Динамика кометы Шумейкеров-Леви 9 тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.01 ВАК РФ

Введение.

I. Система тел, движущихся в окрестности Юпитера

1.1. Спутники Юпитера.

1.1.1. Система элементов и физических свойств 60 спутников.

1.1.2. Регулярные спутники Юпитера.

1.1.3. Нерегулярные спутники Юпитера.

1.1.4. Спутники Юпитера, открытые в 2001 - 2003 годах.

1.2. Кометы и астероиды, сближающиеся с орбитой Юпитера.

1.2.1. Эволюция орбит комет семейства Юпитера Отерма и Герелс 3.

1.2.2. Астероиды, орбиты которых пересекают орбиту Юпитера.

1.3. Скопления астероидов "Троянцы" и "Греки".

1.4. Пылевые кольца вокруг Юпитера.

II. Характеристики кометного ядра. Численная теория движения кометы

2.1. Формирование современных представлений о ядрах комет.

2.1.1. Модели кометного ядра.

2.1.2. Химический состав ядра.

2.1.3. Физические характеристики ядра.

2.2. Построение теории движения кометы, имеющей тесное сближение с большой планетой.

2.2.1. Метод Эверхарта.

2.2.2. Применение метода Энке для повышения точности интегрирования.

2.2.3. Дифференциальный метод улучшения орбиты.

2.2.4. Определения параметров орбиты в орбитальной и юпитероцентрической системах координат.

2.3. Силы, определяющие движение кометы ШЛ9.

2.4. Улучшение параметров орбиты кометы с использованием двух видов наблюдений: позиционных и временных.

III. История открытия кометы Шумейкеров-Леви 9 (ШЛ9). Наблюдения ее фрагментов

3.1. Исторический обзор наблюдений фрагментов.

3.2. Наблюденные моменты падений фрагментов в атмосферу Юпитера в июле 1994 года.

3.3. Спектральные наблюдения атмосферы Юпитера во время падений фрагментов кометы.

3.4. Позиционные наблюдения фрагментов.

IV. Определение размеров и угловой скорости родительского ядра кометы ШЛ

4.1. Основные методы определения размеров ядер комет.

4.2. Динамический метод определения размеров родительского тела кометы.

4.2.1. Описание метода.

4.2.2. Модельная задача. Определение размера тела по движению его фрагментов.

4.3. Определение периодов вращения ядер комет.

4.4. Оценка размеров и периода вращения родительского тела кометы ШЛ9.

4.4.1. Вычисление орбит фрагментов с учетом моментов их падений на Юпитер.

4.4.2. Оценка размеров родительского тела кометы динамическим методом.

4.4.3. Угловая скорость вращения родительского ядра.

4.5. Гипотеза о поэтапном распаде ядра.

4.5.1. Оценки размеров родительского ядра при предположении об его поэтапном делении.

4.5.2. Оценка периода вращения родительского ядра.

V. Эволюция орбиты кометы ШЛ9 до распада ее ядра

5.1. Обзор литературы по данному вопросу.

5.2. Метод оценки ошибок начальных данных.

5.3. Гистограмма распределения трех вариантов эволюции орбиты кометы.

5.3.1. Исследование траектории движения кометы на орбите спутника

Юпитера с 1700 по 1992 годы.

5.3.2. Исследование возможной генетической связи кометы ШЛ9 с кометами Отема и Герелс 3.

5.4. Исследование возможной генетической связи кометы со скоплениями астероидов «Греки»и «Троянцы».

5.5. Исследование эпиковского захвата как одного из вариантов эволюции орбиты кометы ШЛ9.

5.5.1. История и развитие эпиковской теории захвата.

5.5.2. Применение теории эпиковского захвата к движению кометы ШЛ9.

VI. Исследование негравитационных сил, возмущающих движение кометы в окрестности Юпитера

6.1. Негравитационные эффекты в движении комет.

Исторический обзор.

6.2. Негравитационные эффекты в движении кометы ШЛ9.

6.2.1. Определение величины негравитационного ускорения по наблюдениям фрагментов.

6.2.2. Построение теории движения кометы с учетом негравитационного ускорения.

6.3. Учет светового давления в движении мелких фрагментов кометы и пыли.

6.3.1. Открытие светового давления. Его влияние на эволюцию различных астрономических объектов.

6.3.2. Учет прямого и отраженного излучения в движении пылевой частицы.

6.4. Подтверждение момента распада кометы по ориентации ее пылевых хвостов.

Появление на небе ярких комет зафиксировано в древних летописях задолго до нашей эры. Кометы имели изменчивый вид и поэтому их считали газообразными объектами. Такое мнение существовало до середины XVII века. Открытие И. Ньютоном закона всемирного тяготения позволило Э.Галлею впервые в истории вычислить орбиту наблюдаемой кометы. Оказалось, что эта комета, как и планеты, движется по орбите вокруг Солнца под действием гравитационного притяжения Солнца и больших планет. Была высказана идея, что внутри газообразного облака, каким представлялась комета для наблюдателя, находится твердое ядро. С тех пор была проведена огромная работа по изучению динамики комет и определению физико-химических процессов, протекающих в их ядрах.

Изучение движения комет служит фундаментом к пониманию основных процессов, происходивших при формировании Солнечной системы. Возможно, что ледяные конгломераты кометных ядер являются подобием ледяных планетезималий, из которых в далеком прошлом сформировались Уран и Нептун и, в меньшей степени, Юпитер и Сатурн. Широко поддерживается теория, что кометы зарождаются в облаке Оорта и переходят впоследствии возмущений со стороны тел Солнечной системы (в основном -Юпитера) на короткопериодические орбиты (с периодом меньше 200 лет). Другая теория происхождения комет предполагает, что кометы приходят из трансплутоновой зоны. Таким образом, изучение строения и динамики комет важно для космогонии.

Кроме того, нестабильность элементов орбит комет приводит к постоянному изменению числа наблюдаемых комет. Вследствие этого существует постоянная угроза для человечества со стороны сближающихся с Землей комет. Большое количество работ посвящено построению долгосрочной эволюции кометных орбит, разработке высокоточных численных алгоритмов, привлечению новейших исследований из области физики и химии для учета негравитационные эффектов в движении комет.

По мере накопления наблюдательных данных и теоретических разработок проблема астероидно-кометной опасности привлекает все большее внимание. Геологическая летопись земной коры свидетельствует о том, что время от времени Земля сталкивалась с ядрами комет. Их столкновения с Землей представляют большую угрозу. Скорость встречи кометы с планетой может быть больше 50 км/сек.

При столкновении Земли с космическим телом размерами 1-2 км на скорости встречи всего 20 км/с произойдет взрыв с выделением энергии 105-106 Мт. Основываясь на результатах испытания ядерного оружия, минимальным порогом выделенной энергии, после которого катастрофа примет глобальный характер, принято считать 21Мт. В результате такого мощного взрыва погибнут миллионы людей, будет разрушен озоновый слой, отравлена почва, в атмосферу будет выброшено огромное количество пыли, что приведет к общему снижению температуры на несколько градусов и т.д. По оценкам Баллея [1], примерно 10% кратеров на Земле и Луне образовались в результате столкновения с естественными небесными телами. Для своевременного обнаружения потенциально опасных объектов в конце XX века на обсерватории Маунт Паломар начат целенаправленный поиск объектов, сближающихся с Землей, ведется международная космическая программа по астероидно-кометной опасности.

Последствия столкновения небесных тел оцениваются на основе наших знаний об их физических и динамических характеристиках. Сильно вытянутые орбиты, сближения с большими планетами, присутствие негравитационных эффектов вносят значительные изменения в предвычисленную траекторию движения комет. Оценки энергии столкновения зависят от размеров падающего тела и его скорости. Остается открытым вопрос о преимущественном направлении появления комет, сближающихся с большими планетами. Поэтому все задачи, связанные с уточнением размеров комет и элементов их орбит, в настоящее время очень актуальны.

Два события сыграли огромную роль в оценке правильности теоретических разработок в этом направлении. Первое произошло в марте 1986 года, когда космические аппараты «Вега-1», «Вега-2» и «Джотто» пролетели мимо ядра кометы Галлея. Было собрано и обработано огромное число наблюдательного материала. Определены форма, размеры и температура поверхности ядра, период его осевого вращения, плотность атмосферы, газопроизводительность, распределение по массам и элементарный состав пылинок. Оказалось, что ядро кометы Галлея - монолит неправильной формы 6.5x7.5x14 км, делающий полный оборот вокруг оси максимального момента инерции примерно за 53 часа [2].

Другое уникальное событие произошло в июле 1994 года. Фрагменты кометы Шумейкеров-Леви 9 (ШЛ9), распавшейся более чем на 20 частей при прохождении внутри области Роша на расстоянии примерно 93 ООО км от центра Юпитера, вошли в атмосферу Юпитера и вызвали в ней серию взрывов, наблюдавшихся на Земле. Выделившаяся энергия была огромной - примерно 1026 - 1027Эрг. Если бы событие такого масштаба произошло на Земле, последствия были бы самые трагические.

Следует отметить, что комета была открыта всего за 1.5 года до падения, уже после распада родительского тела. На снимках области неба вблизи Юпитера обнаружить неопознанный небесный объект не удалось. Поэтому вопрос о том, каким образом и когда комета появилась на орбите спутника Юпитера, остается открытым. Хорошо организованная наблюдательная международная кампания позволила получить уникальный материал. Можно было сравнить рассчитанные из модельных задач и наблюденные характеристики распространения продуктов взрыва в атмосфере Юпитера.

Одной из основных величин, определяющих процесс столкновения, является размер соударяющегося тела. Поэтому после 1994 года появилось много работ, связанных с определением диаметра родительского тела и размеров фрагментов. Размеры родительского ядра кометы Шумейкеров-Леви 9, полученные в некоторых работах, и ссылки на их публикации приведены в таблице В1.

Таблица №В1.

Авторы статей Диаметр ядра (км) Диаметры отдельных фрагментов (км)

1 J.V.Scotti, H.J.Melosh [3] 1.63

Y.A.Chemetenko, Y.D.Medvedev [4] E.Asphaug, W.Benz [5] 1.1 1.5

T.T.Takata, T.J.Ahrens [6] 4-5 2

M.S.Roulston, T.J.Ahrens [7] 1.6

K.Zahnle, M.M.MacLow [8] 0.5-1.0

A.W.Harris [9] 0.1-0.3

J.C.Solem [10] 1.8

K.M.Olson, M.J.Mamma [11] 1.1-2.0

D.A.Crawford et all [12] 1.4

Z.Sekanina, P.Chodas.D.Yeomans [13] 10

J.M.Hahn,T.W.Retting. [14] 7 0.1-1.5

11 H.A.Weaver et all [15] 2-4

Z.Sekanina [16] H.B.Hammel et all [17] B.Mosser et all [18] J.Borovicka, P.Spurny [19] D. Jewett et all [20] P.R.Weissman [21] K.I.Churyumov [22] 4 4 0.5-2.9 1.2-2.8 2-3 1.6 1.2-2.8

Данные в этой таблице объединены в два раздела: I - размеры тела, полученные теоретическим путем, II - размеры, явившиеся результатом обработки фотометрических наблюдений фрагментов и распределения пыли в изображении кометы. В первом столбце содержится номер раздела в соответствии с вышеописанной нумерацией, во втором - фамилии авторов статьи, в которой приведены полученные размеры и ссылку на нее в литературном обзоре, в третьем и четвертом - приведены полученные диаметры ядра кометы и ее фрагментов соответственно.

Данные таблицы показывают, что размеры тела, определенные разными способами, не совпадают. Диаметры родительского ядра и фрагментов, полученные из обработки фотометрических наблюдений, как правило, в несколько раз больше величин, вычисленных на основе динамических характеристик кометы или ее фрагментов.

Несовпадение оценок размеров ядра до сих пор не проанализировано и не устранено.

Остается много вопросов в эволюции кометы, неопределенность момента и механизма захвата кометы на орбиту спутника Юпитера. Поэтому основной задачей настоящей работы является уточнение динамики кометы ШЛ9 и ее фрагментов, оценка размеров родительского тела, уточнение момента и характера распада ядра кометы.

Актуальность задачи.

Потенциальная опасность, которую представляют естественные небесные объекты, сближающиеся с Землей, делает актуальными задачи, решение которых позволяет уточнить характеристики небесных объектов.

Существует еще одна область исследований, для которой необходимы максимально точные данные о размерах фрагментов кометы. Взрывы фрагментов в атмосфере Юпитера вызвали в ней целый ряд явлений, наблюдавшихся несколько лет после столкновения. Неопределенности в оценке размеров, масс, скоростей падающих тел приводят к существенным неточностям в газодинамических уравнениях, описывающих процессы, происходящие в атмосфере планеты. Кроме того, это приводит к ошибкам при определении состава атмосферы Юпитера.

Таким образом, задача определения размеров и исследования эволюции кометы ШЛ9 является актуальной для решения следующих вопросов:

1. Обстоятельства и механизмы захвата комет на спутниковые орбиты. Вероятность распада небесных тел при прохождении вблизи Юпитера.

2. Проблема кометно-астероидной опасности. Определение преимущественного направления движения и размеров комет, сближающихся с большой планетой.

3. Исследования химического состава и плотности атмосферы Юпитера, основанные на наблюдениях падений фрагментов.

Цель работы.

1. Уточнение динамики кометы ШЛ9 и ее фрагментов. Выявление обстоятельств, ведущих к временным захватам на спутниковую орбиту.

2. Оценка размеров родительского ядра кометы ШЛ9 по наблюдениям ее фрагментов, уточнение момента и характера распада ядра.

3. Изучение влияния различных сил и эффектов на движение кометы в окрестности Юпитера. Рассмотрение возможных причин появления негравитационных возмущений в движении кометы в момент распада ядра.

4. Исследование возможной генетической связи кометы ШЛ9 с объектами, принадлежащими системе Юпитера.

Научная новизна.

В работе представлена методика улучшения орбит фрагментов с включением в условные уравнения различных типов наблюдений: позиционных и временных. На основе данной методики был развит метод дифференциальных уклонений, предложенный в работе [4]. Это позволило уточнить размеры ядра и угловую скорость его вращения на основе сценария последовательной фрагментации родительского тела. На основе статистического исследования сделан вывод о наиболее вероятном происхождении кометы ШЛ9 как долговременного спутника Юпитера. Проведен анализ негравитационных возмущений, действующих на комету в окрестности Юпитера. На основе численной теории движения кометы проанализирована возможность эпиковского захвата. Определена ориентация пылевых хвостов кометы с учетом возмущений, вызванных в движении пылевых частиц прямым и отраженным от поверхности Юпитера излучением Солнца. Положения, выносимые на защиту.

1. Динамические характеристики родительского тела кометы ШЛ9 и размеры его ядра. Теория поэтапного распада ядра кометы.

2. Обстоятельства захвата кометы ШЛ9 на спутниковую орбиту Юпитера. Эволюция орбиты кометы до ее распада.

3. Анализ сил, действующих на комету в окрестности Юпитера. Оценка возможности эпиковского захвата кометы в 1992 г. на основе численной теории движения кометы.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из шести глав, введения, заключения, списка литературы и двух приложений. Она изложена на 140 страницах (128 страницы основного текста, 7 страниц списка литературы и 5 стр. приложений), включает 53 таблицы и 51 рисунок. Список литературы содержит 115 наименований.

Содержание работы.

Во введении проанализировано состояние исследований по данному вопросу, выявлены наиболее актуальные направления и ставятся задачи для исследования.

В первой главе исследованы динамические и физические особенности тел, движущихся в окрестности Юпитера с целью выявления их возможной генетической связи с кометой ШЛ9. Отдельно исследованы динамические характеристики спутников Юпитера, комет, имеющих тесные сближения с планетой, и пылевые кольца. Рассмотрена история открытия одиннадцати новых спутников Юпитера, двигающихся по близким друг к другу орбитам.

Во второй главе исследована модель сил, действующих на ядро, составлены уравнения движения кометы, движущейся в окрестности Юпитера и рассмотрены способы их решения. Сделана оценка значимости основных возмущений в движении кометы, находящейся на спутниковой орбите Юпитера. В главе представлена методика улучшения орбиты фрагментов с различным типом наблюдений: позиционных и моментов падений. Для этой цели получены уравнения в вариациях для вычисления изохронных производных моментов падений фрагментов от начальных положений и скоростей фрагментов.

Третья глава посвящена истории вопроса изучения динамики кометы' ШЛ9. Рассмотрена точность и распределение позиционных наблюдений фрагментов. Проанализированы данные о моментах падений фрагментов на Юпитер.

Четвертая глава посвящена оценке размеров и угловой скорости вращения родительского ядра кометы. Развит способ оценки размера тела и параметров осевого вращения по движению его отдельных фрагментов. Рассмотрена модель поэтапного деления ядра. При предположении о поэтапном распаде ядра кометы ШЛ9 даны оценки размеров и угловой скорости вращения его родительского ядра.

В пятой главе изложен вероятностно-статистический метод выбора начальных данных в случае, когда из-за сильных возмущений приходится применять нелинейные методы оценки влияния ошибок. Построена гистограмма распределения количества реализаций трех вариантов ретроспективной эволюции кометы по времени. Рассмотрен наиболее часто реализовавшийся при статистическом исследовании вариант эволюции орбиты, при котором комета до распада долгое время являлась спутником Юпитера. Сделана попытка найти возможную генетическую связь кометы ШЛ9 с кометами семейства Юпитера, имеющими тесные сближения с Юпитером до 1992 года. Исследована траектория движения кометы при реализации варианта эволюции, при котором комета в 20-ых годах XX века при интегрировании назад уходит из сферы влияния Юпитера. Найдены факты, дающие возможность предположить, что комета до захвата могла принадлежать семейству астероидов "Греки". Подробно рассмотрен эпиковский механизм захвата ядра кометы на орбиту Юпитера и возникающие при этом динамические и физические особенности дальнейшей эволюции фрагментов.

В шестой главе рассмотрены вопросы, связанные с исследованием возможного возникновения дополнительного ускорения в момент распада ядра. Исследована возможность определения величины негравитационного ускорения от Юпитера при улучшении параметров орбит фрагментов. Рассмотрен вариант эволюции кометы с учетом негравитационного возмущения, вызванного изменением режима сублимации вещества в момент распада ядра. Изложен алгоритм учета возмущающего ускорения, вызванного давлением прямого и отраженного от поверхности Юпитера солнечнбго излучения на пылевую частицу. С применением данного алгоритма построено распределение пыли, выброшенной из ядра при его распаде. Проведено сравнение вычисленного распределения с наблюдениями ориентации двух пылевых хвостов кометы и на основе полученных результатов подтвержден момент начала разрушения ядра кометы ШЛ9.

В заключении перечисляются основные результаты, представленные в диссертации.

В приложении 1 приведены физические параметры 60 спутников Юпитера. "

В приложении 2 даны элементы нумерованных астероидов, принадлежащих скоплению "Троянцев" и "Греков".

Публикации.

1. М.Д.Замарашкина, Ю.Д.Медведев. Динамика кометы Шумейкеров-Леви 9. Тезисы докладов Всероссийской Астрономической Конференции «ВАК-2001», 2001, СПб, НИИХ СПбГУ, стр.69.

2. M.D.Zamarashkina, Yu.D.Medvedev. Estimate of P/Shoemaker-Levy 9 nucleus size. IAA Transactions No.8. Celestial Mechanics, 2002. - SPb: IAA RAS, pp. 182-183.

3. Zamarashkina M., Medvedev Yu. Dynamics of Comet Shoemaker-Levy 9. - In: Proceedings of the «АСМ-2002», 29 July - 2 Aug. 2002, Germany, Berlin, pp. 457 - 460.

4. М.Д.Замаршкина. Размеры и период вращения родительского ядра кометы Шумейкеров-Леви 9 из наблюдений его фрагментов. Сообщения И ПА РАН, 2003, вып. 152, 28 стр.

5. М.Д.Замарашкина. Эволюция орбиты кометы Шумейкеров-Леви 9 до распада ее ядра. Сообщения ИПА РАН, 2003, вып. 154, 28 стр.

Апробация работы: основные результаты докладывались на:

- научных семинарах ИПА РАН, СПб. 2002-2003 годы;

- Всероссийской астрономической конференции «ВАК-2001». СПб, СПбГУ, 2001;

- Международной конференции «Asteroids, Comets, Meteors». 2002, Germany, Berlin;

- Международной конференции "Celestial Mechanics - 2002: Results and Prospects".

2002, IAA RAS, SPb.

Основные результаты этого параграфа могут быть сформулированы следующим образом:

• Распад ядра, вероятнее всего, произошел за 1 час до момента перийовия орбиты фрагмента Н.

• Необходим учет возмущения, вызванного переизлучением света от поверхности Юпитера, при вычислении точной траектории движения частицы с большой парусностью, движущейся на растоянии менее 300000 км от поверхности планеты.

Заключение.

В настоящей работе получены следующие результаты: v

1. Для уточнения параметров орбит фрагментов кометы был разработан алгоритм улучшения орбиты, позволяющий использовать два вида наблюдений: позиционные и временные. Были составлены уравнения для вычисления изохронных производных момента падения фрагмента по параметрам его орбиты на начальную эпоху. Динамическим методом определены размеры и угловая скорость вращения родительского ядра кометы ШЛ9. Динамический метод строится на основе предположения, что различие позиционных наблюдений фрагментов друг относительно друга обусловлено уклонениями в положении фрагментов от центрального в родительском теле кометы. В качестве центрального был выбран фрагмент Н. Отклонения в положении 12-ти фрагментов кометы ШЛ9 относительно фрагмента Н в момент распада ядра определялись из улучшения орбиты фрагмента Н по наблюдениям соответствующих фрагментов. С целью повышения точности получаемых параметров улучшение проводилось в орбитальной системе координат. Показано, что размер ядра определяется, в основном, его радиальной составляющей. Динамическим методом по радиальной компоненте положения и трансверсальной компоненте скорости для 12-ти фрагментов была определена угловая скорость вращения ядра до его распада. Были выявлены факты, подтверждающие сценарий последовательной фрагментации ядра. Полученные данные показали, что распад начался примерно за 1 час до момента перийовия орбиты фрагмента Н. В предположении о последовательной фрагментации был определен диаметр родительского ядра кометы ШЛ9 - 4 км и оценен период его вращения вокруг оси, перпендикулярной плоскости орбиты кометы, - 54 часа.

2. Проведено исследование значимости возмущений, определяющих движение кометы в окрестности Юпитера. Были рассмотрены следующие возмущения: от Солнца и больших планет, галилеевых спутников, несферичности гравитационного поля Юпитера, релятивистские поправки, негравитационное ускорение, вызванное сублимацией некоторых веществ, входящих в состав ядра. Представлен алгоритм учета реактивной силы, возникающей вследствие сублимации вещества с поверхности ядра при его разогревании излучением Солнца. Даны рекомендации для выбора системы ускорений, входящих в уравнение движение кометы, для построения траектории ее движения с различной степенью точности.

3. С целью получения наиболее вероятной орбиты кометы исследована эволюция ее орбиты до распада ядра. Для определения начальных данных был выбран метод отображения области случайных значений вектора состояния фрагмента Н на моменты, предшествующие сближению кометы с Юпитером. Операция отображения осуществлялась путем выбора достаточно плотного пучка траекторий. Случайность процесса выбора начальных данных для интегрирования обеспечивалась датчиком случайных чисел. Данным методом по случайным выборкам начальных данных было проинтегрировано 1050 орбит. Построена гистограмма распределения трех вариантов эволюции орбиты кометы по времени до 1900 года. По результатам вычислений получено следующее количество реализаций трех вариантов эволюции: на спутниковой орбите осталось 770 статистических двойников кометы ШЛ9, ушло на гелиоцентрическую орбиту - 196, упало на Юпитер - 84. Эти данные позволили сделать вывод о наиболее вероятном варианте эволюции, при котором комета находилась на орбите спутника Юпитера с 1900 года до момента открытия.

4. Представлены улучшенные системы начальных данных для двух комет семейства Юпитера: кометы Отерма и Герелса 3. Построена их ретроспективная эволюция на 5000 лет. Показано, что каждая из этих комет в течение данного интервала времени меняла принадлежность к семейству большой плане+ы из-за возмущений, вызываемых тесными сближениями. Приводятся графики и данные о сближениях комет с Юпитером и Сатурном на расстояние меньшее 1 а.е. за 5000 лет. Сделана попытка выявления возможной генетической связи между кометой ШЛ9 и этими двумя кометами на основе определения минимальных расстояний между объектами. Полученные результаты приведены в таблице:

Название сближающихся комет Дата сближения Минимальное расстояние между кометами (в а.е.)

Отерма - ШЛ9 2438194.5 3.3071-10*

Герелс 3 - ШЛ9 2440814.5 8.9191-10*

5. Исследована возможная генетическая связь кометы ШЛ9 с семействами астероидов "Греки" - "Троянцы". С этой целью был исследован вариант эволюции кометы, при котором захват ее с гелиоцентрической орбиты произошел в 1925 году. Представлена таблица гелиоцентрических элементов кометы до 1925 года. Показана возможность принадлежности кометы к семейству «Греки» до захвата. Составлена таблица элементов орбит астероидов данного семейства, наиболее близких к ШЛ9.

6. На основе численной теории движения кометы проанализирована возможность эпиковского захвата как варианта эволюции кометы ШЛ9. Подробно рассмотрен механизм эпиковского захвата и определены динамические характеристики тела при его разрушении, при которых этот захват может осуществиться. Построены траектории движения кометы ШЛ9 в зависимости от размеров ее родительского ядра. Выявлено, что эпиковский захват реализуется для тела, имевшего диаметр около 80-ти км. При распаде тела таких размеров часть фрагментов, располагающихся ближе к Юпитеру относительно центра инерции тела, будет захвачена на спутниковую орбиту. Однако выявлено, что в этом случае другие части тела, находящиеся на параболических и гиперболических относительно Юпитера орбитах, достаточно долго движутся вблизи захваченных фрагментов. Поэтому, в момент открытия фрагментов, находящихся на орбите спутника Юпитера, эти фрагменты также должны были наблюдаться, что делает эпиковский механизм в данном случае маловероятным.

7. При улучшении параметров орбит фрагментов выявлено негравитационное ускорение от Юпитера, включение которого в правые части уравнений движения позволяет уменьшить единицу веса при обработке позиционных наблюдений О фрагментов на 0.2-0.001 угловых секунд для разных фрагментов. Сделан вывод, что подключение негравитационного ускорения реализует захват кометы с гелиоцентрической орбиты в 1992 году. Рассмотрен вариант эволюции кометы с учетом негравитационного возмущения, вызванного изменением режима сублимации вещества в момент распада ядра.

8. Предложен алгоритм учета возмущений в движении пылевой частицы со стороны прямого и отраженного от поверхности Юпитера солнечного излучения. На примере наблюдений пылевых хвостов кометы ШЛ9 показано, что для пылевой частицы с большой парусностью учет отраженного излучения уменьшает ошибку между вычисленными и наблюденными положениями частицы. Включение данного возмущения в уравнение движения пылевых частиц, выброшенных при распаде ядра кометы ШЛ9, позволило уточнить момент распада. Это явилось дополнительным фактом, подтверждающим предположение о начале фрагментации ядра кометы за 1 час до момента перийовия ее орбиты.

Автор глубоко признателен администрации ИПА РАН за возможность проведения исследования во время пребывания в аспирантуре, сотрудникам лаборатории Малых тел Солнечной системы, особенно Ю.А.Чернетенко, В.Б.Кузнецову, В.А.Шору, Г.Р.Кастель, Ю.В.Батракову за внимательное отношение и полезные дискуссии.

Автор особенно благодарен своему научному руководителю доктору физ.-мат. наук, профессору Ю.Д.Медведеву за постоянное внимание, ценные советы, моральную поддержку.

1. Bailey М.Е. Comet craters versus asteroid craters. Preprint of Department of Astronomy, Univ. of Manchester, 1990, 17p.

2. Krankowsky D. The composition of comets. In: Comets in the post-Halley era (ed. R.L.Newburn and J.Rahe), 1991, 2, pp.855-877.

3. Scotti J.V., Melosh H.J. Estimate of the size of comet Shoemaker-Levy 9 from a tidal breakup model. Nature, 1993, 365, pp.733-735.

4. Chernetenko Y.A., Medvedev.Y.D. Estimate of the Shoemaker-Levy 9 nucleus size from position observations. Planet. Space Sci., 1994, 42, 1, pp.95-96.

5. Asphaug E., Benz W. Size, density, and structure of comet Shoemaker-Levy 9 inferred from the physics of tidal breakup. Icarus, 1996, 121, 1, pp.225-248.

6. Takata T.T., Ahrens T.J. Impact of comet Shoemaker-Levy 9 size, origin, and plumes: comparison of numerical analysis with observations. Icarus, 1997, 125, 2, pp. 317-330.

7. Roulston M.S., Ahrens T.J. Impact mechanics and frequency of SL9-Type events on Jupiter. Icarus, 1997, 126, 1, pp. 138-147.

8. Zahnle K., MacLow M.M. The collision of Jupiter and comet Shoemaker-Levy 9. Icarus, 1994, 108, 1, pp.1—17.

9. Harris A.W. Effects of shape and spin on the tidal disruption of P/Shoemaker-Levy 9. Earth, Moon, Planets, 1996, 72, 1-3, pp.113-117.

10. Solem J.C. Cometary breakup calculationsbased on a gravitationally-bound agglomerated model: the density and size of Shoemaker-Levy 9. Astron. Astrophys., 1995, 302, 2, pp.596-608.

11. Olson K.M., Mamma M.J. Simulations of the breakup and dynamical evolution of Comet Shoemaker-Levy 9 emplouing a swarm model. Bull. Amer. Astron. Soc., 1994, 26, pp. 1574-1575.

12. Crawford D.A.,Boslough M.B.,Trucano T.G. et all. Comet Shoemaker-Levy 9 plumes and ejecta: constraints on impactor size and penetration depth. Bull. Am. Astron. Soc., 1995, 27, 3, p.1114.

13. Sekanina Z., Chodas P.W., Yeomans D.K. Secondary fragmentation of Comet Shoemaker-Levy 9 and the ramifications for the progenitor's breakup in July 1992. Planet. Space Sci., 1998, 46, 1, pp.21-45.

14. Hahn J.M., Retting T.W. Comet Shoemaker-Levy 9 dust size and velocity disturbation. Icarus, 2000, 146, 2, pp.501-513.

15. Weaver H.A., A'Hearn M.F., Arpigny C. et all. The Habble Space Telescope (HST) observing campaign on Comet Shoemaker-Levy 9. Science, 1995, 267, pp. 1237-1392.

16. Sekanina Z. Evidence on sizes and fragmentation of the nuclei of Comet Shoemaker-Levy 9 from Hubble Space Telescope images. Astr. Astroph., 1995, 304, 1, pp.296-316.

17. Hammel H.B., Beebe R.F., Ingersoll A.P. et all. HST Imaging of Atmospheric Phenomena Created by the Impact of Comet Shoemaker-Levy 9. Science, 1995, 267, pp.1288-1295.

18. Mosser В., Galdemard P., Lagage P. et all. Impact seismology: a search for primary pressure waves following impact A and H. Icarus, 1996, 121, 2, pp.331-340.

19. Borovicka J., Spumy P. Radiation stady of two very bright terrestrial bodies and an application to the comet S-L 9 collision with Jupiter. Icarus, 1996, 121, 2, pp.484-510.

20. Jewett D., Luu J., Chen J. Physical properties of split Comet Shoemaker-Levy 9 with Jupiter. Bull.Amer.Astr.Soc., 1993, 25, 3, pp.1042.

21. Weissman P.R. If it quacks like a comet. Icarus, 1996, 121, 2, pp.275-280.

22. Красинский Г.А., Васильев M.B. Универсальная система программирования для эфемеридной и динамической астрономии. Труды ИПА РАН, 1997, 1, стр. 228-248.

23. Моррисон Г., Берне Дж.А. В книге "Юпитер I. Происхождение и внутреннее строение. Спутники" (под ред. Т.Герелса). М.: "Мир", 1978, стр. 247-301.

24. Kuiper G.P. On the origin of the satellites and the Trojans. In.-Vistas in astronomy (A.Beer, ed), V.ll.- Pergamon Press, New York, 1956, pp.1631 1666.

25. Colombo G., Franklin F. On the formation of the outer satellite groups of Jupiter. Icarus, 1971, 15, 186-189.

26. Marsden B. Catalogue of Cometary Orbits, 11th ed., Minor Planet Center, 1996, Cambridge, MA.

27. Standish E. M. JPL Planetary and Lunar Ephemerides DE405-LE405. JPL IOM 312.F-98-048, 1998.

28. Эфемериды малых планет (гл. ред. В.А.Шор), СПб, 1995, 627 стр.32. http://cfa-www.harvard.edu/iau/lists/JupiterTrojans.html33. http://galileo.jpl.nasa.gov/images/ringsstory.html

29. Воронцов-Вельяминов Б.A. The Structure of cometary nuclei. АЖ, 1945, 22, 6, 317346.

30. Левин Б.Ю. Выделение газов из ядра кометы и изменение ее абсолютного блеска. АЖ, 1943, 20, 1, стр.37-48.

31. Whipple F.L., A comet model I. The acceleration of Comet Encke. Astrophys. J., 1950, 111, pp.375-394.

32. Маркович М.З. Теплопроводность поверхностного слоя ядер комет. Бюл. ИАФ, 1958, 25, стр.3-18.

33. Рийвес В. Г. Интенсивность выделения газов в кометах. КМ, 1966,13, стр.3-8.

34. Donn В. Comet nucleus: Some characteristics and a hipothesis on origin and structure. In:

35. Comets and the Origin of Life (ed. C. Ponnamperuma), pp.21-29.I

36. Weissman P.R. Are cometary nuclei primordial rubble pies? Nature, 1986, 320, 242-244.

37. Swings P. and Haser L. Atlas of representative cometary spectra- Liege 1.

38. Delsemm A.H. Chemical composition of cometary nuclei. In: Comets (ed. by Wilkening L.L), Univ. of Arizona press, 1982, pp.85-130.

39. Чередниченко В. И. Некоторые проблемы спектроскопии комет. АА, 1969, 4, стр. 137-141.

40. Mitchell G.F., Prasad S.S., Huntress W.T. Chemical model calculation. Ap.J., 1981, 244, 3, pp. 1087-1093.

41. Swift M.B., Mitchell G.F. Models of cometary coma in which abundances are calculated for variuos heliocentric distances. Icarus, 1981, 47, 3, pp. 412-430.

42. Kissel J., Brownlee, Buchler К et all. Composition of comet Halley dust particles from Giotto obserevations. 1986, lbid.-pp. 336-337.

43. Шумейкер Ю., Вольф P. В книге: Спутники Юпитера (под ред. Моррисона), Ч.П, пер. с англ., 1986. М.:"Мир", 448 стр.

44. Wyckoff S. Overview of observations. In: Comets (ed. by Wilkening L.L), Univ. of Arizona press, 1982. pp.3-55.

45. Roemer E. The dimensions of cometary nuclei. Mem. Sci. Roy. Sci. Liege Ser., 1966, 12, pp.23-26.

46. Kresak L. Short period comets at large heliocentric distances. Bull. Astron.lnst. Czech.,1973, 24, pp.264-283.

47. Субботин М.Ф. Введение в теоретическую астрономию. М.:"Наука",1962, 800 стр.

48. Everhart Е. An efficient integrator of very high order and accuracy with appendix listing of RADAU.--Denver: Univ. of Denver, 1974, 20 p.

49. Медведев Ю.Д. Определение орбит комет, имеющих сближения с планетами.-Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук, Л-д, 1986.

50. Канторович Л.В. О методе Ньютона. Труды математич. ин-та им. В.А.Стеклова, 1949, вып. 28, с. 63.

51. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы обработки наблюдений. М.: «Физ.мат.гиз.», 1958, 333 стр.

52. Sitarski G. Solution of the Adonis problem. Acta Astron. , 1979, 29, 3, p.413.

53. Батраков Ю.В. Промежуточные орбиты, аппроксимирующие начальный участок возмущенного движения. Бюлл. ИТА, 1981,15, 1, стр.1.

54. Bettin R. Н. Astronautical guidance. McGraw-Hill Book Company, 1964, 447 p.

55. Herget P. Outer satellites of Jupiter. Astron. J., 1968, 73, p. 737.

56. Астрономический ежегодник (гл.ред.В.К.Абалакин). 1990, том 71.-Л-д, "Наука".

57. Справочное руководство по небесной механике и астродинамике (под. ред. Дубошина). М.: "Наука", 1976, 864 стр.

58. Standish Е.М. The Observational Basis for JPL's DE200, the Planetary Ephemerides of the Astronomical Almanac. A&A, 1990, 233. pp. 252-271.

59. Е.Штифзль , Г.Шейфеле. Линейная и регулярная небесная механика. М.: "Наука", 1975, 304 стр.

60. Брумберг В.А. 1972. Релятивистская небесная механика.-М.: "Наука", 382 стр.

61. Chodas P.W., Yeomans D.K. The orbital motion and impact circumstances of Comet Shoemaker-Levy 9. personal communication, 1996, 30 p.

62. Encrenaz Th. The planet Jupiter. The Astron.&Astroph.Rewiew, 1999, 9, 3-4, pp.171— 220.

63. Kamoun P. et all. Radar detectability of comets. In.: Comets fed. L.L.Wilkening), 1981, 288-296.

64. Spinrad H. Spectroscopy of Comrt P/Encke in 1980-81. JPL Report, 1981.

65. Fay T.D., Wisniewski W. The light curve of the nucleus of Comet D'Arrest. Icarus, 1978, 34, pp.1-9.

66. Шульман Л.М. Ядра комет. M. "Наука", 1987, 232 стр.

67. Whipple F.L. Rotation of comet nuclei. -In: Comets (ed. L.L.Wilkening), 1983, 227-250.

68. Sekanina Z. Procession model for the nucleus of periodic comet Kopff. Astron. J., 1984,90, pp. 1573-1586.

69. Чернетенко Ю.А. Движение кометы Энке. 1992. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук. ГАО РАН. СПб.

70. Meadows V., Crisp D., Barnes J. et all. AAT observations of the SL9 fragment C, D, G, K, N,R,V and W impacts with Jupiter: lightcurves and imaging. Icarus, 2001, 152, 2, 366383.

71. Sekanina Z.,Yeomans D.K. Orbital motion, nucleus precession, and splitting of periodic comet Brooks 2. Astron. J.,1985, 90, pp.2335-2352.

72. Hill R. Possible jovian impact candidates in the first half of the 20th century. J.Assoc.Lunar Planet.Obs., 1995, 38(4).

73. Давыдов В.Д. Комета Шумейкеров-Леви 9: возможен еице один сюрприз (варианты истории орбиты с критериями проверки). Астрономический вестник, 1997, 31, 6, стр.526-532.

74. Sitarski G. Motion of Comet D/Shoemaker-Levy 9 before the breakup. Acta Astron., 1995, 45, 2, pp. 419-428.

75. Marzari F., Farinella P., Vanzani V. Are Trojan collisional families a source for short-period comets? Astr. and Astroph., 1995, 299, pp.267-276.

76. L.A.M.Benner, W.B.McKinnon. On the orbital evolution and origin of comet Shoemaker-Levy 9. Icarus, 1995, 118, 1, pp. 155-168.

77. Kary D.M., Dones L. Capture statistics of short-period comets: Implications for comet Shoemaker-Levy 9. Icarus, 1996,121, 2, pp.207-224.

78. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980, 279 стр.

79. Opik Е. G. Comments on Lunar origin. Irish. Astron. J., 1972, 10, p. 190.

80. Carusi A., Valsecchi G.B., Greenberg R. Celest. Mech. Dyn. Astron., 1990, 49, 111-131.

81. Battlo V. Study of a particular Model of Encounter Between a Comet and a Planet. Cel.Mech. and Dyn.Astron., 1998/1999, 71, 3, pp.191-201.

82. Encke J.F. Uberden Kometen von Pons. Math. Abb. Acad. d. Wiss.,1859, Berlin.

83. Kamienski M. Uber die Bawagung des Kometen Wolf 1 in dem zeitraume 1884-1919. Acta Astron., 1933, 3, p.1.

84. ЭЗ.Дубяго А.Д. Движение короткопериодической кометы Брукса 2 с 1883 по 1946 гг-Уч. записки Казанск. унив., 1950, 110, 8, стр.5.

85. Marsden В., Sekanina Z., Yeomans D. Comet and nongravitational forces. V., Astron. J., 1973, 78, 2, pp.211-225.

86. Delsemm A.H. An analytic approximation of dependence on distance for vaporization of comets. Univ. of Toledo. 1972.

87. Marsden B. Comet and nongravitational forces. Astron. J., 1969, 74, 5, pp.720-734.

88. Беляев H.A., Чернетенко Ю.А. Сопоставление двух методов учета негравитационных сил в движении комет. Бюлл. ИТА, 1979, 14, стр.455-460.

89. Yeomans D.K., Chodas P.W. An assymetric outgassing model for cometary nongravitational accelerations. Astron. J., 1989, pp. 1083-1093.

90. Медведев Ю.Д. Эффекты сублимации в орбитальном и вращательном движении кометного ядра. Диссертация на соискание ученой степени кандидата фйз.-мат. наук. Л-д. 1986.

91. Z.Sekanina, P.W.Chodas, D.K. Yeomans. Tidal disruption and the appearance of periodic comet Shoemaker-Levy 9. Astron.Astrophys., 1994, 289, pp.607-636.101 .Энциклопедия "Физика космоса" (гл.ред.РАСюняев). М.:"Сов. энциклопедия", 1986, 783 стр.

92. Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Релятивистская астрофизика М., 1967.

93. Kozai J.,Kinoshita Н. Effect of motionof the equatorial plane on the orbital elementsof an Ea-rth satellite. Celest. Mech., 1973, 7, 3, p.365.

94. Ю4.Поляхова E.H. Космический полет с солнечным парусом.-М."Наука",1986, 304 стр.

95. Ю5.Бордовицына Т.В. Современные численные методы в задачах небесной механики. М.:"Наука", 1984, 132 стр.

96. Poynting J.H. Radiation in the Solar Sistem: its Effect on Temperature and its Pressure on small Bodies. R.S.Proc., 1903, 72, 265, pp.525-529.

97. Robertson H. Dynamical effect of radiation in the Solar Sistem. Mon. Not. Roy. Astr. Soc., 1937, 97, pp.423-441.

98. Wyatt S., Whipple F.L. The Poynting-Robertson effect on meteor orbits. Astrophys. J., 1950,3,1, pp. 134-141.

99. Куликова H.B., Мышев A.B., Пивненко E.A. Космогония малых тел. 1993, стр.52-56.

100. Grun Е. Dynamics of interplanetary dust. Publ. Astron. Inst. Czechosl. Acad. Sci., 1987, pp.257-263.

101. Радзиевский В.В. О влиянии анизотропности переизлучения солнечной радиации на орбитальное движение астероидов и метеоритов. Астр, жур., 1978, 29, 2, стр. 162-170.

102. Мартынов. Курс практической астрофизики. М., 1960, 508 стр.

103. З.Морозов В.П. Курс сферической геодезии. -М.:"Недра", 1969, 304 стр.

104. Шульман Л.М. Пойнтинга-Робертсона эффект. М.: Большая Российская энциклопедия, том 4, 1994, стр.5.115. http://ssd.jpl.nasa.gov/satprops.html