Определение случаев дробления метеорных частиц по радиорегистрациям
Саламатин Александр Олегович
Казанский государственный университет

Научный руководитель: Курганов Александр Ростиславович, к.ф.-м.н.

Перспективной целью данной работы является получение статистических характеристик дробления для мелких метеорных частиц, которые в отличие от крупных (оптических) метеоров, могут регистрироваться только радиометодами. Поэтому такие частицы мы будем называть радиометеорами. Статистические характеристики дробления позволяют косвенно сравнить состав мелких метеорных частиц и их происхождение с теми данными [1] по оптическим метеорам, которые уже получены и являются общеизвестными.

Экспериментальная база данных амплитудно-временных (АВХ) и фазо-временных характеристик (ФВХ) метеорных радиоотражений от спорадических и потоковых частиц была создана за 1990-2000 годы научной группой ПРАЛ при Казанском государственном университете. АВХ и ФВХ регистрации радиометеоров были получены на радиолокационном комплексе КГУ-М5 [2], в котором используются антенны типа "волновой канал". Частота посылок 400 Гц дает возможность регистрировать все особенности метеорных радиоотражений, как в течение времени формирования, так и при диссипации метеорного следа. Мощность импульсного передатчика 200 кВт, рабочая частота 32 МГц, пороговый уровень регистрации 10 мкВ.

Угломерная аппаратура комплекса КГУ-М5 определяет радианты метеорных частиц, что позволяет выделять среди регистраций частиц спорадического фона регистрации частиц, принадлежащих метеорным потокам. Регистрации ФВХ представляют собой последовательность отсчетов фазы принимаемой радиоволны, отсчитываемой относительно фазы опорного стандарта частоты радиолокационного комплекса КГУ-М5. Информация о зарегистрированном метеорном радиоотражении включает в себя: 1) время появления метеора - день, часы, минуты, секунды: 2) до 400 отсчетов амплитуд и фаз для отраженных радиоимпульсов, что соответствует максимальной длительности регистрации 1 сек.

Для автоматизации процесса обработки базы данных была создана программа, работающая в среде Windows'95('98) и решающая следующие задачи:

  1. первичная очистка АВХ-ФВХ регистраций от шумовых и аппаратурных сбоев,

  2. устранение неоднозначности (в 2p ) для "сшивания" ФВХ регистрации,

  3. вычисление среднего по данной регистрации значения допплеровской отстройки частоты fД (т.к. метеорный след сносится ветром),

  4. "выравнивание" ФВХ регистрации за счет вычитания набега фазы принимаемых радиоимпульсов из-за ветрового сноса следа.

  5. набор статистики и построение гистограмм распределений по выбранной группе АВХ-ФВХ регистраций.

Дробление метеорных частиц вызывает искажение и замывание дифракционной кривой после пролета зеркальной точки траектории как на АВХ, так и на ФВХ метеорного радиоотражения в интервале времени 0-0,3 с [3]. Это является характерным признаком как квазинепрерывного дробления (замывание), так и осколочного дробления (искажение и "раздвоение" дифракционной кривой).

Внезапные выбросы и скачки уровня амплитуды на АВХ, сопровождающиеся синхронными скачками или "сдвигами" фазы на ФВХ свидетельствуют о случаях прогрессивного осколочного дробления [3], либо об одномоментной "вспышке" при сгорании метеорной частицы.

Для обработки использовались регистрации следующих метеорных частиц: 1)спорадического фона, 2) потока Персеид, 3) потока Геминид. Считается, что поток Персеид порожден кометой 1862 III Свифта-Тутля, по усредненным оценкам [1] этот поток имеет весьма низкую среднию объемную плотность частиц (0.3 г/см3). Некоторые исследователи связывают поток Геминид, наоборот, с астероидным происхождением и, по оценкам, у этого потока высокая средняя объемная плотность частиц (1.1 г/см3). По оптическим наблюдениям за треками метеорных частиц было показано, что для крупных метеорных частиц преобладает вещество астероидного типа (хондриты, железо), а для более мелких - вещество кометного типа (пыль и лед). Можно предполагать, что поток Персеид состоит из рыхлых частиц, весьма близких по составу к частицам спорадического фона, а в потоке Геминид много твердых недробящихся частиц.

Обработка полутора тысяч совмещенных АВХ-ФВХ регистраций метеорных радиоотражений показала, что вероятность дробления падает с уменьшением длительности радиоотражения, т.е. в целом с уменьшением массы метеорной частицы. При этом самая высокая вероятность дробления у спорадических частиц - 15.6 %, затем у частиц потока Персеид - 5.8 % и частиц потока Геминид - 3.8 %. Не выявлено случаев дробления в форме "вспышка" у частиц потока Геминид, а вероятность дробления "вспышка" у частиц потока Персеид в 2 раза ниже ( 1.5 %), чем у частиц спорадического фона ( 3.2 %).

В целом, по итогам работы можно сделать следующие выводы:

  1. На основании обработки экспериментальных данных по дроблению была установлена возможность определения по совмещенным АВХ-ФВХ регистрациям двух форм дробления: "вспышка" и "шелушение".

  2. Спорадические метеорные частицы имеют самую большую вероятность дробления, причем большая часть из дробящихся частиц испытывает дробление в форме "шелушения".

  3. Сходные характеристики со спорадическими частицами имеют метеорные частицы Квадрантид, чье кометное происхождение уже доказано. Наоборот, весьма редко дробятся радиометеоры потока Геминид, прародителем которого предполагают астероид.

  4. Для обработанных радиометеоров потока Геминид не выявлено случаев дробления "вспышка" в отличие от оптических метеоров данного потока, что в первую очередь связано с разницей масс частиц радиометеоров и оптических метеоров.

Список публикаций:

[1] Бронштэн В.А., Физика метеорных явлений. М.: Наука, 416 с. (1981)

[2] Сидоров В.В. и др., Метеорное распространение радиоволн, 15, 10-17 (1980)

[3] Новиков Г.Г. и др., Письма в астрономический журнал, 10, №1, 71-76 (1984)

(c) АСФ России, 2001