Серебристые облака — это атмосферные явления, которые возникают на высоте около 80 км над поверхностью Земли и в основном наблюдаются в средних широтах, 45-60°, на протяжении нескольких недель до и после летнего солнцестояния. В этот период сумерки на указанных широтах продолжаются почти всю ночь, и Солнце, находясь под горизонтом, все же освещает облака. По этой причине серебристые облака не наблюдаются ближе к экватору. Они имеют тонкую структуру в виде волн, гребешков, полос или вихрей с серебристыми и голубоватыми оттенками, а у горизонта иногда окрашиваются в золотистый цвет. Картина серебристых облаков довольно изменчива: струи, гребешки и другие структуры все время перемещаются относительно друг друга в самых разных и даже противоположных направлениях. На первый взгляд может показаться, что серебристые облака имеют много общего с обычными перистыми облаками, но их нетрудно отличить, если помнить, что серебристые облака образуются в атмосфере на высоте, в 10 раз большей, чем обычные, что они появляются ближе к полуночи и вытянуты в направлении к полюсу. Как и полярные сияния, серебристые облака настолько прозрачны, что не ослабляют свет ярких звезд.

Рис. 66. Наиболее характерная картина серебристых облаков, запечатленная в полночь (Шотландия).

Природа серебристых облаков пока еще не вполне ясна. По-видимому, они состоят из мельчайших частиц, покрытых льдом и потому отражающих солнечный свет. Откуда берутся эти частицы на таких высотах, тоже не ясно. Не исключено, что это частицы метеорной пыли, ионы или даже вулканическая пыль, попавшая на столь значительные высоты при сильных вулканических извержениях. Движение серебристых облаков связывают с ветрами, господствующими в верхней атмосфере, но высота расположения облаков и некоторые другие их особенности, возможно, определяются восходящими потоками воздуха, формирующимися над горами. Интересно отметить, что серебристые облака появляются в периоды, не благоприятные для наблюдения полярных сияний. Но их наблюдение можно проводить теми же методами и с помощью тех же инструментов, что и наблюдение полярных сияний: как визуально (когда их можно классифицировать по форме), так и фотографически. Наблюдения следует проводить через определенные промежутки времени, скажем, через 15 мин, отмечая изменения в структуре облаков и характере их движения. Нетрудно произвести угловые измерения расположения отдельных деталей облаков.

Фотографирование серебристых облаков

Фотографирование серебристых облаков производится примерно так же, как и полярных сияний: в идеале необходимо направить неподвижную фотокамеру в ту же область неба, что и у других наблюдателей, проведя серию экспозиций через определенные фиксированные интервалы времени. Так как серебристые облака ярче полярных сияний, для их фотографирования можно использовать менее чувствительную (и более контрастную) мелкозернистую пленку или камеру с меньшей апертурой. Возможно, время экспозиции придется уменьшить; это обусловлено не только быстрым перемещением облаков, но и тем, что яркий фон сумеречного неба может засветить пленку. Особенно эффектны цветные снимки; некоторые типы фотопленки, например Кодакхром, способны передать всю гамму естественного цвета облаков. При относительном отверстии объектива D /f = 1/2 и пленке с чувствительностью 100 ASA можно начать с экспозиции продолжительностью 5, 3 и 1 с. Как и при фотографировании полярных сияний, старайтесь приступать к фотографированию в начале каждого часа, делая снимки через 15 мин.

Рис. 67. Только в летние месяцы серебристые облака могут освещаться Солнцем; наблюдатель в это время находится в тени Земли.

Метеоры

Кратковременные вспышки, возникающие в земной атмосфере при вторжении в нее быстродвижущихся мельчайших твердых частиц, получили название метеоров (иногда метеоры неправильно называют «падающими звездами»). Сравнительно крупные частицы могут вызвать очень яркую вспышку. Вспышки, блеск которых превышает звездную величину — 5m (это больше максимального блеска Венеры), называют болидами. В межпланетном пространстве вокруг Солнца движется множество частиц различных размеров — так называемых метеорных тел. Попадая в атмосферу Земли, метеорные тела вследствие трения могут полностью сгореть или разрушиться. Однако наиболее крупные из них сгорают не до конца, и их остатки могут упасть на поверхность Земли; их называют метеоритами. Падение метеорита сопровождается ярким огненным следом.

Поиск метеоритов на поверхности Земли — задача исключительной научной важности, поскольку это единственные небесные тела, которые можно подробно изучать в лабораториях, исключая, конечно, те небольшие образцы лунного грунта, которые были доставлены на Землю астронавтами и автоматическими аппаратами. Даже если ваши «астрономические интересы» не связаны с изучением метеоров, вы тем не менее должны представлять, какую информацию может принести наблюдение этих явлений.

Наблюдение метеоров

Метеоры можно увидеть в любую ясную ночь, а при благоприятных атмосферных условиях даже невооруженным глазом можно заметить 5-10 метеоров в час. Это так называемые спорадические метеоры, связанные с вторжением в земную атмосферу отдельных частиц. Поскольку эти частицы обращаются вокруг Солнца по произвольным орбитам, они могут случайно возникнуть на небе в самых неожиданных местах. Помимо отдельных частиц вокруг Солнца движутся целые их рои. Многие из них порождены распадающимися или распавшимися кометами. Каждый метеорный рой обращается вокруг Солнца с постоянным периодом и многие из них в определенные периоды года встречаются с Землей. В такие периоды число метеоров значительно возрастает, и тогда говорят о метеорных потоках.

Как в космическом пространстве, так и вторгаясь в земную атмосферу, частицы метеорного потока движутся примерно параллельно, но вследствие перспективы создается впечатление, что они вылетают из ограниченной области неба, которую называют радиантом. Метеорные потоки обычно именуют по созвездиям, в которых лежат соответствующие им радианты. Данные о некоторых наиболее известных метеорных потоках приведены в таблице. Иногда метеорные потоки называют по имени той кометы, с которой они связаны. Так, метеорный поток Биэлиды (или Андромениды) получил свое название от распавшейся кометы Биэлы, а Якобиниды (или Дракониды) — от комет Якобини — Циннера.

Активность метеорного потока характеризуют числом метеоров, наблюдаемых за час. Числа, приведенные в таблице, характеризуют активность потока, которую опытный наблюдатель может зарегистрировать при благоприятных условиях в направлении зенита. Совершенно очевидно, что наблюдаемое число метеоров зависит от общих условий видимости, к тому же из-за поглощения света в атмосфере метеоры, вспыхивающие ближе к горизонту, кажутся слабее. Серьезную помеху при наблюдении метеоров создает лунный свет, особенно в периоды за 5-6 дней до и после новолуния; по этой причине в отдельные годы вообще не удается наблюдать некоторые метеорные потоки. Кроме того, интенсивность метеорного потока меняется год от года, и в зависимости от характера распределения метеорных частиц в рое эти изменения могут быть значительными.

Таблица №8

Метеорные потоки

 

Компактный метеорный рой может порождать метеорные, или звездные, дожди. Примером может служить метеорный поток Леониды, который вызывал звездные дожди большой интенсивности в 1799, 1833 и 1866 гг. (а возможно, и в более ранние исторические эпохи); но он практический исчез в 1899 и 1932 гг. Предполагается, что его исчезновение связано с гравитационным влиянием Юпитера и Сатурна на орбиту этого роя. Однако в 1966 г. интенсивность потока оказалась столь высокой, что за 20 мин удалось наблюдать около 150 тыс. метеоров. Это был поистине невероятный метеорный дождь. Например, такие известные метеорные потоки, как Квадрантиды, Персеиды и Геминиды, порождают не более 50 метеоров в час. Число метеоров также меняется в течение ночи. Перед полуночью наблюдаются только те метеоры, которые создаются частицами, «догоняющими» Землю, и поэтому скорость их вхождения в атмосферу мала. После полуночи частицы и Земля движутся навстречу друг другу, и поэтому их относительная скорость равна сумме скоростей. Поскольку яркость метеора существенно зависит от скорости входа метеорной частицы в атмосферу (чем она больше, тем метеор ярче и лучше видим), наблюдаемое число метеоров возрастает после полуночи.

Рис. 68. Метеоры одного потока входят в атмосферу по параллельным траекториям, но с учетом перспективы кажется, что они исходят из одной точки неба-радианта. Вследствие вращения Земли вокруг Солнца и своей оси метеоры, входящие в атмосферу после полуночи, движутся с большими относительными скоростями и ярче вечерних, поэтому под утро их наблюдается значительно больше, чем вечером.

Рис. 69. На фотографии заметны лишь некоторые из многих тысяч метеоров, которые удалось наблюдать в 1966 г. во время обильного звездного дождя, связанного с метеорным потоком Леониды.

Рис. 70. Метеорный поток Персеиды порождает много ярких метеоров и болидов.

Визуальные наблюдения

Визуальные наблюдения метеоров лучше проводить группой. В этом случае каждый наблюдатель следит за своим участком неба, а кто-то один контролирует время и записывает результаты наблюдений. Однако и одному человеку по силам провести достаточно интересные и ценные наблюдения. Так как метеоры возникают неожиданно, через произвольные интервалы времени, необходимо подготовиться к циклу наблюдений продолжительностью 30 мин каждое. После каждого 30-минутного периода наблюдений нужно сделать небольшой перерыв. Сидя (или лежа) неподвижно в течение даже 30 мин, вы быстро замерзнете, поэтому старайтесь одеваться теплее. Не забывайте отмечать точное время начала и конца наблюдений.

Для наблюдений лучше выбрать участок неба, удаленный на 45° от радианта и находящийся как можно выше над горизонтом. Один человек не в состоянии охватить наблюдениями все небо, поэтому сосредоточьте все внимание только на выбранном вами участке.

Заранее заготовьте несколько звездных карт и оберните их в прозрачный полиэтилен (в конечном счете вам потребуется только одна карта — того участка неба, который вы выбрали для наблюдений). До и после каждого периода непрерывных наблюдений оцените звездную величину самой яркой звезды наблюдаемого участка неба. Это позволит судить об условиях наблюдений и при необходимости внести поправки в оценку скорости падения метеоров.

В идеале следует отмечать следующие данные по каждому метеору: время появления, длина пути, тип, яркость и различные особенности. При наблюдениях очень интенсивных метеорных потоков получение подробной информации по каждому метеору нереально. Наибольший интерес представляет информация, касающаяся последних трех из перечисленных пунктов. Далее мы обсудим их более подробно.

Длина пути. Отметить путь метеора не составляет особого труда. Увидев метеор, натяните вдоль его траектории кусок веревки или, еще лучше, «отметьте» его прямой палкой, это поможет вам определить путь метеора среди звезд. Оцените местоположение начала и конца пути и, по возможности, заметьте положение хотя бы одной точки в середине траектории. Например: траектория началась в точке, лежащей на одной трети расстояния между звездами γ и α Льва, прошла вблизи ι Льва и закончилась на половине расстояния между δ и γ Девы. Зарисуйте траекторию метеора на звездной карте. Здесь могут возникнуть трудности, поскольку траектория метеора получается прямой только на звездных картах, сделанных в специальной проекции. Такие карты нелегко достать и ими трудно пользоваться, так как изображение звездного неба на них сильно искажено. На других картах траектории метеоров криволинейны, но, несмотря на это, если аккуратно и точно нанести положение начальной и конечной точек траектории, то при необходимости можно рассчитать всю траекторию и орбиту метеора. При наблюдениях метеорного дождя достаточно отметить только созвездие, через которое прошел метеор.

Тип метеора. Каким образом установить, относится ли данный метеор к спорадическим или он связан с тем или иным метеорным потоком. Это можно сделать, проследив мысленно (или продлив направление указательной палки) след метеора «назад», посмотрев, проходит ли он через радиант какого-нибудь активного в данную ночь метеорного потока. Если продолжение следа метеора проходит в пределах 4° от радианта, то можно с уверенностью говорить о принадлежности метеора к данному потоку. Отметьте положение радианта на своей звездной карте. (Нужно помнить, что при движении Земли через поток метеорных частиц радиант медленно перемещается среди звезд. Данные о суточном перемещении радианта можно найти в соответствующих астрономических календарях.)

Яркость метеоров. По яркости метеора можно судить о размерах и скорости движения метеорной частицы. В отличие от оценки блеска переменных звезд точность оценки блеска метеоров невелика: так, неопределенность в 0,5 звездной величины здесь можно считать вполне приемлемой. Такой точности не трудно добиться, научившись быстро сравнивать по яркости метеор и звезды в наблюдаемой области неба; достаточно отметить, что блеск метеора лежит где-то в пределах между значениями блеска двух звезд сравнения. Не пытайтесь запоминать численные значения звездных величин многих звезд — проще запомнить их названия (или отметить их на звездной карте), а их звездные величины лучше посмотреть уже после наблюдений. Звезды сравнения старайтесь выбирать поблизости от метеорного следа, чтобы поглощение света одинаково сказывалось как на метеоре, так и на звездах сравнения. Определенные трудности могут возникнуть при оценке блеска ярких метеоров, так как в наблюдаемой области, возможно, не окажется достаточно ярких звезд. В этом случае можно порекомендовать зрительно представить яркость Сириуса (его блеск равен -1,4m) или мысленно сравнить яркость метеора с яркостью Юпитера или Венеры (соответственные звездные величины -2,4m и -4,3m).

Особые детали. Некоторые метеоры оставляют за собой устойчивый яркий след, который сохраняется долгие секунды. При наблюдениях таких метеоров необходимо отмечать длительность существования следа, изменения в его форме и положении. Поскольку метеоры с устойчивыми следами довольно редкое явление, любые их наблюдения представляют значительный интерес. У ярких метеоров иногда удается отметить цвет и характер вспышки в конце его траектории.

Фотографические наблюдения

Фотографические наблюдения метеоров не представляют особых трудностей, но требуют немало терпения, так как на снимках получаются только яркие метеоры, и нужно сделать много экспозиций, чтобы получить снимок хотя бы одного из метеоров. Высокочувствительные фотопленки и широкоугольные объективы существенно облегчают решение этой задачи. Фотокамеру следует установить неподвижно; пусть вас не смущает, что звезды при длительных экспозициях получаются в виде черточек, поскольку это не мешает их отождествлению. Как и при визуальных наблюдениях, для фотографирования нужно выбрать область неба, удаленную на 45° от радианта и расположенную возможно выше над горизонтом. Некоторые наблюдатели-энтузиасты устанавливают сразу по несколько фотокамер, перекрывающих все небо, а кое-кто использует объективы типа «рыбий глаз». Если есть возможность, одновременно проводятся фотографические и визуальные наблюдения одной и той же области неба; в этом случае информация о наиболее ярких метеорах, заснятых фотокамерой, дополняется подробностями, полученными при визуальных наблюдениях. Фотография позволяет сравнительно легко получить информацию о яркости и положениях метеоров. Одно из важных преимуществ фотографического метода наблюдения — возможность непрерывного «патрулирования» данной области неба.

Рис. 71. Производя визуальные или фотографические наблюдения метеоров из двух разных точек, удается определить их высоту и пространственную траекторию.

При фотографировании одной и той же области неба двумя фотоаппаратами, разнесенными на многие километры, можно получить одновременно снимки одного и того же метеора с разных точек, по которым методом триангуляции удается определить точную траекторию и высоту метеора. (Разумеется, аналогичную информацию можно получить и при визуальных наблюдениях, если их проводят наблюдатели, находящиеся в разных, удаленных друг от друга пунктах.) По возможности метеоры лучше фотографировать через быстро вращающийся обтюратор, установленный перед объективом. Обтюратор напоминает собой вентилятор с достаточно широкими лопастями, чтобы они могли перекрывать объектив фотокамеры. Благодаря обтюратору на изображении метеора получаются разрывы (порядка 10 в секунду), по которым можно рассчитать скорость метеора и даже определить его точную орбиту в пространстве. По изменению длины разрывов в изображении метеора можно судить о характере его торможения в верхних слоях атмосферы, а отсюда — получить представление о плотности вещества метеорной частицы.

Телескопические наблюдения

Наблюдения метеоров можно проводить с помощью телескопов и биноклей, но при этом требуется недюжинное терпение, так как область наблюдений ограничена небольшим полем зрения телескопа. Такие наблюдения позволяют увидеть очень слабые метеоры, что дает информацию о метеорных частицах очень малых размеров. Следует иметь в виду, что метеоры могут случайно попасть в поле зрения вашего телескопа при наблюдениях других небесных объектов-переменных звезд, галактик и т.д. В любом случае попытайтесь записать более подробные данные о направлении движения метеора, его блеске, цвете и скорости, при возможности сделайте быстрый набросок поля зрения телескопа и следа метеора.

Рис. 72. При телескопических наблюдениях метеоров отмечают их начало и конец, если эти точки находятся внутри поля зрения (а) или вне его (О); последнее также наносят на карту. Позиционный угол метеорного следа отсчитывается к востоку от направления на север.

Рис. 73. Яркий болид, сфотографированный неподвижной фотокамерой с обтюратором (объектив «рыбий глаз»).

Болиды

Любой метеор ярче звездной величины -5 называют болидом. Блеск некоторых очень ярких болидов может достигать -15. (Для сравнения заметим, звездная величина полной Луны равна -13.) При ночных наблюдениях болидов постарайтесь использовать все возможные методы их исследований; особую ценность могут представлять фотографии, так как они позволяют узнать, упадет ли на Землю метеорное тело, породившее болид, и даже помогут определить наиболее вероятное место его падения.

Иногда болиды настолько ярки, что заметны даже днем. Если вам посчастливится увидеть такой болид, то отметьте время его появления, оцените его блеск и установите траекторию полета. Поскольку днем не видно звезд, по которым можно было бы определить траекторию болида, для этих целей достаточно оценить высоту и азимут начальной и конечной точек траектории или попытаться определить траекторию по наземным ориентирам. Если возможно, установите свое точное местоположение и запишите его координаты. Затем подождите некоторое время, прислушиваясь. При вспышках очень ярких болидов возникают звуковые ударные волны, которые через несколько минут могут достигнуть вашего уха. Если вам удастся измерить время между вспышкой болида и приходом звукового сигнала, это даст возможность рассчитать расстояние до него. Результаты ваших наблюдений немедленно сообщите в местное отделение национальной организации по изучению болидов, которое в случае необходимости направит к вам специалиста для обсуждения деталей, особенно если не исключено падение метеорного тела, породившего болид, на землю. Иногда болид можно спутать со спутником, входящим в атмосферу, однако существует ряд признаков, которые позволяют довольно надежно различать эти явления.