Анотація до роботи:

Козак П.М. Фотометрія і кінематика метеорів за телевізійними спостереженнями. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.03.03 – Геліофізика і фізика Сонячної системи. – Головна астрономічна обсерваторія НАН України, Київ, 2005.

Розроблено методику кінематичної та фотометричної обробки результатів базисних телевізійних спостережень метеорів, представлених у цифровій формі. Методика включає: проведення аналізу та дослідження ефективності застосування різних астрометричних редукційних моделей, мінімізацію похибок астрометричних обрахунків; розробку власного методу обчислення параметрів траєкторії метеора в атмосфері Землі та елементів його геліоцентричної орбіти; обчислення похибок всіх шуканих параметрів статистичними та чисельними методами; розробку власної відкаліброваної фотометричної системи та розрахунок зоряної величини метеора вздовж його видимої траєкторії шляхом здійснення експерименту “штучний метеор”, здійснення усіх необхідних корекцій; розробку відповідного програмного забезпечення.

Розроблену методику було застосовано для обробки результатів спостережень метеорів потоку Леонід 2002 року. Отримано параметри траєкторії 28 метеорів та елементи їх орбіт. Зареєстровано три метеори з висотами появи 140-150 км. Виділено 11 метеорів, що спостерігалися на протязі години під час піку активності потоку, та які утворюють компактний метеороїдний згусток з середніми координатами радіанта , .

У дисертації приведені результати розробки методики цифрового опрацювання телевізійних спостережень слабких метеорів, а саме: астрометричних вимірів метеорного зображення в оцифрованих телевізійних кадрах, включаючи редукцію виміряних даних [6, 12]; методу розрахунку параметрів траєкторії метеора у атмосфері та елементів його геліоцентричної орбіти [8]; фотометричної обробки метеора [9, 14, 11, 19]; засобів дослідження впливу спостереженої телевізійної апаратури на точність розрахунків метеорних характеристик та методів визначення похибок і підвищення точності шуканих параметрів [3, 18], а також результати оригінальних телевізійних спостережень метеорних потоків [1, 2, 7, 16, 21]. Приводяться також загальні характеристики розробленого відповідного програмного забезпечення та засобів автоматизації процесу обробки результатів спостережень [4].

Найважливіші результати даної роботи:

1. За результатами обробки спостережень метеорного потоку Персеїд, проведених протягом 1991-1993 років, створено каталог кінематичних параметрів метеорів. До каталогу увійшло 57 метеорів, з яких 35 – Персеїди. На основі каталогу був розрахований притік космічної речовини на Землю у діапазоні мас 10^-4 – 1 г.

2. Проведено аналіз усіх факторів, що впливають на точність астрометричних вимірів зображення метеора у телевізійному кадрі: редукційних моделей, кількості опорних зір та ін. Отримано розподіли похибок обчислень та встановлені критерії їх мінімізації. Встановлено, що застосування функцій, які апроксимують контури зображень опорних зір, підвищує точність вимірів приблизно на одну кутову мінуту дуги. Зроблено висновок про те, що метод шести постійних є оптимальним у наших умовах. Максимально можлива точність визначення екваторіальних координат у оцифрованому кадрі при розмірі пікселя 4 складає приблизно 1.5-3.5.

3. Розроблено векторний метод визначення параметрів траєкторії метеороїда в атмосфері Землі і елементів його геліоцентричної орбіти. Метод орієнтований, в основному, на застосування до результатів цифрової обробки телевізійних спостережень метеорів, хоча може бути використаний і для опрацювання даних, отриманих іншими спостережними засобами. В якості основної використовується геоцентрична прямокутна система координат. Для визначення похибок усіх параметрів кожного метеора було застосовано метод Монте-Карло. Середня точність вимірів при обчисленні параметрів швидкісного метеорного потоку: для екваторіальних координат радіанта ±0.1, висоти метеора та дальності до нього від пункту спостереження ±0.2 км, швидкості ±0.5–2 км/с в залежності від умов спостереження.

4. Розроблено методику фотометрії метеора, яка включає створення і абсолютну калібровку телевізійної фотометричної системи; розробку алгоритму коректного використання каталожних зоряних величин V чи B; врахування атмосферного поглинання світла; розробку та уточнення техніки внутрішніх фотометричних вимірів в оцифрованому телевізійному кадрі; обчислення і врахування фотометричної похибки поля; схему побудови та корекції калібровочних кривих по зорях порівняння. Абсолютна калібровка фотометричної системи виконувалась шляхом чисельного інтегрування за абсолютним розподілом енергії у спектрі Веги. Для зменшення похибки внутрішніх фотометричних вимірів в оцифрованому кадрі проводиться апроксимація контурів зображень метеора та зір порівняннями функціями типу гаусіани чи лоренціани, що підвищує точність фотометричних вимірів в середньому на 10-15%. Нерівномірність чутливості телевізійної системи по полю зору – фотометрична похибка поля – розраховується експериментально під час кожних спостережень шляхом проекції певної групи зір послідовно на різні місця фотокатоду.

5. Для порівняльної фотометрії метеора використовуються результати експерименту “штучний метеор”, проведеного по зорях. Для цього здійснювалось обертання камери з різними кутовими швидкостями, а виміри проводились для широкого діапазону зоряних величин. Діапазон коректної фотометрії метеорів складає біля чотирьох зоряних величин (+2^m.5 - +6^m.5) для об’єктива Юпітер-3.

6. Проведено базисні телевізійні спостереження шторму метеорного потоку Леоніди 19 листопада 2002 року. На основі розробленої методики обчислені кінематичні та фотометричні параметри 28 поточних метеорів. Середні координати радіанта метеорного згустку під час короткочасного піку активності потоку: , , аргумент перигелію , нахил орбіти . Було зареєстровано два метеори з аномально великими висотами появи біля 140 км (км, км), та один метеор з висотою появи км.

7. Отримано, що кількість метеороїдів з масами не менше ~ кг, які перетинають горизонтальну площадку радіуса 100 км² на висоті 100 км, за одну годину, при радіанті в зеніті, складала 1400 для початку піку метеорного шторму, що відповідає просторовій концентрації частинок з даними масами у метеорному роєві км^-3.