Мониторинг метеорных событий телевизионным методом

На правах рукописи

Леонов Владислав Александрович МОНИТОРИНГ МЕТЕОРНЫХ СОБЫТИЙ ТЕЛЕВИЗИОННЫМ МЕТОДОМ 01.03.01 – Астрометрия и небесная механика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург – 2011

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте астрономии РАН (ИНАСАН)

Научный консультант: доктор физико-математических наук Багров Александр Викторович (ИНАСАН)

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Ивашкин Вячеслав Васильевич (ИПМ РАН) кандидат физико-математических наук Перов Николай Иванович (ГОУ ВПО ЯГПУ)

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук Институт динамики геосфер (ИДГ РАН)

Защита состоится « 24 » июня 2011 г. в 13 часов 00 минут на заседании Диссертационного совета Д 002.120.01 при Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН по адресу:

196140, г. Санкт-Петербург, Пулковское шоссе, дом 65, корп. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН (ГАО РАН).

Автореферат разослан « 18 » мая 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 002.120. кандидат физико-математических наук Е.В. Милецкий Актуальность работы.

Научные исследования метеорных явлений до начала XXI века основывались на огромном массиве визуальных наблюдений, при которых регистрация метеоров велась с низкой координатной точностью;

на результатах радиолокационных наблюдений, не отличающихся высокой разрешающей способностью, и на сравнительно небольшом материале фотографических регистраций. Эти исследования показали существование в космосе потоков, состоящих из метеорных тел, в каждом из которых эти тела движутся по очень близким орбитам. Современная метеорная астрономия ставит задачу изучения свойств всех этих потоков, а также физических характеристик составляющих их частиц на материале объективных регистраций метеорных явлений. Поскольку каждое метеорное явление является неповторимым, и его повторное наблюдение принципиально невозможно, накопление регистраций метеорных явлений оказывается определяющим моментом при изучении метеоров. При этом важно не только получить достоверные данные о движении и свойствах метеорной частицы, но и точно определить ее принадлежность к одному из метеорных потоков, чтобы иметь возможность исследовать свойства потока как ансамбля принадлежащих ему частиц.

Теория движения метеорных тел с космическими скоростями в атмосфере более или менее развита только для крупных тел, поскольку она основана на надежных фотографических регистрациях их полета с высоким временным разрешением, достигнутым благодаря высокой яркости болидных явлений и применению обтюраторов. Развитие теории сгорания метеоров малой массы сдерживается отсутствием наблюдательного материала надлежащего качества, относящегося к слабым метеорам.

Поэтому накопление наблюдательных регистраций метеоров малой яркости с высоким временным разрешением является первоочередной задачей, призванной служить экспериментальной базой для построения и проверки теории метеорных явлений. При этом регистрации должны быть с большой степенью точности соотнесены с конкретными метеорными потоками, чтобы при анализе их свойств исключить метеоры из других потоков, а также выявить все наблюдаемые потоки и уменьшить спорадическую составляющую среди метеорных регистраций. Отсюда вытекает актуальность разработки алгоритма однозначного определения принадлежности зарегистрированных метеоров к анализируемым потокам.

В процессе подобного отождествления возникает ряд важных вопросов, касающихся непосредственно существования метеорных потоков, с которыми производится отождествление, т.к. далеко не все потоки, указанные в тех или иных каталогах, в настоящее время существуют, а радианты каталогизированных потоков не всегда являются достоверными. Поэтому крайне необходима верификация всех (по возможности) действующих метеорных потоков и уточнение координатных характеристик у наблюдаемых потоков.

В мировой практике регистрации и изучения метеорных явлений обычно принято представлять в публикациях только конечные результаты исследований, что не позволяет другим исследователям проводить их перепроверку или анализировать полученный материал с других позиций. Поэтому в данной работе предпринята попытка предоставить научному сообществу не только открытый доступ к результатам обработки наших регистраций и сформированному на их основе Верифицированному каталогу метеорных потоков (ВКМП), но и к исходному наблюдательному материалу, в частности, к Банку данных метеорных регистраций (БДМР), а также к программному обеспечению, разработанному для обработки данного материала.

Ввиду того, что процесс сгорания частиц космического мусора в атмосфере Земли аналогичен процессу сгорания метеороидов, существует возможность регистрации и прямого исследования явлений самоочистки космоса от частиц искусственного происхождения, что особенно актуально в контексте обеспечения безопасности запусков и безаварийной работы космических аппаратов. В то время как исследование засорения околоземного космического пространства (ОКП) основано на использовании различных компьютерных моделей и надежно подтверждается только в области крупноразмерных элементов космического мусора, его малоразмерная фракция никак не исследуется обычными средствами контроля космоса. Эта лакуна тоже может быть закрыта при проведении метеорных наблюдений.

Таким образом, настоящая диссертация посвящена решению совокупности проблем метеорной астрономии как наблюдательной науки, начиная с обоснования характеристик наблюдательной техники, накопления наблюдательных данных о метеорных явлениях, получаемых объективными методами, и заканчивая предварительной обработкой получаемых метеорных регистраций. В диссертации приведены примеры использования полученного наблюдательного материала для анализа структуры и свойств отдельных метеорных потоков и самоочистки околоземного пространства от космического мусора.

Цели работы.

1. Сформулировать и обосновать требования к современной наблюдательной аппаратуре для получения объективных регистраций метеорных явлений различной природы.

2. Получить наблюдательный материал на предельном уровне проницающей силы и точности угловых измерений для решения актуальных задач метеорной астрономии.

3. Разработать критерии и методы программного выявления принадлежности метеоров к потокам, а также определения координат радиантов потоков.

Применить данное программное обеспечение к полученным метеорным регистрациям.

4. Уточнить перечень действующих метеорных потоков, характеристики которых подтверждаются объективными телевизионными регистрациями (составить верифицированный каталог).

5. Составить на основе прямых телевизионных наблюдений высокой точности, охватывающих метеоры до +8,5m включительно, доступный для других исследователей банк данных регистраций метеоров (в составе Виртуальной обсерватории).

6. Рассмотреть применимость методов метеорной астрономии к исследованию событий, вызванных сгоранием элементов космического мусора в атмосфере Земли.

Научная новизна работы.

• Впервые реализованы массовые наблюдения метеоров до +8,5m включительно с временным разрешением 129 мсек. при средней координатной точности регистраций до 2 дуги.

• Составлен Банк данных метеорных регистраций, состоящий из метеорных событий, полученных в период с июля по декабрь 2006 г., и прошедших предварительную обработку.

• Разработан новый метод геометрического определения индивидуального радианта метеора по данным односторонних телевизионных наблюдений.

• Разработан алгоритм и составлено программное обеспечение для определения принадлежности метеоров к анализируемым потокам, позволившие в 24 раза повысить уровень отождествления метеоров по сравнению с мировой практикой.

• Предложен новый критерий объективной оценки активности метеорных явлений в форме Индекса метеорной активности (ИМА), позволяющий вычислить темп притока метеорного вещества на Землю без использования каких-либо экстраполяций.

• Впервые проведена проверка действующих во втором полугодии метеорных потоков на основе высокоточных телевизионных регистраций (составлен Верифицированный каталог метеорных потоков).

• Впервые получены регистрации фактов сгорания элементов искусственного космического мусора субсантиметрового размера и предложен метод исследования прежде недоступной для наблюдений компоненты космического мусора.

Научная и практическая значимость работы.

Получен обширный наблюдательный материал, беспрецедентный по точности и проницающей силе, на основе которого могут быть выполнены исследования миграции малоразмерного вещества Солнечной системы. В частности, заложена практическая основа для создания новой отечественной модели метеорного вещества и развитие «ГОСТ 25645/128-85 метеорное вещество».

Получены экспериментальные данные, на основании которых могут быть исследованы риски поражения космических аппаратов в околоземном пространстве частицами природного и искусственного космического мусора.

На основе накопленного материала могут быть начаты теоретические исследования процессов сгорания маломассивных частиц в разреженной атмосфере на гиперзвуковых скоростях.

Разработан пакет программ для проведения обработки телевизионных регистраций и уточнения характеристик метеорных потоков, доступный широкому кругу пользователей и прошедший тестирование на анализе полученного наблюдательного материала.

Проведено исследование характеристик нескольких сотен метеорных потоков, подтверждено существование значительной их части, уточнены параметры активности и координаты радиантов потоков, для нескольких десятков потоков построены участки дрейфа.

Достоверность полученных результатов.

Полученные метеорные регистрации, прошедшие обработку по разработанной и описанной в диссертации методике, уверенно подтверждают существование известных метеорных потоков из каталогов Центра метеорных данных МАС (MDC IAU) и Международной метеорной организации (IMO).

Уточненные характеристики метеорных потоков дают возможность расширения уже существующих каталогов метеорных потоков.

Доступность исходного наблюдательного материала, программного обеспечения и результатов обработки дают возможность проведения независимых проверок и разностороннего анализа представленных в диссертации результатов.

Комплекс программ для обработки метеорных регистраций зарегистрирован в Роспатенте, внесен в Реестр программ для ЭВМ и опубликован на веб-сайте ИНАСАН для открытого пользования.

Апробация работы.

Результаты работы докладывались автором и обсуждались на научных семинарах ИНАСАН, ИДГ РАН, САО РАН, ГАО РАН, НИИМ МГУ, ГАО НАНУ (Киев, Украина), на конкурсах молодых ученых ИНАСАН (2006 г., 2008 г., г., 2010 г.), а также были представлены на следующих российских и международных конференциях:

1. The 10th Open Young Scientists’ Conference on Astronomy and Space Physics, April 22-26, 2003. Kiyv, Ukraine.

2. Международная конференция «Околоземная Астрономия – 2003», 8- сентября 2003 г. П. Терскол (КБР), Россия.

3. Всероссийская астрономическая конференция «Горизонты Вселенной», 3- июня 2004 г. Москва, Россия.

4. The 35th COSPAR Scientific Assembly, July 18-25, 2004. Paris, France.

5. Восьмой съезд Международной общественной организации Астрономическое общество и Международного симпозиума «Астрономия – 2005: Состояние и перспективы развития», 1-6 июня 2005 г. Москва, Россия.

6. IAU Symposium 229: Asteroids, Comets, Meteors, August 7-12, 2005. Rio de Janeiro, Brazil.

7. Международная конференция «Околоземная Астрономия – 2005», 19- сентября 2005 г. Казань, Россия.

8. Международная научная конференция «Наблюдение околоземных космических объектов», 23-25 января 2007 г. Звенигород, Россия.

9. 2007 Planetary Defense Conference, March 5-8, 2007. Washington, USA.

10. Международная конференция «Околоземная Астрономия – 2007», 3- сентября 2007 г. Казань, Россия.

11. International Conference «The Solar System Bodies: from Optics to Geology», May 26-29, 2008. Kharkiv, Ukraine.

12. Международная конференция «100 лет Тунгусскому феномену: прошлое, настоящее, будущее», 26-28 июня 2008 г. Москва, Россия.

13. Memorial International Conference «CAMMAC-2008», September 28 October 3, 2008. Vinnitsa, Ukraine.

14. Международная конференция «Near Earth Astronomy», 22-26 августа 2009 г.

Казань, Россия.

15. Сорок четвертые научные чтения памяти К.Э. Циолковского, 15-17 сентября 2009 г. Калуга, Россия.

16. Всероссийская астрономическая конференция «От эпохи Галилея до наших дней», 12-19 сентября 2010 г. Нижний Архыз, Россия.

Положения, выносимые на защиту.

1. Обоснование требований к научной аппаратуре и построение телевизионной системы для метеорных наблюдений;

исследование характеристик используемой техники;

оптимизация работы камер поддержки при базисных наблюдениях.

2. Комплекс программ для определения принадлежности метеоров к известным потокам и вычисления координат радиантов потоков;

метод геометрического определения индивидуального радианта метеора, использующий данные односторонних наблюдений;

Индекс метеорной активности.

3. Массив из 3616 регистраций метеорных событий до +8m,5 включительно, повысивший на 2m,5 предел ранее исследованных метеоров, который получен в процессе наблюдений (вошедший в БДМР).

4. Результаты обработки массива наблюдений второго полугодия 2006 г.

(использованные при составлении ВКМП): исследование 381 метеорного потока и подтверждение существования 131 потока;

уточнение положения радиантов;

построение параметров дрейфа радиантов 20 потоков;

уточнение периодов активности для большого количества метеорных потоков.

5. Метод исследования популяции малоразмерного космического мусора в ОКП на основе метеорных наблюдений сгорания его элементов.

Личный вклад автора.

Личный вклад автора состоит в анализе научных задач метеорной астрономии и в формулировке требований к научной аппаратуре для метеорных наблюдений. Автор принимал участие в проведении наблюдений и обработке полученных регистраций. Им осуществлялась разработка методики обработки телевизионных регистраций метеорных явлений, в частности создание математического аппарата и алгоритмов, написание текстов программ и их адаптация;

проведение численных расчетов, обработка и анализ экспериментальных данных;

исследование характеристик применяемой наблюдательной техники;

создание БДМР и построение ВКМП.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 150 страницах и включает в себя 11 таблиц, 67 иллюстраций и 112 библиографических ссылок.

Краткое содержание работы.

В первой главе рассматриваются основные проблемы и текущие вопросы метеорной астрономии, методы наблюдения метеоров и результаты, полученные различными методами. Дается краткое описание деятельности метеорных обществ, приводятся описания каталогов метеорных потоков, составленных разными исследователями, обсуждаются достоинства и недостатки этих каталогов и формулируется ряд следующих задач современной метеорной астрономии, решению которых в той или иной степени посвящена данная диссертация.

Выявление малых метеорных потоков, имеющих небольшое число частиц в своем составе, позволит уточнить долю спорадических метеоров в массе мигрирующих малоразмерных тел. В дальнейшем это даст объективный материал для исследования свойств орбит метеорных потоков и, возможно, их эволюции, обусловленной воздействием гравитационных возмущений со стороны планет, негравитационных эффектов и иных факторов.

Обнаружение метеорных потоков, состоящих только из слабых метеоров, и происходящих в результате их дрейфа из ненаблюдаемых с Земли метеорных потоков с частицами обычных размеров, даст возможность определить начальную орбиту их родительских потоков. Вычисление величины дрейфа для частиц разных масс позволит определить продолжительность дрейфа и в дальнейшем получить параметры начальной орбиты такого родительского потока, даже не наблюдаемого с Земли.

Исследование притока метеорного вещества на Землю на основе телевизионных регистраций, носящих объективный характер, позволит уточнить современную модель притока вещества, а также предложить новый вариант ГОСТа «Метеорное вещество».

Изучение физических свойств метеорных частиц основывается на исследовании их плотностей и масс, однако в литературе разными исследователями приводятся разные показатели плотности метеорного вещества для частиц одного потока. Вполне вероятно, что в их рассмотрение попадали метеоры из разных метеорных потоков, поэтому вопрос о свойствах частиц даже в сильных потоках с большой численностью метеоров требует детального изучения.

Определение массы метеорных частиц осуществляется косвенным путем – по их потере кинетической энергии на высвечивание, но существующие редукции яркости метеоров к их массам все еще недостаточно обоснованы, в основном из-за отсутствия наблюдений метеоров малой яркости с высокой точностью координатных измерений треков. При этом наиболее объективной была бы оценка, учитывающая связь между интегральной яркостью, массой и скоростью (торможением) частиц.

Одна из задач, связанных с уточнением уже известных характеристик метеорных потоков, заключается в выявлении дрейфа радианта потока с изменением долготы Солнца. Если метеорный поток достаточно молодой, но дифференциация частиц разных масс в нем уже начала проявляться, то у такого потока можно выявить несколько радиантов, характеризуемых частицами разных масс, а, значит, и разной яркости.

Возраст метеорных потоков крайне важен как для изучения их эволюции, так и для изучения всего вещества Солнечной системы. Определить возраст потоков можно по величине смещения радиантов для слабых и ярких метеоров одного потока. Под действием негравитационных эффектов частицы разных масс в этом потоке будут иметь различные радианты.

Определение орбитальных параметров индивидуальных метеоров в широком диапазоне яркостей позволит дать четкое представление о составе метеорных роев и о процессах, в них происходящих, о движении основной массы метеорной материи по гелиоцентрическим орбитам, а также разрешить вопрос о существовании метеоров с гиперболическими скоростями.

Результативность непосредственного изучения метеоров и метеорного вещества Солнечной системы в значительной степени связана с разработкой техники наблюдений, расширением ее возможностей и получением как можно большего количества репрезентативного наблюдательного материала, а также с алгоритмами обработки получаемого материала. Данная задача является первоочередной, чему в существенной степени и посвящена данная диссертация Во второй главе излагаются принципы построения телевизионных систем для наблюдения метеоров и приводятся экспериментальные характеристики камер, применяемых для метеорного мониторинга в ИНАСАН. В зависимости от типа задач в ИНАСАН используются несколько типов камер для регистрации метеорных явлений.

Проводимый в период 20022006 гг. телевизионный мониторинг метеорных явлений обеспечивался практически постоянной работой всепогодной патрульной телевизионной камеры PatrolCa и периодическими наблюдениями на мобильных телевизионных камерах MobilCa (в том числе для базисных наблюдений, начатых в 2006 г.). В процессе эксплуатации камеры PatrolCa были сформулированы основные требования к наблюдательной аппаратуре с целью получения объективных регистраций метеорных явлений на максимально возможном уровне. В отличие от всепогодной камеры PatrolCa, мобильные камеры MobilCa не имеют электронно-оптических преобразователей яркости, которые вносят дополнительные шумы, и представляют собой простые в техническом исполнении телевизионные установки, позволяющие при этом достичь предельно высоких характеристик на современном этапе развития техники.

Для более детального исследования метеорных явлений и метеорных потоков в ИНАСАН применялась широкоугольная высокоскоростная оптическая камера с высокой проницающей способностью – FAVOR. Данная камера была разработана для поиска и исследования источников рентгеновских вспышек в оптическом диапазоне и других нестационарных астрофизических объектов с высоким временным разрешением, однако характеристики этой камеры позволяют эффективно обнаруживать движущиеся источники излучения, как естественного, так и искусственного происхождения. Это позволило на протяжении нескольких лет (с 2006 г. по 2009 г.) получать регистрации метеоров с высокой проницающей силой и накопить беспрецедентный наблюдательный материал.

Второй тип камер с высокой проницающей способностью SMAC предназначен для исследования метеорных явлений, вызванных как сгоранием метеороидов, так и элементов космического мусора в атмосфере Земли, разработан в парном варианте для обеспечения двустороннего базиса и по своим возможностям близок к камере FAVOR.

Проведение телевизионных базисных наблюдений метеоров позволяет получить надежные характеристики их орбитальных параметров, и тем самым расширить представление о метеорных роях и о происходящих в них процессах.

Для эффективной работы базисных камер необходимо, чтобы они работали в согласованном режиме, заключающемся в определенной ориентации всех камер на некоторую общую область атмосферы Земли, которая может находиться на разных расстояниях от них. Это требует определенного согласования ориентации полей зрения камер, а также их проницающей силы. Кроме того, камеры могут работать как в статичном режиме, так и в режиме слежения за некоторой областью звездного неба. Поэтому для разных случаев взаимных положений камер получены формулы, позволяющие вычислять углы полей зрения вспомогательных камер в зависимости от вариаций полей зрения основной камеры, а также от высоты h, на которой требуется иметь наилучшие характеристики по проницающей величине.

В качестве примера в работе для некоторых значений и для некоторых камер (с ПЗС-матрицами без ЭОПа, с ЭОПом первого и второго поколений) были рассмотрены разные варианты согласования оптики и обоснован выбор наиболее предпочтительных объективов из промышленных образцов.

В третьей главе описываются методика и алгоритмы определения принадлежности метеоров к известным потокам, прошедшие адаптацию на материале реальных телевизионных наблюдений метеоров. Методика в некоторых случаях позволяет отождествлять до 75% метеоров, а, в среднем, около 50%, в то время как исследователи IMO отождествляют в среднем 2025% метеоров (рис. 1). Разработанная методика позволяет надежно выделять поточные метеоры из получаемого массива, проводить верификацию характеристик, приведенных в каталогах метеорных потоков, уточнять текущие положения радиантов метеорных потоков и получать репрезентативный материал, необходимый для астрофизических исследований структуры и эволюции метеорных роев.

Рис. 1. Процентное распределение отождествленных метеоров за четвертый квартал по разработанной методике.

Частью разработанной методики является рассмотрение и обоснование геометрического метода определения элонгации и координат радианта индивидуального метеора, зарегистрированного телевизионным методом при односторонних наблюдениях более чем на пяти кадрах. Показано, что метод применим для всех метеоров, начало которых лежит в поле зрения телевизионной камеры, а продолжительность метеорного явления не превышает 0,7 сек. Рассмотренный метод не связан ни с какими предположениями о характере торможения метеорной частицы во время наблюдений.

Все алгоритмы оформлены в виде программ для ЭВМ, успешно применяются метеорной группой ИНАСАН и другими исследователями метеоров, практически полностью автоматизированы и позволяют получать дополнительные сведения о характере метеорных потоков. Сам комплекс программ для проведения обработки телевизионных регистраций под общим названием Radiant Calculator зарегистрирован в Роспатенте, внесен в Реестр программ для ЭВМ и опубликован на веб-сайте ИНАСАН для открытого пользования.

В главе также описывается построение Банка данных метеорных потоков (БДМР), который представляет собой компьютерный архив, состоящий из объективно зарегистрированных метеорных событий, а также Верифицированный каталог метеорных потоков (ВКМП), основанный на БДМР, и допускающий проведение любой переобработки наблюдений. Распределение метеорных потоков по датам, представленное в виде ВКМП, позволит в дальнейшем наблюдателям быстро определять наименования потоков, действующих в те или иные даты, составлять на эти даты текущие каталоги и использовать уточненные значения координат радиантов потоков, при наличии таковых.

Здесь же исследуются некоторые вопросы, связанные с динамикой метеоров в атмосфере Земли, и даются обоснования для оценки притока метеорного вещества на Землю, в частности, предлагается методика редукции численности наблюдаемых в отдельном наземном пункте метеоров для оценки темпа поступления метеорного вещества на Землю. Выведена формула, позволяющая получить объективную оценку метеорной активности из результатов регистрации метеоров в предположении, что каждый метеор принадлежит потоку с равномерным пространственным распределением частиц.

В качестве примера приведены оценки метеорной активности, полученные из регистрации метеоров патрульной телевизионной камерой, расположенной в одном пункте.

Результаты предварительной обработки метеоров, зарегистрированных на камере FAVOR в 2006 г., по разработанной методике позволил провести исследование 381 метеорного потока (162 основных, малых);

подтвердить существование 131 потока (50 основных и 81 малых), а также потоков, не входящих в каталоги IAU или IMO;

уточнить положения радиантов (30 основных и 25 малых);

построить параметры дрейфа радиантов для 20 потоков и для большого количества метеорных потоков уточнить периоды их активности.

В частности, был рассмотрен вопрос об Антисолнечном источнике (ANT) и потоке Писциды (SPI), дискуссии вокруг которых ведутся среди членов IMO и некоторых других наблюдателей, обусловленные их тесным расположением, не позволяющим выделить поток Писциды в отдельный поток. Подобная проблема имеет место быть и в отношении метеоров из комплекса Таурид (Северные Тауриды (NTA) и Южные Тауриды (STA)) и Антисолнечного источника, причем как для ярких, так и для слабых метеоров.

Использование результатов высокоточных наблюдений позволили провести анализ радиантов этих потоков, подтвердить существование отдельно действующих потоков ANT и SPI (рис. 2), а также NTA, STA (рис. 3) и вычислить их координаты радиантов на некоторые периоды действия.

Рис. 2. Дрейф радиантов Антисолнечного Рис. 3. Дрейф радиантов Северной (группа точек q) и Южной (группа точек p) источника (левая группа точек) и потока Писциды (правая группа точек). ветвей потока Тауриды.

Кроме того, полученные данные дают достаточно хорошую динамику дрейфа каждой ветви комплекса, что позволит в будущем уточнить не только координаты радиантов, но и значения суточного дрейфа радиантов каждого из потоков.

В процессе обработки всех метеорных регистраций была проведена оценка их яркости. Как известно, каждый метеорный поток характеризуется распределением частиц по яркостям, но даже, несмотря на то, что оно варьируется в разные годы, это распределение для одного и того же потока должно характеризовать распределение метеорных тел и по массе. По результатам, полученным на камере FAVOR, построены распределения по яркостям для некоторых метеорных потоков и для метеоров спорадического фона (рис. 4).

Рис. 4. Распределение спорадических метеоров по яркости.

Ввиду того, что частицы фона наблюдаются в каждую наблюдательную ночь, график, представленный на рис. 4, построен на основе достаточно обширного наблюдательного материала, что позволяет утверждать о весьма отчетливом максимуме распределения метеоров по яркостям в области +7m.

Спад числа метеоров с яркостью +7m может быть обусловлен как селекцией, связанной с техническими характеристиками камеры FAVOR, так и тем, что спорадический фон (являющийся ансамблем невыделяемых метеорных потоков) состоит преимущественно из обедненных мелкими частицами старых потоков, в старых потоках маломассивные частицы подверглись воздействию негравитационных эффектов и уже не входят в состав потока.

При большом количестве метеоров одного потока, зарегистрированных в течение одной наблюдательной ночи, возникает возможность не только получить точное значение координат радианта данного потока, но и получить некоторое представление о тонкой структуре радианта, например, значения положений субрадиантов, измеренных по метеорам разных яркостей. В данной работе проведен анализ некоторых крупных метеорных потоков, для которых был собран большой статистический материал, позволяющий построить распределение по датам для ярких и слабых метеоров: ярче +5m и слабее +5m.

В четвертой главе исследуется возможность прямого изучения малоразмерных частиц космического мусора по наблюдениям актов сгорания таких частиц в атмосфере Земли. Приводятся примеры регистрации сгорания частиц искусственного происхождения в атмосфере Земли и описывается методика их выделения на фоне метеоров естественного происхождения.

Методика основана на применении геометрического метода получения элонгаций метеоров, которые в случае КМ должны быть близки к 90° с дальнейшей селекцией событий по скоростям. Поскольку метеорные тела Солнечной системы имеют скорости встречи с атмосферой, превышающие 11, км/с, а элементы космического мусора обладают скоростью не выше 11,2 км/с, селекция метеоров по скорости является надежным критерием выделения метеорных событий, вызванных сгоранием элементов космического мусора.

В заключении обсуждаются и резюмируются основные результаты работы, формулируются положения, выносимые на защиту, и обозначаются перспективы дальнейшей работы.

Список публикаций по теме диссертации.

Рецензируемые журналы:

1. Багров А.В., Болгова Г.Т., Леонов В.А. Телевизионный мониторинг метеорных явлений для изучения эволюции метеорных потоков // Кинематика и физика небесных тел. 2003. № 4. С. 265-268.

2. Багров А.В., Леонов В.А., Масленникова Е.С. Определение темпа поступления метеорного вещества на Землю по измерениям с одного пункта патрульной телевизионной установкой // Астрон. вестн. 2007. Т. 41. № 6. С. 537-544.

3. Kartashova A.P., Bagrov A.V., Bolgova G.T., Leonov V.A. The half-year monitoring of meteoroid influx to the near-earth space by TV-observations // Odessa Astronomical Publications. 2007. V. 20. № 2. P. 46-49.

4. Багров А.В., Болгова Г.Т., Карташова А.П., Леонов В.А., Выгон В.Г., Бондарь С.Ф. Задачи оперативных наблюдений тел естественного происхождения в околоземном космическом пространстве // Радиотехнические тетради. 2008. № 36. С. 20-22.

5. Леонов В.А., Жуков А.О., Харченко А.Н. Использование оптических средств поддержки радиолокационных систем наблюдения метеоров в целях изучения космического мусора // Информ.-измерит. и управл. системы. 2009. Т. 7. № 5. С.

38-42.

6. Леонов В.А. Определение принадлежности метеоров к потокам методом односторонних наблюдений // Астрон. вестн. 2010. Т. 44. № 2. С. 135-149.

7. Багров А.В., Леонов В.А. Вычисление параметров движения метеора по данным односторонних телевизионных наблюдений // Астрон. вестн. 2010. Т. 44.

№ 4. С. 352-358.

8. Леонов В.А., Багров А.В. Исследование сгорания элементов «космического мусора» в земной атмосфере при телевизионном метеорном мониторинге // Астрофизический бюллетень. 2011. Т. 66. № 1. С. 87-89.

Труды конференций:

9. Леонов В.А. Методы оптимизации параметров телевизионных камер для базисной поддержки метеорного мониторинга // Тр. Межд. конф. «Околоземная астрономия 2005» // Казань: Казан. гос. ун-т, 2006. С. 189-194.

10. Леонов В.А. Проблема отождествления телевизионных метеоров с метеорными потоками // Тр. Межд. конф. «Астрономия и мировое наследие:

через время и континенты» // Казань: Казан. гос. ун-т, 2009. С. 109.

11. Багров А.В., Болгова Г.Т., Бондарь С.Ф., Карпов С.В., Карташова А.П., Каткова Е.В., Леонов В.А., Терентев Д.А. Каталог телевизионных метеоров яркостью до +8m, зарегистрированных камерой FAVOR в 2006 г. // Тр. Межд.

конф. «Астрономия и мировое наследие: через время и континенты» // Казань:

Казан. гос. ун-т, 2009. С. 113.

12. Багров А.В., Леонов В.А., Сорокин Н.А. Прогнозирование метеорной опасности на трассах межпланетных перелетов // Тр. 44-х чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского // Калуга: ИП Кошелев А.Б. (Изд. «Эйдос»), 2009. С. 120.

Тезисы конференций:

13. Leonov V.A. TV-monitoring of meteor events // Abstr. book of the 10th Open Young Scientists’ Conf. on Astronomy and Space Physics // Kyiv: Kiyv National University, 2003. P. 31-33.

14. Bagrov A.V., Leonov V.A. Sporadical meteors are remnants of decay order of the Solar system: results of TV-monitoring of meteor events // Abstr. book of the Intern.

Conf. «Order and Chaos in Stellar and Planetary Systems» // SPb.: SPb State Universyty, 2003. P. 9.

15. Багров А.В., Леонов В.А., Перков А.В. Результаты телевизионного мониторинга метеорных событий за 2002-2003 гг. // Тез. докл. Всеросс. астрон.

конф. «Горизонты Вселенной» // Тр. Гос. астрон. ин-та им. П.К. Штернберга, 2004. Т. 75. С. 72.

16. Bagrov A.V., Bondar S.F., Leonov V.A., Perkov A.V., Vygon V.G. Studying of the origin of meteoroids in INASAN // Abstr. book of the 35th COSPAR Scientific Assembly. 2004. P. 618.

17. Багров А.В., Леонов В.А., Масленникова Е.С. Современное состояние и перспективы метеорной астрономии // Тез. докл. Восьмого съезда Астрон.

общества и Междунар. симпоз. «АСТРОНОМИЯ – 2005: Состояние и перспективы развития» // Тр. Гос. астрон. ин-та им. П.К. Штернберга, 2005. Т.

78. С. 82.

18. Bagrov A.V., Leonov V.A., Maslennikova E.S. Determination of meteor stream age by fine structure of its radiant // Abstr. book of the IAU Symposium # 229. 2005. P.

64.

19. Bagrov A.V., Leonov V.A., Maslennikova E.S., Perkov A.V. Three years of TV monitoring of meteor events // Abstr. book of the IAU Symposium # 229. 2005. P. 65.

20. Багров А.В., Болгова Г.Т., Карташова А.П., Леонов В.А., Бондарь С.Ф., Выгон В.Г. Задачи оперативных наблюдений тел естественного происхождения в околоземном космическом пространстве // Тез. докл. Конф. «Наблюдение околоземных космических объектов». 2007 // URL: http://stso.net/docs/bagrov2.html.

21. Bagrov A.V., Leonov V.A., Kartashova A.P. Planetary Cosmogony of the Solar System: the origin of dangerous meteoroids // Abstracts of the 2007 Planetary Defense Conference // URL: http://www.aero.org/conferences/planetarydefense/2007papers/P1-3--Bagrov Paper.pdf.

22. Багров А.В., Бескин Г.М., Бирюков А.В., Болгова Г.Т., Бондарь С.Ф., Выгон В.Г., Иванов Е.А., Карпов С.В., Карташова А.П., Каткова Е.В., Леонов В.А., Терентев Д.А. Результаты наблюдений метеорных событий телевизионной системой с проницающей силой +9m в 2006 г. // Тез. докл. Междунар. конф.

«Околоземная астрономия 2007» // Нальчик: Изд-во КБНЦ РАН, 2007. С. 48.

23. Bagrov A.V., Bolgova G.T., Kartashova A.P., Leonov V.A., Sorokin N.A. On the origin of wide meteoroid shower Perseids produced by multy-stage parent comet disaster // Abstr. book of the Intern. Conf. «The Solar System Bodies: from Optics to Geology» // Kharkiv: Karazin NU, 2008. P. 10.

24. Bagrov A.V., Bolgova G.T., Kartashova A.P., Leonov V.A., Sorokin N.A.

Theoretical estimation of meteor radiant width for showers produced by symple comet disintegration // Abstr. book of the Intern. Conf. «The Solar System Bodies: from Optics to Geology» // Kharkiv: Karazin NU, 2008. P. 11.

25. Багров А.В., Болгова Г.Т., Карташова А.П., Леонов В.А., Муртазов А.К.

Оценка величины метеорной фракции в теле Тунгусского болида // Тез. докл.

Междунар. конф. «100 лет Тунгусскому феномену: прошлое, настоящее, будущее» // М.: ИДГ РАН, 2008. С. 18-19.

26. Bagrov A.V., Bolgova G.T., Kartashova A.P., Leonov V.A., Sorokin N.A. Cometary outbursts observations as a base of interplanetary meteoroid streams detection // Abstr.

book of the Memorial Intern. Conf. «CAMMAC-2008». 2008. P. 28-29.

27. Багров А.В., Карташова А.П., Леонов В.А. Современные исследования потоков метеорного вещества в Солнечной системе // Тез. докл. Всеросс. астрон.

конф. «От эпохи Галилея до наших дней» // Нижний Архыз: САО РАН, 2010. С.

56.

28. Леонов В.А. Исследование тонкой структуры радиантов некоторых метеорных потоков // Тез. докл. Всеросс. астрон. конф. «От эпохи Галилея до наших дней» // Нижний Архыз: САО РАН, 2010. С. 58.

29. Багров А.В., Леонов В.А. Возможность наблюдения сгорания частиц искусственного происхождения в атмосфере Земли при телевизионном метеорном мониторинге // Тез. докл. Всеросс. астрон. конф. «От эпохи Галилея до наших дней» // Нижний Архыз: САО РАН, 2010. С. 63.

Интернет-ресурсы:

30. Суточный реестр Верифицированного каталога метеорных потоков.

URL: http://www.inasan.ru/rus/space_astro/meteors/VMSC/DR/.

Дата обращения: 20.06.2010.

31. Рабочая версия Верифицированного каталога метеорных потоков.

URL: http://www.inasan.ru/rus/space_astro/meteors/VMSC/WV/.

Дата обращения: 20.06.2010.

32. Банк данных метеорных регистраций ИНАСАН.

URL: http://www.inasan.ru/rus/space_astro/meteors/MRDB/.

Дата обращения: 21.06.2010.

33. Пакет программ для обработки метеорных регистраций RadCalc.

URL: http://www.inasan.ru/rus/space_astro/meteors/Soft/RadCalc/.

Дата обращения: 21.06.2010.