае через определенное количество оборотов высокоскоростные фрагменты разных лет выбросов будут увеличивать общее количество вещества, которое встречается в данный год с Землей. Как отмеча ется в [119], чтобы получить бурю, Земля кроме основной части потока Леонид должна взаимодействовать с другой плотной, но узкой струей метео-роидного вещества, которую нельзя определить и проследить до ее вхождения в атмосферу Земли. Именно этот фактор при совмещении результатов моделирования и данных наблюдений может быть установлен по отклонениям элементов кеплеровских орбит различных фрагментов выброса.
