WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ АСТРОНОМИИ

На правах рукописи
Огнева Ольга Фридриховна

Движение комет, сближающихся с Юпитером

Специальность 01.03.01
“Астрометрия и небесная механика”

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург

2007

Работа выполнена в Ярославском государственном техническом
университете.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук

Ю.Д. Медведев

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

Ю. В. Батраков

доктор физико-математических наук, профессор

С. Д. Шапорев

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский государственный университет

Защита состоится _______________ 200__ г. в ___ час. на заседании диссертационного совета Д 002.067.01 при Институте прикладной астрономии РАН по адресу: 191187, Санкт-Петербург, наб. Кутузова, д. 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института прикладной астрономии РАН.

Автореферат разослан «____» 2007 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета,

доктор физ.-мат. наук

Ю. Д. Медведев

Общая характеристика работы.

Актуальность темы диссертации.

В силу особенностей своих орбит большое количество короткопериодических комет испытывали тесные сближения с Юпитером, в большинстве случаев повлекшее изменение орбитальных параметров комет. До настоящего времени существуют трудности в построении численных теорий движения комет на интервалах времени, включающих момент сближения с Юпитером.

Учет негравитационных сил, действующих на кометное ядро, является трудной задачей при получении точной численной теории движения кометы. Задача еще больше осложняется в случае сближения кометы с большой планетой (чаще всего с Юпитером). В результате сближения у кометы изменяется орбитальное и вращательное движение, что приводит к изменению негравитационных ускорений, обусловленных сублимацией кометного вещества вследствие нагрева солнечным светом. Кроме того, в момент сближения на ядро кометы действует дополнительный разогрев со стороны Юпитера, ядро может разрушиться из-за приливных сил и столкнуться с частицами, окружающими Юпитер. Поэтому актуальной на сегодняшний день остается задача об исследовании возможных причин изменения движения комет, сближающихся с Юпитером, вычисление их более точных численных теорий.

Цели работы

 1. Изучение возможных эффектов в окрестностях Юпитера, которые могли бы привести к изменениям орбиты кометы после ее тесного сближения. Разработка моделей учета этих эффектов в движении комет.

2. Исследование влияния изменений вращения кометного ядра, из-за сближения с большой планетой, на негравитационные силы. Оценка наиболее существенных факторов изменения вращения ядра.

3. Получение как можно более точных численных теорий комет с учетом всех известных возмущений на основе имеющихся позиционных наблюдений до и после сближения с Юпитером (на примере комет 52/P Харрингтона-Абеля, 22/P Копффа, 45/P Хонда-Мркос-Пайдушаковой).

Научная новизна работы.

Приведен обзор возможных факторов, влияющих на движение кометы в окрестности Юпитера. Разработана методика оценки величины дополнительного разогрева поверхности кометного ядра излучением Юпитера. Рассмотрена возможность появления дополнительного импульса в движении кометы, явившегося следствием вероятного столкновения с метеороидным телом в окрестностях спутниковой системы планеты-гиганта.

Предложены модели исследования возмущений, влияющих на вращательное движение кометы. Рассмотрены вращательное движение кометного ядра под действием гравитационного момента от Солнца, реактивных моментов, возникающих при истечении кометного вещества с отдельных активных областей, а также влияние момента сил гравитационного поля большой планеты.

Показано, что сближение кометы с Юпитером может быть причиной значительных изменений режима сублимации вещества с поверхности ядра.

Предложено две модели учета возможных дополнительных возмущений, действующих на кометное ядро в окрестности Юпитера. В основе первой модели лежит предположение о том, что в окрестности Юпитера на кометное ядро действуют неизвестные силы. В этой модели в йовицентрической сфере радиусом 0.5 а.е. в уравнения движения комет вводится дополнительное ускорение, обратно пропорциональное квадрату расстояния от кометы до центра Юпитера. Во второй модели дополнительное воздействие в окрестности Юпитера предполагается кратковременным. Оно моделируется мгновенным изменением скорости кометы в момент ее наиболее тесного сближения с Юпитером.

Научная и практическая значимость работы.

Для кометы Харрингтон-Абель сделана оценка возможных факторов, влияющих на движение кометы в окрестностях Юпитера. На примере тесного сближения этой кометы с Юпитером на расстояние 0.037 а.е. оценена величина дополнительного разогрева ядра отраженным от Юпитера солнечным светом. Оценена возможность появления дополнительного импульса в движении кометы, явившегося следствием вероятного столкновения с метеороидным телом в окрестностях спутниковой системы Юпитера.

Для комет, имеющих тесные сближения с Юпитером, предложено при улучшении орбит учитывать изменения негравитационных сил в результате сближения.

Получены единые численные теории движения комет 52/P Харрингтон-Абель и 22/P Копфф на основе модели учета дополнительного ускорения в окрестности Юпитера.

С использованием второй модели для комет 52/P Харрингтон-Абель и 22/P Копффа получены единые теории движения, удовлетворяющие всей совокупности наблюдений этих комет. Величины изменения компонент скорости в момент сближения определены из наблюдений.

Сделано сравнение величин дополнительных воздействий на ядро кометы в окрестности Юпитера по двум методикам. Показано, что полученные из улучшений величины оцениваются величинами равного порядка.

Для кометы 45/P Хонда-Мркос-Пайдушакова построена численная теория на интервале 1964 – 2001 гг. на основе модели учета мгновенного изменения скорости кометы в момент сближения.

Результаты, выносимые на защиту.

1. Численные теории движения комет 52/P Харрингтона-Абеля, 22/P Копффа, 45/P Хонда-Мрокс-Пайдушаковой, имеющих тесные сближения с Юпитером, с учетом двух моделей учета дополнительных возмущений.

2. Разработка моделей учета возможных воздействий на кометные ядра во время сближения.

3. Разработка методики оценки величины дополнительного разогрева кометного ядра энергией, излучаемой Юпитером.

4. Результаты исследований основных закономерностей изменений вращательных движений и негравитационных ускорений в результате сближения кометы с Юпитером.

Апробация результатов.

Полученные в работе результаты докладывались на

  1. Международной конференции «Asteroids, Comets, Meteors», август 2002, Германия, Берлин;
  2. Международной конференции "Celestial Mechanics – 2002: Results and Prospects". 2002, Институт прикладной астрономии РАН, С.-Петербург.
  3. Международная конференция «Околоземная астрономия – 2003», Терскол, 8 -13 сентября, 2003 г.
  4. Всероссийская астрономическая конференция, ВАК – 2004, «Вселенная и мы», МГУ, ГАИШ, 3-4 июня 2004.
  5. Всероссийская конференция «Астероидно-кометная опасность – 2005» (АКО-2005), Институт прикладной астрономии РАН, С.-Петербург, 3-7 октября, 2005.

Публикации и вклад автора.

Основные результаты диссертации опубликованы в 8 работах, перечень которых приведен в конце автореферата. В совместных работах диссертантом были решены поставленные задачи и проведен анализ полученных результатов.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и библиографического списка. Объем диссертации составляет 148 страниц (139 страниц основного текста и 9 страниц – список литературы). Работа содержит 31 таблицу, 22 рисунка, список используемой литературы включает 103 источника.

Содержание диссертации.

Во введении анализируется обзор литературы по рассматриваемой в диссертации теме. Обоснована актуальность рассматриваемых вопросов по определению орбит комет, имеющих тесные сближения с Юпитером. Ставятся основные цели и задачи исследования. Излагается краткое содержание представленной работы. Сформулированы положения, выносимые на защиту. Приведен список публикаций, в которых изложены основные результаты работы.

В первой главе рассматриваются возмущения, действующие на тела в окрестности Юпитера. Анализируется действие приливных сил на кометное ядро со стороны Юпитера и влияние частичного разрушения кометного ядра на его движение. Описывается методика оценки влияния отраженного солнечного света, а также полной энергии от Юпитера. Сделана оценка и сравнение величин этих потоков энергий. Получено выражение для оценки количества солнечной энергии U, отраженной от поверхности Юпитера и попадающей на поверхность кометного ядра:

, (1)

где – величина, освещаемой Юпитером поверхности ядра кометы, расположенного на расстоянии r от Юпитера. Поверхность Юпитера, разбивается на площадки, каждая из которых характеризуется величиной площади, номером площадки i, углом, определяющим ориентацию площадки относительно направления на Солнце, углом, определяющим ориентацию площадки относительно направления на комету. Кроме этого в формуле фигурируют величины – солнечная постоянная для Юпитера, А – альбедо поверхности Юпитера.

Оценивается гравитационное влияние галилеевых спутников, отмечается большая концентрация малых тел в области системы спутников Юпитера, что повышает вероятность столкновения кометного ядра с метеороидным телом в окрестности системы спутников Юпитера.

Приводятся модели для описания труднопредсказуемых возмущений в движении кометы при сближении с Юпитером. В первой модели предполагается, что в йовицентрической сфере радиусом 0.5 а.е. на ядро действует неизвестное ускорение обратно пропорциональное квадрату расстояния кометы до центра Юпитера. Это ускорение представляется по компонентам орбитальной йовицентрической системы координат: по радиальной, трансверсальной и нормальной составляющей. Компоненты этого ускорения имеют вид:

, (2)

где i =1, 2, 3, – определяет компоненты ускорения в различных направлениях – трансверсальном, радиальном и нормальном, соответственно; – йовицентрическое расстояние кометы.

При вычислении орбиты кометы с учетом действия на нее этого ускорения параметры определяются из наблюдения совместно с элементами орбиты и параметрами определяющими негравитационное ускорение со стороны Солнца.

Во второй модели дополнительное воздействие в окрестности Юпитера моделируется мгновенным изменением скорости кометы в момент ее сближения с Юпитером. Значения компонент также определяются из наблюдений совместно с параметрами орбиты и негравитационного ускорения.

Связь между двумя представленными моделями определяется соотношением:

, (3)

Левая часть (3) содержит величину мгновенного изменения скорости (вторая модель), а правая часть выражения представляет приближенную оценку изменения скорости на интервале действия дополнительного ускорения в окрестности Юпитера согласно первой модели. Правая часть выражения (3) содержит параметры характеризующие радиальную, трансверсальную и нормальную компоненты дополнительного ускорения от Юпитера. Величина – длина шага численного интегрирования уравнений движения кометы;, и направляющие косинусы радиального и трансверсального направления на момент ; – расстояние от кометы до Юпитера на момент, и – моменты начала и окончания действия дополнительного ускорения.

Во второй главе описываются методы, используемые при построении численной теории движения кометы. Для численного решения дифференциальных уравнений движения кометы используется алгоритм Эверхарта. Для повышения точности численного интегрирования, уравнения движения кометы преобразованы методом Энке. В работе использован дифференциальный метод улучшения параметров орбиты. Приводится описание модели Марсдена для учета негравитационных эффектов в движении комет. Объясняется выбор используемых алгоритмов.

В третьей главе проводится сравнительный анализ двух способов описания поступательно-вращательного движения кометы: система параметров и уравнений Эйлера, связывающая инерциальную систему отсчета с системой, связанной с вращающимся кометным ядром, и система уравнений Белецкого-Черноусько, использующая для учета возмущений вращательного движения вектор момента количества движения.

Сравнение этих алгоритмов показало приемлемую для модельных вычислений точность системы формул Белецкого-Черноусько. Выбранная система параметров позволяет при решении уравнений оценить величину возмущений по величине изменения момента количества движения.

Четвертая глава посвящена изучению изменений негравитационных эффектов вследствие изменений во вращении кометного ядра. Приводится обзор литературы по данному вопросу, рассматриваются наиболее актуальные на настоящее время направления исследования по данной теме. Для выбора оптимальных параметров моделирования приводится обзор представлений о физических свойствах кометного ядра. Рассматриваются факторы, влияющие на изменение вращения кометного ядра. Оценивается влияние гравитационных моментов от Солнца, Юпитера, а также влияние реактивных моментов, возникающих при истечении кометного вещества с поверхности ядра.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»