Метеорные потоки
Одна из задач, которую можно предложить юным любителям астрономии в области визуального наблюдения метеоров, состоит в определении точки радианта метеорного потока.
В метеорном потоке частицы движутся параллельно друг другу. А как известно, параллельные линии, уходящие от нас вдаль, например железнодорожные рельсы, кажутся нам сходящимися у горизонта в одной точке. Поэтому и метеоры, порожденные частицами потока, кажутся расходящимися из одной точки на небесной сфере - так называемого радианта.
Радиант - точка небесной сферы, кажущаяся источником метеоров ("падающих звёзд")
У каждого метеорного потока свой радиант. Его положение на небесной сфере зависит от того направления, в котором двигались метеорные частицы до своей встречи с Землей. Это направление можно вычислить, зная экваториальные координаты радианта, и таким образом определить, с какой из комет связан данный метеорный поток.
Однако сами метеорные потоки носят названия не комет, которые их породили, а тех созвездий, где расположен радиант. Так, метеорный поток с радиантом в созвездии Льва называется Леонидами, а с радиантом в созвездии Дракона - Драконидами.
Метеорный дождь Леонид, например, последний раз наблюдался в середине ноября 1966 года - он продолжался всего 20 минут, и каждую минуту вспыхивало свыше 1000 метеоров.
Почти из года в год наблюдается в августе месяце поток Персеид с радиантом в созвездии Персея. Этот поток является едва ли не самым популярным объектом любительских астрономических наблюдений.
Отдельные метеоры, порождаемые частицами, которые не связаны с метеорными потоками, носят название спорадических.
Существует очень много слабых метеорных потоков, и их можно наблюдать практически в любое время, когда на небе нет Луны. Со списком таких потоков можно познакомиться в книге В. П. Цесевича «Что и как наблюдать на небе». Там же на странице 300 приведены данные о больших метеорных потоках.
Слабые радианты дают сравнительно небольшое число метеоров - одну вспышку за час или даже за два часа. Поэтому наблюдения таких потоков нужно вести не менее двух часов в течение одной ночи, иначе можно вообще ничего не обнаружить.
Не исключена возможность, что вам удастся зарегистрировать новый, неизвестный еще радиант, которого нет в каталогах. В этом случае ровно через год можно попытаться повторить наблюдения.
При любительских наблюдениях радиантов метеорных потоков практическое значение имеют две задачи: проверка и подтверждение кометных радиантов, вычисленных теоретически, и определение положения и перемещения радиантов слабых, мало изученных метеорных потоков.
Что же касается больших, хорошо исследованных метеорных потоков, то наблюдения их в большинстве случаев имеют скорее учебно-тренировочное значение. Подобные потоки обычно наблюдаются гораздо более точными, чем визуальные, - фотографическими и радиолокационными методами.
В изучение же слабых потоков визуальные наблюдения способны внести весьма существенный вклад. Период наибольшей активности избранного для наблюдения потока можно узнать из каталогов и таблиц. Там же указаны экваториальные координаты радианта.
Когда это сделано, необходимо осуществить некоторую подготовку: выбрать из звездного атласа карты тех участков звездного неба, которые расположены вблизи радианта, приготовить карандаш и линейку.
Для того чтобы не возникало путаницы, заметим, что метеор - это то световое явление, которое возникает в атмосфере в результате вторжения метеорной частицы. Поэтому можно говорить о яркости метеора, его начале и конце, положении относительно звезд и т. п.
Но иногда для удобства употребляются выражения: «метеор пролетел» или «полет метеора». При этом имеется в виду само явление развития метеорной вспышки.
С наступлением периода, удобного для наблюдения, нужно занять соответствующее положение и определить область неба для патрулирования. Затем надо отыскать в этой области яркие звезды, найти их положения на картах, освежить в памяти их звездные величины и цвета в баллах. Можно обвести изображения этих звезд кружками, чтобы облегчить и ускорить их отыскание на картах во время наблюдений. Неплохо несколько раз проверить себя, с тем чтобы звезды на небе отождествлять быстро и без ошибок. Проделав все это, нужно сосредоточиться и внимательно следить за избранной областью. Не следует концентрировать взгляд на каком-то одном участке или одной звезде. Старайтесь держать в поле зрения всю избранную область.
Как поступить, обнаружив метеорную вспышку? Прежде всего с возможно большей тщательностью мысленно отметить на небе те точки, где метеор вспыхнул и угас, то есть начало и конец метеора. Для этого можно воспользоваться приготовленной заранее линейкой. Держа линейку в руке, надо поднять ее над головой и расположить таким образом, чтобы одна из ее длинных сторон совпала с направлением погасшего метеора. Такой прием поможет надежнее зафиксировать положение его граничных точек относительно окружающих звезд. Эти точки нужно нанести на карту, а затем, приложив линейку, соединить их прямой линией. Нужно обозначить стрелкой направление движения метеора, а рядом написать порядковый номер.
Под тем же номером данные о метеоре записываются в журнал наблюдений с указанием времени его появления с точностью до одной минуты, видимой звездной величины, продолжительности полета и цвета.
Звездная величина и цвет оцениваются по памяти путем сопоставления с характеристиками соседних звезд, которые служат эталонами для сравнения.
Желательно в журнале наблюдений отмечать угловую длину метеора в градусах (ее обозначают буквой лямбда), угловую скорость (ее обозначают буквой омега), оценивая на глаз по следующей условной шкале: быстрый - 6, средней скорости - 4, медленный - 2, неподвижный, или стационарный, то есть направленный на наблюдателя и воспринимаемый им как вспыхнувшая точка, - 0.
Разумеется, подобные наблюдения требуют известной сноровки, так как метеоры могут появляться довольно часто. Однако не следует расстраиваться, если не все будет получаться сразу. Продолжайте наблюдения, и опыт постепенно придет.
При записи результатов метеорных наблюдений надо придерживаться некоторых общих правил. На первый взгляд они могут показаться не слишком существенными, в действительности же от их строгого выполнения во многом зависит успех наблюдений.
Правила эти довольно просты и сводятся к следующему. Писать надо простым карандашом. Дело в том, что записи, сделанные чернилами или химическим карандашом, расплываются от сырости. Приступая к наблюдениям, надо запастись несколькими хорошо отточенными карандашами. Нужно позаботиться и о подсветке, если без нее писать невозможно. Но подсветка не должна слепить глаза во время наблюдений. Можно воспользоваться карманным фонариком, прикрыв стекло цветной пленкой, или шариковыми ручками с подсветкой, имеющимися в продаже.
Все данные надо на следующий же день аккуратно, четким почерком переписать в журнал или на чистые бланки. В противном случае вы рискуете что-то забыть и не расшифровать своих собственных записей, сделанных наспех в процессе наблюдений.
В журнале, перед тем как приступить к записи результатов наблюдений, необходимо указать следующие данные:
1. Дата наблюдений - год, месяц, число (или числа, если наблюдения начались до полуночи, а закончились после нее).
2. Время наблюдений (местное, московское).
3. Место наблюдений, название географического пункта (если известно, географические координаты).
4. Фамилии и инициалы наблюдателей.
5. Характер наблюдений.
6. Перечень применяемых инструментов и их основные характеристики (увеличение, поле зрения и т. д.).
Хорошо, особенно на первых порах, если у наблюдателя будет помощник, делающий записи в журнале под его диктовку. Это освободит наблюдателю время и даст возможность зарегистрировать большее число метеоров, точнее определить их характеристики.
Не откладывая, следует провести и первичную обработку полученных данных. Она состоит в том, чтобы определить экваториальные координаты точек начала и конца метеоров и занести их в журнал. Сделать это можно, накладывая на звездные карты прозрачную координатную сетку с нанесенными на нее кругами склонений и суточными параллелями...
При визуальных наблюдениях метеорных потоков вовсе не нужно стремиться зарегистрировать все метеоры. Да это практически и не получится. Торопливость и погоня за всеми вспышками лишь ухудшит качество наблюдений, а задача как раз состоит в том, чтобы наносить метеорные следы на карту.
Для метеорных наблюдений можно использовать Малый звездный атлас А. А. Михайлова или звездные карты, прилагаемые к «Справочнику любителя астрономии» П. Г. Куликовского.
Результаты наблюдений лучше наносить не непосредственно на карты, чтобы их не портить, а на скопированные с них области небесной сферы, намеченные для наблюдений.
Окружности больших кругов на сфере
Путь метеора в земной атмосфере - это почти прямая линия. А прямые линии проецируются на небесную сферу в виде дуг окружностей так называемых больших кругов.
Окружностями больших кругов называются окружности, образованные пересечением небесной сферы плоскостями, проходящими через ее центр. Естественно, радиус такой окружности равен радиусу самой сферы.
Указанное обстоятельство затрудняет нанесений следов метеоров на астрономические карты. В зависимости от способа построения карт (то есть способа, с помощью которого небесная сфера проецируется на плоский лист бумаги) дуги окружностей больших кругов изображаются на них различными линиями. И существует только один-единственный способ построения звездных карт - так называемая центральная, или гномоническая, проекция, - при котором дуги окружностей любых больших кругов проецируются на плоскость в виде отрезков прямых линий. В частности, на такой карте круги склонений окажутся прямыми линиями, сходящимися в точке полюса мира. Прямой линией будет выглядеть и небесный экватор. А суточные параллели - различными кривыми линиями.
Практически нанесение метеоров на карту осуществляется в два этапа. Сперва на обычную звездную карту - с тем чтобы определить экваториальные координаты начала и конца метеора, а уже затем по этим координатам на гномоническую карту.
Как проверить, является обнаруженный радиант реальным или полученный результат представляет собой всего лишь следствие различных ошибок, допущенных в процессе наблюдений и обработки данных?
Гномоническая проекция
Астрономы пришли к выводу, что доказательством реальности обнаруженного радианта может служить по крайней мере одно из следующих условий:
1. При нанесении зарегистрированных в течение ночи метеоров на гномоническую карту в одной точке пересеклись пути не менее трех метеоров. (Для наблюдений, которые проводились на протяжении двух смежных ночей, необходимо пересечение в одной точке не менее пяти метеоров.) Желательно также, чтобы физические характеристики пересекающихся метеоров были достаточно близкими.
2. Если продолжить на гномонической карте пути всех метеоров, которые наблюдались в течение одной ночи, то в радианте должны пересечься не меньше 4 из 10, 6 из 40, 7 из 60, 8 из 80, 10 из 100.
3. В радианте был зарегистрирован стационарный метеор, то есть метеор, направленный на наблюдателя.
4. Зарегистрировано на протяжении одной-двух минут появление «пачки» метеоров, исходящих из одной точки.
Какие характерные ошибки могут быть допущены наблюдателем при нанесении метеоров на карту? Их надо знать, чтобы стараться по возможности избежать.
1. Наносится более длинный или более короткий метеор, чем было в действительности.
2. Метеор смещен вперед или назад.
3. Метеор смещен в сторону.
4. Метеор несколько повернут относительно своего истинного положения на небесной сфере.
Как нетрудно сообразить, ошибки первого и второго рода не сказываются на точности определения радианта, так как в результате подобных ошибок положение точки пересечения метеоров или их продолженных путей не меняется.
Однако третья и четвертая ошибки приводят к тому, что площадь радианта (то есть размеры той области небесной сферы, откуда вылетают метеоры) оказывается несколько больше действительной.
Но поскольку незначительные ошибки практически неизбежны, то некоторое несовпадение точек пересечения метеоров считается нормальным. Достаточно, если все они располагаются внутри окружности с поперечником, равным 3-4°. За радиант в этом случае принимается средняя точка.
Любительские метеорные наблюдения можно проводить и в одиночку. И получать при этом результаты, полезные для науки. Но ценность подобных наблюдений значительно возрастет, если они будут проводиться коллективно. К таким наблюдениям надо постараться привлечь участников школьного астрономического кружка или товарищей, интересующихся астрономией.
Группа может вести поочередные наблюдения, что для юных любителей очень важно, так как одному астроному-школьнику, разумеется, не под силу осуществлять ночные наблюдения из ночи в ночь, да еще на протяжении долгого времени.
Кроме того, несколько человек могут разделиться и одновременно наблюдать из двух разных пунктов. При таких наблюдениях достаточно зарегистрировать даже один метеор, чтобы путем сравнения зарисовок определить радиант.
Полная обработка результатов метеорных наблюдений требует специальных приборов и вычислительных устройств, а также соответствующей физико-математической подготовки. Для юного любителя астрономии осуществить такую обработку практически невозможно.