Метеорная астрономия

Метео'рная астроно'мия, раздел астрономии, посвященный изучению структуры, происхождения и эволюции в межпланетном пространстве. Исследование структуры и движения метеорного вещества ведётся путём оптических и радиолокационных наблюдений метеоров, наблюдений ,регистрации ударов метеорных тел с помощью датчиков, установленных на искусственных спутниках Земли и космических зондах, изучения движения метеорных потоков методами небесной механики. В СССР работы по М. а. ведутся в Москве, Душанбе, Киеве, Одессе, Харькове, Казани; за рубежом в США (Гарвардская и Смитсоновская обсерватории), в ЧССР, Великобритании, Австралии.

Метеорная ионизация

Метео'рная иониза'ция, ионизация в верхней атмосфере, обусловленная вторжением в неё .Активная М. и. происходит в основном при столкновениях испарившихся и распылённых метеорных атомов с молекулами воздуха. Среднее число свободных электронов, порождаемых одним метеорным атомом, пропорционально примерно 4-й степени его скорости и в интервале метеорных скоростей 11-73 км/секизменяется от 0,001 до 1. Активная М. и. наиболее интенсивна на высотах 80-120 км,где в основном испаряются метеорные тела. Выше 120 кмактивная М. и. вызывается распылёнными метеорными атомами и отлетающими после столкновения с метеорным телом атмосферными молекулами. Др. источником ионов метеорного происхождения является ионизация постоянно присутствующих в верхней атмосфере метеорных атомов под действием солнечного излучения и в результате .

 При масс-спектрометрических измерениях ионного состава верхней атмосферы, выполненных с помощью ракет, обнаружены метеорные ионы Mg ⁺, Si ⁺, Ca ⁺, Fe ⁺и др. на высотах 80-180 км.Наибольшая концентрация метеорных ионов (10 ²-10 ⁴в 1 см ³) наблюдается на высотах 80-120 км,где она может быть сравнимой с концентрацией основных атмосферных ионов NO ⁺и O ²⁺. Рекомбинация атомарных метеорных ионов протекает значительно медленнее, чем молекулярных атмосферных ионов, поэтому М. и. играет существенную роль в поддержании ночной ионизации области Е и в образовании спорадических слоев E _s(в слоях E _sс высокой электронной концентрацией метеорные ионы могут быть доминирующими). М. и. обусловлена в основном спорадическими метеорными телами и во время действия ежегодных метеорных потоков увеличивается незначительно. М. и. сильно возрастает во время метеорных дождей; например, во время метеорного дождя Драконид 10 октября 1946 ионосферными станциями было отмечено образование слоя E _s.

 После пролёта метеора остаётся ионизованный след длиной до нескольких десятков кмс начальным диаметром до нескольких м.Ионизованный метеорный след быстро расширяется под действием диффузии. Электронная концентрация в следе уменьшается также вследствие рекомбинации и прилипания электронов к нейтральным атомам атмосферы. Ионизованные метеорные следы отражают радиоволны ультракоротковолнового и коротковолнового диапазонов, что используется в системах ,а также для радиолокационных исследований метеоров и верхней атмосферы. См. также .

  Лит.:Истомин В. Г., Ионы внеземного происхождения в ионосфере Земли, «Искусственные спутники Земли», 1961, в. 11, с. 98; Кащеев Б. Л., Лебединец В. Н., Лагутин М. Ф., Метеорные явления в атмосфере Земли, М., 1967.

  В. Н. Лебединец.

Метеорная пыль

Метео'рная пыль, мельчайшие твёрдые частицы, размером от нескольких мкмдо долей мм,возникающие в результате метеорных тел при прохождении их через земную атмосферу. Из М. п. состоят следы болидов. См. .

Метеорная радиосвязь

Метео'рная радиосвя'зь, вид радиосвязи, при которой используется отражение радиоволн от ионизованных следов метеорных частиц. М. р. применяется сравнительно редко, главным образом для передачи информации (например, телеграфных сообщений) двоичным кодом и для сверки разнесённых устройств точного времени путём встречного обмена контрольными сигналами (см. ) .

 Пролетая в атмосфере, метеорные частицы оставляют следы ионизованного газа, часть которых имеет концентрацию электронов, достаточную для эффективного отражения радиоволн метрового диапазона (см. ) .

 Это явление позволяет осуществлять М. р. при помощи относительно маломощных передатчиков (порядка 1 квт) и простых антенн с усилением 6-18 дбна расстояния до 1700-1800 кмбез ретрансляции. Для этого передатчики обоих корреспондентов облучают некоторую зону на высоте около 100 кмнад поверхностью Земли. При соответствующей ориентации следа образуется двухсторонний ( рис. ) с шириной полосы частот в несколько десятков или сотен кгцв зависимости от мощности передатчиков, чувствительности приёмников и допустимого влияния эффектов многолучевого распространения радиоволн. При достаточном энергетическом потенциале линии М. р. эффективные отражения наблюдаются регулярно - обычно несколько раз в 1 минсо средней длительностью несколько десятых долей сек.Применяя скорость передачи 5-10 тыс. двоичных знаков в 1 сек,можно в течение этих коротких интервалов времени, составляющих в сумме несколько процентов от общего времени связи, передать относительно большой объём информации. Так, линия М. р., работающая на частоте около 40 Мгц,может обладать ёмкостью, достаточной для непрерывной устойчивой работы одного или несколько .Вследствие слабого поглощения метровых волн в ионосфере и особенностей механизма распространения волн при М. р. она значительно меньше подвержена влиянию ионосферных возмущений, чем радиосвязь на декаметровых волнах, и обладает относительно высокой направленностью (даже при слабонаправленных антеннах) и поэтому менее подвержена действию помех, создаваемых удалёнными радиоустройствами.

  Прерывистый характер образования канала связи требует применения специальных методов передачи и приёма сообщений. Поступающие сообщения накапливаются и затем передаются порциями с большой скоростью в те короткие интервалы времени, когда образуется двухсторонний канал связи. Принятые порциями сообщения также сначала накапливаются, а затем с обычной скоростью поступают в регистрирующий аппарат. Кроме накопителей, специфическими элементами являются анализаторы принятых сигналов, определяющие их пригодность для связи, и системы сопряжения порций принятых сообщений, исключающие потери или повторный приём сообщений на стыках между порциями. Для обеспечения достоверности передачи применяют методы автоматического обнаружения и исправления ошибок.

  Лит.:Метеорная радиосвязь на ультракоротких волнах. Сб. ст., под ред. А. Н. Казанцева, М., 1961; Бондарь Б. Г., Кащеев Б. Л., Метеорная связь, [К., 1968].

  А. А. Магазаник.

Схема двухсторонней метеорной связи: 1 - метеорный след ионизованного газа; 2 - источник сообщений (передающий телеграфный аппарат); 3 - приёмник сообщений (приёмный телеграфный аппарат); 4 - накопитель-ускоритель передающего тракта; 5 - накопитель-замедлитель приёмного тракта; 6 - системы анализа, сопряжения и управления; 7 - передатчик метровых волн; 8 - приёмник метровых волн; 9 - передающая антенна; 10 - приёмная антенна.

Метеорное вещество

Метео'рное вещество'в межпланетном пространстве, твёрдые тела (метеорные тела), более мелкие, чем и кометы, движущиеся вокруг Солнца. При встрече с Землёй метеорные тела порождают и выпадают на земную поверхность в виде .Мельчайшие метеорные тела интенсивно рассеивают солнечный свет и наблюдаются в виде .

 По фотографическим и радиолокационным наблюдениям определены орбиты нескольких десятков тысяч метеорных тел. Подавляющее большинство их движется по эллиптическим орбитам вокруг Солнца. Не обнаружены метеорные тела с безусловно гиперболическими орбитами, т. е. пришедшие в окрестность Солнца из межзвёздного пространства. М. в. концентрируется в плоскости эклиптики и имеет преимущественно прямое движение, т. е. то же направление, в котором движутся планеты. Движение метеорных тел определяется гравитационным притяжением Солнца и планет, а также негравитационными силами, возникающими в результате взаимодействия метеорных тел с электромагнитным и корпускулярным солнечным излучением (световое давление, эффект Пойнтинга - Робертсона и др. ). Световое давление может выталкивать из Солнечной системы мельчайшие метеорные тела размерами менее 10 ^-4 см.Под действием постепенно уменьшаются размеры и эксцентриситет орбиты (тем быстрее, чем меньше метеорное тело и размеры орбиты), и метеорное тело по спирали приближается к Солнцу. На пути к Солнцу оно может быть захвачено планетами; наиболее эффективен захват Юпитером. Этот «барьер» Юпитера могут пройти только очень мелкие метеорные тела. Время жизни метеорных тел во внутренних областях Солнечной системы (внутри орбиты Юпитера) много меньше возраста Солнечной системы, следовательно М. в. здесь должно постоянно пополняться. Возможны различные источники М. в.: распад комет, дробление малых планет, приток очень мелких метеорных тел с периферии Солнечной системы и др. Значительное большинство крупных метеорных тел имеет орбиты, сходные с орбитами комет (преимущественно короткопериодических), и, по-видимому, образуется при распаде комет. Комплекс орбит более мелких метеорных тел, наблюдаемых только радиолокационными методами, более сложен, однако меньшая точность и большая избирательность радиолокационных наблюдений метеоров не позволяют сделать однозначного вывода о происхождении таких тел. Около половины ярких метеоров, наблюдаемых фотографическим путём, относится к ,остальные - к спорадическим метеорам; среди более слабых метеоров доля принадлежащих метеорным потокам убывает.

  Лит.см. при ст. .

  В. Н. Лебединец.

Метеорное тело

Метео'рное те'ло, относительно небольшое твёрдое тело, движущееся в космическом пространстве. Совокупность М. т., обращающихся вокруг Солнца, образует в межпланетном пространстве. М. т. представляют собой продукты распада комет или обломки малых планет и при своём движении иногда встречаются с Землёй и др. планетами. См. , .

Метеорный дождь

Метео'рный дождь, с кратковременной очень высокой численностью метеоров (до 1000 и более в 1 мин) .За последние 200 лет наблюдались следующие М. д.: (1872 и 1885), (1933 и 1946) и (1799, 1833, 1866 и 1966).

Метеорный патруль

Метео'рный патру'ль, система нескольких фотографических агрегатов, предназначенная для наблюдений метеоров. Каждый агрегат М. п. состоит обычно из 4-6 широкоугольных фотографических камер, устанавливаемых так, чтобы все они вместе охватывали возможно большую область неба. Так, например, М. п. института астрофизики АН Таджикской ССР состоит из 4 агрегатов, каждый с 6 фотографическими камерами (диаметр объектива D= 10 см,фокусное расстояние F= 25 см) ,охватывающими область неба от зенита до зенитного расстояния 50-55° во все стороны. В основном пункте установлены 3 агрегата: один из них смонтирован на параллактической монтировке (см. ) ,позволяющей получать точечные изображения звёзд; перед объективами другого установлен двухлопастный обтюратор, вращающийся со скоростью 1500 об/мини прерывающий след метеора на фотопластинке; перед объективами третьего агрегата помещаются призмы с преломляющим углом в 25° для фотографирования спектра метеора. Четвёртый агрегат установлен на расстоянии 34 кмот первых. Совместная обработка снимков метеора, полученных на всех агрегатах М. п., позволяет определить момент пролёта, высоту (с точностью ± 100 м) ,скорость (с точностью 0,4 %), радиант (с точностью до 3'), массу и химический состав метеора. С целью получения наибольшего числа метеорных снимков фотографирование (патрулирование) неба проводится непрерывно всю ночь со сменой кадров через каждые 0,5-1 ч.См. также .

  Лит.:Бабаджанов П. Б., Крамер Е. Н., Методы и некоторые результаты фотографических исследований метеоров, М., 1963; Катасев Л. А., Исследование метеоров в атмосфере Земли фотографическим методом, Л., 1966.

  П. Б. Бабаджанов.

Метеорный поток

Метео'рный пото'к, совокупность ,возникающих в атмосфере при встрече Земли с метеорным роем - метеорными телами, движущимися по близким орбитам и связанными общностью происхождения. Иногда М. п. называют также и сам метеорный рой, порождающий данный М. п. Траектории всех метеоров потока почти параллельны и кажутся расходящимися приблизительно из одной точки - радианта М. п. Потоки с большим числом метеоров называют по созвездиям, в которых расположены их радианты, или по ближайшим ярким звёздам. М. п. наблюдаются примерно в одни и те же даты (ежегодно или через большее число лет). По визуальным наблюдениям 19 и 20 вв. было выделено несколько сотен ночных М. п. Радиолокационные наблюдения метеоров позволили изучать также дневные М. п. По фотографическим и радиолокационным наблюдениям определены орбиты нескольких сотен метеорных роев; большинство из них сходно с орбитами комет (преимущественно короткопериодических). Орбиты нескольких десятков метеорных роев близки к орбитам известных комет; довольно уверенно установлена связь метеорных роев с известными кометами примерно в 15 случаях.

  Метеорные рои образуются при распаде ядер комет и первоначально движутся компактной группой, занимая лишь часть орбиты кометы. При встрече с Землёй такие молодые компактные рои порождают кратковременные М. п. с очень высокой численностью метеоров - .Под действием гравитационных возмущений со стороны планет, и др. факторов метеорный рой постепенно растягивается вдоль орбиты, расширяется и в конечном счёте распадается. Некоторые из наблюдаемых в настоящее время М. п. (например, Лириды и Персеиды) известны уже несколько тыс. лет. Некоторые метеорные рои, ранее порождавшие активные М. п. (например, и ) ,удалились от орбиты Земли вследствие планетных возмущений.

Главные метеорные потоки

  Лит. см. при ст. .

  В. Н. Лебединец.

Метеорный радиолокатор

Метео'рный радиолока'тор, астрономический инструмент для радиолокационных наблюдений метеоров в атмосфере Земли; радиотехнический комплекс, включающий передающую, приёмную и регистрирующую аппаратуру. Большинство М. р. работает на частотах 15-500 Мгцв импульсном или непрерывном режиме с автоматическим выделением полезного сигнала на фоне случайных помех. М. р. позволяет регистрировать координаты отражающих точек метеорных следов с точностью до ± 0,3°, скорость их дрейфа под влиянием ветров в верхней атмосфере, длительность отражения, скорости (с точностью до ± 5 %) и радианты (с точностью до ± 5°) метеоров и т. п. По сравнению с др. средствами наблюдений метеоров преимущества М. р. заключаются в том, что с его помощью регистрируются слабые метеоры, недоступные др. видам наблюдений (до 15-й звёздной величины), причём в любое время суток и при любой погоде. Результаты наблюдений с помощью М. р. используются для исследования метеоров, свойств земной атмосферы на высоте 80-120 км,а также для изучения метеорного вещества в околоземном космическом пространстве. См. также .

  Лит.:Фиалко Е. И., Радиолокация метеоров, М., 1967; Кащеев Б. Л., Лебединец В. Н., Лагутин М. Ф., Метеорные явления в атмосфере Земли, М., 1967.

  П. Б. Бабаджанов.

Метеорный след

Метео'рный след, след в атмосфере, остающийся после пролёта .Различаются М. с. двух видов: пылевые и газовые, или ионизованные. Пылевые следы образуются только яркими болидами на высоте 25-80 кмв результате конденсации паров метеорного вещества в голове и следе болида, а также затвердевания капелек расплавленного вещества, сдуваемого с поверхности метеорного тела. В сумерки пылевые М. с. светятся вследствие рассеяния солнечного света в основном на мельчайших пылинках (размером меньше 10 ^-4 см) .Пылевые М. с. могут наблюдаться очень долго - до нескольких часов. Ионизованные М. с. светятся вследствие рекомбинационных процессов, в их спектре наблюдаются линии Mg, Na, Са, Fe и др. Ионизованные М. с. образуются всеми метеорами, однако невооружённым глазом видны только следы ярких метеоров. Ионизованные М. с. наблюдаются от долей секунды до нескольких минут. Отражение радиоволн от ионизованных М. с. позволяет вести их радиолокационные наблюдения. Первоначально прямолинейный и тонкий, М. с. быстро искривляется и расширяется под действием ветра и диффузии. Оптические и радиолокационные наблюдения М. с. являются одним из основных средств изучения циркуляции и турбулентности атмосферы на высоте 80-110 км.См. также .

  В. Н. Лебединец.

Метеорограф

Метеоро'граф(от греч. metйMros - поднятый вверх, небесный, metйMra - атмосферные и небесные явления и ) ,прибор для одновременной регистрации температуры, давления и влажности воздуха, а иногда и скорости воздушного потока; поэтому М. как бы объединяет , , ,а при необходимости и .Их показания при помощи стрелок ( рис. ) регистрируются на одной и той же ленте, укрепленной на барабане с часовым механизмом, поэтому на ленте получается синхронная запись изменений температуры, давления и влажности с течением времени. При подъёме М. в свободную атмосферу по записи на ленте с помощью можно определить высоты, соответствующие различным моментам подъёма, и установить числовые значения метеорологических элементов на этих высотах.

  Различают зондовые М., поднимаемые в атмосферу на шарах-зондах, змейковые - на аэрологических змеях, аэростатные и самолётные; чаще всего применяются аэростатные и самолётные М. Самолётные М. устанавливаются под крылом тихоходного самолёта в специальной раме. Для введения поправок, связанных с трением воздушного потока, в показания датчиков температуры и влажности регистрируется скорость потока в шахте прибора. При зондировании атмосферы на скоростных самолётах используется электрометеорограф. М., передающий свои показания во время подъёма с помощью радиосигналов, называемый .

  Лит.:Белинский В. А. и Побияхо В. А., Аэрология, Л., 1962; Непомнящий С. И. и Мануйлов К. Н., Самолетный метеорограф, М., 1956.

  С. И. Непомнящий.

Схема самолётного метеорографа: 1 - волосной гигрометр; 2 - анероидные коробки; 3 - биметаллическая пластинка термографа.

Метеорологическая будка

Метеорологи'ческая бу'дка, психрометрическая будка, будка, в которой на метеорологической станции устанавливают психрометр, гигрометр, максимальный и минимальный термометры. М. б. представляет собой деревянную будку белого цвета с жалюзи ( рис. ) для свободного доступа воздуха к приборам. Она защищает приборы от дождя, снега, прямого действия лучей солнца, излучения почвы. Устанавливается на стойках так, чтобы резервуары психрометрических термометров в ней находились на высоте 2 м.

Метеорологическая будка с приборами.

Метеорологическая обсерватория

Метеорологи'ческая обсервато'рия, научно-техническое учреждение, в котором ведут метеорологические наблюдения и исследования метеорологического режима на территории области, края, республики, страны. Некоторые М. о. изучают состояние свободной атмосферы, для чего проводят аэрологические наблюдения с помощью радиозондов, поднимаемых на воздушных шарах, высокие слои атмосферы исследуют аппаратурой, запускаемой на .Для исследования облаков и осадков применяют метеорологические. радиолокаторы и специально оборудованные летающие лаборатории на самолётах. В 1956 большинство М. с. в СССР преобразовано в .

  И. В. Кравченко.

Метеорологическая ракета

Метеорологи'ческая раке'та, ракета для подъёма в высокие слои атмосферы исследовательских приборов, измеряющих структурные параметры атмосферы (температуру, давление, плотность, состав воздуха) и направление ветра. М. р. имеет ограниченный потолок подъёма (100-150 км) и сравнительно малую массу (до 300-400 кг) .Наиболее часто применяются М. р. массой до 80 кгс высотой подъёма приблизительно 65-70 км.Запуски М. р. производят в различных географических районах, включая Арктические и Антарктические зоны, как с наземных пунктов, так и с кораблей.

  М. р. состоит из двух частей: двигательные установки и отделяемой головной части с измерительной аппаратурой. На подъёме полёт происходит обычно со сверхзвуковыми скоростями, в связи с чем измерительная аппаратура должна обладать малой инерционностью и высокой прочностью по отношению к перегрузкам и вибрации. На спуске в ряде вариантов М. р. применяют парашют для уменьшения скорости движения (что повышает точность измерений, позволяет определить скорость и направление ветра) и спасения аппаратуры. Высокая скорость движения М. р. оказывает существенное влияние на многие измеряемые параметры, для чего соответствующие датчики размещают в аэродинамически наименее возмущённых зонах. Влияние возмущения учитывается с помощью специальных теоретических или полуэмпирических соотношений.

  Температура атмосферы измеряется термометрами сопротивления, микротермосопротивлениями или с помощью 2 манометров с последующим расчётом по соответствующим формулам. Широко применяется и звукометрический метод определения температуры, основанный на измерении скорости распространения звука от последовательных взрывов гранат, выбрасываемых из ракеты. Давление и плотность атмосферы определяются манометрами различного типа: мембранными, тепловыми, ионизационными и магнитоэлектрическими. Переход от показаний манометров к давлению свободной атмосферы осуществляется с помощью полуэмпирических соотношений.