Фотографические наблюдения метеорных потоков

Введение
Ясной тёмной ночью, наблюдая величественную и неповторимую по своей красоте панораму неба, усеянную тысячами звезд и серебряный пояс Млечного Пути, можно заметить, как вдруг бесшумно быстро прочерчивает небо яркая «падающая звезда». Это метеор.
Слово метеор происходит от греческого «метеорос», и дословно означает явление вверху. В 18 веке это слово означало любое атмосферное явление. Метеорами называли полярные сияния, радугу, даже грозу. Но постепенно смысл этого понятия сузился, и метеорами стали называть «падающие звёзды».
Цель моей работы: освоить фотосъёмку метеоров и осуществить съёмку метеорных потоков (Ориониды, Леониды, Геминиды) с параллельными наблюдениями по программам «Общий обзор радианта» и «Счет».

1. Общие сведения о метеорах
1.1 Метеоры в атмосфере Земли
«Падающие звёзды», или метеоры ничего общего не имеют со звёздами. Звёзды, как и наше Солнце, являются огромными раскалёнными газовыми шарами и только из-за громадных расстояний до них они кажутся нам светящимися точками.
Метеорные тела входят в состав космического межпланетного вещества, окружающего Солнце. Метеорное вещество содержит материал, из которого когда-то сформировались планеты, кометы, астероиды. Благодаря ничтожным массам метеороидов, их состав и физико-химические свойства остались почти такими же, как при образовании планетной системы. Метеорные тела движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Вторгаясь в атмосферу со скоростями от 11 до 72 километров в секунду, метеорное тело или метеороид нагревается до нескольких тысяч кельвинов, испаряясь, оно ярко светится и вскоре прекращает самостоятельное существование. Свечение метеоров прекращается на высотах 70–80 километров, так как они полностью разрушаются. Плавление и испарение частицы происходит настолько быстро, что весь процесс разрушения длится доли секунды, реже – несколько секунд. (Рис. 1)
Наблюдателю метеоры представляются различными по цвету, по яркости, длине, угловой скорости полета и общему внешнему виду.
1.2 Метеорные потоки
Метеорные тела движутся по эллиптическим орбитам вокруг Солнца. Различают одиночные метеоры (спорадические) и метеорные рои. Когда Земля пересекает такой рой, метеоры летят в атмосфере по почти параллельным путям и мы наблюдаем метеорный поток. Благодаря тому, что метеорные явления происходят достаточно близко к наблюдателю, вид метеоров и пути их движения подвержены перспективному искажению. В следствие этого кажется, будто бы метеоры вылетают из одной точки на небесной сфере. Эта точка называется радиантом.
В зависимости от положения радианта среди созвездий, ему присваивается название. Например, если радиант расположен в созвездии Ориона, то метеорный поток называется Ориониды.
В течение года можно наблюдать много метеорных потоков. В приложении 1 приведена таблица действующих метеорных потоков. Вещество в метеорном рое распределено неравномерно. Когда Земля попадает в плотные части роя, можно наблюдать метеорные дожди.

2. Методы наблюдений метеоров
Метеоры относятся к весьма кратковременным явлениям природы. Кроме того, заранее неизвестно, в какой области неба и в какой момент пролетит метеор. В этом состоит сложность наблюдений метеоров.
Исторически сложилось так, что первым прибором изучения метеоров оказался глаз, затем возникли приспособления, уточняющие его работу и, наконец, исключающие его участие. В соответствии с этим методы наблюдения метеоров можно разделить на визуальные, спектральные, радиолокационные и фотографические методы соответственно. Но ни один из методов не может претендовать на универсальность, так как наиболее точные и ценные результаты получены на основании их комплексного применения.
2.1 Визуальные наблюдения
В течение многих лет визуальный метод был доминирующим средством сбора информации о метеорах. Визуальные наблюдения могут проводиться как невооруженным глазом, так и при помощи биноклей, телескопов.
Визуальные наблюдения метеоров невооруженным глазом оставили глубокий след в истории метеорной астрономии. Их доступность и простота сыграли значительную роль в накоплении наблюдательных данных. И в настоящее время визуальный метод сохраняет свое научное значение. Целью визуальных наблюдений являются: определение пространственной плотности метеорной материи и структуры метеорных потоков, определение суточной вариации численности метеоров и зависимости количества метеоров от времени суток, соотношения между спорадическими метеорами и метеорами потоков.
В Симферополе наблюдения метеоров впервые начаты в 1946 году членами общегородского кружка
Для осуществления этого метода не требуется особых инструментов и специального оборудования, что является несомненным его достоинством. Главным недостатком визуальных наблюдений является невозможность проведения наблюдений при облачности.
2.2 Радиолокационные наблюдения
Полёт метеора связан с ионизацией частиц вещества самого метеорного тела, поэтому не слишком короткие радиоволны могут отражаться от метеора и его следа. Это дает возможность определять их положение радиолокацией.
Особая ценность этого метода состоит в том, что на распространение радиоволны не влияют ни облачность, ни дневной свет и наблюдать метеоры, таким образом, можно круглосуточно. Далее, поскольку полет метеора вызывает изменение электрического состояния ионосферы, то изучение распространения волн радиостанций, также способствует изучению метеорных процессов.
2.3 Спектральные наблюдения
Спектры метеоров дают линейчатые спектры. Спектр может дать сведения о химическом составе метеоров. Вид спектра зависит также от скорости метеора.
2.4 Фотографические наблюдения
Фотографический метод исследования является довольно универсальным, однако применимость его для исследования метеоров ограничивается недостаточной чувствительностью фотоэмульсий (в сотни раз меньшей, чем у глаза), специфическими требованиями к оптике, статичностью снимка и отсутствием ряда данных, характеризующих метеор. Однако, преимущество фотографии бесспорно в отношении фиксации точного положения метеора, распределения яркости вдоль пути, а в случае применения призмы и обтюратора – в получении метеорных спектограмм, дающих состав, скорость и торможение метеорного тела.
Для фотографирования метеоров следует использовать пленку светочувствительностью не менее 400 единиц и выдержки длиной 20–45 минут, так как при меньших выдержках шанс того, что пролетит метеор очень мал, а при больших фотографированию мешает роса.
При фотографировании метеоров наблюдения записывают в специальный журнал наблюдений. (Приложение 1)
Первые фотографии метеоров были получены в 1948 году в Ашхабаде. С 1950 года ценные результаты были получены и в Симферопольском отделении ВАГО.
В 2007 году группа наблюдателей осуществила фотосъемку метеоров после продолжительного перерыва. Были получены первые (удачные!) снимки.

3. Мои фотографические наблюдения
3.1 Подготовка к наблюдениям
Планировалось совершить несколько поездок в НИИ КрАО (пос. Научный, Бахчисарайского района), с целью фотографических наблюдений метеорных потоков. Была разработана программа: помимо фотографических проводить визуальные наблюдения по программе «Общий обзор радианта» и «Счёт». Даты поездок были выбраны так, что на каждую поездку приходился максимум действующего метеорного потока. Были выбраны 3 метеорных потока:
1) Ориониды – (поездка 19–22 октября), максимум 21 октября
2) Леониды – (поездка 16–19 ноября), максимум 17 ноября
3) Геминиды – максимум 14 декабря
Для каждой из поездок были подготовлены, заранее заряженные пленкой, фотоаппараты марок Зенит и ФЭД (Приложение 3), а для поездки на максимум потока Леониды была возобновлена работа чугунного астрографа на экваториальной монтировке (Приложение 3) в качестве гида была использована труба от телескопа «Мицар».
3.2 Проведение наблюдений
ОРИОНИДЫ
Для наблюдений метеоров потока ориониды была отобрана группа воспитанников Юношеской обсерватории в составе 6 человек
Из всех ночей погода позволила пронаблюдать только одну ночь – с 20 на 21 октября 2009 года. В приложении 5 приведен отрывок из журнала фотонаблюдений с приведенными данными о датах, времени съемки и выдержках.
Был получен замечательный снимок метеора (Приложение 4), смотрящим в зенит фотоаппаратом. Одновременно с фотонаблюдениями проводились наблюдения по программе «Общий обзор радианта» с занесением метеоров на немые карты. К сожалению, сфотографированный метеор не был занесен на карту. При обработке фотографии были установлены направление и расположение метеора среди созвездий.
ЛЕОНИДЫ
Наблюдения метеорного потока Леониды проводились по такой же схеме, как и наблюдения Орионид.
Из всех ночей погода позволила пронаблюдать также одну ночь – с 17 на 18 ноября 2009 года.
Для наблюдений была использована экваториальная монтировка на чугунной подставке («чугунка»), на которой крепились 4 фотоаппарата «Зенит». В качестве гида – телескоп-рефлектор «Мицар» (Д-110 мм, Ф-806 мм, окуляр – 16 мм). Астрограф оснащен механизмом с микроподводкой. Один фотоаппарат был направлен в зенит.
Часовой механизм астрографа (приложение 3) позволяет получить фотоснимки, на которых звезды выглядят не в виде треков, а в привычном нам виде на звездном небе. Такая съемка повышает скорость и точность обработки наблюдений. К большому сожалению, механизм с микроподводкой вышел из строя и фотоснимки были сделаны без гидирования.
Но, несмотря на трудности, все-таки были получены несколько снимков метеоров, которые представлены в приложении 5.
Параллельно с фотосъемкой группа наблюдателей осуществляла наблюдения по программе «Счет». Самые яркие метеоры были отождествлены по журналу наблюдений (приложение 5).
ГЕМИНИДЫ
Метеорный поток Геминиды не наблюдался, так как все ночи были облачные.

Заключение
Анализируя проделанную работу, я могу с уверенностью сказать, что наши наблюдения удались. Несмотря на погодные условия и неполадки с техникой, была достигнута главная цель работы: получены фотографии метеоров, осуществлены комплексные наблюдения (фотографические и визуальные).
Следующие наблюдения планируется провести в летний период. Для наблюдений будет предпринята попытка установить метеорный патруль.

Список литературы и Интернет-ресурсы
1. Астрономический календарь. Постоянная часть. – Москва: «Наука», 1973.
2. Одесский астрономический календарь 2009. – Одесса: «Астропринт», 2008.
3. Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии. – Москва: «Наука»
4. Бабаджанов П.Б. Метеоры и их наблюдение. – Москва: «Наука», 1987
5. Астапович И.С. Метеорные явления в атмосфере Земли. – Москва: «Наука», 1958
6. Мартыненко В.В. Задачи и методы любительских наблюдений метеоров. – Москва: «Наука», 1967
7. http://www.astronomy.odessa.ua/observ/meteor/instruct_meteor.htm
8. http://www.astronet.ru:8101/db/msg/1187134