Геминиды

По некоторым сведениям, Геминиды наблюдались в 901 году в небе над Египтом, а также в 930, 1571, 1833 и 1836 годах^[13]. Вероятно также, что их видели в 1533  году в Китае^[14]. В период с 11 по 15 декабря 1838 года американский астроном-любитель Эдвард Херрик (1811—1862) со своим помощником в Нью-Хейвене (Коннектикут, США) регистрировали от 9 до 28 метеоров в сутки. Итальянский астроном Антонио Колла (1806—1857) и его ассистент в Парме заметили необычно большое число метеоров в ночь с 10 на 11 декабря 1841 года, а затем с 9 на 10 декабря 1846 года. Год спустя, 12 декабря 1847 года, британский астроном Эдвард Лоу в Ноттингеме увидел множество «падающих звёзд» в созвездиях Орион, Телец, Близнецы и Возничий. Ещё через год, 11 декабря 1848 года, немецкий математик и астроном Эдуард Гейс (1806—1877) в Ахене обнаружил 10 метеоров, среди которых были довольно крупные, оставившие следы на небе. В том же году, 14 и 15 декабря большое количество метеоров наблюдалось А. Коллой в Италии. В 1855 году, 12 декабря, множество «падающих звёзд» было обнаружено Э. Лоу в Бистоне (Ноттингемшир). Наконец, 12 декабря 1860 года Ф. Миллер в штате Мэриленд (США) с несколькими студентами зафиксировал 180 метеоров, причём их максимальное часовое число составило 60^[13].

Следующая страница истории Геминид началась в 1862 году. Британский минералог-любитель Роберт Филипс Грег (англ. Robert Philips Greg) (1826—1906), член Геологического общества Лондона (с 1853) и будущий член Минералогического общества Великобритании и Ирландии (1876—1886), увлекавшийся также метеорной астрономией и коллекционированием минералов и метеоритов^[15], 10—11 декабря 1862 года в городе Прествич (Манчестер, Великобритания) заметил 10 или 12 метеоров «во всех сторонах неба», которые казались исходящими из определённой точки, расположенной расположенной на границе созвездий Возничий и Близнецы^[13][14][9]. В то же время в США инженер и астроном-любитель Александр Кэтлин Твайнинг (англ. Alexander Catlin Twining) (1801—1884) из Нью Хэйвена, а также торговец Бенджамин В. Марш (англ. Benjamin V. Marsh) (1818—1882) из Берлингтона (Нью-Джерси) независимо друг от друга наблюдали тот же метеорный поток^{[14][16][13][9][17]}. Поскольку эти наблюдатели первыми указали положение радианта Геминид, то именно 1862 год традиционно считается датой их открытия^[3][4][18], несмотря на то, что они наблюдались и раньше. В декабре 1863 года британский астроном Александр Гершель впервые записал конкретные координаты радианта: прямое восхождение 105,5°, склонение +30,5°^[13] — данная точка находится в современном созвездии Близнецы^[9]. В 1885 году астрономом Уильямом Деннингом было обнаружено смещение радианта: из точки с координатами (105°, +34°) к точке с координатами (107°, +33°)^[13].

В XIX веке Геминиды были слабым метеорным потоком, у которого регистрировалось не более 10—20 метеоров в час^[10][4][13]. В течение большей части XX века частота появления метеоров возрастала: в 1900-х годах она составляла около 20 штук в час, в 1930-х годах — около 50 в час, в 1940-х и 1950-х годах — 60 в час, в 1960-х годах — 65 в час; в 1970-х годах она достигла 80 метеоров в час, оставаясь на том же уровне до конца столетия^[9]. Особенно обильный поток Геминид наблюдался в 1937 году^[2]. С конца XIX века Геминиды постоянно находятся в центре внимания исследователей^[5].

В 1947 году с помощью фотографических исследований метеоров Фредом Уипплом из Гарвардского университета были определены точные размеры, форма и параметры орбиты метеороидного роя Геминид^[14][9][19]. Определённая орбита не совпадала с орбитой ни одной из известных комет. Однако 11 октября 1983 года британские астрономы Саймон Ф. Грин и Джон К. Дейвис^[14] обнаружили на снимках, сделанных инфракрасной орбитальной обсерваторией IRAS^[10], быстро движущийся астероид в созвездии Дракон^[14][9]. На следующий вечер американский астроном Чарльз Коваль из Паломарской обсерватории подтвердил наличие тела, сфотографировав его с помощью 1,2-метрового телескопа Шмидта, и обозначил его как 1983 TB. В 1984 году Фред Уиппл заметил, что орбита астероида схожа с орбитой метеороидного роя Геминид. После того как связь астероида с метеорным потоком была подтверждена с помощью дополнительных наблюдений, ему было присвоено постоянное обозначение 3200 Phaethon. Это был первый случай, когда астероид был связан с метеорным потоком (хотя предполагается, что данный объект может представлять собой выродившуюся комету)^[14][9].

Геминиды являются одним из самых крупных^[3] и хорошо изученных метеорных потоков с зенитным часовым числом около 120^[4]—150^[7]. Его период активности длится с середины ноября до 20-х чисел декабря^[4][6]. На протяжении большей части этого периода метеоры можно регистрировать с помощью фотографических методов или радионаблюдений^[9]. Невооружённым глазом наблюдать Геминиды можно в первой половине декабря^[2][3][1][8]. В Северном полушарии Земли уже 6 декабря можно наблюдать примерно 1 метеор в час^[9]. В течение следующей недели активность потока увеличивается и достигает максимума в ночь с 13 на 14 декабря^{[3][4][1][8][6][7][9][11]}, когда можно наблюдать 50—80 метеоров в час^[9]. К 18 декабря частота появления метеоров снова снижается до примерно 1 в час^[9]. Переменность активности Геминид характеризуется довольно резким пиком: часовое число метеоров сохраняется на уровне выше половины максимального значения в течение всего лишь примерно 2 суток^[9]. В 2011 году произошёл особенно мощный всплеск активности потока, во время которого регистрировалось до 200 метеоров в час^[4][20].

Частицы метеороидного роя Геминид имеют сильно различающиеся массы, вследствие чего и порождаемые ими метеоры занимают широкий диапазон яркостей — от совсем слабых метеоров, которые можно увидеть только в помощью телескопа (т. н. телескопические метеоры) до болидов^[4]. Метеороиды движутся не навстречу Земле, а догоняют её, потому их скорость в атмосфере невысокая — около 34—35 км/с^{[11][6][7][4][1]}, вследствие чего метеоры не оставляют за собой отчётливых следов^[11]. Многие метеоры имеют желтоватый оттенок^[10][4].

Радиант метеорного потока Геминиды находится в созвездии Близнецы, вблизи двух ярких звёзд — Кастора и Поллукса, недалеко от границ с созвездиями Возничий и Рысь (рис. 2). Его экваториальные координаты на небесной сфере: прямое восхождение α = 112—113° (около 7^h 30^m), склонение δ = +(32—33)°^{[4][11][6][1][8]}.

Вследствие расположения радианта в Близнецах для наблюдателей в Северном полушарии Земли метеорный поток хорошо виден до полуночи. В Южном полушарии радиант потока никогда не поднимается высоко над горизонтом, вследствие чего поток можно наблюдать преимущественно лишь в середине ночи^[11][4]; кроме того, это значительно снижает количество видимых метеоров и частоту их появления: в ночь максимума активности потока можно увидеть в течение часа около 20 метеоров, вылетающих их-под горизонта с северной стороны^[9].

В 2025 году во время максимума активности Геминид, в ночь с 13 на 14 декабря, Луна взойдет примерно в 2 часа ночи по местному времени и будет находиться в фазе последней четверти, при которой будет освещена половина лунного диска. Поэтому наблюдать Геминиды будет удобнее всего до этого времени. Наблюдения после восхода Луны также могут быть успешными, если повернуться лицом на запад — спиной к восходящей Луне^[7].

Метеороидный рой Геминид (рис. 3) имеет короткопериодическую орбиту с большой полуосью, по разным оценкам, 1,3—1,4 а. е., эксцентриситетом 0,897—0,904 и не очень большим наклоном к плоскости эклиптики, равным 23—24°. Перигелий орбиты расположен на расстоянии 0,136—0,145 а. е. от Солнца (т. е. проходит значительно ближе к Солнцу, чем орбита Земли)^[12][21]. Когда Земля проходит через рой, его частицы влетают в земную атмосферу с геоцентрической скоростью 34—35 км/с^{[12][11][6][7][4][1]}, сгорая в ней и порождая при этом вспышки — метеоры^[10]. В районе орбиты Земли толщина роя значительна и составляет почти 1 а. е., а ширина — около 0,1 а. е.^[22]

В отличие от большинства других метеорных потоков, родительским телом метеороидного роя Геминид является не комета, а небольшой околоземный астероид из группы аполлонов (3200) Фаэтон (1983 TB)^[4][10][11] диаметром около 6,25 км^[23]. Данный астероид обращается вокруг Солнца по короткопериодической и сильно вытянутой орбите с большой полуосью 1,27 а. е., эксцентриситетом 0,890, расстоянием от Солнца в перигелии 0,140 а. е., в афелии — 2,403 а. е.^[23] Таким образом, в перигелии астероид подходит к Солнцу очень близко, примерно вдвое ближе, чем Меркурий, вследствие чего и получил своё название (в честь персонажа древнегреческой мифологии Фаэтона — сына бога солнца Гелиоса)^[24]. Период обращения Фаэтона вокруг Солнца равен равен 1,434 года (523,633 суток)^[23][10].

За всё время наблюдений Фаэтона у него не было обнаружено каких-либо признаков кометоподобной активности^[4]. Когда Фаэтон проходит мимо Солнца, у него не образуется кометный хвост, а спектр принимаемого от него излучения выглядит так же, как у обычного каменного астероида. Кроме того, мелкие частицы, отделяющиеся от астероида и образующие метеороидный рой Геминид, имеют плотность 2—3 г/см³, что на порядок превышает плотность частиц комет (0,3 г/см³)^[10]. По одной из гипотез, Фаэтон является выродившейся кометой, т. е. кометой, которая потеряла бо́льшую часть своих летучих веществ и поэтому при приближении к Солнцу уже не образует кому и хвост, либо покрыта толстым слоем пыли, изолирующей внутренние части её ядра от солнечного излучения^[4][10]. Согласно другой гипотезе, Фаэтон представляет собой новый вид объектов, называемых «каменными кометами»^[10]. В этом случае предполагается, что при сильном приближении к Солнцу происходит тепловое растрескивание и разрушение гидратированных минералов на поверхности астероида, приводящее к образованию пыли и её выбросу в межпланетное пространство (за счёт давления солнечного света и других эффектов)^[25].

Чешский астроном Мирослав Плавец исследовал орбиту метеороидного роя Геминид и обнаружил, что на неё оказывает существенное влияние гравитационное воздействие Земли и, особенно, Юпитера. Он пришёл к выводу, что вследствие возмущений орбиты роя со стороны этих двух планет дата максимума метеорного потока сдвигается назад — примерно на 1 сутки за каждые 60 лет. Кроме того, было обнаружено смещение точки пересечения орбиты метеороидного роя с плоскостью орбиты Земли. Так, в 1700 году точка пересечения была расположена внутри земной орбиты на расстоянии на 0,1337 а. е. от неё, к 1900 году точка приблизилась к земной орбите и находилась уже на расстоянии 0,0178 а. е., а в 2100 году она будет располагаться уже снаружи земной орбиты и удалится от неё на расстояние 0,1066 а. е. Таким образом Плавец не только объяснил, почему активность Геминид неуклонно растёт, но и предсказал, что в будущем она начнёт снижаться. В конечном итоге орбита метеороидного роя Геминид сместиться настолько, что Земля уже не будет проходить через него^[9] и, вероятно, к концу XXI века данный метеорный поток перестанет наблюдаться^[14].