Если успешному визуальному или фотографическому наблюдению потока Персеид могут помешать только Луна и плохая погода (городскую подсветку мы в счет пе берем, поскольку ради такого случая можно выехать за город), то возможные наблюдения Леонид могут состояться лишь накануне XXI века, в поябре 1998- 2000 годов. В отличие от Персеид Леониды относятся к молодым роям, в которых метеорные тела не рассеяны равномерно по всей орбите, а скопцентрнровапы в одном месте недалеко от кометы-родоначальницы и движутся в
прострапстве плотным клубком (со временем рой рассеется йдоль всей орбиты).
Очевидно, что метеоры потока Леонид будут наблюдаться в изобилии лишь в те годы, -когда Земля, перосе-ьая орбиту роя, столкнется со сгущением метеорных тел. Мы уже знаем, что это происходит приблизительно раз в 33 года (например, метеорные дожди в 1833 и 1866 годах) . Вообще-то каждый раз Земля пересекает различные участки сгущения роя на протяжении приблизительно трех лет. Так, последний раз Леониды наблюдались в период с 1965 по 1967 годы. Пик активности пришелся па 17 ноября 1966 года, однако Земля только краешком коснулась плотной части роя, и метеорный дождь наблюдался лишь в отдельных районах земного шара. Кстати, сотрудникам некоторых советских полярных станций посчастливилось стать свидетелями этого редкого явления.
В одном из американских штатов удача выпала на долю студентов, проводивших визуальные наблюдения Леонид. Вначале они с помощью секундомеров фиксировали моменты пролета метеоров и наносили их траекто-рии на звездные карты. Затем у них уже не хватало времени на эти операции, и они стали просто подсчитывать количество увиденных объектов. А когда небо буквально запылало тысячами метеоров, счастливцы, бросив счет, потрясенные смотрели па творящееся перед ними чудо1 Но, к сожалению, многие обсерватории мира оказались вне сферы наблюдения дождя.
В Институте астрофизики Академии наук Таджикской ССР с помощью метеорного патруля были получены фотоснимки 25 метеоров. По данным пятнадцати из них определены индивидуальные орбиты метеорных тел, при-падяежащих рою Леонид, и подтверждено их совпадение с орбитой кометы Темпеля - Туттля. Кстати, эта комета после открытий больше ни разу не наблюдалась, хотя возвращалась к Солнцу по крайней мере два раза - в 1899 и 1931 годах. Однако ее расположение на небе оба раза было неблагоприятным для наблюдений с Земли.
Любопытным примером родственной связи различных небесных объектов является почти детективная история кометы Биэлы и метеорного роя Биэлид, или Андромедид, как его еще называют по радианту потока, расположенному в созвездии Андромеды. Комета была открыта морским офицером Ц. Биэлой в 1826 году. Ее период обращения вокруг Солнца составлял 6,6 года, и она снова наблюдалась в 1832 году. В 1839 году из-за неблагоприят
ного расположения па небе комета не наблюдалась и yi (,~ дила в список потерянных. И вот, появившись снова в конце 1845 года, она вдруг на глазах у многочисленпых наблюдателей разделилась на две части, причем одна iu них становилась все ярче и ярче, образуя длинный хвост. Это была очень впечатляющая картина. Через 6 лег обо "субкометы" были хорошо видны, но уже в последний рад.
В дальнейшем самые тщательные поиски не принесли результата: комета исчезла навсегда, и казалось, что в ее истории можно смело дописывать заключительную страницу. Однако в 1872, 1885, 1892 годах в моменты пересечения Землей кометной орбиты наблюдались интенсивные метеорные дожди. Вот оно что! Комета вновь напомнила о себе; проявившись в новом качестве, она по-пополпила каталог активно действующих периодических метеорных потоков. И вдруг все кончилось: устроив в 1899 году прощальный звездный фейерверк, совсем юный метеорный поток внезапно пропал без вести.
Может быть, кто-то из вас, закочив упиверситег, посвятит себя астрономии и займется поисками пропавшего героя. Скорее всего, какая-то из планет "перехватила" его, и вам придется выяснить, какая и надолго ли?
Вы, вероятно, обратили внимание, что обилием метеорных дождей природа особенно щедро баловала астрономов в прошлом веке. Нынешнее столетие в этом смысле оказалось заметно беднее. За истекшие 90 лет наблюдались, по существу, лишь два крупных метеорных дождя в 1933 и 1946 годах, порожденные потоком Драконпд (поток Леонид 1966 года носил, как уже указывалось, локальный характер). Наиболее богатая информация была собрана в 1946 году, когда в среднем визуально наблюдалось до 6000 метеоров в час.
Однако с тех пор поток Драконид, подобно Биэлидам, почти сошел со сцены. Ожидаемые возвращения его в 1959 и 1973 годах оказались крайне разочаровывающими: 1-2 метеора в час. Наибольшее огорчение любителям астрономии принес 1973 год, когда во многих странах широко афишировалось это редкое явление природы. В почь на 10 октября многомиллионный Токио, погруженный во мрак, не сомкнул глаз в ожидании звездного дождя. Однако небо оказалось неумолимым. Земля с метеорным роем разошлись "как в море корабли". Последняя попытка была сделана в октябре 1985 года при очередном возможном сближении с роем, В какой-то мере повторилась история Леонид 1966 года: лишь па Дальнем Востоке
наблюдали подобие дождя Драконид, что называется, пе гаедшим пи в какое сравнение с грандиозным явлением 1946 года. Правда, условия наблюдения в СССР были неблагоприятными: максимум потока пришелся па дневные часы. Поэтому небольшие надежды возлагались па всепогодный радиолокационный м^тод регистрации метеоров. И действительно, в Душанбе, Казани, в Онджееве (ЧССР) и некоторых других местах действие потока было зарегистрировано. Но это был далеко не дождь и даже пе дождичек. Видимо, Земля лишь слегка зацепила окраи-ИУ РОЯ, УСпокоив астрономов фактом, что блудный рой нашелся.
Этот рой теснейшим образом связан с короткоперио-дической кометой Джакобини - Циннера. Совпадение их орбит в прострапстве феноменально. Рой метеорных тел, плотным облаком окугавший комету, имеет очень малый поперечник - около 300 000 километров. Земля способна преодолеть его всего за 3 часа (вспомните: рой Персеид Земля пересекает почти целый месяц!).
Таким образом, звездный дождь Драконид является следствием прямого попадания Земли в область роя. Малейший промах приносят "молоко"!
Гравитационные планетные возмущения непрерывно раскачивают орбиту кометы Джакобини - Циннера, меняя ее ориентацию в пространстве. Именно эта причипа лишает нас великого удовольствия оказаться свидетелями уникального небесного явления. И это тем более достой-по огромного сожаления, что метеорные тела роя Драконид по своим физическим характеристикам отличаются от всех своих "собратьев" (более подробно мы поговорим об этом позднее).
Мы уже говорили, что одной из самых загадочных комет является комета Энке. Так вот, с этой коме^й связан метеорный рой Таурид, порождающий поток метеоров, действие которого охватывает почти целый месяц - с 26 октября по 22 ноября. Поток не имеет ярко выраженной даты максимума активности, но число метеоров несколько возрастут с 3 по 10 ноября. Орбиты кометы и роя похожи как две капли воды, но в прострапстве опи расположены не в одной плоскости, а под углом 15° ДРУГ к другу.
Этот факт давал пород усомниться в реальности связи роя Таурид с кометой Энке. Однако почти фантастическое сходство орбит (их форм и размеров) не давало астрономам покоя. Не может быть, чтобы оно было слу
&
чайным, думали они. Подробные исследовапия, выполпоп-ные американским астрономом Фредом Уиплом в 1940 io-ду, показали, что переориентация орбит произошла под влияпвйм возмущения больших планет. Всесплытое воч-мущение больших планет] То самое, которое не позволило сформироваться Фаэтону...
Уипл пришел к выводу, что Земля встречается с роем Таурид не только осенью в октябре - ноябре, но и летом в конце июня - начале июля, и действие этой летней ветви незаметно только потому, что оно приходится па дневное время. Конечно же, скептики оказались тут как тут: не может быть. Проверить-то результат Уппла все равно нельзя... Но через 7 лет вывод Уипла блестяще подтвердился: с помощью радиолокационных наблюдений, для которых "белый день" - пе помеха, был обнаружен дневной поток - Бета-Тауриды.
Дважды в году Земля встречает и рой метеорных те 7, связанных с кометой Галлея. Свидетелями первой встречи мы становимся в начале мая, наблюдая майские Ак-вариды) второй - в конце октября при наблюдеппи Орио-нид.
Перечисленных примеров достаточно, чтобы убеди FL-ся, что кометы и определенная часть метеорного вещества, содержащегося в роях, "по-родствентюму)) связаны друг с другом.
Однако даже не для всех крупных метеорпых роев обнаружены кометы-родоначальницы. Наиболее яркггм представителем является рой Геминид, ежегодно порождающий метеорный поток в первой половине декабря с максимумом 13 декабря. Рой имеет орбиту меньших размеров, чем орбиты любой из сотен известных комет, в самый короткий период, равный 1,6 года.
Отсутствие кометы на современной орбите Гоминид вполне объяснимо: от частых прохождений вблизи Солнца она могла полностью разрушиться за несколько десятков лет. Другое дело - существовала ли она вообще? И ^отя пример кометы Энке такой возможности но исключает, отсутствие правдоподобного механизма, разрешающего полное "переселение" комет во внутренние области планетной системы, толкает на поиски иных возможных путей. Правда, недавно был открыт астероид Фаэтон с орбитой, похожей на орбиту Гемипид.
До сих пор наше знакомство с "метеорным населением" Солнечной системы ограничивалось метеорными роями. Однако метеороиды, объединенные в рои, состав
ляют лпшь малую долю межпланетного метеорного вещо-стпа. Подавляющее большинство твердых тел - от мельчайших пылинок до валунов - составляют метеороиды спорадического фона. Вторгаясь в земную атмосферу, они порождают спорадические (случайные) метеоры. Будучи наблюдаемы круглый год, они не имеют ярко выра/кен-ных эпох активности.
Метеороиды спорадического фона движутся вокруг Солнца в том же направления, в котором движутся все планеты и астероиды (такое движение называется прямым). По этой причине подавляющее их большинство догоняет Землю, вторгается в ее атмосферу с малой относительной скоростью, порождая слабые метеоры, недоступные ни оптическим, ни радиолокационным средствам наблюдения. Исключения составляют масспвлые метеороиды, порождающие яркие метеоры и болиды, однако их доля в общем спорадическом балансе ничтожна.
Помимо роев и спорадического фона обнаружено существование обширных групп слабо связанных друг с другом метеороидов, называемых метеорными ассоциациями. По внешним признакам ассоциации очень напоминают сильно разреженные метеорные рои и являются как бы промежуточными звеньями между роями и спорадическим фоном. Согласно современным представлениям спорадические метеороиды представляют собой продукт распада как комет, так и астероидов. Пока накоплено значительно больше фактов, подтверждающих кометный вариант образования спорадического фона. Достаточно правдоподобной выглядит следующая эволюционная цепочка: кометы - метеорные рои - ассоциации - спорадический фон.
Что же касается астероидного варианта, то пока не обнаружено роев астероидного происхождения, хотя поиски в этом направлении ведутся. Однако наличие метеоритов, представляющих собой осколки астероидов, и астероидных орбит в каталогах спорадических метеоров свидетельствует о том, что астероидное вещество может пополнять метеорный спорадический фон.
Факт резкого возрастания числа метеороидов с уменьшением их размеров свидетельствует об обилии мельчайших (пылевых) частиц в межпланетном пространстве. Первым доказательством этому служит явление зодиакального света. Это явление, может быть, обусловлено рассеянием солнечного света на мельчайших пылинках или на свободных электронах. Об этом свидетельствует па
подобие спектра зодиакального света солнечному спектру.
Первым, кто высказал мысль о космической природе зодиакального света в противовес идее о его атмосферной природе, был Джоваппи Доменико Кассини, наблюдавший зодиакальный свет еще в 1683 году. Тот самый Кассини, который открыл знаменитую щель в кольцах Сатурна л предположил, что кольцо состоит из множества очень мелких тел. Кстати, будучи первоклассным наблюдателем, Кассини определил с высокой точностью периоды осевого вращения Юпитера и Марса, открыл спутники Сатурпа Рею, Янет, Тетис и Диону, составил подробную карту Луны, провел многочисленные паблюдепия спутников Юпитера, по которым составил известные таблицы, оказавшиеся полезными не только в прикладном смысле, например для морской навигации, но и явившимися наблюдательной основой для пионерской оценки еще в 1676 году датским астрономом Оле Ремером такой фундаментальной мировой константы как скорость света.
Наиболее успешно наблюдение зодиакального света можно проводить в тропиках. Приблизительно через час после захода Солнца на западной части неба вырисовывается свечение (по яркости близкое к Млечному Пути), имеющее вид равнобедренного треугольника с основанием у горизонта. Большая часть этого треугольника простирается вдоль полосы зодиакальных созвездий, по которой происходит видимое перемещение Солнца, больших планет и Луны.
Результаты тщательных измерений, проведенных в последнее время, показали, что около 20% зодиакального света поляризовано, причем поляризация создается в основном пылевыми частицами.
Пополнение зодиакального облака пылевыми частицами обусловлено влиянием различных факторов на их движение и прежде всего планетных возмущении и давления света. Причем возмущающее действие планет может быть настолько сильным, что оно оказывается способным не только изменить орбиты пылинок, но и привести к их падению на планету. На поверхность Земли по различным оценкам в год оседает до 40 000 тайп космического вещества.
Не захваченные планетами пылинки подвергаются следующему медленному испытанию. При движении вокруг Солнца передняя часть пылинки получает больше солнечной радиации, чем задняя, но в пространство
пылинка отдает энергию равномерно во все стороны. Процесс вызывает постепенное торможение пылинкп, приводящее к уменьшению радиуса ее орбиты. Под влиянием этого эффекта, называемого эффектом Пойнтип-га - Робертсона, межпланетные частички по спирали приближаются к Солнцу и в конце концов падают на его поверхность. Это происходит тем быстрее, чем меньше размеры и плотность частички. Например, каменный шарик радиусом 1 см, движущийся на расстоянии 1 а. е. от Солнца, упадет на него через 20 млн лет. Каменной пылинке радиусом 10 мкм, расположенной в поясе астероидов, понадобится для этого 45 тыс. лет. Для сравнения скажем, что астероид радиусом 1 км падал бы в миллиард раз дольше, если бы, конечно, переизлучал энергию равномерно во все стороны.
Поскольку зодиакальное облако постоянно подвергается действию эффекта Пойнтинга - Робертсопа, оно должно непрерывно истощаться из-за падения пылевых частиц на Солнце. По данным академика В. Г. Фесенко-ва, полное истощение должно было бы наступить через 100 тыс. лет. Источниками, постоянно пополпятащими пылевой материей зодиакальное облако, по-видимому, являются метеорные рои и спорадический фон, порождаемые кометами и астероидами.
Все небесные тела, движущиеся вокруг Солнца, испытывают на себе давление солнечного света. Так, например, его действие на Землю в 10 000 млрд раз уступает по силе гравитационному притяжению Земли к Солнцу. Но для пылинок размером менее 10~* см этот фактор действует весьма эффективно. Оказываемое на них давление света сообщает им движение, направленное от Солнца, и в итоге выметает их за пределы Солнечной системы.
В очень темную ночь в области неба, противоположной Солнцу, можно обнаружить слабое рассеянное пятно света, называемое противосиянием. Его максимальная яркость невелика: она эквивалентна яркости двухсот звезд 10-й звездной величины, размещенных на площадке неба 1Х1°. Как показали исследования, противосияние обусловлено рассеянием солнечного света на мельчайших пылинках, выталкиваемых давлением света в противоположную от Солнца сторону.
В заключение этого параграфа о мельчайших астрономических объектах коснемся интересного вопроса, связанного с тандемом комета - метеороиды. Ранее мы по
дошли к эволюционной цепочке: комета-рой-ассоциация - спорадический фон. Однако наличие короткопорпи дических роев и практически полноз отсутстппо соответствующих им комет дает повод некоторым исследователям сомневаться в ее однозначности. В частности, шведский астрофизик X. Альвен отстаивает идею п том, что метеорные рои являются не продуктами рас1тада, а источниками образования кометных ядер. Однако в настоящее время эта точка зрения большинством специалистов по малым телам системы не разделяется, ^ некоторые со принципиальные положения представляются недостаточно обоснованными.
Кроме того, сейчас развивается представлепие о том, что некоторые рои могут иметь астероидную пряроду. Но этот вопрос еще требует детального исследовавдя.
Ну, и как же вас наблюдать?
Визуальные наблюдения метеоров невооруженным глазом, являющиеся самым древним и самым дешевым методом наблюдений, оставили глубокий след в истории метеорной астрономии. Их доступность и простота сыграли значительную роль в накоплении обширных наблюдательных данных. На основе этих данных были открыты метеорные потоки, определены орбиты ыпогп\ мотеороидов, обнаружена связь метеорных роев с кометами. В настоящее время визуальный метод сохраняет некоторое научное значение, но в силу повсеместного развития более точных инструментальных методов в основном применяется лишь астрономами-любителями.
Наблюдения слабых метеоров, недоступных невооруженному глазу, астрономы проводили с помощью бини-куляров и небольших телескопов еще в конце прошлого века. Правда, из-за малого поля зрения этих инструментов вероятность обнаружения даже очень слабого метеора (а их всегда во много раз больше, чем ярких) неьеликз, что делает телескопические наблюдения очень утомительными. Но благодаря многолетним усилиям наблюдателей-энтузиастов все-таки удалось получить определенные сведения о численности слабых метеоров и их радиантах.
На смену визуальным методам пришли фотографические. Опыты применения фотографии в астрономия были начаты еще в середине XIX века. Из-за недостаточной чувствительности фотоэмульсий первыми сфотографп
рованными объектами были Солнце, Луна, планеты и несколько наиболее ярких звезд. Но уже в 1882 году английскому астроному Д. Гиллу удалось получить несколько фотопластипок, буквально усеянных изображениями звезд. Вдохаовленные удачей Д. Гилла, братья Поль и Проспер Анри в Париже в том же году с успехом использовали фотографический метод для составления звездных карт, положив начало звездной фотографии,
Через три года Л. Вейник в Праге сфотографировал первый метеор. Надо сказать, что способ фотографирования' метеоров отличается от фотографирования других астрономических объектов. Когда вы исследуете галактику, звезду, комету или астероид, вы наводите на этот объект телескоп и фотографируете его столько времени, сколько вам это необходимо. При желании вы можете многократно повторять эту процедуру. Фотографировать.
таким образом метеоры не удается, поскольку неизвестно, в какой момент и в какой области небесной сферы может на мгновепие появиться относительно яркий метеор (правда, случайные фотографии метеоров получались в различных обсерваториях мира, но научного значения они не имели). Необходимо направить в небо камеру с достаточно широким полем зрения, открыв затвор на все время наблюдеплй.
Даже приблизительное понимание природы небесных объектов невозможно без умения определять расстояния до них. Лишь знание расстояний (но пе только ИА) до тел, порождающих метеоры, позволяет посчитать, сколько они излучают энергии и каковы их массы. Поэтому еще в 1893 году сотрудник Йельской обсерватории в США У. Элкин установил по нескольку камер в двух пунктах, разделенных расстоянием 3-5 км, с целью определить методом триангуляции расстояния до тол, порождающих метеоры, и их высоты над поверхностью Земли. На одном пз пунктов фотографирование проводилось через вращающийся "пропеллер"-обтгоратор, сделанный из велосипедного колеса. При вращении обтюратор перекрывал объективы камер с угловой скоростью от 6 до 10 об/с, и на фотоснимке изображение получалось в виде прерывистой линии, что позволяло определить скорость метеороида.
Эта работа продолжалась до 1909 года, однако результаты ее были частично опубликованы лишь в 1937 году. В 1912 году аналогичные работы были начаты в Великобритании Ф. Линдемавом и М. Добсоном, но продолжались недолго, не дав существенных результатов. У нас в стране первые фотографические наблюдения с двух пунктов начались в 1932 году в Москве под руководством В. В. Федынского. Они проводились на двух камерах, расположенных на расстоянии 2 км друг от друга. Перед объективом одной из них был установлен обтюратор.
Все эти пионерские работы продемонстрировали жизнеспособность фотографических методов наблюдения. В 1936 году в Гарвардской обсерватории Ф. Уипл начал систематические наблюдения метеоров на двух камерах с полем зрения 60х60°, удаленных друг от друга на 38 км. Несмотря на то что количество сфотографированных метеоров было еще невелико, точность метода благодаря увеличению базиса достигла высокой степени. Ф. Уиплу и его сотрудникам удалось определить высоты,
скорости и орбиты метеороидов, сделать первые оценки их масс и получить значения плотности атмосферы на высотах 80-100 км.
Следующим шагом в развитии фотографического метода явилось создание ряда комплексов из нескольких камер, названных метеорными патрулями. В 1938 году первый метеорный патруль, состоящий из четырех агрегатов по семь камер каждый, был создан в Советском Союзе. В его разработке активно участвовали С. В. Орлов, В. В. Федынский и И. С. Астапович. Патруль, пз-готовленный в Москве в Государственном астрономическом институте им. П. К. Штернберга, был установлен на астрономической обсерватории в Душанбе, которая славится рекордным количеством ясных ночей.
Во время второй мировой войны астрономические наблюдения, в том числе и метеорные, во многих странах были прерваны и возобновились лишь в конце 40-х годов. К этому времени американец Д. Бейкер сконструировал метеорную камеру супер-Шмидт, обладающую многими ценными качествами. При поле зрения 55° камера была чрезвычайно светосильна, что позволяло в изобилии фотографировать слабые метеоры до звездной величины 3"\ Поскольку камеры имели целевое назначение и были очень дороги, их изготовили всего 6 экземпляров, 4 из которых установили в США, 2 - в Канаде. Несколько позже в Великобритании была создана похожая камера и установлена на известной обсерватории Джод-релл-Бэнк.
В СССР, Чехословакии и некоторых других странах с помощью метеорных патрулей активно велись наблюдения более ярких метеоров (ярче 1"*). В настоящее время крупнейший в мире многокамерный метеорный патруль функционирует в Гиссарской обсерватории Института астрофизики Академии наук Таджикской CGP. Большое количество камер (40) позволяет получать разнообразную информацию о фотографируемых метеороидах, а протяженный базис (34 км) обеспечивает необходимую точность.
Любую камеру метеорного патруля можно превратить в спектрограф, если поместить перед ее объективом стеклянную призму или дифракционную решетку. Но метеорная спектрография при значительном сходстве со звездной имеет ряд особенностей, затрудняющих получение хороших спектрограмм. При фотографировании спектров звезд телескоп, оснащенный призмой или решеткой, на
водится па звезду и в дальнейшем "следит" за ней с помощью часового механизма. Таким образом звезда мо.кот экспонироваться довольно долгое время.
Метеор существует в течение долей секунды, и пика-кимп ухищрениями вы не заставите его появиться вношз. Кроме того, хороший спектр получится только в том случае, если направление движения метеора составит йнэчп-тельный угол (прямой в идеальном случае) с направлением дисперсии решетки. В противном случае спектр по получится, поскольку все линии сольются в одпу прямую полосу.
К настоящему времени получено несколько тысяч спектрограмм; в подавляющем большинство качество их недостаточно высокое, поскольку они имеют небольшое разрешение (многие линии сливаются друг с другом). Разумеется, бывают и замечательные исключения. Так, один из спектров, полученный чехословацким астрономом 3. Цеплехой, содержит более 1000 линий.
Уже отмечалось, что быстрое движение метеоров затрудняет применение классических наблюдений, хорошо разработанных в астрофизике. Долго, например, пе удавалось получить истинный фотопортрет метеора; мешало его быстрое движение. Представьте себе, что вы сфотографировали мчащегося мимо вас автогонщика. Глядя на полученный снимок в виде смазанной полосы, вы, вероятно, сможете определить, по какой дороге ехал гонщик, в каком направлении, может быть, даже с какой скоростью. Но вы абсолютно ничего не скажете о том, как он выглядел, во что был одет, автомобилем какой марки управлял. Чтобы получить эту информацию, вам следовало либо остановить гонщика, что невозможно, либо сфотографировать его с такой короткой экспозицией, чтобы на снимке он оказался неподвижным. Долгое время исследователи метеоров находились в аналогичной ситуации: попытки получить фотопортрет метеора оканчивались неудачей.
прострапстве плотным клубком (со временем рой рассеется йдоль всей орбиты).
Очевидно, что метеоры потока Леонид будут наблюдаться в изобилии лишь в те годы, -когда Земля, перосе-ьая орбиту роя, столкнется со сгущением метеорных тел. Мы уже знаем, что это происходит приблизительно раз в 33 года (например, метеорные дожди в 1833 и 1866 годах) . Вообще-то каждый раз Земля пересекает различные участки сгущения роя на протяжении приблизительно трех лет. Так, последний раз Леониды наблюдались в период с 1965 по 1967 годы. Пик активности пришелся па 17 ноября 1966 года, однако Земля только краешком коснулась плотной части роя, и метеорный дождь наблюдался лишь в отдельных районах земного шара. Кстати, сотрудникам некоторых советских полярных станций посчастливилось стать свидетелями этого редкого явления.
В одном из американских штатов удача выпала на долю студентов, проводивших визуальные наблюдения Леонид. Вначале они с помощью секундомеров фиксировали моменты пролета метеоров и наносили их траекто-рии на звездные карты. Затем у них уже не хватало времени на эти операции, и они стали просто подсчитывать количество увиденных объектов. А когда небо буквально запылало тысячами метеоров, счастливцы, бросив счет, потрясенные смотрели па творящееся перед ними чудо1 Но, к сожалению, многие обсерватории мира оказались вне сферы наблюдения дождя.
В Институте астрофизики Академии наук Таджикской ССР с помощью метеорного патруля были получены фотоснимки 25 метеоров. По данным пятнадцати из них определены индивидуальные орбиты метеорных тел, при-падяежащих рою Леонид, и подтверждено их совпадение с орбитой кометы Темпеля - Туттля. Кстати, эта комета после открытий больше ни разу не наблюдалась, хотя возвращалась к Солнцу по крайней мере два раза - в 1899 и 1931 годах. Однако ее расположение на небе оба раза было неблагоприятным для наблюдений с Земли.
Любопытным примером родственной связи различных небесных объектов является почти детективная история кометы Биэлы и метеорного роя Биэлид, или Андромедид, как его еще называют по радианту потока, расположенному в созвездии Андромеды. Комета была открыта морским офицером Ц. Биэлой в 1826 году. Ее период обращения вокруг Солнца составлял 6,6 года, и она снова наблюдалась в 1832 году. В 1839 году из-за неблагоприят
ного расположения па небе комета не наблюдалась и yi (,~ дила в список потерянных. И вот, появившись снова в конце 1845 года, она вдруг на глазах у многочисленпых наблюдателей разделилась на две части, причем одна iu них становилась все ярче и ярче, образуя длинный хвост. Это была очень впечатляющая картина. Через 6 лег обо "субкометы" были хорошо видны, но уже в последний рад.
В дальнейшем самые тщательные поиски не принесли результата: комета исчезла навсегда, и казалось, что в ее истории можно смело дописывать заключительную страницу. Однако в 1872, 1885, 1892 годах в моменты пересечения Землей кометной орбиты наблюдались интенсивные метеорные дожди. Вот оно что! Комета вновь напомнила о себе; проявившись в новом качестве, она по-пополпила каталог активно действующих периодических метеорных потоков. И вдруг все кончилось: устроив в 1899 году прощальный звездный фейерверк, совсем юный метеорный поток внезапно пропал без вести.
Может быть, кто-то из вас, закочив упиверситег, посвятит себя астрономии и займется поисками пропавшего героя. Скорее всего, какая-то из планет "перехватила" его, и вам придется выяснить, какая и надолго ли?
Вы, вероятно, обратили внимание, что обилием метеорных дождей природа особенно щедро баловала астрономов в прошлом веке. Нынешнее столетие в этом смысле оказалось заметно беднее. За истекшие 90 лет наблюдались, по существу, лишь два крупных метеорных дождя в 1933 и 1946 годах, порожденные потоком Драконпд (поток Леонид 1966 года носил, как уже указывалось, локальный характер). Наиболее богатая информация была собрана в 1946 году, когда в среднем визуально наблюдалось до 6000 метеоров в час.
Однако с тех пор поток Драконид, подобно Биэлидам, почти сошел со сцены. Ожидаемые возвращения его в 1959 и 1973 годах оказались крайне разочаровывающими: 1-2 метеора в час. Наибольшее огорчение любителям астрономии принес 1973 год, когда во многих странах широко афишировалось это редкое явление природы. В почь на 10 октября многомиллионный Токио, погруженный во мрак, не сомкнул глаз в ожидании звездного дождя. Однако небо оказалось неумолимым. Земля с метеорным роем разошлись "как в море корабли". Последняя попытка была сделана в октябре 1985 года при очередном возможном сближении с роем, В какой-то мере повторилась история Леонид 1966 года: лишь па Дальнем Востоке
наблюдали подобие дождя Драконид, что называется, пе гаедшим пи в какое сравнение с грандиозным явлением 1946 года. Правда, условия наблюдения в СССР были неблагоприятными: максимум потока пришелся па дневные часы. Поэтому небольшие надежды возлагались па всепогодный радиолокационный м^тод регистрации метеоров. И действительно, в Душанбе, Казани, в Онджееве (ЧССР) и некоторых других местах действие потока было зарегистрировано. Но это был далеко не дождь и даже пе дождичек. Видимо, Земля лишь слегка зацепила окраи-ИУ РОЯ, УСпокоив астрономов фактом, что блудный рой нашелся.
Этот рой теснейшим образом связан с короткоперио-дической кометой Джакобини - Циннера. Совпадение их орбит в прострапстве феноменально. Рой метеорных тел, плотным облаком окугавший комету, имеет очень малый поперечник - около 300 000 километров. Земля способна преодолеть его всего за 3 часа (вспомните: рой Персеид Земля пересекает почти целый месяц!).
Таким образом, звездный дождь Драконид является следствием прямого попадания Земли в область роя. Малейший промах приносят "молоко"!
Гравитационные планетные возмущения непрерывно раскачивают орбиту кометы Джакобини - Циннера, меняя ее ориентацию в пространстве. Именно эта причипа лишает нас великого удовольствия оказаться свидетелями уникального небесного явления. И это тем более достой-по огромного сожаления, что метеорные тела роя Драконид по своим физическим характеристикам отличаются от всех своих "собратьев" (более подробно мы поговорим об этом позднее).
Мы уже говорили, что одной из самых загадочных комет является комета Энке. Так вот, с этой коме^й связан метеорный рой Таурид, порождающий поток метеоров, действие которого охватывает почти целый месяц - с 26 октября по 22 ноября. Поток не имеет ярко выраженной даты максимума активности, но число метеоров несколько возрастут с 3 по 10 ноября. Орбиты кометы и роя похожи как две капли воды, но в прострапстве опи расположены не в одной плоскости, а под углом 15° ДРУГ к другу.
Этот факт давал пород усомниться в реальности связи роя Таурид с кометой Энке. Однако почти фантастическое сходство орбит (их форм и размеров) не давало астрономам покоя. Не может быть, чтобы оно было слу
&
чайным, думали они. Подробные исследовапия, выполпоп-ные американским астрономом Фредом Уиплом в 1940 io-ду, показали, что переориентация орбит произошла под влияпвйм возмущения больших планет. Всесплытое воч-мущение больших планет] То самое, которое не позволило сформироваться Фаэтону...
Уипл пришел к выводу, что Земля встречается с роем Таурид не только осенью в октябре - ноябре, но и летом в конце июня - начале июля, и действие этой летней ветви незаметно только потому, что оно приходится па дневное время. Конечно же, скептики оказались тут как тут: не может быть. Проверить-то результат Уппла все равно нельзя... Но через 7 лет вывод Уипла блестяще подтвердился: с помощью радиолокационных наблюдений, для которых "белый день" - пе помеха, был обнаружен дневной поток - Бета-Тауриды.
Дважды в году Земля встречает и рой метеорных те 7, связанных с кометой Галлея. Свидетелями первой встречи мы становимся в начале мая, наблюдая майские Ак-вариды) второй - в конце октября при наблюдеппи Орио-нид.
Перечисленных примеров достаточно, чтобы убеди FL-ся, что кометы и определенная часть метеорного вещества, содержащегося в роях, "по-родствентюму)) связаны друг с другом.
Однако даже не для всех крупных метеорпых роев обнаружены кометы-родоначальницы. Наиболее яркггм представителем является рой Геминид, ежегодно порождающий метеорный поток в первой половине декабря с максимумом 13 декабря. Рой имеет орбиту меньших размеров, чем орбиты любой из сотен известных комет, в самый короткий период, равный 1,6 года.
Отсутствие кометы на современной орбите Гоминид вполне объяснимо: от частых прохождений вблизи Солнца она могла полностью разрушиться за несколько десятков лет. Другое дело - существовала ли она вообще? И ^отя пример кометы Энке такой возможности но исключает, отсутствие правдоподобного механизма, разрешающего полное "переселение" комет во внутренние области планетной системы, толкает на поиски иных возможных путей. Правда, недавно был открыт астероид Фаэтон с орбитой, похожей на орбиту Гемипид.
До сих пор наше знакомство с "метеорным населением" Солнечной системы ограничивалось метеорными роями. Однако метеороиды, объединенные в рои, состав
ляют лпшь малую долю межпланетного метеорного вещо-стпа. Подавляющее большинство твердых тел - от мельчайших пылинок до валунов - составляют метеороиды спорадического фона. Вторгаясь в земную атмосферу, они порождают спорадические (случайные) метеоры. Будучи наблюдаемы круглый год, они не имеют ярко выра/кен-ных эпох активности.
Метеороиды спорадического фона движутся вокруг Солнца в том же направления, в котором движутся все планеты и астероиды (такое движение называется прямым). По этой причине подавляющее их большинство догоняет Землю, вторгается в ее атмосферу с малой относительной скоростью, порождая слабые метеоры, недоступные ни оптическим, ни радиолокационным средствам наблюдения. Исключения составляют масспвлые метеороиды, порождающие яркие метеоры и болиды, однако их доля в общем спорадическом балансе ничтожна.
Помимо роев и спорадического фона обнаружено существование обширных групп слабо связанных друг с другом метеороидов, называемых метеорными ассоциациями. По внешним признакам ассоциации очень напоминают сильно разреженные метеорные рои и являются как бы промежуточными звеньями между роями и спорадическим фоном. Согласно современным представлениям спорадические метеороиды представляют собой продукт распада как комет, так и астероидов. Пока накоплено значительно больше фактов, подтверждающих кометный вариант образования спорадического фона. Достаточно правдоподобной выглядит следующая эволюционная цепочка: кометы - метеорные рои - ассоциации - спорадический фон.
Что же касается астероидного варианта, то пока не обнаружено роев астероидного происхождения, хотя поиски в этом направлении ведутся. Однако наличие метеоритов, представляющих собой осколки астероидов, и астероидных орбит в каталогах спорадических метеоров свидетельствует о том, что астероидное вещество может пополнять метеорный спорадический фон.
Факт резкого возрастания числа метеороидов с уменьшением их размеров свидетельствует об обилии мельчайших (пылевых) частиц в межпланетном пространстве. Первым доказательством этому служит явление зодиакального света. Это явление, может быть, обусловлено рассеянием солнечного света на мельчайших пылинках или на свободных электронах. Об этом свидетельствует па
подобие спектра зодиакального света солнечному спектру.
Первым, кто высказал мысль о космической природе зодиакального света в противовес идее о его атмосферной природе, был Джоваппи Доменико Кассини, наблюдавший зодиакальный свет еще в 1683 году. Тот самый Кассини, который открыл знаменитую щель в кольцах Сатурна л предположил, что кольцо состоит из множества очень мелких тел. Кстати, будучи первоклассным наблюдателем, Кассини определил с высокой точностью периоды осевого вращения Юпитера и Марса, открыл спутники Сатурпа Рею, Янет, Тетис и Диону, составил подробную карту Луны, провел многочисленные паблюдепия спутников Юпитера, по которым составил известные таблицы, оказавшиеся полезными не только в прикладном смысле, например для морской навигации, но и явившимися наблюдательной основой для пионерской оценки еще в 1676 году датским астрономом Оле Ремером такой фундаментальной мировой константы как скорость света.
Наиболее успешно наблюдение зодиакального света можно проводить в тропиках. Приблизительно через час после захода Солнца на западной части неба вырисовывается свечение (по яркости близкое к Млечному Пути), имеющее вид равнобедренного треугольника с основанием у горизонта. Большая часть этого треугольника простирается вдоль полосы зодиакальных созвездий, по которой происходит видимое перемещение Солнца, больших планет и Луны.
Результаты тщательных измерений, проведенных в последнее время, показали, что около 20% зодиакального света поляризовано, причем поляризация создается в основном пылевыми частицами.
Пополнение зодиакального облака пылевыми частицами обусловлено влиянием различных факторов на их движение и прежде всего планетных возмущении и давления света. Причем возмущающее действие планет может быть настолько сильным, что оно оказывается способным не только изменить орбиты пылинок, но и привести к их падению на планету. На поверхность Земли по различным оценкам в год оседает до 40 000 тайп космического вещества.
Не захваченные планетами пылинки подвергаются следующему медленному испытанию. При движении вокруг Солнца передняя часть пылинки получает больше солнечной радиации, чем задняя, но в пространство
пылинка отдает энергию равномерно во все стороны. Процесс вызывает постепенное торможение пылинкп, приводящее к уменьшению радиуса ее орбиты. Под влиянием этого эффекта, называемого эффектом Пойнтип-га - Робертсона, межпланетные частички по спирали приближаются к Солнцу и в конце концов падают на его поверхность. Это происходит тем быстрее, чем меньше размеры и плотность частички. Например, каменный шарик радиусом 1 см, движущийся на расстоянии 1 а. е. от Солнца, упадет на него через 20 млн лет. Каменной пылинке радиусом 10 мкм, расположенной в поясе астероидов, понадобится для этого 45 тыс. лет. Для сравнения скажем, что астероид радиусом 1 км падал бы в миллиард раз дольше, если бы, конечно, переизлучал энергию равномерно во все стороны.
Поскольку зодиакальное облако постоянно подвергается действию эффекта Пойнтинга - Робертсопа, оно должно непрерывно истощаться из-за падения пылевых частиц на Солнце. По данным академика В. Г. Фесенко-ва, полное истощение должно было бы наступить через 100 тыс. лет. Источниками, постоянно пополпятащими пылевой материей зодиакальное облако, по-видимому, являются метеорные рои и спорадический фон, порождаемые кометами и астероидами.
Все небесные тела, движущиеся вокруг Солнца, испытывают на себе давление солнечного света. Так, например, его действие на Землю в 10 000 млрд раз уступает по силе гравитационному притяжению Земли к Солнцу. Но для пылинок размером менее 10~* см этот фактор действует весьма эффективно. Оказываемое на них давление света сообщает им движение, направленное от Солнца, и в итоге выметает их за пределы Солнечной системы.
В очень темную ночь в области неба, противоположной Солнцу, можно обнаружить слабое рассеянное пятно света, называемое противосиянием. Его максимальная яркость невелика: она эквивалентна яркости двухсот звезд 10-й звездной величины, размещенных на площадке неба 1Х1°. Как показали исследования, противосияние обусловлено рассеянием солнечного света на мельчайших пылинках, выталкиваемых давлением света в противоположную от Солнца сторону.
В заключение этого параграфа о мельчайших астрономических объектах коснемся интересного вопроса, связанного с тандемом комета - метеороиды. Ранее мы по
дошли к эволюционной цепочке: комета-рой-ассоциация - спорадический фон. Однако наличие короткопорпи дических роев и практически полноз отсутстппо соответствующих им комет дает повод некоторым исследователям сомневаться в ее однозначности. В частности, шведский астрофизик X. Альвен отстаивает идею п том, что метеорные рои являются не продуктами рас1тада, а источниками образования кометных ядер. Однако в настоящее время эта точка зрения большинством специалистов по малым телам системы не разделяется, ^ некоторые со принципиальные положения представляются недостаточно обоснованными.
Кроме того, сейчас развивается представлепие о том, что некоторые рои могут иметь астероидную пряроду. Но этот вопрос еще требует детального исследовавдя.
Ну, и как же вас наблюдать?
Визуальные наблюдения метеоров невооруженным глазом, являющиеся самым древним и самым дешевым методом наблюдений, оставили глубокий след в истории метеорной астрономии. Их доступность и простота сыграли значительную роль в накоплении обширных наблюдательных данных. На основе этих данных были открыты метеорные потоки, определены орбиты ыпогп\ мотеороидов, обнаружена связь метеорных роев с кометами. В настоящее время визуальный метод сохраняет некоторое научное значение, но в силу повсеместного развития более точных инструментальных методов в основном применяется лишь астрономами-любителями.
Наблюдения слабых метеоров, недоступных невооруженному глазу, астрономы проводили с помощью бини-куляров и небольших телескопов еще в конце прошлого века. Правда, из-за малого поля зрения этих инструментов вероятность обнаружения даже очень слабого метеора (а их всегда во много раз больше, чем ярких) неьеликз, что делает телескопические наблюдения очень утомительными. Но благодаря многолетним усилиям наблюдателей-энтузиастов все-таки удалось получить определенные сведения о численности слабых метеоров и их радиантах.
На смену визуальным методам пришли фотографические. Опыты применения фотографии в астрономия были начаты еще в середине XIX века. Из-за недостаточной чувствительности фотоэмульсий первыми сфотографп
рованными объектами были Солнце, Луна, планеты и несколько наиболее ярких звезд. Но уже в 1882 году английскому астроному Д. Гиллу удалось получить несколько фотопластипок, буквально усеянных изображениями звезд. Вдохаовленные удачей Д. Гилла, братья Поль и Проспер Анри в Париже в том же году с успехом использовали фотографический метод для составления звездных карт, положив начало звездной фотографии,
Через три года Л. Вейник в Праге сфотографировал первый метеор. Надо сказать, что способ фотографирования' метеоров отличается от фотографирования других астрономических объектов. Когда вы исследуете галактику, звезду, комету или астероид, вы наводите на этот объект телескоп и фотографируете его столько времени, сколько вам это необходимо. При желании вы можете многократно повторять эту процедуру. Фотографировать.
таким образом метеоры не удается, поскольку неизвестно, в какой момент и в какой области небесной сферы может на мгновепие появиться относительно яркий метеор (правда, случайные фотографии метеоров получались в различных обсерваториях мира, но научного значения они не имели). Необходимо направить в небо камеру с достаточно широким полем зрения, открыв затвор на все время наблюдеплй.
Даже приблизительное понимание природы небесных объектов невозможно без умения определять расстояния до них. Лишь знание расстояний (но пе только ИА) до тел, порождающих метеоры, позволяет посчитать, сколько они излучают энергии и каковы их массы. Поэтому еще в 1893 году сотрудник Йельской обсерватории в США У. Элкин установил по нескольку камер в двух пунктах, разделенных расстоянием 3-5 км, с целью определить методом триангуляции расстояния до тол, порождающих метеоры, и их высоты над поверхностью Земли. На одном пз пунктов фотографирование проводилось через вращающийся "пропеллер"-обтгоратор, сделанный из велосипедного колеса. При вращении обтюратор перекрывал объективы камер с угловой скоростью от 6 до 10 об/с, и на фотоснимке изображение получалось в виде прерывистой линии, что позволяло определить скорость метеороида.
Эта работа продолжалась до 1909 года, однако результаты ее были частично опубликованы лишь в 1937 году. В 1912 году аналогичные работы были начаты в Великобритании Ф. Линдемавом и М. Добсоном, но продолжались недолго, не дав существенных результатов. У нас в стране первые фотографические наблюдения с двух пунктов начались в 1932 году в Москве под руководством В. В. Федынского. Они проводились на двух камерах, расположенных на расстоянии 2 км друг от друга. Перед объективом одной из них был установлен обтюратор.
Все эти пионерские работы продемонстрировали жизнеспособность фотографических методов наблюдения. В 1936 году в Гарвардской обсерватории Ф. Уипл начал систематические наблюдения метеоров на двух камерах с полем зрения 60х60°, удаленных друг от друга на 38 км. Несмотря на то что количество сфотографированных метеоров было еще невелико, точность метода благодаря увеличению базиса достигла высокой степени. Ф. Уиплу и его сотрудникам удалось определить высоты,
скорости и орбиты метеороидов, сделать первые оценки их масс и получить значения плотности атмосферы на высотах 80-100 км.
Следующим шагом в развитии фотографического метода явилось создание ряда комплексов из нескольких камер, названных метеорными патрулями. В 1938 году первый метеорный патруль, состоящий из четырех агрегатов по семь камер каждый, был создан в Советском Союзе. В его разработке активно участвовали С. В. Орлов, В. В. Федынский и И. С. Астапович. Патруль, пз-готовленный в Москве в Государственном астрономическом институте им. П. К. Штернберга, был установлен на астрономической обсерватории в Душанбе, которая славится рекордным количеством ясных ночей.
Во время второй мировой войны астрономические наблюдения, в том числе и метеорные, во многих странах были прерваны и возобновились лишь в конце 40-х годов. К этому времени американец Д. Бейкер сконструировал метеорную камеру супер-Шмидт, обладающую многими ценными качествами. При поле зрения 55° камера была чрезвычайно светосильна, что позволяло в изобилии фотографировать слабые метеоры до звездной величины 3"\ Поскольку камеры имели целевое назначение и были очень дороги, их изготовили всего 6 экземпляров, 4 из которых установили в США, 2 - в Канаде. Несколько позже в Великобритании была создана похожая камера и установлена на известной обсерватории Джод-релл-Бэнк.
В СССР, Чехословакии и некоторых других странах с помощью метеорных патрулей активно велись наблюдения более ярких метеоров (ярче 1"*). В настоящее время крупнейший в мире многокамерный метеорный патруль функционирует в Гиссарской обсерватории Института астрофизики Академии наук Таджикской CGP. Большое количество камер (40) позволяет получать разнообразную информацию о фотографируемых метеороидах, а протяженный базис (34 км) обеспечивает необходимую точность.
Любую камеру метеорного патруля можно превратить в спектрограф, если поместить перед ее объективом стеклянную призму или дифракционную решетку. Но метеорная спектрография при значительном сходстве со звездной имеет ряд особенностей, затрудняющих получение хороших спектрограмм. При фотографировании спектров звезд телескоп, оснащенный призмой или решеткой, на
водится па звезду и в дальнейшем "следит" за ней с помощью часового механизма. Таким образом звезда мо.кот экспонироваться довольно долгое время.
Метеор существует в течение долей секунды, и пика-кимп ухищрениями вы не заставите его появиться вношз. Кроме того, хороший спектр получится только в том случае, если направление движения метеора составит йнэчп-тельный угол (прямой в идеальном случае) с направлением дисперсии решетки. В противном случае спектр по получится, поскольку все линии сольются в одпу прямую полосу.
К настоящему времени получено несколько тысяч спектрограмм; в подавляющем большинство качество их недостаточно высокое, поскольку они имеют небольшое разрешение (многие линии сливаются друг с другом). Разумеется, бывают и замечательные исключения. Так, один из спектров, полученный чехословацким астрономом 3. Цеплехой, содержит более 1000 линий.
Уже отмечалось, что быстрое движение метеоров затрудняет применение классических наблюдений, хорошо разработанных в астрофизике. Долго, например, пе удавалось получить истинный фотопортрет метеора; мешало его быстрое движение. Представьте себе, что вы сфотографировали мчащегося мимо вас автогонщика. Глядя на полученный снимок в виде смазанной полосы, вы, вероятно, сможете определить, по какой дороге ехал гонщик, в каком направлении, может быть, даже с какой скоростью. Но вы абсолютно ничего не скажете о том, как он выглядел, во что был одет, автомобилем какой марки управлял. Чтобы получить эту информацию, вам следовало либо остановить гонщика, что невозможно, либо сфотографировать его с такой короткой экспозицией, чтобы на снимке он оказался неподвижным. Долгое время исследователи метеоров находились в аналогичной ситуации: попытки получить фотопортрет метеора оканчивались неудачей.