Очерки о Вселенной
Шрифт:
Выдающуюся роль в науке о метеорах сыграли любители астрономии, такие, как Деннинг в Англии. В СССР целая организация любителей астрономии в составе Всесоюзного астрономо-геодезического общества занимается наблюдением метеоров. Эта организация играет большую роль в развитии наших знаний о метеорах и располагает обширным архивом наблюдений. Такие организации есть и за рубежом. Метеоры стали теперь изучать и в обсерваториях, особенно интенсивно в Чехословакии, в США, у нас - в Душанбе, Ашхабаде и Одессе, а радиометодами - в Англии.
Уже говорилось о том, каким способом (методом засечки) определяется высота над Землей разных точек метеорного пути. Два наблюдателя,
Конец пути, более близкий к наблюдателю, смещается больше, чем начало пути. Зная высоту начала и конца пути метеора в атмосфере и проекцию пути на поверхность Земли, нетрудно установить его истинную длину. Оценивая продолжительность полета метеора в земной атмосфере и деля на нее длину пути, получают его среднюю скорость, поскольку действительная скорость движения метеора в атмосфере непостоянна: она меняется из-за тормозящего действия сопротивления воздуха.
Скорость метеора в атмосфере интересует нас прежде всего потому, что знание ее решает вопрос о том, откуда приходят к нам метеоры - из межпланетного или из межзвездного пространства.
Мы знаем, что скорость движения Земли по ее почти круговой орбите около Солнца составляет 30 км/сек. Теория тяготения говорит, что тело, движущееся на расстоянии Земли от Солнца со скоростью, не превышающей по отношению к Солнцу 30•2 км/сек, т. е. не превышающей 42 км/сек, не может преодолеть тяготения к Солнцу. Оно движется тогда по эллипсу, периодически возвращаясь к Солнцу, и является, таким образом, членом Солнечной системы.
При скорости, хотя бы чуть большей чем 42 км/сек, всякое тело лишь искривит свой первоначальный путь под действием тяготения к Солнцу, но не замкнет его и, обогнув Солнце по гиперболе, навсегда уйдет из области его притяжения. В этом случае и приближается оно к Солнцу по гиперболе, т. е. в первый и в последний раз появляется в нашей Солнечной системе, придя, очевидно, из межзвездного пространства, где тяготение к нашему Солнцу слабее, чем тяготение к другим звездам.
Движение по параболе при скорости 42 км/сек является пограничным между движениями по эллипсу и по гиперболе и практически невозможно. Если такая скорость случайно и возникла бы, то немедленно притяжение планет хотя бы немного увеличило ее или уменьшило, превратив тотчас же параболическую орбиту, по которой тело вознамерилось двигаться, в орбиту эллиптическую или в гиперболическую.
Не подумайте, пожалуйста, что 42 км/сек - это какое-то абсолютно роковое число. По теории тяготения на всяком расстоянии от Солнца есть скорость V0, при которой движение тела должно быть круговым; это движение будет эллиптическим - при скорости, большей чем V0, но меньшей чем скорость, равная V02, и гиперболическим - при скорости, хотя бы ничтожно большей, чем V02. В случае же скорости, меньшей чем V0 на данном расстоянии от Солнца, тело упадет на него по кривой линии. Тело будет падать на Солнце по прямой, если его скорость равна нулю, т. е. если телу, неподвижному относительно Солнца, предоставлено падать на него столь же свободно, как зернышку на пашню.
Мы наблюдаем метеоры только вблизи самой Земли, и потому для наблюдаемых метеоров число 42 км сек действительно является как бы «роковым». К сожалению, простые зарисовки пути метеоров вследствие трудности запомнить точно путь метеора, в особенности его начало, из-за внезапности его появления и из-за скоротечности явления не дают желаемой точности и ведлгт к преувеличению оценки скорости движения.
Большую точность дает фотографирование метеора двумя фотокамерами, отстоящими друг от друга на несколько километров. При этом, однако, перед объективами камер надо поставить сектор, быстро вращаемый электромотором, так что в течение секунды объективы камер несколько раз закроются этим сектором, и экспозиция несколько раз прервется.
В результате след метеора на фотопластинке получается с перерывами, промежутки между которыми равны по времени, но не равны по длине. В этом случае ясно видно, что в начале своего пути метеор летел быстрее, а к концу медленнее. Этим выявляется тормозящее действие атмосферы. Высота определяется так же, как и при наблюдениях глазом, - по смещению пути метеора на фоне звезд, зафиксированных на обеих фотографиях.
К несчастью, получить такие парные фотографии метеоров удается, конечно, еще реже, чем в случае обычного фотографирования.
Что касается яркости метеоров, то при наблюдениях глазом она оценивается по сравнению со звездами и говорят о метеорах первой звездной величины, второй величины и т. д.
Анализ наблюдений показывает, что чем ярче метеор, тем глубже в атмосферу он проникает, но высота точки его возгорания почти не зависит от его яркости. Подавляющее большинство метеоров начинает светиться на высоте 100-120 км и гаснет на высоте 80-85 км. Выяснилось, что на этой высоте в атмосфере существует особый слой, где плотность воздуха быстро повышается. Этот слой - невидимая воздушная преграда - разрушает остаток достигшего ее метеора. Большинство небесных гостей гибнет у этой «стены», натолкнувшись на нее.
Легко понять, что при данной скорости полета, определяющей силу сопротивления воздуха, а следовательно, и быстроту испарения метеора (а с ней и его яркость) метеор будет тем ярче, чем больше его масса. Только более массивные и медленные метеоры пробивают «броню» на высоте около 80 км и проникают ниже, разрушаясь нацело, на высоте 30-40 км. Этой высоты достигают болиды, полет которых сопровождается звуком, зачастую напоминающим шипение. Наконец, метеориты, выпадающие на Землю, обычно перестают светиться на высоте около 22 км и падают с нее на Землю как темные, несветящиеся тела с обычной скоростью падающих тел. В этом месте запас их космической скорости обычно иссякает.
С другой стороны, чем больше скорость метеоров при их врезывании в атмосферу, тем больше высота, на которой начинается их свечение и разрушение. При больших скоростях сопротивление воздуха растет пропорционально квадрату скорости, а может быть, и быстрее. Поэтому метеор со скоростью 20 км/сек светится на высоте около 60 км, а со скоростью 70 км/сек - на высоте около 100 км.
Для изучения земной атмосферы и свечения метеора интересна его скорость по отношению к Земле, о которой тут идет речь. Для изучения же происхождения метеоров нужно знать их скорость относительно Солнца. Скорость их относительно Земли складывается из их скорости относительно Солнца и из скорости движения Земли. Например, метеор, летящий прямо навстречу Земле со скоростью 40 км/сек, вонзится в нашу атмосферу со скоростью 70 км/сек, потому что Земля сама делает по 30 км/сек ему навстречу. Такой же метеор в погоне за Землей подлетит к ней со скоростью всего лишь 40-30=10 км/сек, но притяжение Земли немного увеличит эту скорость.