Метеорный поток

Не следует путать с Метеоритный дождь.

Запрос «звездопад» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

Метеорный поток
англ. meteor shower
Метеорный поток Геминиды над Китаем в 2020 году.

Метео́рный пото́к (англ. meteor shower) — множество метеоров, возникающих в земной атмосфере в течение относительно небольшого промежутка времени (от нескольких суток до нескольких недель) в одно и то же время года при прохождении Земли через метеороидный рой – совокупность метеороидов, движущихся в пространстве вокруг Солнца по общей орбите. Количество видимых невооружённым глазом метеоров может составлять от нескольких единиц до нескольких тысяч в час. Траектории метеоров одного потока почти параллельны друг другу, поэтому в проекции на небесную сферу они кажутся выходящими из небольшой её области, называемой радиантом метеорного потока. В течение периода активности потока его радиант может смещаться по небесной сфере.

Частным случаем метеорного потока является метеорный дождь (звёздный дождь, звездопад) – совокупность метеоров, возникающих при почти одновременном массовом вторжении метеороидов в атмосферу Земли; при этом число видимых метеоров достигает нескольких сотен или тысяч в час, а в некоторых случаях — десятков тысяч в час. Выделяют также микропотоки — малые метеорные потоки, при которых наблюдается всего несколько метеоров в сутки.

Происхождение

Ядра комет состоят в основном из замороженных газов (водяной, углекислый, аммиачный, метановый и другие льды), смешанных с пылью и более крупными каменистыми фрагментами. Если комета в процессе орбитального движения периодически приближается к Солнцу на достаточно небольшое расстояние, она нагревается и замороженные летучие соединения, связывающие тугоплавкие фракции в её ядре, испаряются. В результате тугоплавкие частицы теряют связь с ядром кометы и начинают двигаться независимо от него вдоль устойчивой орбиты, образуя метеороидный рой (рис. 1). В молодом метеороидном рое частицы сосредоточены в ограниченном объёме пространства, образуя сгущение на определённом участке орбиты. С течением времени под действием солнечного излучения, гравитационных возмущений со стороны планет и других факторов метеороидный рой растягивается вдоль всей орбиты, расширяется и, в конце концов, распадается. Если при своём годичном движении вокруг Солнца Земля проходит через метеороидный рой (вследствие пересечения их орбит), то составляющие его частицы вторгаются в земную атмосферу на больших скоростях (20—70 км/с), нагреваются и сгорают в ней, порождая множество метеоров, называемое метеорным потоком (часто метеорным потоком называют и сам метеороидный рой, порождающий данный метеорный поток).

Рис. 1. Метеороидный рой, образованный кометой 109P/Свифта — Туттля и растянувшийся вдоль её орбиты (показана белым цветом). Земная орбита (небольшая голубая окружность, 3-я по счёту от Солнца) пересекает метеороидный рой, и при прохождении Земли через него возникает метеорный поток Персеиды.

Это представление подтверждается тем, что орбиты некоторых метеороидных роёв очень близки к орбитам существующих или существовавших в прошлом комет. Например, метеорные потоки Ориониды и Эта-Аквариды связаны с кометой Галлея, Леониды — с кометой 55P/Темпеля — Туттля, а Лириды происходят от кометы Tэтчep (C/1861 G1). Интересные случаи представляют собой Геминиды и Квадрантиды, которые, предположительно, происходят от фрагментов не комет, а астероидов (3200 Фаэтон и 196256 2003 EH₁ соответственно).

Свойства и характеристики

Метеорные потоки могут наблюдаться в течение промежутка времени от нескольких суток до нескольких недель, а количество видимых невооружённым глазом метеоров может составлять от нескольких единиц до нескольких сотен или даже тысяч в час. Траектории метеоров одного потока почти параллельны друг другу, поэтому в проекции на небесную сферу они кажутся выходящими из небольшой её области, называемой радиантом метеорного потока (рис. 2). Большинство метеороидных роев занимают чётко определённые постоянные орбиты в космическом пространстве, из чего вытекают два следствия: 1) метеорные потоки наблюдаются периодически каждый год в строго определённое время года, когда Земля проходит точку пересечения орбит Земли и роя; 2) каждый год радиант потока приходится на одну и ту же область небесной сферы. Если метеорный поток наблюдается в течение нескольких суток, в это время его радиант может смещаться по небесной сфере относительно звёзд (т. н. суточное смещение радианта). Это связано с тем, что вследствие кривизны орбит Земли и метеороидного роя со временем меняются условия встречи Земли с частицами роя. Некоторые молодые метеорные потоки могут не иметь постоянной ежегодной активности, что обусловлено компактной структурой молодого метеороидного роя, ещё не успевшего растянуться вдоль всей орбиты. При встрече с Землёй с такими компактными сгущениями метеороидов в её атмосфере возникают метеорные дожди — кратковременные метеорные потоки с очень большим числом появлений метеоров (до нескольких сотен в час). Этим же объясняются вариации активности метеорных потоков в различные годы.

Рис. 2. Метеорный поток Персеиды в августе 2023 года.

Не следует путать понятия метеорный поток (или метеорный дождь) и метеоритный дождь. Метеорный поток состоит из метеоров, которые сгорают в атмосфере и не достигают земли, а метеоритные дожди — из метеоритов, которые падают на землю.

Обычно метеорные потоки получают названия по созвездию, в котором находится их радиант (например, Леониды, Персеиды). Если в одном созвездии расположены радианты нескольких метеорных потоков, то к названию добавляется обозначение ближайшей к радианту яркой звезды созвездия (например, Альфа-Аквариды, Бета-Аквариды, Дельта-Аквариды, Эта-Аквариды) или название месяца, в котором наблюдается активность данного потока (например, апрельские Лириды, июньские Боотиды). Иногда наименование метеорному потоку даётся по названию кометы, которая является родоначальником метеороидного роя, порождающего данный метеорный поток (например, Биэлиды – метеорный поток, родительскими телом которого является комета 3D/Биэлы; Понс-Виннекиды – метеорный поток, происходящий от кометы 7P/Понса — Виннеке).

Каждый метеорный поток описывается собственным набором характеристик, к которым относятся:

• элементы орбиты соответствующего метеороидного роя: большая полуось (a), эксцентриситет (e), наклонение (Incl, i), долгота восходящего узла (Node, Ω), аргумент перицентра (Peri, ω);
• скорость метеороидов относительно Земли (геоцентрическая скорость, обычно составляет несколько десятков км/с);
• экваториальные координаты радианта на небесной сфере: прямое восхождение (RA, α) и склонение (DE, δ) — средние значения и суточное смещение;
• период активности метеорного потока, характеризуемый солнечной долготой (англ. solar longitude, SL) — эклиптической долготой Солнца в это время года;
• зенитное часовое число (англ. zenithal hourly rate, ZHR), характеризующее максимальное количество метеоров, которое можно наблюдать в течение одного часа при идеальных условиях;
• популяционный индекс яркости (r) — величина, описывающая распределение метеоров по звёздной величине и равная отношению числа метеоров звёздной величины (m + 1) к числу метеоров величины m.

Метеоры отличаются друг от друга цветом в зависимости от того, какие металлы входят в состав попавшего в атмосферу метеороида: железные пылинки светятся жёлтым, натрий даёт оранжево-жёлтый свет, никель — синий, магний — сине-зелёный, а ионизованный кальций — фиолетовый; входящие в состав атмосферы азот и кислород светятся красным. Итоговый цвет метеора зависит от того, преобладают ли выбросы атомов металла или выбросы воздушной плазмы. В спектрах метеоров наблюдаются линии излучения нейтральных и ионизованных атомов различных химических элементов: натрия, магния, алюминия, кремния, водорода, азота, кислорода и др. Спектры меторов одного потока одинаковы, но отличны от спектров метеоров другого потока.

Астрономами зарегистрирован 931 метеорный поток. Однако с развитием автоматизированных средств наблюдений звёздного неба количество их сократилось. На настоящий момент имеют подтверждение 110 метеорных потоков и ещё 28 являются кандидатами в подтверждённые потоки.

История наблюдений и изучения

Самое раннее упоминание о метеорном потоке было найдено в китайской рукописи от 1768 года до н. э.; более поздние упоминания содержатся в корейских, древнерусских и западноевропейских летописях. Например, первое упоминание метеорного потока Лириды датируется 687 годом до н. э. и зафиксировано в Китае, в сочинении «Цзо чжуань», где отмечается, что в полночь некоторого дня 4-го месяца 687 года до н. э. «звёзды исчезли и метеоры стали падать дождём». По китайским наблюдениям 15 года до н. э. о Лиридах говорится, что «после полуночи звёзды падали, как дождь, они погасали, не достигая Земли». Большинство античных и средневековых учёных считали метеорные потоки атмосферным явлением, сторонников версии о космической природе метеоров было немного. Серьёзное изучение метеорных потоков началось лишь в XVII веке, однако выяснить причину их происхождения удалось лишь полтора века спустя.

Рис. 3. Гравюра Адольфа Воллми, изображающая метеорный поток Леониды в ноябре 1833 года и созданная на основе картины швейцарского художника Карла Жослена.

Ночью с 12 на 13 ноября 1833 года жители Западного полушария Земли стали свидетелями сверхмощного метеорного дождя Леониды, во время которого наблюдались десятки или сотни тысяч метеоров в час (рис. 3). Профессор математики Йельского университета Денисон Ольмстед обратил внимание на то, что метеоры появлялись из одной точки на небе, и сделал вывод, что их траектории параллельны друг другу, а видимое расхождение в стороны объясняется эффектом перспективы. Наблюдение навело его на мысль, что Земля проносилась через некий поток частиц в космическом пространстве; он предположил, что это мог быть пылевой след кометы. Данное событие положило начало новой научной отрасли – метеорной астрономии.

В России исследования метеорных потоков и их радиантов начались в конце XIX века, а их результаты стали публиковаться в 1909 году Московским обществом любителей астрономии и Русским обществом любителей мироведения. Так, например, в конце XIX века И. А. Клейбер описал наблюдаемое смещение радианта метеорного потока относительно созвездий в течение периода активности потока и объяснил его прохождением Земли через связку орбит широкого потока. Систематические наблюдения радиантов потоков начались только в 1917 году, а с 1926 года их списки регулярно публиковались метеорным отделом Московского отделения Всесоюзного астрономо-геодезического общества.

В 1945 году в Великобритании начались исследования радиантов потоков с помощью радиолокации, что позволило определять радианты дневных потоков, а также проводить наблюдения в любую погоду.

В начале 2000-х годов была завершена обработка наблюдений притока метеорного вещества, проводившихся в течение многих лет с помощью метеорного радара Казанского государственного университета. Для этого была применена квазитомографическая компьютерная технология, разработанная в этом университете. Исследовались микропотоки с интенсивностью более 4 метеоров в сутки. Были построены карты распределения по Северному полушарию неба радиантов микропотоков с разрешением 2° × 2° и определены параметры их орбит. Возможности технологии проиллюстрированы на примере метеорного потока Дневные Ариетиды. Показано, что они представляют собой не один рой, а ассоциацию роёв с наклонениями, меняющимися от 15 до 40°. Диапазон изменения координат перигелия этой ассоциации оказался близок диапазону координат перигелия комет группы Марсдена.

В настоящее время существует большое количество метеорных обществ и групп, публикующих результаты своих наблюдений и вычислений радиантов как крупных, так и малых метеорных потоков. Список всех потоков регулярно обновляется на сайте Центра метеорных данных Международного астрономического союза.

Современная активность интенсивных потоков

Ниже графически представлены периоды активности некоторых визуальных метеорных потоков по данным на 2024 год, в скобках — зенитное часовое число:

Примечания

Литература

• Астапович И. С. Метеорные явления в атмосфере Земли (рус.). — М.: Физматгиз, 1958. — 640 с.

• Лебединец В. Н. Метеорный поток // Большая советская энциклопедия / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1974. — Т. 16 : Мёзия — Моршанск. — С. 153. — 629 000 экз.

• Гетман В. С. Внуки Солнца. — М.: Наука, 1989. — 176 с. — (Библиотечка «Квант»). — ISBN 5-02-014081-3.

• Куликовский П. Г. Справочник любителя астрономии (рус.) / Под ред. В. Г. Сурдина. — М.: Ленанд, 2017. — 704 с.

• Бусарев В. В., Сурдин В. Г. Малые тела Солнечной системы // Солнечная система (рус.) / ред.-сост. В. Г. Сурдин. — Изд. 2-е, перераб.. — М.: Физматлит, 2018. — 460 с. — (Астрономия и астрофизика). — ISBN 978-5-9221-1722-7.

• Шустов Б. М., Золотарёв Р. В. Об индексах массы метеорных тел. I. Модель образования метеороидных потоков (рус.) // Астрономический журнал. — 2022. — Т. 99, № 2. — С. 165–176. — doi:10.31857/S0004629922020098.

• Бронштэн В. А. Угрожают ли космическим аппаратам метеорные дожди? (рус.) // Природа. — Наука, 1996. — № 9. — С. 106.

• Сидоров В. В. и др. Квазитомографический метод и радарные исследования метеорного комплекса в окрестности орбиты Земли (рус.) // Ученые записки Казанского университета. Серия «Физико-математические науки». — 2005. — Т. 147, Книга 2. — С. 14–29.

Ссылки

• Леонов В. А. Метеорный поток // Большая российская энциклопедия: научно-образовательный портал. (рус.) — Дата публикации: 08.07.2022. — Дата обращения: 20.02.2025.
• Леонов В. А. Звёздный дождь // Большая российская энциклопедия: научно-образовательный портал. (рус.) — Дата публикации: 07.06.2023. — Дата обращения: 20.02.2025.
• Леонов В. А. Радиант метеорного потока // Большая российская энциклопедия: научно-образовательный портал. (рус.) — Дата публикации: 10.06.2022. — Дата обращения: 20.02.2025.
• Бурба Г. А. Обломки небесной тверди // Вокруг света. — Дата публикации: 01.11.2007. — Дата обращения: 21.02.2025.
• Обрубов Ю. В. Происхождение и эволюция метеороидных роев // Astronet. — Дата обращения: 21.02.2025.
• Шоу по расписанию: Почему появляются метеорные потоки и как правильно их наблюдать // ТАСС (2023). (рус.) — Дата обращения: 21.02.2025.
• The Great Meteor Storm of 1833. (англ.) — Дата обращения: 21.02.2025.
• Meteor showers from space (ресурс, позволяющий смоделировать метеородные рои для разных метеорных потоков и прохождение Земли через них).
• Международная метеорная организация (официальный сайт). (англ.) — Дата обращения: 20.02.2025.
• Американское метеорное общество. (англ.) — Дата обращения: 20.02.2025.
• The IAU Meteor Data Center (MDC) — Центр метеорных данных Международного астрономического союза. (англ.) — Дата обращения: 20.02.2025.
• Список всех метеорных потоков // The IAU Meteor Data Center (MDC). (англ.) — Дата обращения: 20.02.2025.
• Список подтверждённых метеорных потоков // The IAU Meteor Data Center (MDC). (англ.) — Дата обращения: 20.02.2025.
• Календарь метеорных потоков на 2025 год // Международная метеорная организация. (англ.) — Дата обращения: 20.02.2025.
• Календарь метеорных потоков на 2025–2026 годы // Американское метеорное общество. (англ.) — Дата обращения: 20.02.2025.
• Список метеорных потоков на 2024 год // Американское метеорное общество. (англ.) — Дата обращения: 20.02.2025.
• Meteor Showers Online. (англ.) — Дата обращения: 20.02.2025.
• Meteor Showers // Cloudbait Observatory. (англ.) — Дата обращения: 20.02.2025.
• Pijanowski G. The Great Meteor Storm of 1833. — Дата публикации: 04.04.2017. — Дата обращения: 21.02.2025.