Наблюдение Лунных вспышек. Автоматизированная система наблюдения за Лунной поверхностью.

Фото луны

Название--à

нестеренко
Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физический факультет

Наблюдение Лунных вспышек. Автоматизированная система наблюдения за Лунной поверхностью.

Нестеренко И. Н., Нестеренко А. Р.

Новосибирск — 2012

В пособии содержатся методические и практические рекомендации по выполнению курсовых работ по спектроскопии и фотометрии с использованием оборудования астрофизического комплекса в рамках факультатива «Спектроскопия и фотометрия Солнца и звезд».

Это — наиболее часто выполняемые курсовые работы, такие как: «Идентификация основных фраунгоферовых линий в спектре Солнца и определение температуры фотосферы», «Построение модели фотосферы Солнца», «Анализ применимости стационарной модели солнечной фотосферы на основе изучения данных по фотометрии диска Солнца в видимом диапазоне длин волн». Авторы стремились связать тематику курсовых работ с программой курса по атомной физике в части изучения сериальных закономерностей в спектре водорода в лабораторных условиях и в условиях природной лаборатории — на Солнце.

Оборудование комплекса подготовлено сотрудниками и преподавателями КОФ ФФ и сотрудниками ИЯФ СО РАН: Нестеренко А. Р., Нестеренко И. Н., Просветовым В. П., Голынским В. В. Большой вклад в постановку работ внесли студенты ФФ: Зайцев А. С., Никулин М. А., Дианов И. С., Ильдуганов Н. В.

Составители:

И. Н. Нестеренко, А. Р. Нестеренко

Рецензенты:

д.ф.-м. н., в. н. с. Института солнечно-земной физики СО РАН Файнштейн В. Г.,

к.т.н., доцент кафедры астрономии и гравиметрии Сибирской государственной геодезической академии Гиенко Е. Г.

Издание подготовлено в рамках реализации Программы развития НИУ-НГУ на 2009—2018 гг.

© Нестеренко Н. И., Нестеренко А. Р., .2011

© Новосибирский государственный университет, 2011

Вспышки на луне.

Современное состояние исследований по заявленной научной проблеме, сравнение ожидаемых результатов с мировым уровнем

Впервые вспышечные процессы на Луне оптическими методами обнаружены во время падений на Луну метеороидов во время метеорного дождя Леонид в 1999 году (Ortiz et al., 2000). В настоящее время в США ведется мониторинг падений метеороидов на Луну, в ходе выполнения данной программы каждый месяц регистрируется несколько падений метеороидов на Луну вплоть до 9^m (Cooke et al., 2007).

Данный проект предполагает организацию оптического мониторинга Луны на территории России с помощью нескольких телескопов с апертурой от 20 до 50 см. Эти телескоп сравнимы с используемыми в настоящее время другими группами инструментов для мониторинга Луны. Таким образом, планируется оценить приток метеоритного вещества на Луну и максимум активности основных метеорных потоков по статистике регистрируемых оптических вспышек.

Радио излучение на 22 ГГц было зарегистрировано во время ударных экспериментов (Takano et al., 2005; Soma et al., 2008). Теоретически показано, что интенсивность радиоизлучения значительно увеличивается при увеличении скорости столкновения, а также сильно зависит от свойств материала мишени и ударника. Однако эти эксперименты были проведены для скоростей столкновения в интервале 2-7 км/с. Эти скорости значительно ниже типичных скоростей столкновения метеороидов с Луной (20-30 км/с). При таких низких скоростях столкновения практически не происходит образование ударного пара, который может также являться дополнительным источником радиоизлучения. Интенсивность и продолжительность радиоизлучения во время ударных процессов выше на 22 ГГц, чем на 2 ГГц (Ohnishi et al., 2007). Поэтому представляется целесообразным проведение радионаблюдений Луны на более коротких длинах волн.

До настоящего времени радионаблюдения Луны в моменты падений космических аппаратов и зарегистрированных оптических вспышек во время ударов метеороидов еще не были проведены. Одновременные радио и оптические наблюдения Луны позволят оценить верхний предел радиоизлучения Луны во время оптических вспышек, вызванных падениями метеороидов на Луну.

В 2011 – 2012 годах ожидается падение на Луну американского космического аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter. Накопленный опыт наблюдений Луны до и после падений космических аппаратов Лунар Проспектор и СМАРТ-1 позволяет с максимальной эффективностью организовать радионаблюдения этих ударных событий. Падения космических аппаратов на Луну имеют несколько преимуществ перед наблюдениями падений метеороидов, так как для этих явлений известны параметры удара (скорость и масса ударника, место и время падения). К недостаткам этих событий относится низкая скорость столкновения (2 км/с), поэтому интенсивность оптического и радиоизлучения значительно ниже, чем при падениях метеороидов с аналогичной массой. Отметим, что во время падения американского аппарата LCROSS на Луну всплеска радиоизлучения на 4.3 см не было обнаружено (Blair et al., 2010).

Как наблюдать вспышки на луне.

Согласованный с зарубежными партнерами детальный план научных исследований:

• план конкретных научных работ, выполняемых российскими участниками проекта (по годам)

2011 год – проведение оптических видео наблюдений Луны в период активности метеорных потоков Квадрантид, Персеид и Геминид, а также во время падения космического аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter на Луну. Математическая обработка полученных данных. Теоретическая оценка параметров радио излучения во время ударных процессов.

2012 год – проведение оптических видео и радио наблюдений Луны во время активности основных метеорных потоков Квадрантид, Персеид и Геминид на Луне. Оценка распределения метеороидов по размерам в основных метеорных потоках по статистике оптических вспышек на Луне, вызванных падениями метеороидов данных метеорных потоков. Математическая обработка полученных данных.

• план конкретных научных работ, выполняемых зарубежными участниками проекта (по годам)

2011 год - Координированные одновременные наблюдения ударных вспышек на Луне в обсерваториях России и Монголии. Математическая обработка полученных данных. Математическая обработка полученных данных.

2012 год – Разработка метода и алгоритма определения некоторых физических параметров ударных вспышек на Луне. Координированные наблюдения ударных вспышек на Луне в обсерваториях России и Монголии. Математическая обработка полученных данных. Обработка результатов наблюдений, написание статьи и итогового отчёта совместно с российскими участниками.

• обоснование целесообразности выполнения работы именно с этим зарубежным партнером

Выбор в качестве зарубежных партнера Научно-исследовательского Центра Астрономии и Геофизики (НИЦАГ) Монгольской Академии Наук обусловлен взаимным интересом к проблеме исследования Луны с использованием методик исследования, применяемых в институте Ядерной физики СО РАН и в НИЦАГ МАН. В Астрономической обсерватории НИЦАГ начаты оптические наблюдения ударных вспышек на Луне и имеются некоторые опыты наблюдений. Также в видимом диапазоне было зарегистрировано несколько ударных вспышек на Луне. Используются телескоп (Vixen 200/800 с часовым механизмом) и видеокамера (WATEC Camera) с записью данных на персональный компьютер.

Что наблюдать на луне

Подробные инструкции по наблюдениям Луны можно найти в «Справочнике любителя астрономии» П. Г. Куликовского и постоянной части «Астрономического календаря». Здесь мы ограничимся лишь краткими указаниями (см. рис. 13 и вклейку). Для знакомства с главными лунными морями оптические инструменты не требуются — их легко различает невооруженный глаз. В бинокль, особенно призматический, хорошо видны все лунные моря, а также крупнейшие из кратеров и горных цепей. Хорошо различимы светлые лучи, расходящиеся от кратера Тихо. Другие кратеры, окруженные ореолом светлых лучей, выглядят в бинокль яркими светлыми точками.

Подробное изучение лунных деталей можно осуществить с помощью телескопов с диаметром объективов 60 или 80 мм. Пригодны для этой цели и другие оптические инструменты типа телескопов (например, бинокулярные трубы).

Следует заметить, что лунные детали особенно хорошо различимы вблизи терминатора (границы светлой и темной части диска Луны). Самое неудачное время для изучения лунного рельефа — полнолуние, когда лунные горы и кратеры почти не отбрасывают тени. Иногда удается наблюдать Луну днем, но в этом случае яркой свечение дневного неба вуалирует многие лунные детали. Далее мы опишем вид Луны в разных фазах от новолуния до полнолуния, обращая внимание лишь на главнейшие наиболее интересные детали. Остальные объекты можно отождествить по карте Луны и каталогу лунных деталей. В качестве масштаба, позволяющего судить о размерах лунных образований, можно ваять кратер Коперник, поперечник которого равен 90 км.

Начинать изучение лунной топографии можно со второго дня после новолуния. В это время Луна в виде узкого серпа хорошо видна на фоне вечерней зари. Из лунных морей можно различить вблизи лимба (края лунного диска) Море Смита, Краевое и Южное Моря. Обращает на себя внимание огромный кратер Гаусс (диаметр 133 км) и меньшие кратеры Сенека, Плутарх, Непер. Любопытен кратер Костнер с темным дном — черта, характерная для некоторых, преимущественно крупных кратеров.

На третий день после новолуния терминатор проходит по поверхности Моря Кризисов, где хорошо различимы береговые хребты и валы, покрывающие поверхность моря. Вблизи южного полюса Луны выделяется освещенная Солнцем горная цепь Лейбница, некоторые из вершин которой выше Эвереста (Джомолунгму). Из кратеров примечательны Лемопье (где работал советский «Луноход-2»), Клеомед с его полигональным валом, Эндимион с темным дном и огромные кратеры Фурнерий и Петавий.

На четвертый день Море Кризисов видно целиком. Это типичное кратерное море, по природе сходное с кратерами, имеющими темное дно. В узкой части «перешейка» между Морями Кризисов и Спокойствия виден очень яркий кратер Прокл, окруженный венцом светлых лучей. На частично видимой поверхности Моря Изобилия можно попытаться различить загадочные кратеры — близнецы Мессье, подверженные не вполне понятный изменениям (их диаметр близок к 10 км). Из крупных кратеров хорошо различимы Фабриций и Рейт. От последнего на 350 км тянется широкая долина Рейта — один из самых крупных тектонических разломов на Луне.

На пятый день после новолуния появляется тройка кратеров Феофил, Кирилл, Катарина, валы которых перекрывают друг друга, что свидетельствует о разном возрасте этих крупных образований (диаметр Феофила 105 км).

Весьма эффектно выглядит Луна на шестой день от новолуния. Терминатор проходит через середину Моря Ясности, на поверхности которого видно много крупных и длинных валов. Вблизи терминатора видна древняя горная область — лунный Алтай, бывший когда-то берегом исчезнувшего ныне лунного моря. Хорошо видны многие крупные кратеры (Геркулес, Жанссн, Плинии и др.), а из небольших кратеров на поверхности Моря Ясности стоит разыскать знаменитый кратер Линней (диаметр 10 км), подверженный, как и кратеры-близнецы Мессье, загадочным изменениям.

Седьмой день после новолуния соответствует фазе Луны, именуемой первой четвертью. В этот день частично появляется мощная горная цепь, окаймляющая Море Дождей — лунные Апеннины и Альпы. Они тянутся на многие сотни километров и некоторые из вершин Апеннин вздымаются над поверхностью Моря Дождей на высоту около 5 км. Альпы менее высоки, чем Апеннины, и эту горную цепь прорезает глубокая и широкая Альпийская долина. Другой тектонический разлом — трещина, находящаяся вблизи кратера Триснеккер. Поблизости видна огромная трещина Гигин, пересекающая небольшой кратер того же названия. Вблизи середины терминатора выделяются исполинский кратер Гиппарх со множеством паразитных кратеров на своих валах. Хорошо видны также и другие крупные кратеры, из которых в районе Альп особенно заметны Аристотель и Евдокс.

Спустя день после первой четверти появляется тройка крупных кратеров — Птолемей, Альфонс и Арзахель. Первый из них имеет поперечник 157 км и в отдельных точках его вал поднимается над ровным дном на 2,3 к.к. Центральная горка Альфонса — действующий лунный вулкан, как это впервые в 1958 г. доказали наблюдения Н. А. Козырева и В. И. Езерского.

Над поверхностью Моря Дождей вблизи Апеннин находится место жесткого прилунения «Луны-2» — первой автоматической станции, достигшей Луны в 1959 г. На северном берегу Моря Дождей обращает на себя внимание огромный кратер Платон (диаметр 100 км), высота вала которого близка к 2 км. На дне Платона некоторые наблюдатели замечали изменчивые по форме, цвету и положению детали, природа которых до сих пор остается неясной.

Южнее Платона на поверхности Моря Дождей видна одинокая гора Питон, а поблизости от Платона — горы Пико и Тенериф.

Когда Лупа достигает «возраста» девять-десять дней, становится видным во всей своей красе кратер Коперник, один из самых, молодых и отлично сохранившихся лунных кратеров. Венец светлых лучей, его окружающих, по-видимому, один из признаков молодости лунных кольцевых гор. Высота вала Коперника в некоторых мостах достигает 3,7 км. Столь же хорошо сохранился и уступающий Копернику в размерах кратер Эратосфен. Между этими двумя кратерами можно заметить полуразрушенный древний кратер Стадий.

В южной части Луны глазам наблюдателя предстает обширная, испещренная кратерами горная страна. Здесь виден кратер Тихо, светлые лучи которого тянутся на тысячи километров.

На одиннадцатый-двенадцатый день после новолуния появляется кратер Кеплер — уменьшенное подобие Коперника, также окруженный венцом светлых лучей. На сивере очень эффектно выглядит Залив Радуги — древний исполинский кратер, полупогруженный в Море Дождей. Диаметр этого бывшего кратера близок к 300 км.

Кратер Аристарх — самое яркое образование на Луне (его диаметр 50 км). Рядом с ним находится его двойник — кратер Геродот, а севернее их — знаменитая изломанная долина Шретера. Эта область на Луне, по-видимому, наиболее вулканически активна.

Перед полнолунием, т. с. на 13—14 день после новолуния, на краю лунного диска появляются огромные кратеры О. Струве, Риччиоли, Гримальди, Дарвин. По существу это небольшие кратерные моря с темным дном. Первый из них — крупнейший кратер, видимый с Земли: его поперечник равен 255 км.

После полнолуния Луна начинает убывать и прежде знакомые местности при ином освещении обнаруживают новые, невидимые прежде детали. Поэтому имеет смысл изучать топографию Луны не только между новолунием и полнолунием, но во всякое время, когда на небе видна Луна.

1 - Море Кризисов; 2 - Море Изобилия; 3 - Море Нектара; 4 - Море спокойствия; 5 - Море Ясности; 6 - Море Паров; 7 - Море Холода; 8 - Море Дождей; 9 - Море Облаков; 10 - Море Влажности и, наконец; 11 - Океан Бурь

Приложение 1

OCEAN OPTICS QE65000

Рис.П4 Спектральный коэффициент отражения дифракционной решетки используемой в спектрометре QE65000.

Список литературы и ссылки

1. Курс астрофизики и звездной астрономии. В 3 ТТ. / Под ред. А. А. Михайлова. 3-е изд-е. М.: Наука, 1973, Т. 1. 608 с. Гл. 18.

2. Мартынов Д. Я. Курс общей астрофизики: Учеб. для ун-тов по спец. «Астрономия». 4-е изд., перераб. и доп., М.: Наука, 1988. — 640 с.

3. Физика космоса. Маленькая энциклопедия / Гл. ред. С. Б. Пикельнер. М., «Сов. энциклопедия», 1976. 655 с.

4. Blair S.K. et al. Observations of the LCROSS Impact with the Allen Telescope Array, American Astronomical Society, AAS Meeting #215, #403.07; Bulletin of the American Astronomical Society, Vol. 42, p.224, 2010

5. Cooke W. J. et al. Rate and Distribution of Kilogram Lunar Impactors, 38th Lunar and Planetary Science Conference, March 12-16, 2007, League City, Texas. LPI Contribution No. 1338, p.1986, 2007

6. Ohnishi, H. et al. Study on microwave emission mechanisms on the basis of hypervelocity impact experiments on various target plates, Journal of Applied Physics, V. 101, 124901, 2007

7. Ortiz, J. L. et al. Optical detection of meteoroidal impacts on the Moon, Nature, V. 405, Is. 6789, p. 921-923, 2000

8. Soma E., Maki K., Takano T., Sano M. Study on an Impact Detection of Space Debris via Microwave, Journal of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, V. 56, Is. 650, p. 105-109, 2008

9. Takano, T. et al. Material Dependence of Microwave Emission due to a Hypervelocity Impact, Proceedings of the 4th European Conference on Space Debris (ESA SP-587), 18-20 April 2005, ESA/ESOC, Darmstadt, Germany, Ed. D. Danesy, p. 501, 2005

10. Berezhnoy A.A., Bervalds E., Khavroshkin O. B., Kovalenko A. V., Ozolins G., Paupere M., Smirnov G. T., Tsyplakov V. V. Radio observations of the Moon during the activity periods of Leonid and Lyrid meteor streams, Baltic Astronomy, V. 11, Is. 4, p. 507-527, 2002

11. Khavroshkin O. B., Tsyplakov V. V., Poperechenko B. A., Berezhnoi A. A., Shevchenko V. V. Modification of the Moon’s Microwave Radiation by the Fall of Lunar Prospector, Doklady Earth Sciences, V. 376, No. 1, p. 90-92, 2001

12. Volvach A.E., Berezhnoy A.A., Khavroshkin O.B., Kovalenko A.V., Smirnov G.T. The simultaneous observations of the Moon at 6.2 cm using 22-m radio telescopes at Pushchino and Simeiz during Leonid meteor shower on November 2001, Kinematics and physics of celestial bodies, V. 21, Is. 1, p. 60-65, 2005 99

13. Berezhnoy A.A., Klumov B.A. Impacts as a source of the atmosphere on Mercury, Icarus, V. 195, Is. 2, p. 511-522, 2008

14. Volvach A.E., Berezhnoy A.A., Foing B., Ehrenfreud P., Khavroshkin O.B., Volvach L.N. Search for radio flashes caused by collisions between meteoroids and the Moon, Kinematics and Physics of Celestial Bodies, V. 25, Is. 4, p. 194-197, 2009

15. Herzog G.F., Moynier F., Albarède F., Berezhnoy A. A. Isotopic and elemental abundances of copper and zinc in lunar samples, Zagami, Pelé’s hairs, and a terrestrial basalt, Geochimica and Cosmochimica Acta, V. 73, Is. 19, p. 5884-5904, 2009

16. Berezhnoy A.A. Meteoroid bombardment as a source of the lunar exosphere, Advances in Space Research, V. 45, Is. 1, p. 70-76, 2010

17. Berezhnoy A.A., Borovička J. Formation of molecules during meteor events, Icarus, V. 210, p. 150-157, 2010 99

18. http://www.lpl.arizona.edu/~rhill/alpo/lunarstuff/lunimpacts.html

19. Секция LMIS ALPO.

20. J. Kelly Beatty. Lunar Flash Doesn't Pan Out .

21. Tony Phillips. A Leonid on the Moon?

22. Почтовая группа Yahoo «Rusmeteors».

23. Проект Lunascan.

24. Шурпаков С.Э. Мониторинг Луны.

25. http://www.astronomer.ru/news.php?action=1&nid=297

26. Lunar Meteoritic Impacts SearchBrian Cudnik, сoordinator

[email protected]

27. Перевод Михаила Ощепкова [email protected]

для сайта «Астрономия и телескопостроение»

28.

СОДЕРЖАНИЕ

Фото луны

Название--à

нестеренко
Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физический факультет

Наблюдение Лунных вспышек. Автоматизированная система наблюдения за Лунной поверхностью.