Исследование физических характеристик метеороидов и связь метеороидов с околоземными объектами
На правах рукописи
Кохирова Гулчехра Исроиловна ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТЕОРОИДОВ И СВЯЗЬ МЕТЕОРОИДОВ С ОКОЛОЗЕМНЫМИ ОБЪЕКТАМИ 01.03.01 - Астрометрия и небесная механика
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
Санкт-Петербург - 2012
Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Институте астрофизики Академии наук Республики Таджикистан
Научный консультант:
академик АН Республики Таджикистан, доктор физико-математических наук, профессор БАБАДЖАНОВ Пулат Бабаджанович
Официальные оппоненты:
ХОЛШЕВНИКОВ Константин Владиславович, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой небесной механики математико-механического факультета, Санкт-Петербургский государственный университет БЕЛЬКОВИЧ Олег Игоревич, доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник Астрономической Обсерватории им. Энгельгардта, Казанский государственный университет ОБРУБОВ Юрий Викторович, доктор физико-математических наук, профессор главный научный сотрудник кафедры Высшей математики, Всероссийский заочный финансово-экономический институт
Ведущая организация:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт астрономии Российской академии наук (ИНАСАН)
Защита диссертации состоится 12 октября 2012 г. в 11 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 002.120.01 на базе ФГБУН Главной (Пулковской) астрономической обсерватории Российской академии наук (ГАО РАН) по адресу: 196140, Санкт-Петербург, Пулковское шоссе, дом 65.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГАО РАН.
Автореферат разослан 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физ.-мат. наук Е.В. Милецкий
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Диссертационная работа посвящена определению динамических характеристик болидов и физических свойств вещества метеороидов, а также генетической связи метеороидов с околоземными объектами. Для получения новых важных данных по траекториям, орбитам, массам и свечению крупных болидообразующих метеороидов, вторгающихся в земную атмосферу, создана болидная сеть в Таджикистане и проведены систематические фотографические, в том числе и ПЗС, наблюдения болидов в течение пятилетнего цикла. В обработке многостанционных фотографий болидов используется усовершенствованный метод астрометрической редукции. Определение объемной плотности метеороидов проведено на основе теории квазинепрерывного дробления метеороидов. По тем же наблюдениям получены минералогические плотности метеороидов, что позволило впервые определить пористость метеороидов. С использованием разработанной нами методики выполнен количественный анализ спектров болидов. Основой для установления доли угасших ядер комет среди астероидов, сближающихся с Землей, а также для выявления новых метеороидных комплексов явилась теория образования и эволюции метеороидных роев, разработанная в Институте астрофизики АН РТ. Проведен масштабный поиск связи между астероидами, сближающимися с Землей, метеорными потоками и метеороидными роями с использованием орбит 181 АСЗ, движущихся по кометоподобным орбитам, на основе вычислений эволюции орбит с использованием различных численных методов, таких, как метод Гаусса Альфана-Горячева и метод Эверхарта.
Объектом исследования являются околоземные объекты (ОЗО), включающие реальные астероиды, угасшие ядра комет и метеороидные рои, а также метеороиды, метеорные потоки и болиды.
Актуальность темы диктуется необходимостью получения детальной информации об околоземной метеороидной среде, о прочности и структуре метеороидов. Болидообразующие метеороиды, вторгающиеся в земную атмосферу, содержат в себе огромную информацию о составе, природе, орбитах, как малых, так и крупных космических тел.
Наблюдения и их обработка служат для расшифровки этой информации.
Болидные сети являются наилучшим и самым мощным средством регистрации таких тел, т.к. позволяют, во-первых, получить точные данные об их траекториях и орбитах, и, во-вторых, служат единственным средством получения данных о падении метеоритов.
Также необходимо знать природу астероидов, сближающихся с Землей (АСЗ) - являются ли они реальными астероидами или угасшими ядрами комет. От этого зависят последствия их столкновений с Землей:
ледяные кометы взрываются в земной атмосфере, а каменные астероиды могут соударяться с поверхностью Земли. По наземным наблюдениям АСЗ разделение таких объектов крайне затруднительно, из-за того, что на расстоянии внешне они выглядят одинаково. В диссертационной работе эта задача решена на основе метода, разработанного в Институте астрофизики Академии наук Республики Таджикистан (АН РТ).
Крайняя важность таких данных связана с все более осознаваемой потенциальной астероидно-метеороидной опасностью и необходимостью разработки стратегии противодействия космическим угрозам как естественного, так и техногенного происхождения. К естественным факторам относятся астероиды, кометы и крупные болидообразующие метеороиды, орбиты которых могут пересечь орбиту Земли, и в случае возможного столкновения может быть нанесен большой ущерб биосфере Земли, вплоть до глобальной катастрофы. Реальную опасность представляют объекты, имеющие диаметры, начиная с нескольких декаметров. Тело такого размера произвело Тунгусское событие в 1908 г.
Астероид Апофис, сближающийся с Землей, диаметром почти 350 м – один из известных объектов, который будет иметь очень тесное сближение с Землей в 2029 г.
Актуальность исследований АСЗ связана также с возможность получения важной информации об источниках АСЗ - кометах из внешних областей Солнечной системы и астероидах из главного пояса.
Идентификация потухших кометных ядер позволит нам установить различия в физических данных по наблюдениям АСЗ различного происхождения.
Результаты выявления существования крупных тел декаметровых размеров в некоторых метеороидных роях необходимы в разработке стратегии защиты космической ракетной технологии.
Возрастающий научный интерес к кометам и астероидам и продуктам их разрушения – метеороидам также вызван тем, что малые тела содержат важную информацию о тех условиях, которые существовали в начальной стадии формирования планет Солнечной системы и, в частности, Земли, на которой затем зародилась жизнь и образовалась развитая цивилизация. Благодаря их малым массам состав и физико-химические свойства малых тел остались почти такими же, как и при образовании планетной системы.
Цели Основными целями диссертационной работы являются:
1. Получение новых данных о метеороидной обстановке в околоземном пространстве для крупных тел, порождающих болиды, и новых наблюдательных данных об активности известных метеорных/болидных потоков. Создание каталога точных траекторий, гелиоцентрических орбит, физических параметров и наблюдаемых кривых блеска болидообразующих метеороидов по фотографическим наблюдениям болидов одновременно с нескольких пунктов.
2. Определение минералогической и объемной плотности, и пористости метеороидов на основе одних и тех же базисных фотографических наблюдений метеоров и современной физической теории метеоров.
3. Определение поверхностной и объемной концентрации ионов кальция и свободных электронов, а также температуры возбуждения в метеорной коме.
4. Выявление астероидов, пересекающих орбиту Земли, которые связаны с метеороидными роями и, следовательно, метеорными потоками.
Определение кометного происхождения астероида, т.е. является ли он угасшим ядром кометы.
5. Обнаружение новых взаимосвязей между астероидами, кометами, метеороидными роями и метеорными потоками.
Эти цели достигаются путем:
1. Организации в Таджикистане, впервые в Центральной Азии, болидной сети, состоящей из 5 пунктов, расположенных на взаимном расстоянии 53-184 км друг от друга и снабженных фотографическими болидными и цифровыми камерами с объективами типа «рыбий» глаз.
2. Проведения непрерывных фотографических наблюдений болидов, т.е. метеоров ярче –3 - –4 зв. величины, во все ясные безоблачные ночи.
3. Разработки и адаптации методик астрометрической и фотометрической редукции болидных снимков, а также методики астрометрической редукции цифровых изображений болидов.
4. Астрометрической редукции и вычисления основных параметров атмосферных траекторий, скоростей, радиантов и орбит болидов, сфотографированных хотя бы с двух пунктов.
5. Фотометрической редукции сфотографированных болидов и определения абсолютных звездных величин, кривых блеска, масс и физических параметров болидообразующих метеороидов.
6. Моделирования теоретических кривых блеска и сравнение их с наблюдаемыми кривыми для определения метеороидов, подвергшихся квазинепрерывному дроблению в земной атмосфере.
7. Измерения интенсивностей спектральных линий в спектрах болидов и построения монохроматических кривых блеска.
Использования каталога элементов орбит АСЗ 8.
(http://newton.dm.unipi.it/neodys.cat), орбиты которых в результате вековых изменений пересекают земную орбиту. Применив к ним существующие критерии разделения орбит на кометные и астероидные, можно определить АСЗ, двигающиеся по кометоподобным орбитам.
9. Исследования эволюции орбит АСЗ под возмущающим действием планет на интервале времени, охватывающем один цикл изменения аргумента перигелия орбит (±320 тысяч лет). Для АСЗ, испытывающих сильные резонансы, вычисления производятся по методу Эверхарта, для других АСЗ применен метод Гаусса-Альфана-Горячева вычисления вековых возмущений.
10. Определения теоретических элементов орбит метеорных потоков, возможно связанных с АСЗ, и вычисления теоретических геоцентрических радиантов и скоростей этих метеорных потоков.
11. Поиска наблюдаемых метеорных потоков и ассоциаций, которые имеют радианты, даты, скорости и орбиты, близкие к тем же параметрам теоретически предсказанных потоков, родственных с АСЗ, в каталогах наблюдаемых метеорных/болидных потоков и наблюденных индивидуальных метеоров/болидов.
Основные положения, выносимые на защиту I. Новые методы получения информации о метеороидах:
1). Усовершенствованный метод астрометрической редукции многостанционных болидных снимков, полученных с помощью болидной сети Таджикистана [Астрономический Вестник, 2009, т. 43, № 4, с. 367 377], позволивший получить точные данные о траекториях и гелиоцентрических орбитах 170 болидов.
2). Внедрение в практику болидных наблюдений цифровых камер “Nikon D2x” и “Nikon D300”, снабженных объективами Nikkor типа «рыбий глаз» (f=10.5 мм, D/f =1:2.8), позволивших получить новые наблюдательные данные [Известия АН РТ. Отделение физ-мат, хим., геол.
и техн. наук, 2009, № 2 (135), с.46-55;
Astronomy and Astrophysics, 2011, v.533,p.A115-A120].
3). Впервые в количественном анализе метеорных спектров применен метод спектрофотометрических исследований солнечных протуберанцев, на основе которого изучено излучение метеорной комы в спектральных линиях дублета ионизованного кальция и определены характеристики излучающего объема [Astronomy and Astrophysics, 2004, v.
424, № 1, p. 317-323;
Advances in Space Research, 2007, v. 39, Issue 4, p.533 537].
II. Новые основные научные результаты, полученные с помощью вышеназванных методов и оборудования, с использованием наблюдений болидной сети в Таджикистане, а также теорий и концепций, разработанных в Институте астрофизики АН РТ:
1). В результате астрометрической и фотометрической редукции многостанционных фотографий 170 болидов, сфотографированных болидной сетью Таджикистана в течение 2006-2011 гг., получены данные об их атмосферных траекториях, координатах радиантов, скоростях, орбитах в межпланетном пространстве, кривых блеска, фотометрических массах метеороидов, породивших болиды, а также определена принадлежность болидов к известным болидным и метеорным потокам.
Все данные оформлены в виде каталога, состоящего из трех таблиц, содержащих, соответственно, параметры атмосферных траекторий, радианты и гелиоцентрические орбиты, наблюдаемые кривые блеска.
Полученные результаты существенно пополнят мировой банк новыми данными о болидах и необходимы для решения современных проблем астрономии, связанных с исследованием метеороидной обстановки в околоземном космическом пространстве, для выявления генетических связей между малыми телами Солнечной системы.
2). Результаты фотографических наблюдений болидной сетью метеорного потока Леонид в 2009 г., подтвердившие предсказанную повышенную активность потока [Astronomy and Astrophysics, 2011, v. 528, p. A94-A97;
NASA Technical Report, NASA/CP-2011-216469, 2011, p.36-46;
Astronomy and Astrophysics, 2011, v.533, p.A115-A120].
3). По результатам наблюдений болидной сети выявлен астероидный метеороидный рой, родительским телом которого является АСЗ 2004MB6, а зарегистрированные нами болиды порождены его фрагментами [Вестник СибГАУ, 2011, Выпуск 6(39), с.91-94].
4). Определение минералогических плотностей 501 метеороида на основе данных о начальных высотах, внеатмосферных массах и скоростях, и зенитных расстояниях радиантов этих метеороидов, полученных по фотографическим наблюдениям метеоров в Душанбе, Киеве и Одессе (1957-1983 гг.). С учетом теории квазинепрерывного дробления метеороидов проанализированы кривые блеска тех же 501 яркого метеора и определены объемные плотности 236 метеороидов, испытавших квазинепрерывное дробление. Одновременное определение минералогической и объемной плотности метеороидов по одним и тем же наблюдениям позволило впервые определить пористость метеороидов исследованных потоков и спорадического фона [Astronomy and Astrophysics, 2009, v. 495, Issue 1, p.353-358].
5). Результаты определения объемной концентрации ионов кальция и свободных электронов, а также температуры возбуждения в метеорной коме [Astronomy and Astrophysics, 2004, v. 424, № 1, p. 317-323;
Advances in Space Research, 2007, v. 39, Issue 4, p.533-537].
6). Результаты поиска метеорных потоков, связанных с астероидами, пересекающими орбиту Земли и движущимися по кометоподобным орбитам. Доказано, что из 2872 АСЗ групп Аполлона и Амура, открытых до 1.01.2005 г., 130 АСЗ (почти 5%), двигающиеся по кометоподобным орбитам, имеют родственные наблюдаемые метеорные потоки и, следовательно, в действительности являются угасшими ядрами комет [Известия АН РТ. Отд. физ.-мат., хим. и геол. наук, 2006, № 1-2 (124), с.25 48;
«Метеорные потоки астероидов, пересекающих орбиту Земли», Душанбе, «Дониш», 2009, 185 с.].
7). Некоторые метеороидные рои, например, Тауриды, Аквариды, Писциды, Скорпииды, состоят не только из мелких, но и крупных тел метровых и декаметровых размеров, являющихся угасшими ядрами комет или осколками более крупной кометы. Такие объекты представляют потенциальную опасность для космических миссий из-за возможных столкновений, а вторгаясь в земную атмосферу, они произведут ярчайшие болиды и суперболиды [Astronomy and Astrophysics, 2008a, v. 479, p.249 255;
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2008b, v. 386, Issue 3, p. 1436-1442;
Astronomy and Astrophysics, 2009, v. 507, No.2, pp.1067 1072;
NASA Technical Report, 2011, NASA/CP-2011-216469, p.14-18;
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2012, v.420, p. 2546 2550].
Научная новизна • Болидная сеть, созданная в Таджикистане, является первой и единственной сетью в Центральной Азии. Организация болидной сети здесь важна и тем, что она расположена относительно Европейской болидной сети на расстоянии более 4-5 часов по долготе. Данные наблюдений о болидных потоках, полученные на различных долготах, весьма важны для получения информации о структуре метеороидных роев, порождающих болидные потоки. Полученные новые результаты по болидам, сфотографированным в Таджикистане, существенно дополнят данные, полученные болидными сетями США, Канады, Европы, Австралии.
• Полученные впервые оценки плотности и пористости метеороидов по одним и тем же фотографическим наблюдениям метеоров находятся в хорошем соответствии с результатами лабораторных измерений пористости углистых и обыкновенных хондритов и межпланетных пылевых частиц и свидетельствуют о разной степени пористой структуре их родительских тел – комет и астероидов.
• Впервые в количественном анализе метеорных спектров применен метод, разработанный для спектрофотометрических исследований солнечных протуберанцев. Применение этого метода в количественном анализе метеорных спектров преодолевает одну из главных трудностей, связанную с учетом самопоглощения, которое является особенно значительным для спектральных линий дублета ионизованного кальция. Другим важным преимуществом этого метода является то, что он может применяться не только к дифракционным, но также и к призменным спектрам. Результаты, полученные на основе использования метода, и их сравнение с результатами, полученными по другим методам, доказывают их достоверность и надежность.
• На основе концепции образования и эволюции метеороидных роев, развитой в Институте астрофизики АН РТ, и исследования эволюции орбит АСЗ впервые определена доля угасших комет в популяции АСЗ в таком глобальном масштабе. Факт существования в метеороидных роях Писцид, Акварид, Скорпиид крупных объектов – угасших ядер комет и являющихся составной частью этих роев установлен нами впервые.
Практическое значение Всесторонне исследование физико-динамических особенностей АСЗ имеет не только фундаментальное значение для установления механизма их переброски из основного пояса в планетопересекающие орбиты и их генетической связи с кометами и метеороидами, но и важное прикладное значение, поскольку их можно рассматривать как возможный источник металлов и других полезных ископаемых в околоземном пространстве в будущем. Так, согласно оценкам некоторых авторов железный метеороид диаметром в 1 км при рудниковой разработке может быть источником полезных ископаемых, оцениваемым в триллионы долларов.
Результаты исследований предоставляют новые данные о метеороидно-астероидной обстановке в околоземном пространстве (а их учет важен в предотвращении опасности столкновения космических миссий с крупными телами), необходимы для решения проблемы астероидной опасности столкновения с Землей, а также помогут в постановке новых научных задач во время проведения наблюдений АСЗ космическими аппаратами.
Апробация Основные результаты диссертационной работы докладывались на семинаре «Малые тела Солнечной системы» Института астрофизики АН РТ, а также на ряде республиканских и международных научных конференций. Среди них:
• 35 COSPAR Scientific Assembly, Франция, Париж, 2004 г.;
• Международная научная конференция «Наблюдение околоземных космических объектов», Звенигород, Россия, 22-24 января 2008 г.;
• Международная научная конференция “Bolides and Meteorite Falls”, Прага, Чехия 10-15 мая 2009 г.;
• Международная научная конференция “Meteoroids 2010”, Брекенридж, Колорадо, США, 24-28 мая 2010 г.;
• JENAM 2011, European Week of Astronomy and Space Science, Санкт-Петербург, Россия, 4-8 июля 2011 г.;
• Международная научная конференция «Околоземная астрономия 2011», Красноярск, Россия, 5-10 сентября 2011 г.;
• Международная научная конференция “Asteroids, Comets, Meteors 2012”, Ниигата, Япония, 16-22 мая 2012 г.
Различные аспекты работы, положенные в основу диссертации, прошли экспертизу и выполнялись по темам научных исследований Отдела метеорной астрономии Института астрофизики АН РТ. Они были поддержаны грантами Международного Научно-Технического Центра Т 1086 и Т-1629.
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 302 работ и приложения, в котором приведен каталог, состоящий из трех таблиц. Общий объем диссертации 387 страниц, в том числе 71 рисунок и 53 таблицы.
Публикации Основные научные результаты диссертации опубликованы в двух монографиях, 32 статьях и тезисах 16 докладов. Из общего числа статей 30 работ опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов докторской диссертации.
Личный вклад автора Исследования, представленные в диссертации, выполнены автором как самостоятельно, так и в сотрудничестве с научным консультантом диссертации, с коллегами из Института астрофизики АН РТ, Астрономического института Академии наук Чехии, Астрономического отделения Лондонского университета.
В совместных публикациях в получении и обработке наблюдательного материала, вычислениях, анализе и интерпретации результатов автору принадлежит равный вклад наряду с соавторами.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во Введении даются краткие определения объектов исследования, обоснована актуальность темы, определены основные цели диссертации и пути их достижений, сформулированы основные положения, вынесенные на защиту, кратко описано содержание работы.
Глава Методика и результаты фотографических 1.
исследований болидов.
В п.1.1. рассматриваются общепринятая методика фотографических наблюдений метеоров, а также методы астрометрической и фотометрической обработки фотографий метеоров и вычисления основных параметров атмосферной траектории, радианта, скорости, элементов орбиты, внеатмосферной массы и кривой блеска метеоров.
В п.1.2. приведен подробный обзор работы фотографических болидных сетей и результатов, полученных благодаря наблюдениям, проведенным в рамках болидных сетей. Проанализирован текущий статус и перспектива развития болидных наблюдений.
В п.1.3. описывается метод фотографических наблюдений болидов с помощью камер всего неба. С 2006 г. Институтом астрофизики Академии наук Республики Таджикистан проводятся систематические базисные (с двух пунктов) фотографические наблюдения болидов с помощью камер всего неба, снабженных объективами Цейс Дистагон типа «рыбий глаз» (f=30 мм, D/f=1:3.5), имеющими поле зрения 180о, и цифровыми камерами “Nikon D2X” и “Nikon D300” с объективами Nikkor того же типа «рыбий глаз». Одним из пунктов наблюдений является Гиссарская астрономическая обсерватория (ГисАО), а другим – высокогорная Международная астрономическая обсерватория Санглох, расположенная на расстоянии 53.4 км от первого пункта на высоте 2300 м.
В п.1.3.1. приведена методика астрометрической редукции болидных снимков. В ней применяются эмпирические формулы преобразования измеренных координат в горизонтальные небесные координаты. Эти формулы содержат 12 неизвестных постоянных, подлежащих определению методом наименьших квадратов и методом итерации. Приводятся результаты определения этих постоянных по измерениям негативов ГисАО и Санглоха. Показано, что с помощью данной методики астрометрической редукции полученного наблюдательного материала положение деталей изображения объекта определяется с точностью около 1 минуты дуги (0.05о), что является достаточно хорошим результатом для негативов такого масштаба. На рис.1 приведены dz(O-C) – отклонения каталожных от вычисленных значений зенитных расстояний опорных звезд в зависимости от зенита z опорных звезд и dasin z(O-C) - отклонения каталожных от вычисленных значений азимутов опорных звезд в зависимости от азимута a опорных звезд по снимку, полученному на обсерватории Санглох.
В п.1.3.2. излагается методика фотометрической редукции, базирующаяся на использовании зависимости измеренных ширин суточных следов звезд от их звездных величин, а также приведены некоторые результаты определения наблюдаемых кривых блеска болидов.
0, dz (O [град] 0, -C) -0, -0, 0 10 20 30 40 50 60 зенитное расстояние (каталожное) [град] 0, da sin z(O-C) [град] 0, -0, -0, 0 60 120 180 240 300 азимут (каталожный) [град] Рис. 1. Результаты определения невязок dz в зенитном расстоянии и невязок dasin z в азимуте опорных звезд для фотопленки болида TN030406 по обсерватории Санглох.
В п.1.3.3. рассматривается методика ПЗС наблюдений болидов, разработанная и впервые внедренная в наблюдательную практику.
Приведенные результаты исследования цифровых снимков болидов доказывают возможность использования такой аппаратуры в наблюдениях болидов, и астрометрическая редукция цифровых изображений показывает хорошую точность получаемых данных. Точность определения атмосферной траектории по болидным и цифровым камерам на примере одного болида демонстрирует рис. 2.
П.1.4. посвящен результатам наблюдений болидной сети, созданной в Таджикистане в 2008 г. когда к двум наблюдательным пунктам были добавлены еще три станции, с целью получения новых данных о крупных телах, вторгающихся в земную атмосферу. Таким образом, болидная сеть состоит из 5 наблюдательных станций, снабженных таким же оборудованием, которое использовалось в наблюдениях с двух обсерваторий. Взаимные расстояния между пунктами находятся в пределах 53-184 км и охватываемая мониторингом площадь составляет почти 11 тыс. км2. Приведена программа работы болидной сети, количество наблюдений, объем полученного наблюдательного материала.
Склонение (град) БК ПЗС камера 288 286 284 282 280 278 276 274 272 270 268 266 Прямое восхождение (град) Рис.2. Геоцентрическая траектория болида TN140707, определенная по цифровому изображению и по негативу болидной камеры в ГисАО.
В результате первичной обработки наблюдений (проявка, просмотр, систематизация, поиск базисных фотографий болидов и их отбор) для измерений выбраны многостанционные снимки 170 болидов. В результате астрометрической и фотометрической редукции вычислены точные атмосферные траектории, координаты геоцентрических радиантов, скорости, торможения, орбитальные элементы болидов, определены кривые блеска и особенности свечения, а также внеатмосферные массы метеороидов, породивших эти 170 болидов. По конечным высотам оценены плотности метеороидов и определено их происхождение – кометное или астероидальное. Определена принадлежность этих болидов к известным метеорным и болидным потокам. Все перечисленные характеристики в виде каталога, состоящего из трех таблиц, приведены в Приложении.
Приведено распределение зарегистрированных болидов по максимальным абсолютным звездным величинам (рис.3), из которого следует, что яркость основного количества болидов находится в интервале от –5 до –8 звездных величин. Из распределения болидов по типам согласно конечным высотам следует, что 62% болидообразующих метеороидов имеют кометное происхождение, а остальные 38% астероидальное. Большая часть сфотографированных болидов принадлежит известным метеорным/болидным потокам, а меньшая (почти 30%) – спорадическому фону.
N -(3-4) -(4-5) -(5-6) -(6-7) -(7-8) -(8-9) -(9-10) -(10-11) -(13-14) Мmax Рис.3. Распределение зарегистрированных болидов по максимальной абсолютной звездной величине.
В п.1.5. содержатся результаты наблюдения активности метеорного потока Леонид в 2009 г. болидной сетью Таджикистана.
В п.1.5.1. описан полученный наблюдательный материал.
В п.1.5.2. даются результаты определения атмосферных траекторий.
В п.1.5.3. анализируются фотографические высоты начала и конца видимой траектории болидов и их зависимость от максимальных абсолютных звездных величин и масс.
В п.1.5.4. приведены результаты определения радиантов и гелиоцентрических орбит болидов. Суточное смещение радианта Леонид составляет =0.78о и =-0.53о. Координаты среднего геоцентрического радианта, исправленные за суточное смещение и приведенные к долготе Солнца L€ =235.5о, составляют =153.66о±0.17о и =22.11о±0.31о.
Рассмотрены положения наблюденных радиантов и проведен сравнительный анализ с результатами, полученными, как по наблюдениям активности Леонид в предыдущие годы, так и с теоретически предсказанными.
В п.1.5.5. даны наблюдаемые кривые блеска болидов и указаны их особенности.
В п.1.5.6. рассмотрены физические характеристики метеороидов Леонид – плотность и пористость. Отмечен первый случай регистрации болидообразующего метеороида Леонид классифицированного как метеороид I типа, подробный анализ которого содержится в Главе II, п.2.5.
В п.1.6. аргументируется задача выявления возможных связей метеороидных роев с реальными астероидами, используя также результаты болидных наблюдений в Таджикистане, и приведены результаты исследования фрагментов астероида 2004MB6, сближающегося с Землей.
В п.1.6.1. речь идет о наблюдательном материале и поиске похожих болидов. По результатам наблюдений болидной сети в 2009 г. выявлены два болида, которые, согласно их значениям доатмосферных скоростей и масс, конечных высот, принадлежности ко II болидной группе, имеющей астероидную природу, классифицируются как метеоритообразующие.
Координаты радиантов и скорости данных болидов оказались схожими с радиантами и скоростями трех метеоритообразующих болидов, зарегистрированных Канадской болидной сетью. Показано, что согласно DS-H критерию, все пять объектов двигались по очень близким орбитам, следовательно, родственны между собой и, вероятно, принадлежат к одному и тому же метеороидному рою.
В п.1.6.2. приведены результаты поиска родительского тела этой группы метеороидов, породивших болиды. Выявлено, что современная орбита АСЗ 2004МВ6 схожа с орбитами метеороидов. Исследование эволюции орбит 2004МВ6 и метеороида TN170809А показало, что оба объекта имеют совпадающие вековые изменения элементов орбит за один цикл изменения аргумента перигелия в течение 7000 лет. Несомненное родство 2004МВ6 и метеороида также подтверждает D критерий, значения которого не превышают величины 0.14 в течение всего времени.
Сделан вывод, что исследуемые метеоритообразующие болиды порождены фрагментами АСЗ 2004MB6 и эти крупные тела являлись составной частью астероидного метеороидного роя, родительским телом которого является 2004MB6.
В Главе 2. изложены методы определения физических характеристик метеороидов, результаты, их анализ и интерпретация.
В п.2.1. рассмотрены известные методы определения объемной плотности метеороидов и уже имеющиеся данные по плотности. Показана необходимость учета дробления метеороидов в атмосфере Земли при определении плотности.
В п.2.2. изложены основные положения теории квазинепрерывного дробления метеороидов в земной атмосфере, развитой в Институте астрофизики АН РТ.
В п.2.3. содержатся методика определения минералогической плотности метеороидов и полученные результаты с использованием данных фотографических наблюдений метеоров в Душанбе, Киеве и Одессе в 1957-1983 гг. (501 метеор). Показано, что значения этой характеристики для метеороидов, принадлежащих девяти потокам и спорадическому фону, находятся в интервале 2.2-3.4 г см-3 и хорошо согласуются с оценками других авторов (табл.1). Исследована зависимость минералогических плотностей от начальных высот метеороидов различных потоков и отдельно для метеороидов Персеид и сделан вывод, что метеороиды с меньшей минералогической плотностью появляются на больших высотах. Рассмотрены случаи, когда типично кометные метеороиды имеют высокие значения плотности, характерные для тел астероидной природы.
В п.2.4. приведены результаты определения объемной плотности на основе теории квазинепрерывного дробления на базе того же наблюдательного материала (п.2.3.). Анализ полученных нами результатов показывает, что наблюдаемые характеристики и кривые блеска 236 из исследуемых ярких метеоров достаточно хорошо описываются теорией квазинепрерывного дробления. Это составляет 47% от общего количества исследованных метеоров. Оказалось, что самую большую среднюю объемную плотность 2.9 г см-3 имеют метеороиды Геминид, связанные с АСЗ 3200 Фаэтон. Напротив, самую низкую объемную плотность, в среднем равную 0.3 г см-3, имеют метеороиды Драконид, связанные с кометой 21P/Джакобини-Циннера. Средняя объемная плотность метеороидов остальных восьми потоков заключена в пределах от 0.4 до 2.4 г см-3, а для спорадического фона равна 1.8 г см-3 (табл.1). Определение минералогической и объемной плотностей по одним и тем же фотографическим наблюдениям метеоров позволило впервые определить пористость метеороидов. Результаты оценки пористости, приведенные также в табл.1, показывают, что для исследуемых поточных и спорадических метеороидов пористость заключена в пределах от 0 до 83%. Наименьшую пористость имеют метеороиды потока Геминид, а наиболее пористыми (83%) являются метеороиды потока Драконид и Леонид. Сравнительный анализ полученной нами впервые оценки пористости метеороидов по фотографическим наблюдениям метеоров находится в хорошем соответствии с результатами лабораторных измерений пористости углистых и обыкновенных хондритов, и межпланетных пылевых частиц, и подтверждают пористую структуру их родительских тел – комет и астероидов.
Найдено, что средние массы фрагментов, отделившихся от метеороидов в процессе квазинепрерывного дробления, заключены в пределах 10-5 – 10-6 г, а их размеры в среднем составляют 40 – 110.
Сделан вывод, что фрагменты таких размеров являются составными или структурными частями метеороидов.
Таблица Плотности и пористости метеороидов m (г см-3) (г см-3) Метеорный Родительское тело p поток Nm N (%) Дракониды 21Р/Джакобини- - - 0.3* - Циннер Леониды 55P/Темпель-Туттль 2.3±0.2 10 0.4±0.1 6 Ориониды 1P/Галлей 2.4±0.2 6 0.9±0.5 2 Персеиды 109P/Свифт-Туттль 2.25±0.04 191 1.2±0.2 97 Тауриды 2P/Энке 2.7±0.2 12 1.6±0.4 6 Квадрантиды 2003ЕН1 и 3.4±0.8 4 1.9±0.2 3 96P/Мачхольц Каприкорниды 2003EX12=169P/NEAT 3.4±0.8 5 2.1 1 Цигниды 2008ED69? 2.5±0.1 2 2.2±1.7 2 Аквариды 2003ЕН1 и 3.4±0.4 13 2.4±0.6 8 96P/Мачхольц Геминиды 3200 Фаэтон 2.9±0.2 20 2.9±0.6 8 Спорадические 3.0±0.1 238 1.8±0.3 103 В п.2.5. рассмотрен факт существования плотных тел среди типично кометных метеороидов по нашим болидным наблюдениям. Наблюдаемая кривая блеска аномального метеора Леонид TN171109Е свидетельствует о квазинепрерывном дроблении метеороида. На основе теории квазинепрерывного дробления построена теоретическая кривая блеска, совпадающая наилучшим образом с наблюдаемой при значении объемной плотности метеороида, равной = 3.7 г см-3. На рис.4 приведены наблюдаемая и смоделированная на основе теории квазинепрерывного дробления теоретическая кривые блеска метеора.
Кроме того, согласно конечной высоте метеора, TN171109Е классифицируется как объект I типа, что является исключительным случаем среди метеороидов Леонид и совершенно нетипичным для метеоров/болидов с кометными орбитами. Болиды I типа порождаются каменными метеороидами с плотностью = 3.5 г см-3 и, как правило, астероидного происхождения. В нашем случае кометная природа метеора TN171109Е не вызывает сомнения, так как родительским телом метеорного потока Леониды является комета 55Р/Темпеля-Туттля.
Следовательно, вновь подтверждается существование среди кометных метеороидов тел, состоящих из материала с гораздо большей плотностью.
- Абсолютная зв.величина - - - 120 110 100 90 80 70 Высота (км) Рис. 4. Наблюдаемая (точки) и теоретическая (треугольники) кривые блеска метеора Леонид TN171109E.
По наблюдения Европейской болидной сети было также обнаружено существование болидов различных типов среди Леонид. Согласно РЕ критерию, идентифицированы болиды, соответствующие II, IIIA и IIIB типам. Но метеор TN171109Е – первый случай, когда метеороид в целом был настолько прочным, что идентифицирован как объект I типа. Можно заключить, что такие данные свидетельствуют о неоднородном составе родительской кометы.
В п.2.6. рассмотрен еще один интересный случай из наших наблюдений, свидетельствующий о том, что среди кометных метеороидов встречаются тела с нетипичными значениями также и минералогической плотности. Приведены результаты фотометрии болида метеорного потока Южные Тауриды TN121107А. Оказалось, что минералогическая плотность вещества данного метеороида m =5.5 г см-3 значительно больше среднего значения плотности m =2.7 г см-3, полученного нами для метеороидов этого потока. Этот факт объясняется тем, что, вероятно, материал этого кометного метеороида содержит значительное количество твердых включений, относящихся к углистым хондритам типа СI и СМ и соответствующих метеоритному составу СI и СМ. Ранее уже отмечалось существование таких ингредиентов в материале метеороидов Леонид и Персеид.
В п.2.7. представлены детальные результаты исследования июльского болида Каприкорнид по фотографическим наблюдениям, пролет которого сопровождался ярчайшей вспышкой.
В п.2.7.1. приведены результаты определения атмосферной траектории, координат радианта, скорости и элементов орбиты болида, принадлежащего к метеорному потоку Каприкорнид, а также наблюдаемая кривая блеска.
В п.2.7.2. даны результаты определения фотометрической массы метеороида, породившего болид. Доказан факт дробления болидообразующего метеороида, начиная с момента его вторжения в плотные слои земной атмосферы. До момента вспышки, которая обусловлена одновременным выбросом огромного количества мелких частиц, кривая блеска является плавной, что свидетельствует о квазинепрерывном дроблении метеороида. На основе теории квазинепрерывного дробления построена теоретическая кривая блеска и определена объемная плотность метеороида равная 2 г см-3, свидетельствующая о том, что болид был порожден углистым хондритом типа СI.
В п.2.7.3. исследованы вспышки болида. Определены размеры и массы частиц, отделяющихся от метеороида в результате его дробления.
Показано, что наши результаты определения среднего размера гранул метеороида Каприкорнид, равного 26, хорошо согласуются с оценкой среднего размера гранул метеороидов того же роя, а также метеороидов Драконид других авторов. Сделан вывод о том, что частицы подобных размеров являются структурными элементами метеорных тел, отделяющиеся от них в процессе абляции.
В п.2.8. анализируется распределение метеороидов, сфотографированных в Таджикистане в 1957-1983 гг., по динамическому и физическому критериям. Показано, что из 570 метеоров согласно критерию Тиссерана 86% двигались по кометоподобным орбитам, и, следовательно, являются объектами кометного происхождения, и 14% по астероидальным орбитам и, соответственно, имеют астероидную природу.
Эмпирический РЕ критерий конечных высот свечения показал, что по физическим характеристикам большинство метеороидов - 72% принадлежат кометным группам IIIА/IIIB и 28% связаны с астероидными группами I/II. Несколько большее количество астероидных метеороидов, полученное согласно РЕ критерию, обусловлено фактом существования метеороидов с более плотной субстанцией среди типично кометных тел.
Глава 3. Спектрофотометрические исследования болидов.
В п.3.1 рассмотрены текущее состояние и задачи исследования спектров метеоров.
В п.3.2. приводится метод определения поверхностной и объемной концентрации ионов кальция и температуры возбуждения в метеорной коме. Впервые в количественном анализе метеорных спектров применен метод исследования солнечных протуберанцев.
В п.3.3. приведены результаты исследования призменных спектров восьми болидов в спектральных линиях дублета ионизованного кальция вдоль метеорных траекторий на основе методики, описанной в предыдущем параграфе. Высоты радианты, скорости, орбиты этих болидов были получены в результате астрометрической обработки классическим методом. Для всех болидов построены монохроматические кривые блеска в указанных эмиссиях, которые для болида приведены на рис.5., где N – измеренные точки вдоль траектории.
Определены эффективная температура возбуждения, поверхностная и объемная концентрация ионов кальция вдоль траектории для каждого спектра, выявлено и проанализировано их изменение в зависимости от высоты метеоров. Найденные значения концентрации ионов кальция находятся в диапазоне ~1013-1015 см-3. Для иллюстрации рис.6 показывает выявленный характер изменения концентрации ионов кальция и температуры возбуждения от высоты для болида 600361. Показано, что с усилением испарения в метеорной коме ослабевают и процессы возбуждения, и процессы ионизации. Вследствие интенсивного расширения паров в излучающем объеме происходит уменьшение концентрации ионов на единицу объема.
13, 13, 12, log I 12, 11,5 K CaII H CaII 11, 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 N Рис.5. Монохроматические кривые блеска метеора 600361.
2000 16, 15, log nCaII (cм-3) Т град., К 14, 13, T log nCaII 1000 12, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 N Рис.6. Изменения объемной плотности ионов кальция и температуры возбуждения вдоль траектории метеора 600361.
В п.3.4. описан метод определения объемной плотности свободных электронов в метеорной коме и приведены результаты его применения к призменным спектрам. Показано, что найденные значения объемной плотности свободных электронов в точке максимальной интенсивности метеорной комы составляют ~1013-1014 см-3. При сопоставлении этих значений с величинами объемной концентрации ионов кальция сделан вывод, что почти 99% кальция находится в ионизованном состоянии, и следовательно, кальций является одним из основных источников свободных электронов в метеорной коме. По составу исследованные метеороиды относятся к углистым хондритам.
В п.3.5. исследованы спектры болидов Леонид, полученные в 2009 г.
с помощью спектральной видеокамеры, снабженной дифракционной решеткой с 600 штрихов мм-1, установленной перед объективом.
Показано, что отношение содержания Mg и Na, в общем, соответствует обычному космическому составу метеоров Леонид. Тем не менее, мелкие метеороиды содержат Na меньше приблизительно на 30%. Метеоры Леонид показывают предпочтительную абляцию Na в верхней части траектории, что указывает на их хрупкую структуру и подтверждает высокую пористость. В спектрах исследуемых Леонид, как и ранее, не обнаружены органические молекулы (CN, C2). Исследование видео спектра аномального болида Леонид (п.2.5) показало, что по химическому составу он не отличается заметно от других метеороидов Леонид.
В Главе 4. рассматриваются новые выявленные связи метеороидных роев, и, следовательно, метеорных потоков с околоземными объектами.
В п.4.1. речь идет об астероидах, сближающихся с Землей, их классификации на группы Аполлона, Атона, Амура. Показано, что среди АСЗ существуют, как реальные астероиды из главного пояса, так и угасшие ядра комет.
В п.4.1.1. рассмотрены известные критерии разделения орбит околоземных объектов на кометные и астероидные. В результате применения этих критериев показано, что из 2872 АСЗ групп Аполлона и Амура, открытых до 1.01.2005 г., 404 АСЗ или 14% из общего числа Аполлонцев и Амурцев, двигаются по кометоподобным орбитам.
В п.4.2. речь идет о реальных астероидах и угасших ядрах комет в популяции околоземных объектов, рассмотрен процесс перехода активных комет в «спящее» состояние и способы различения таких объектов.
В п.4.3. рассмотрены основные положения теории образования метеороидных роев, разработанной в Институте астрофизики АН РТ.
Показано, что метеороидные рои образуются в основном в результате распада кометных ядер. Перечислены факторы, определяющие эволюцию метеороидных роев.
В п.4.3.1. излагаются основные моменты динамики метеороидных роев, а именно методы определения их возраста и характер эволюции, также развитые в Институте астрофизики АН РТ. Показано, что в результате дисперсии в первоначальных элементах орбит метеороидов из за различий в скорости выброса и влияния светового давления, обуславливаются различные темпы дальнейшей эволюции их орбит.
Метеороиды, выброшенные из ядра кометы вперед по направлению движения кометы, будут иметь орбиты со слегка большими периодами обращения и большей полуосью, чем комета, и со временем будут располагаться позади кометы, а метеороиды, выброшенные назад, имея слегка меньшую большую полуось и, соответственно меньший период обращения, окажутся впереди кометы. В начальной стадии метеороидный рой представляет собой компактное облако метеороидов вблизи ядра родительской кометы. Со временем в результате того, что некоторые метеороиды обгоняют родительское тело, тогда как другие отстают от него, все они распределяются вдоль всей орбиты родительского тела и образуют замкнутую петлю за сравнительно короткое время. Поскольку, из-за планетных возмущений, метеороиды занимают всю эволюционную трассу родительского тела, то метеороидный рой со временем утолщается.
В п.4.4. детально рассмотрены наш критерий разделения реальных АСЗ и угасших кометных ядер и методика, позволяющая сделать вывод о кометной или астероидной природе АСЗ. Приведено условие, которому должны удовлетворять элементы орбиты метеороидов роя, для того, чтобы пересечь орбиту Земли. Из этого условия следует, что для заданных значений a и e орбита Земли может быть пересечена метеороидами при четырех значениях (в редких случаях при восьми значениях). В результате метеороидный рой может породить ночной поток с северной и южной ветвями при доперигелийном пересечении с Землей и дневной поток также с северной и южной ветвями при послеперигелийном пересечении. На рис. 7 приведены изменения гелиоцентрических расстояний восходящего Ra и нисходящего Rd узлов орбиты АСЗ Гефеста в зависимости от аргумента перигелия в течение одного цикла изменения, из которого видно, что астероид пересекает орбиту Земли при четырех значениях аргумента перигелия (67о, 113о, 247о и 292о). При этих значениях метеороидный рой, возможно, родственный с Гефестом может породить четыре метеорных потока.
Рис.7. Зависимость радиус-векторов восходящего Ra и нисходящего Rd узлов орбиты АСЗ 2212 Гефеста от аргумента перигелия. Пересечение (1) соответствует дневному потоку Северных сентябрьских Леонид, пересечение (2) – ночным Канкридам, пересечение (3) - Дневным южным сентябрьским Леонидам и пересечение (4) – ночным Канкридам.
Методика определения кометной природы АСЗ состоит из следующих операций: вычисление эволюции элементов орбиты кометы или астероида методом Альфана-Горячева или Эверхарта для интервала времени, охватывающего один цикл изменений аргумента перигелия орбиты;
определение орбит, пересекающих орбиту Земли, и количества пересечений за один цикл изменений аргумента перигелия;
вычисление теоретических радиантов и скоростей для орбиты кометы или астероида, пересекающих земную орбиту;
поиск теоретически предсказанных радиантов в каталогах наблюдаемых метеорных/болидных потоков и наблюденных индивидуальных метеоров/болидов.
В п.4.5. приведены результаты установления связи метеороидных роев и метеорных потоков с околоземными объектами, полученные с использованием описанной методики.
В п.4.5.1. показано, что из исследованных 181 АСЗ, открытых до 1.01. 2005 г., двигающихся по кометоподобным орбитам и пересекающих орбиту Земли, 130 объектов имеют родственные активные метеорные потоки, и, следовательно, являются угасшими ядрами комет.
В п.4.5.2. найдено, что семь АСЗ 16960, 1998VD31, 1999VK12, 1999VR6, 2003WP21, 2003UL3, 2004TG10 с размерами в интервале 0.11 7.55 км, двигающиеся по схожим кометоподобным орбитам, являются в действительности осколками кометы 2Р/Энке или вместе с кометой 2Р/Энке являются фрагментами более крупной кометы. Наряду с 10 АСЗ, кометная природа которых выявлена ранее, эти семь новых являются составной частью метеороидного комплекса Таурид.
В п.4.5.3. показано, что двигающиеся по кометоподобным схожим орбитам три АСЗ 1997GL3, 2000PG3 и 2002JC9 связаны друг с другом.
Результаты исследования эволюции орбит этих АСЗ иллюстрирует рис.8, где приведены вековые изменения гелиоцентрических расстояний восходящего Ra и нисходящего Rd узлов в зависимости от аргумента перигелия орбит АСЗ 1997GL3, 2000PG3 и 2002JC9. Все теоретически предсказанные орбиты, геоцентрические радианты и скорости метеорных потоков, возможно родственных с этими астероидами, отождествлены с реально наблюдаемыми метеорными и болидными потоками, а также индивидуальными болидами. Все это доказывает, что исследуемые три АСЗ в реальности являются угасшими ядрами комет, а выявленный метеороидный комплекс Писцид состоит также и из осколков более крупного кометного тела.
Рис.8. Вековые изменения гелиоцентрических расстояний восходящего Ra и нисходящего Rd узлов в зависимости от аргумента перигелия орбит АСЗ 1997GL3, 2000PG3 и 2002JC9.
В п.4.5.4. выявлены три объекта 2002JS2, 2002PD11 и 2003MT9, классифицированные как АСЗ, двигающиеся по кометоподобным очень схожим орбитам. Все они родственны с хорошо подтвержденными наблюдаемыми ночными болидными потоками Северные и Южные Аквариды. Зарегистрированные болиды также указывают, что в метеороидном рое, порождающем эти потоки, существуют более крупные метеороиды, чем обычно содержатся в метеорных потоках. Все эти факты подтверждают, что мы наблюдаем теперь все, что осталось от некогда очень крупного кометного тела, которое больше не существует.
В п.4.5.5. в результате исследования эволюции орбиты АСЗ 2003ЕН1 показано, что этот объект является восьмикратным пересекателем орбиты Земли (рис.9) и, поэтому, его предполагаемый метеороидный рой мог породить восемь метеорных потоков, наблюдаемых с Земли в январе и августе, в мае и декабре. Проведенный поиск теоретически предсказанных потоков в каталогах наблюдаемых метеорных потоков показывает, что все восемь потоков являются активными в настоящее время. Характер орбиты и существование метеорных потоков, связанных с 2003ЕН1, доказывает, что этот астероид является потухшим ядром кометы.
Рис.9. Изменения гелиоцентрических расстояний восходящего Ra (-) и нисходящего Rd (- -) узлов в зависимости от аргумента перигелия орбиты АСЗ 2003ЕН1.
В Заключении сформулированы основные результаты, полученные в ходе выполнения диссертации, и некоторые рекомендации для дальнейших исследований:
1. В результате астрометрической и фотометрической редукции многостанционных фотографий 170 болидов, зарегистрированных в Таджикистане в течение 2006-2011 гг., получены точные данные об их атмосферных траекториях, координатах радиантов, скоростях, орбитах в межпланетном пространстве, кривых блеска, фотометрических массах, согласно эмпирическому РЕ критерию - плотностях и происхождении метеороидов, породивших болиды, а также определена принадлежность болидов к известным потокам. Полученные результаты существенно пополнят мировой банк новыми данными о болидах и необходимы для решения современных проблем астрономии, связанных с исследованием метеороидной обстановки в околоземном космическом пространстве, для выявления генетических связей между малыми телами Солнечной системы, а также для решения проблемы астероидно-метеороидной опасности. Эти результаты оформлены в виде каталога.
2. Результаты фотографических наблюдений болидной сетью подтвердили предсказанную повышенную активность метеорного потока Леонид в 2009 г.
Согласно PE критерию почти все болиды Леонид принадлежат к болидным группам IIIA и IIIB, имеющим кометное происхождение и соответствующим средней объемной плотности метеороидов 0.6 - 0.2 г см-3, и пористости 80-90%.
Но один зарегистрированный Леонид принадлежал к болидной группе I и, вероятно, имел объемную плотность порядка нескольких г см-3.
Это первая регистрация аномально плотного представителя Леонид. По химическому составу он не отличается заметно от других метеороидов Леонид.
3. По результатам наблюдений болидных сетей Таджикистана и Канады выявлены пять метеоритообразующих болидов. В результате поиска родительского тела этой группы метеороидов, выявлено, что орбита АСЗ 2004МВ6 схожа с орбитами метеороидов. Исследование эволюции орбит 2004МВ6 и метеороида TN170809А показало, что оба объекта имеют совпадающие вековые изменения элементов орбит за один цикл изменения аргумента перигелия в течение 7000 лет.
Мы предполагаем, что исследуемые метеоритообразующие болиды порождены фрагментами АСЗ 2004MB6 и эти крупные тела являлись составной частью астероидного метеороидного роя, родительским телом которого является 2004MB6.
4. На основе данных о начальных высотах, внеатмосферных массах и скоростях, и зенитных расстояниях радиантов 501 метеороида, полученных по фотографическим наблюдениям метеоров в Душанбе, Киеве и Одессе (1957-1983 гг.) определены минералогические плотности этих метеороидов в пределах 2.2 г см-3 - 3.4 г см-3. На основе теории квазинепрерывного дробления метеороидов проанализированы кривые блеска тех же 501 ярких метеоров, в результате показано, что из них хорошо совпали с теоретическими кривыми блеска и, следовательно, эти 236 метеороидов испытывали квазинепрерывное дробление. Определены объемные плотности 236 метеороидов различных потоков, средние значения находятся в интервале 0.4 г см-3 - 2.9 г см-3. Впервые полученные значения пористости метеороидов исследованных потоков и спорадического фона заключены в пределах от 0 до 83% и подтверждают пористую структуру их родительских тел - комет и астероидов.
5. На основе теории квазинепрерывного дробления найдено, что размеры фрагментов, отделившихся от метеороидов в результате дробления, в среднем составляют 40 – 110. Сделан вывод, что частицы подобных размеров являются структурными элементами метеорных тел, которые по мере испарения тела получают возможность отделиться от него, при этом отсутствует как зависимость между размерами отделяющихся частиц и размерами главного метеорного тела, так и зависимость между размерами отделяющихся частиц и лобовым сопротивлением, которое испытывает метеорное тело.
6. Результаты определения концентрации ионов кальция с помощью нового метода метеорной спектроскопии, значения которой находятся в диапазоне ~1013-1015 см-3. Значения концентрации свободных электронов ne в точке максимальной интенсивности метеорной комы составляют ~1013-1014 см-3 и неоспоримо доказывают факт, что почти 99% кальция находится в ионизованном состоянии, и, следовательно, кальций является одним из основных источников свободных электронов в метеорной коме.
Согласно содержанию ионов кальция, исследуемые метеороиды по составу относятся к хондритам или углистым хондритам.
7. Выявленное по спектрам Леонид отношение содержания Mg и Na, в общем, соответствует обычному космическому составу метеороидов Леонид. Тем не менее, мелкие метеороиды содержат Na меньше приблизительно на 30%. Метеоры Леонид показывают предпочтительную абляцию Na в верхней части траектории, что указывает на их хрупкую структуру. В спектрах исследуемых Леонид, как и ранее, не обнаружены органические молекулы (CN, C2).
8. Существование метеорных потоков, связанных с АСЗ, является важным критерием, что такие астероиды в действительности являются потухшими ядрами комет. Иначе говоря, кометное происхождение имеют те АСЗ, которые двигаются по кометоподобной орбите и имеют родственный метеороидный рой, образованный в период его кометной активности и порождающий ныне наблюдаемые метеорные потоки.
Исходя из этого, показано, что из числа 2872 астероидов, открытых до 1.01.2005 г. и принадлежащих группам Аполлона и Амура, астероид пересекают орбиту Земли и двигаются по кометоподобным орбитам, согласно критериям разделения орбит на астероидальный и кометный типы.
Исследована эволюция орбит 181 АСЗ методами Альфана-Горячева и Эверхарта и выявлено, что их гипотетические метеороидные рои могли бы породить 868 метеорных потоков, наблюдаемых на Земле в различное время года. Для 868 теоретически предсказанных метеорных потоков вычислены элементы орбит, координаты радиантов и скорости. В результате поиска в каталогах наблюдаемых метеорных/болидных потоков и наблюденных индивидуальных метеоров/болидов, теоретически предсказанные параметры метеорных потоков родственных со 130 из 181 АСЗ отождествлены с наблюдаемыми потоками и индивидуальными объектами. Таким образом, доказано, что эти 130 АСЗ, или около 5% от общего числа АСЗ групп Аполлона и Амура на 1.01. г., имеют родственные наблюдаемые метеорные потоки и, следовательно, в действительности являются угасшими ядрами комет.
9. В результате детального исследования метеороидных комплексов Таурид, Акварид, Писцид показано, что каждый из них связан не с одним, а несколькими АСЗ, в действительности имеющих кометную природу. Следовательно, такие метеороидные рои состоят не только из мелких, но и крупных тел метровых и декаметровых размеров, являющихся угасшими ядрами комет или фрагментами более крупной кометы. Вторгаясь в земную атмосферу, такие объекты произведут ярчайшие болиды и суперболиды 10. Исследование эволюции орбиты АСЗ 2003ЕН1 показывает, что этот объект является восьмикратным пересекателем орбиты Земли и, поэтому, его предполагаемый метеороидный рой мог породить восемь метеорных потоков, наблюдаемых с Земли в январе и августе, в мае и декабре. Проведенный нами поиск теоретически предсказанных потоков в каталогах наблюдаемых метеорных потоков показывает, что все эти потоки являются активными в настоящее время. Характер орбиты и существование метеорных потоков, связанных с 2003ЕН1, доказывает, что этот астероид является потухшим ядром кометы.
В качестве рекомендаций для дальнейших исследований, предлагается развивать их в следующих направлениях:
- необходимо продолжить фотографические наблюдения болидов для получения новой информации о динамических и физических свойствах крупных тел околоземного космического пространства и для получения точных данных о возможном падении метеоритов, упрощающих их поиск;
- необходимо продолжить выявление угасших ядер комет среди АСЗ, открытых после 1.01. 2005 г. В результате наших исследований в этом направлении, уже выявлены новые 14 АСЗ кометной природы, родственных с комплексом Таурид, из числа астероидов открытых за период 1.01. 2005 г. – 1.01. 2008 г.
В Приложении приведен каталог, состоящий из трех таблиц, содержащих, соответственно, основные параметры атмосферных траекторий, элементы орбит и наблюдаемые кривые блеска 170 болидов.
Создание болидной сети Таджикистана и проведение систематических наблюдений стало возможным при поддержке МНТЦ по проектам Т-1986 и Т-1629.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Монографии 1. Бабаджанов П.Б., Кохирова Г.И. «Метеорные потоки астероидов, пересекающих орбиту Земли», Душанбе, «Дониш», 2009, 185 с.
2. «Сводный каталог элементов орбит и кривых блеска метеоров, сфотографированных в Институте астрофизики Академии наук Республики Таджикистан (Душанбе)». Ответственный редактор П.Б.Бабаджанов, составители Бабаджанов П.Б., Кохирова Г.И., Коновалова Н.А. - Душанбе, «Дониш». – 2006. - 204 с.
Журналы, рекомендованные ВАК РФ для публикации результатов докторской диссертации 1. Бронштэн В.А., Кохирова Г.И. Определение концентрации ионов кальция в метеорной коме//Докл. АН Тадж.ССР. – 1989. - Т.32. - № 4. С.234-237.
2. Бронштэн В.А., Кохирова Г.И. Определение эффективной температуры возбуждения в метеорной коме//Докл. АН Тадж.ССР. – 1989. - Т.32. - № 9. - С.589-591.
3. Кохирова Г.И. Количественный анализ спектров Персеид//Астрономический вестник. – 1993. - Т.27. - № 3. - С.100-112.
4. Бабаджанов П.Б., Кохирова Г.И. Фотографические наблюдения июльского болида Альфа Каприкорнид//Астрономический вестник. – 2004. - Т.38. - № 2. - С.139-143.
5. Бабаджанов П.Б., Кохирова Г.И. Плотность и пористость метеороидов// Докл. АН РТ. – 2006. - T.49. - № 6. - C.493-500.
6. Бабаджанов П.Б., Кохирова Г.И. Поиск метеорных потоков, связанных с астероидами, сближающимися с Землей (АСЗ). I. Теоретические геоцентрические радианты и скорости//Известия АН РТ. Отд. физ.-мат., хим. и геол. наук. – 2006. - № 1-2 (124). - C.25-48.
7. Бабаджанов П.Б., Кохирова Г.И. Фотографические наблюдения болидов в Таджикистане//Докл. АН РТ. – 2007. -Т. 50. - № 1. - С. 27-36.
8. Бабаджанов П.Б., Вильямс И.П., Кохирова Г.И. Астероидно метеороидный комплекс Писцид//Докл. АН РТ. – 2007. - Т. 50. - № 2. С. 14-23.
9. Бабаджанов П.Б., Кохирова Г.И., Боровичка И., Спурны П.
Фотографические наблюдения болидов в Таджикистане// Астрономический вестник. – 2009. - Т. 43. - № 4. - С. 367-377.
10. Бабаджанов П.Б., Кохирова Г.И. Околоземные астероиды среди метеороидного роя Йота Акварид//Докл. АН РТ. – 2009. - Т. 52. - № 3. С.192-199.
11. Бабаджанов П.Б., Кохирова Г.И. Фотографические болидные сети//Известия АН РТ. Отделение физ-мат, хим., геол. и техн. наук. – 2009. - № 2 (135). - С.46-55.
12. Бабаджанов П.Б., Кохирова Г.И., Хамроев У.Х. Фотографические наблюдения болида потока Таурид//Докл. АН РТ. – 2009. - Т. 52. - № 8.
- С.598-605.
13. Бабаджанов П.Б., Кохирова Г.И. Эволюция орбиты и метеорные потоки околоземного объекта 2004СК39//Докл. АН РТ. – 2010. - Т.53. - № 2. С.110-116.
14. Бабаджанов П.Б., Кохирова Г.И., Литвинов С.П. Хамроев У.Х.
Наблюдения Леонид 2009 болидной сетью Таджикистана//Докл. АН РТ, 2010. - Т.53. - № 9. - С.674-677.
15. Кохирова Г.И., Литвинов С.П., Хамроев У.Х. Аномальный болид метеорного потока Леонид//Докл. АН РТ. – 2010. - Т. 53. - № 9. - С.674 678.
16. Кохирова Г.И. Распределение метеороидов по динамическому и физическому критериям//Докл. АН РТ. - 2011. 17. Бабаджанов П.Б., Кохирова Г.И. Семейство астероидов кометного происхождения//Докл. АН РТ. – 2011. - Т. 54. - № 6. - С. 457-464.
18. Кохирова Г.И. Фрагменты астероида 2004МВ6//Докл. АН РТ. – 2011. -.
19. Кохирова Г.И., Бабаджанов П.Б. Болиды, связанные с астероидом 2004МВ6// Вестник СибГАУ. – 2011. - Выпуск 6(39). - С.91-94.
20. Кохирова Г.И., Хамроев У.Х. Распределение метеороидов по динамическому и физическому критериям//Вестник СибГАУ. – 2011. Выпуск 6(39). - С.86-88.
21. Babadzhanov P.B., Kokhirova G.I. The concentration of calcium ions and of free electrons in a meteor coma //Astronomy and Astrophysics. – 2004. V.424. - No. 1. - P. 317-323.
22. Babadzhanov P.B., Kokhirova G.I. Some results from the quantitative analysis of meteor spectra//Advances in Space Research. – 2007. - V.39. Issue 4. - P. 533-537.
23. Babadzhanov P.B., Williams I.P., Kokhirova G.I. Near-Earth asteroids among the Piscids meteoroid stream//Astronomy and Astrophysics. – 2008.
–V. 479. - P.249-255.
24. Babadzhanov P.B., Williams I.P., Kokhirova G.I. Near-Earth objects in the Taurid complex//Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. – 2008. - V. 386. - Issue 3. - P. 1436-1442.
25. Babadzhanov P.B., Williams I.P., Kokhirova G.I. The meteor showers associated with 2003EH1// Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. – 2008. -V. 386. - Issue 4. - P.2271-2277.
26. Babadzhanov P.B., Kokhirоva G.I. Densities and porosities of meteoroids// Astronomy and Astrophysics. – 2009. - V. 495. - Issue 1. - P.353-358.
27. Babadzhanov P.B., Williams I.P., Kokhirova G.I. Near-Earth asteroids among the Iota Aquariids meteoroid stream//Astronomy and Astrophysics. – 2009. - V. 507. - No.2. - P.1067-1072.
28. Koten P., Borovicka J., Kokhirova G.I. Activity of the Leonid meteor shower on 2009 November 17//Astronomy and Astrophysics. – 2011. – V.528. – P. A94-A97.
29. Kokhirova G.I., Borovicka J. Observations of the 2009 Leonid activity by the Tajikistan fireball network //Astronomy and Astrophysics. – 2011. V.533. - P.A115-A120.
30. Babadzhanov P.B., Williams I.P., Kokhirova G.I. Near-Earth object 2004CK39 and its associated meteor showers//Monthly Notices of the Royal Astronomical Society – 2012. – V. 420. – P. 2546-2550.
Публикации в других изданиях Труды конференций 31. Babadzhanov P.B., Williams I.P., Kokhirova G.I. Large Bodies associated with meteoroid streams//NASA Technical Report, 2011, NASA/CP-2011 216469, Proceedings of the Meteoroids 2010 Conference, Breckenridge, Colorado, USA, May 24-28, 2010, P.14-18.
32. Kokhirova G.I., Borovicka J. Observations of Leonids 2009 by the Tajikistan Fireball Network//NASA Technical Report, 2011, NASA/CP 2011-216469, Proceedings of the Meteoroids 2010 Conference, Breckenridge, Colorado, USA, May 24-28, 2010, P.36-46.