Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава I. ОБРАЗОВАНИЕ ИОНИЗИРОВАННОГО МЕТЕОРНЭГО СЛЕДА
1.1 Процессу сопровождающие полет метеорного тела
в атосфере Земли. 14
Уравнения свечения и ионизации метеоров 17
Рассеяние радиоволн на метеорных следах
и некоторые характфистики радиоэхо от них 23
Глава И. ИЭСЛЕДОВАНШ ИЗМЕНЕ! ІИЯ ЛИНЕЙНЭЙ ЭЛЕКТРОННОЙ
ПЛОТНОСТИ ВДОЛЬ METEOPHLIX СЛЕДОВ 28
Аппаратура для решстрации метеорных следов 29
методы определения кривой ионизации метеора 31
2.3 Определение линейной электронной плотности в
точке отражения радиоволн 33
Результаты наблюдений и их обработка 35
Класси(]жтдія крртьк ионигниии метеоров 39
Глава III. КРИВЬШШЬШАЦИИИС^ВЕЧЕШЯ ОДНИХ
И ТЕХЖЕ МЕТЕОРОВ 44
3.1 Телевюионно - радиолокациохшые наблюдения
метеоров (аппаратура и методика наблюдений) 46
3.2 Отождествление совместных метеоров и методика
нахождения отражающей точки на следе метеора 4S
3.3 Методика получения кривых свечения по результатам
радио - телевизионных наблюдений 50
3.4 Связь абсолютной звездной величины и длителшости
радиоотражения 58
3.5 Кривые ионизации и свечения метеоров 63
3.6 Зависимость отношения интенсивности свечения к
ионизации от скорости метеора 67
Глава IV. ОПРЕДЕЛШ1ИЕ МЛСС И ПЛОТНОСТЕЙ МЕТЕОРНЫХ
ТЕЛ ГЮРАДИЭЛ01<Ж1^НЪМ НАБЛЮДЕНИЯМ. 77
Определение масс метеорных тел по величине максимальной линейной электронной плотности 78
Отіределением масс метеорных тел по ионизационным кривым.... 78
Результаты вычисления масс метеорных тел 79
Масса метеороидов по результатам параллельных наблюдений. Икала масс радиометеоров 83
Определение плотностей метеорных тел по радиолюкационным наблюдениям 88
Методика определения масс и плотностей метеорных тел по результатам радиолокационных наблюдений из одного пункта .... 93
Массы и гоютности метеорных тел некоторых потоков и ассоциатлй 98
ГЪютности метеорных тел потоков близнецов 120
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125
ЛИТЕРАТУРА 128
Введение к работе
Изучение взаимосвязи процессов свечения и ионизации в метерных следах и определение таких физических характеристик, как масса и плотность относятся к важнейшим задачам физики метеорных явлений. Данные о кривых ионизации, массах и гоютностях, необходимы не только для изучения структуры, возраста, происхождения и эволюции метеорных тел, но и для изучения законов их распределения по массам, оценки притока метеорного вещества на Землю, определения плотности падающего потока метеоров и т.д. Физические характеристики метеороидов, наряду с радиантами и сж>ростями, необходимы для космонавтики, космогонии Солнечной системыи решения ряда других прикладных и теоретических задач.
Один из основных методов изучения физических характеристик метеороидов основан на данных, получаемых из радиолокационных наблюдений. Благодаря применению радиолокационного метода в изучении метеорного вещества были достигнуты существенные результаты получены экшериментальные ионизационные кривые слабых метеоров от + 6м до + 13м и определены их массы и плотности [162,163,165], начато изучение ионизационных кривых относительно ярких метеоров в Душанбе [48], определены сотни тысяч координат радиантов, скоростей и элементов орбит метеоров по результатам радиолокационньк наблюдении в 60 - 70 гг., составлены каталоги радиометеоров по результатам этих измерений [53,60,151- 153], открыто несколько сотен новых метеорных потоков и ассоциаций и изучена структура некоторых главных метеорных потоков.
Однако форма индивидуальных ионизационных кривых в случае слабых метеоров была задана в виде подходящей параболы, а при оценке линейной электронной плотности в случае ярких метеоров пренебрегалось влиянием некоторых видов деионизации, что приводит к искусственному занижению "яркости" радиометеоров. Кроме того, при определение массы
и плотности не всегда учитывалось влияние дробления и других факторов, что искажает конечные результаты Что касается физических характеристик метеороидов в малых потоках и ассоциациях, то они вообще радиометодом неизучены
Ь^копленные результаты радиолокационных наблюдений метеоров в Душанбе позволяют существенным образом дополнить данные о метеорных потоках и ассоциациях Цэежде весего это связано с тем что данные, полученные в Душанбе отличаются от аналогичных данных других станции. Эти различия заключаются в следующем:
1. Душанбинские данные относятся к метеорам ярчее +5 звездной величины, в то время как в Гарварде, Обнинске, 'Харькове и Казани получена информации о более слабых метеорах (-Нэ.5м-+13м ).
2 На других станциях скорость метеора определялась только дифракционным методом Нэ дифракционные картины, как известно, образуют только часть метеоров, что приводит к потере ценной информации. Паленгационно - временной радиометод [108], примененный в Душанбе, позволяет исключить этот недостаток
3. В данной работе наряду с кинематическими характфистиками
впервые приводятся физические параметры метеороидов потоков и
ассоциации, в частности, массы и плотности частиц,
4. Географическое положение Душанбе способствует изучению
метеорных потоков и ассоциаций с более южными радиантами, которые не
доступны некоторым другим станциям
Точность измерения физических характеристик метеороидов при радионаблюдениях в целом несколько ниже. Так, при базисных наблюдениях в лучшем случае мы получаем лишь отрезок ионизационных кривых. Как известно, радиолокационные наблюдения в некоторых станциях проводились на коротких базах или только с одного пункта, что недостаточно для получения ионизационных кривых Следовательно, интерпретация таких видов наблюдений требует разработки специального метода, применимого к
таким наблюдениям, а для повышения их точности и надежности необходима калибровка результатов радионаблгсдений по данным фотографических и телевизионных наблюдений, которые имеют высокую точность.
Цели и задачи настоящей работы.
1. ГЬлучить ионизационные кривые метеоров ярче +5 звездной величины на основании результатов базисных радиолокационных наблюдений метеоров из нескольких пунктов, произвести классификацию наблюдаемых форм ионизационных кривых
2 Обработать данные параллельных радио - телевизионных наблюдений метеоров потоков с различными скоростями, определить высоты метеоров, кривые блеска в абсолютных единицах, кривые ионизации и основные характеристики точки зеркального отражения, такие как высоты, длительность радиоотражения и абсолютная звездная величина Исследовать зависимость между длительностью радиоотражения и абсолютной фотографической звездной величиной для различных групп метеоров по скоростям, изучить изменения линейной электронной плотности и интенсивности свечения вдоль следа одних и тех же метеоров и получить зависимость отношения этих параметров от скорости.
Сопоставить массы одних и тех же метеоров по данным параллельных оптических и радиолокационных наблюдений и уточнить шкалу масс радиометеоров.
Разработать методику определения масс и плотностей метеороидов по результатам радиолокационных наблюдений с одного пункта
Выявить метеороиды, іфинадлежащие потокам и ассоциациям по циклу годичных радиолокационных наблюдений в Душанбе и для них составить каталог радиантов, скоростей, масс и плотностей. Наследовать физические характеристики метеороидов в потоках - близнецах.
Научная новизна работы:
1. Fh основании результатов радиолокационных наблюдении метеоров в Душанбе из 4 - 5 пунктов получены ионизащюнные кривые около тысячи радиометеоров ярче +5 звездной величины, 40О-из которых содержат область максимума ионизации наряду с вс>о»дящими и нисходящими частями. В результате анализа форм ионизационных кривых выявлены 5 групп метеоров.
2 ГЬ параллельным радио - телевизионным наблюдениям в Таджикистан регистрированы 57 метеоров. На основании этих данных и данных параллельных фото- радиолокационных наблюдеїшй исследована связь между абсолютной фотограс[>ической звездной величиной и длительностью радиоотражения для трех групп метеоров: вьюокоскоростных, среднескоростных и, впервые, дня случая низкоскоростных мегеоров.
йтервые, как на основании результатов параллельных наблюдении, так и данных лабораторного моделирования процессов свечения и ионизации, показано, что отношение интенсивности свечения к линейной электронной плотности не постоянна, как это считалось ранее, а в диапазоне метеорных скоростей от 16 до 69 км/с уменьшается на порядок.
Разработана полуэ^тирическая методика оггределения масс и гаютностей метеороидов с учетом факторов, влиякхцих на форму ионизационных кривых при ращюлокационньк наблюдениях с одного пункта
5. Впервые составлен каталог метеорных потоков и ассоциаций по
данным радионаблюдений, где наряду с ра/лианталш и скоростями получены
средние массы и гиютности для потоков и астоїщаций.
Научно-практическое значение работы.
ГЪлученные иогшзащюнные кривые, данные о совместных радиотелевизионных наблюдениях метеоров и виденные связи между оіггическими и радиолокационными параметрами, а также результаты радиадакшіиоііньїх измерений скоростей, радиантов, масс и іиютностей
метеороидов потоков и ассоциаций представляют собой ценнейший материал не только для метеорной физики, но и геофизики, космонавтики и космогонии Солнечной системы
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались на Всесоюзном симпозиуме "Метеорные тела в межпланетном пространстве и земной атмосфере" (Россия, г. Казань, 1980), Всесоюзных конференциях "Физика и динамика малых тел Солнечной системы" (Таджикистан, г. Душанбе, 1982 г.), "Метеорное вещество в атмосфере Земли и межпланетном пространстве" (Россия, г. Суздаль, 1984 г.), "Взаимодействие метеорного вещества с атмосферой Земли" (Украина, г. Кацивели, 1986 г.), "Физика и динамика комет, астероидов и метеорного вещества " (г. Душанбе, 1987 г.), на Международном Симпозиуме ГЛОЕМЕГ - 2 (Россия, г. Казань, 1988 г.), на Всесоюзной конференции "Методы исследования движения, физика и динамика комет, астероидов и метеоров" (Таджикистан, г. Душанбе, 1989 г.), на конференциях молодых ученых АН Таджикистана в 1980 - 85 гг., на семинарах метеорного отдела Института астрофизики АН Таджикистана
Публикации.
ГЬ теме диссертации опубликовано 14 работ. В совместных работах вклад автора выражается в проведении наблюдений метеорных потоков и спорадических метеоров, в выявлении совместных метеоров, в сборе, обработке и интерпретации полученных данных, составлении и отладке программ, проведении вычислений на ЭВМ и оформлении статей к печати.
Объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и содержит: 88 - страниц машинописного текста, 17 рисунков, 12 таблиц и список литературы из 169 названий.
Содержание работы.
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена ее цель, сформулирована новизна полученных результатов и область их применения.
Первая глава содержит основные уравнения, описывающие процессы, сопровождающие полет метеорного тела в земной атмосфере. Здесь также приводится зависимость некоторых характеристик радиоэхо, таких, как мощность отражения радиоволн и длительность радиоотражения от параметров аппаратуры и метеорного следа
Вторая глава состоит из 4-х параграфов. В первом параграфе дан обзор работ, посвященных изучению наблюдаемых кривых ионизации метеоров, основные характеристики комплекса радиолока-ционной аппаратуры, созданной в радио - телевизионной лаборатории йгститута астрофизики АН Таджикистана и приводится точность измеряемых параметров с данным комплексом.
Во втором параграфе второй главы дана краткая характеристика методов получения кривых ионизации, таких, как статистический, комплексный и многостанционный, их область применения, преимущества и их недостатки.
В третьем параграфе второй главы получено исходное выражение, позволяющее для случая насышенных следов, наблюдаемых в дневное и ночное время, определить величину линейной электронной плотности в точке зеркального отражения с учетом процессов деионизации (прилипание, фотоотлипание, турбулентной диффузии).
В четвертом параграфе второй главы приводятся результаты радиолокационных наблюдений метеоров с 4-х, 5-ти пунктов, методика обработки наблюдательного материала, способы определения скоростей, координат отражающих точек, радиантов, высот и вычисления линейной электронной плотности отражающих точек на следе метеора На основании измеренных высот и линейной электронной плотности для каждого метеора
построен наблюдаемый отрезок ионизационной кривой метеора, которая имеет самые разнообразные формы. Произведен анализ наблюдаемых форм отрезков ионизационных кривых, в результате которого выявлены 5 групп: а) отрезки, охватывающие только восходящие участки кривой, б) отрезки, охватывающие вс>сходящие участки и часть области максимума ионизации, в) отрезки, охватывающие область максимума ионизации наряду с восходящими и нисходящими участками, г) отрезки, охватывающие область максимума ионизации наряду с нисходящей ветвью кривой
ионизациии, д) отрезки, охватывающие только нисходящие ветви метеорного следа
Ияюльзуя отрезки типа (в) восстановлены наблюдаемые формы ионизационных кривых метеоров, путем экстраполяции нисходящих и восходящих ветвей до нулевого уровня. Выявлены 5 групп ионизаци-онных кривых метеоров по форме распределения линейной электронной плотности вдоль следов. ГЪрвым трем группам метеоров свойственно более плавное изменение линейной электронной плотности, а к последним двум группам отнесены вспышечные метеоры Средняя длина следов вспышечных метеоров несколько короче и составляет 5.2 + 5.9 км на вьжютном разрезе, а у кривых первых трех групп составляет соответственно 7 и 7.9 км.
В первом параграфе третьей главы приведен обзор работ, посвященных состоянию исследования физики метеоров по результатам параллельньк оптических (визуальных, фотографических и телевизионных) и радиолокационных наблюдений одних и тех же метеоров, цель и задачи организации параллельных радиотелевизионных наблюдений в Душанбе.
Во втором параграфе третьей главы даны основные характеристики телевизионной аппаратуры, методика проведения совместных наблюдений
В третьем параграфе третьей главы изложены основные критерии поиска и отбора совместных радио - телевизионных метеоров, данные об их параметрах, определяемых при совместных наблюдениях
В четвертом параграфе третьей главы рассмотрен способ
фотометрирования телевизионных снимков и методы учета необходимых поправок при определении абсолютной звездной величины метеора Здесь приведены основные параметры 57 совместных метеоров, таких, как дата и время пролета, координаты радиантов, скорости, высоты начала, максимума и конца следа и основные характеристики точки зеркального отражения и принадлежность метеора к потокам
Впятом параграфе третьей главы даны результаты исследований связи между длительностью радиоотражения и абсолютной фотографической звездной величиной для трех групп метеоров по скоростям: а) низкс>скорс>стньк, б) среднескоростных и в) высокоскоростных
В шестом параграфе третьей главы приводятся результаты сопоставления кривых свечения и ионизации одних и тех же метеоров по результатам параллельных радио - телевизионных наблюдений в Душанбе и Смитсонианской астрофизической С)бсерватории (США). ГЬлучен, что ход кривых свечения и ионизации вдоль следов метеоров сопвсуются, но разбросы между кривыми по звездной величине неоднозначны и зависят от скорости.
В седьмом параграфе третьей главы даны результаты исследования отношения интенсивности свечения к линейной электронной плотности в зависимости от скорости по результатам параллельных наблюдений и данных лабораторного моделирования процессов свечения и ионизации. ГЬказано, что отношение этих параметров зависит не только от скорости, но и от химсостава Пэследнее четко прсюлеживается по данным лабораторного моделирования.
В первом параграфе четвертой главы дан обзор методов определения масс метеороидов по ионизационным кривым, их недостатки и преимущества В втором параграфе четвертой главы приведены результаты вычисления масс одних и тех же метеоров по данным параллельных наблюдений. Показано, что наилучшее согласие наблюдается при использовании шкалы радиолокационных масс (зависимость |3 от V), найденной нами по
результатам комбинированных наблюдений в диапазоне скоростей от 16 до 62 км/с. Пэльзуясь этой шкалой вычислены массы одних и тех же 630 метеороидов как по величине линейной электронной плотности в точке максимума ионизации, так и по кривым ионизации. Установлено, что средние значения масс, вычисленных первым способом, в 3 раза больше, чем вычисленные вторым способом Это различие обусловлено влиянием дробления, переменностью коэффициента формы и др. при выводе формулы для вычисления масс в первом способе.
В третьем параграфе четвертой главы излагаются методы определения
плотности метеорных тел радиометодом Пэказано, что по
радионаблюдениям плотность метеороидов наиболее уверенно можно определить по высоте максимума ионизации. Цж определении плотности метеорных тел учитывалось влияние дробления и других факторов.
В четвертом разделе четвертой главы исследуются месторасположения высоты точки зеркального отражения относительно высоты максимума ионизации. Г|эеддожен способ определения массы и плотности метеороидов с учетом факторов, влияющих на кривые ионизации при радиолокационных наблюдениях с одного пункта
В пятом параграфе четвертой главы приведены результаты определения масс и плотностей метеороидов в известных метеорных потоках, таких как Квадрантиды, а - Каприкорниды, северные и южные i-Аквариды, северные и южные 8 -Аквариды, северные и южные Тауриды, т) - Акваридыи Геминиды. Здесь также приведены результаты определения радиантов и скоростей метеороидов в малых потоках и ассоциациях за цикл годичных радиолокационных наблюдений в 1968 - 69 гг. в Душанбе, часть которых выявлена впервые. Для данных потоков и ассоциаций впервые приведены массы и плотности их метеороидов. Пэказано, что плотность метеороидов с одинаковыми массами в разных потоках и ассоциациях отличаются более чем на порядок.
В шестом параграфе четвертой главы даны результаты радиолокационных определений плотности метеороидов потоков близнецов. Для некоторых из них оценивалась величина пористости, которая не противоречит данным лабораторного моделирования.
В заключении приведены основные результаты диссертационной работы
