Крымское обозрение малых планет тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.01 ВАК РФ

^ 99

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ АСТРОНОМИИ

% 33 правах рукописи

521.9+523.44

Черных Николай Степанович КРЫМСКОЕ ОБОЗРЕНИЕ МАЛЫХ ПЛАНЕТ

Специальность 01.03.01 Астрометрия и небесная механика

ДИССЕРТАЦИЯ в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Санкт-Петербург 1999

Работа выполнена в Крымской астрофизической обсерватории (Крым. п. Научный)

Официальные оппоненты:

1 ОСУДАРСГВ?. д

-С.

Доктор физико-математических наук А. А. Киселев

Доктор физико-математических наук

профессор

К. В. Холшевников

Доктор физико-математических наук

профессор

К. И. Чурюмов

Ведущая организация: Государственный астрбномический институт им. П. К. Штернберга, МГУ, г. Москва

Защита диссертации состоится "¿•/"Мй/^Я 1999 г. в/

мин

на заседании Диссертац диссертаций на соискание \ прикладной астрономии Р. .

.Отзывы на диссертации совета.

С диссертацией мс прикладной астронома '

сор- -я Д-200.06.01 по защите ■ .и. ог>- чаук при Институте

,П7, наб. Кутузова, 10)

хертационного

,<е Института

Диссертация разос/

Ученый секретарь Доктор физ.-мат наук

Т. Байкова

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

Данная работа является итогом тридцатилетнего ряда позиционных наблюдений малых планет, выполненного под руководством автора в Крымской астрофизической обсерватории. В исследовании малых планет астро-метрические наблюдения играют исключительно важную роль. Измеренные а результате наблюдений точные положения служат фундаментом определения орбит и построения теорий движения малых планет, основой исследования кинематики и динамики этих объектов. Изучение структуры пояса астероидов, статистики составляющих его тел, эволюционных процессов в поясе малых планет — эти и многие другие исследования тоже в конечном счете опираются на результаты астрометрических наблюдений. Астрометрическое обеспечение является непременным условием ведения эфемеридной службы, которая дает информацию о текущем положении каталогизированных астероидов на небе и позволяет найти интересующий наблюдателя объект в поле зрения телескопа при астрофизических и других исследованиях. Программы регулярных позиционных наблюдений малых планет дают открытия новых объектов, являясь источником непрерывного роста числа известных астероидов. Лишь отдельные из ныне известных малых планет были найдены попутно при наблюдениях других объектов, а основная масса открыта в результате целенаправленных обзорных астрометрических программ. Важной задачей обзорных наблюдений являются поиски астероидов и комет, пересекающих орбиту Земли и представляющих потенциальную опасность вследствие возможности столкновения их с Землей. Непрекращающиеся открытия астероидов с необычными орбитальными характеристиками свидетельствуют о том, что в Солнечной системе, в поясе малых планет и за его пределами, имеется немало уникальных объектов, которые представляют особый интерес с точки зрения исследования физики, динамики и космогонии планетной системы/Поэтому так важны наблюдения уже открытых малых планет и поиски новых В связи с этим программа регулярных фотографических наблюдений малых планет, организованная в свое время в Крымской астрофизической обсерватории и уепешно функционирующая на протяжении трех десятилетий, является актуальной и важной. Актуальным является и анализ результатов полученного фотографическогообзора, одного из самых полных за всю историю исследований малых планет.

С

ч-

<,

/

/

и

Основными целями диссертации является:

• обобщение методики фотографических наблюдений малых планет, отражающей тридцатилетний опыт работы автора в этой области наблюдательной астрономии;

• анализ полученных за три десятилетия результатов позиционных наблюдений малых планет;

• анализ каталога ненумерованных астероидов, открытых в ходе ведения программы;

• исследование статистических особенностей открытых новых малых планет, получивших постоянные номера.

Научная новизча

Программа регулярных фотографических позиционных наблюдений малых планет в Крымской астрофизической обсерватории, начатая автором в 1963 г. и выполняемая им совместно с группой сотрудников Института теоретической астрономии, была первой в СССР астероидной обзорной программой такого масштаба. До сих пор ей нет аналога в пределах стран СНГ. По масштабам и нолноте она оказалась одной из ведущих среди национальных программ международной службы наблюдений малых планет:

Новыми результатами наблюдательной программы и проведенных исследований являются:

• получение более 60 ООО точных положений малых планет, в результате чего наблюдениями охвачено около 80% всех каталогизированных объектов;

• открытие свыше 15 ООО ненумерованных астероидов; из которых свыше 1000 обеспечены необходимыми рядами наблюдений и получили постоянные номера;

• открытие двух новых комет: кометы Смирновой-Черных 1975 VII, принадлежащей семейству Юпитера, и кометы Черных 1978 IV из семейства Сатурна;

• методика наблюдений и редукционной обработки наблюдательных материалов, разработанная применительно к особенностям используемого астрографа, измерительного и другого оборудования, компьютерного и каталожного оснащения; обсерватории;

• анализ наблюдений и открытий новых малых планет — основных результатов тридцати лет функционирования наблюдательной программы.

Практическая ценность работы

Обсуждаемая наблюдательная программа предпринималась с целью ас-трометрической поддержки работ И'ГА по эфемеридному обеспечению меж-

дународной службы малых планет в рамках Комиссии 20 MAC. Создание ее в условиях начала шестидесятых годов, когда активность наблюдений малых планет упала во всем мире, было насущной необходимостью. Крымские наблюдения позволили улучшить орбиты многих малых планет и повысить точность данных, публикуемых в ежегодниках ИТА "Эфемериды малых планет". В результате наблюдений было переоткрыто несколько утерянных малых планет. Открыто большое число новых малых планет, многие из которых получили постоянные номера, а остающиеся ненумерованными служат своеобразным резервом будущих открытий. Полученный в результате тридцатилетнего ряда непрерывных наблюдений каталог положений, охватывающий большую часть известных малых планет и заметный процент объектов еще не занумерованных, является ценным исходным материалом для современных и будущих улучшений элементов орбит и теоретических исследований.

Методы наблюдений, редукционной обработки материалов и всей организации этого производства, выработанные в процессе длительного ведения наблюдательной программы, имеют практическую ценность и могут послужить образцом при организации наблюдений малых планет на других обсерваториях.

1026 малых планет, открытых в Крымской обсерватории и занумерованных к ноябрю 1998 года, составляют более десятой части всего числа каталогизированных планет. Открытие такого большого числа новых объектов в определенной степени увеличивает базу статистических исследований астероидов, расширяет наши представления о структуре и населенности пояса малых планет.

Анализ статистических особенностей массива открытых малых планет позволяет обнаружить свойственные материалам каждой обсерватории проявления наблюдательной селекции и понять их источники.

Своеобразным "попутным продуктом" программы наблюдений астероидов было открытие двух новых комет: кометы Смирновой - Черных 1975 VII и кометы Черных 1978 IV, отличающихся интересными особенностями движения в вековом масштабе времени.

Достоверность результатов

Точность определяемых положений малых планет контролируется известными методами фотографической астрометрии и анализом уклонений наблюдений при вычислении орбит.

Результаты крымских астрометрических наблюдений с самого начала использовались и по настоящий день используются для определения и улучшения элементов орбит малых планет в ИТА (теперь И ПА РАН) и Международном центре малых планет при С митсоновской обсерватории в США.

Крымские результаты неизменно получали высокую оценку в материалах Комиссии 20 Международного Астрономического Союза (Marsden, 1979, 1982,1994,1996; Roemer, 1985). Достижения крымской программы, большое научное и практическое значение получаемых ею результатов неоднократно отмечались в материалах всесоюзных конференций по малым телам Солнечной системы и в решениях Пленумов Астросовета АН СССР.

Достоверность исследований статистических особенностей открытых в Крыму новых малых планет подтверждается сравнением с результатами открытий других обсерваторий и результатами исследований других авторов.

Апробация работы

Основные результаты представленной работы докладывались:

• на заседаниях Лаборатории экспериментальной астрофизики КрАО и на Ученом совете КрАО, ''

0 на заседаниях отдела малых планет ЙТА,

• на многочисленных конференциях, проходивших в ИТА (1980, 1987,1989, 1991,1-994,1995,1997);

° на всесоюзных конференциях по физике и динамике комет и астероидов в Киеве (1976,1991);

° на всесоюзной конференции молодых исследователей комет и астероидов, КрАО,(1977); ,

• на пленуме Астросовета в Баку (1984);

• на научных конференциях Латвийского университета, Рига, (1980. 1987 и

1991);

• на всесоюзных конференциях по физике й динамике малых тел, Душанбе, (1982. и 1987);

"8 на совещании Рабочей Группы "Динамика малых планет, комет и спутников", Вологда, (1988);

• на II Бредйхинских чтениях, Николаев, (1986) и III Бредихинских чтениях, Пулково, (1989);

° на юбилейной конференции астрономической обсерватории Одесского ■ университета, Одесса, (1996),

8 а также на международных конференциях: ■

• на Коллоквиуме 22 MAC "Астероиды, кометы, метеорная материя ", Ницца (Франция),! 972;

' на международной конференции "Астероиды, кометы, метеоры", Уппсала (Швеция), 1988;

ф на международной конференции "Астероиды, кометы, метеоры IV", Флаг-стафф (США), 1991;

• на международной конференции "Астероиды, сближающиеся с Землей", Сан Хуан Капистрано (США), 1991;

• на международном рабочем совещании "Начало Космической стражи", Вулкано (Италия), 1995;

• на Симпозиуме 160 MAC "Динамика и астрометрия естественных и искусственных небесных тел", Познань (Польша), 1996.

Вклад автора

Автору принадлежит организация программы наблюдений, научное руководство программой, разработка методики наблюдений и редукционной обработки, непосредственное участие в наблюдениях, анализ наблюдений и открытий, анализ статистических особенностей массивов новых малых планет.

По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ и тезисов докладов, а также свыше 80 сводок результатов астрометрических наблюдений малых планет.

В статье Н. С. Черных и Л. И. Черных (1975) автору принадлежит постановка задачи, выполнение основной части исследований, анализ результатов и выводы, а также текст статьи. В работе (Bowell, Chernykh and Marsden, I9á9) участие автора заключалось в подготовке информации о результатах 25 лет наблюдений астероидов в КрАО. Остальные коллективные статьи целиком написаны автором.

Автором выполнено более 30% всех наблюдений и открыто свыше 40% новых малых планет, открыта комета 1978 IV; комета 1975 VII открыта совместно с Т. М. Смирновой.

На защиту выносится:

1. Методика позиционных наблюдений малых планет, разработанная автором применительно к конкретным условиям обсерватории и особенностям используемого технического оснащения.

2.Астрометрические результаты организованной автором и выполняемой под его руководством и при его личном участии программы наблюдений малых планет на двойном 40-см астрографе Крымской астрофизической обсерватории. Каталог наблюдений содержит более 60 тыс. положений и охватывает около 80% всех малых планет с постоянными номерами и значительное число ненумерованных объектов.

З.Открытие большого числа новых малых планет.

4.Результаты статистического анализа орбит открытых малых планет.

Содержание работы

1. Организация наблюдений малых планет в КрАО

В 1948 году решением Исполкома Международного астрономического союза на Институт теоретической астрономии АН СССР были возложены функции международного центра эфемеридного обеспечения малых планет (Самойлова-Яхонтова, 1950). Для контроля точности вычисляемых эфемерид и улучшения ненадежных орбит необходимы астрометрические наблюдения. Однако положение в области наблюдений малых планет с середины пятидесятых годов стало ухудшаться во всем мире. В СССР малые планеты наблюдала одна только Симеизская обсерватория (Неуймнн, 1934), а в 1953 году и она прекратила наблюдать их. Вскоре прекратилась Гейдельбергская программа, которая продолжалась свыше пятидесяти лет и давала основную часть мирового объема измерений точных положений и. открытий малых планет. Затем одна за другой прекратили наблюдать малые планеты обсерватории Уккль, Ницца и Турку. Новая программа наблюдений малых планет, начатая в 1949 году обсерваторией Гетс-Линк (США), в 1961 году уже закончилась. Общее число наблюдений и открытий малых планет в мире упало в несколько раз. В то время еще продолжал сказываться урон, нанесенный службе малых планет II мировой войной (Черных Н. С., Черных Л. И., 1997), и число малых планет, орбиты которых нуждались в улучшении, достигало 10%.

Необходимость организации отечественной службы наблюдений малых планет неоднократно отмечалась на астрометрических и других конференциях того времени, но ни одна из советских обсерваторий не брала на себя такую работу.

В 1963 году на просьбы ИТА согласием ответила дирекция Крымской обсерватории. Вести наблюдения малых планет в Крыму дирекция ИТА предложила автору, который был тогда аспирантом ИТА. В сентябре 1963 года он был зачислен в штат КрАО и приступил к наблюдениям (Черных И. С., 1965). В конце 1964 года в штат И'ГА были приняты два сотрудника для постоянной работы в Крыму, затем число крымских сотрудников ИТА возросло до четырех. С этого времени крымская программа наблюдений малых планет ведется совместными силами ИТА и КрАО при научном и методическом руководстве автора.

В истории наблюдений малых планет это будет, вероятно, последний фотографический обзор такого крупного масштаба, В наблюдательной астрономии на смену фотопластинкам приходят твердотельные электронно-оптические приемники изображений — ПЗС матрицы. Массовые фотогра-

фические наблюдения малых планет в КрАО на этом фактически завершены. В дальнейшем наблюдения будут вестись с помощью ПЗС камеры.

В последнее время произошли изменения и в организационной основе этой коллективной работы: в связи с реорганизацией ИТА и включением его в состав Института Прикладной Астрономии (ИПА) бывшие сотрудники Крымской группы ИТА стали сотрудниками КрАО, и далее эта наблюдательная программа будет выполняться КрАО в сотрудничестве с ИПА РАН.

2, Исследование астрографа

2.1. Телескоп и его характеристики

Для наблюдений малых планет нами применяется двойной 40-см астрограф, построенный известной германской фирмой "Карл Цейсс" в Йене в годы II мировой войны и установленный в Крымской астрофизической обсерватории в 1949 году.

Астрограф имеет две параллельно установленные и жестко между собой связанные камеры на монтировке немецкого типа с ломаной колонной. Камеры снабжены четырехлйнзовыми объективами Зоннефельда с входным отверстием 40 см и фокусным расстоянием 160 см. Объективы имеют фотографическую коррекцию и рассчитаны на использование несенсибилизиро-ванных фотопластинок. В верхней (при положении — камеры к западу от колонны) установлен объектив №16480 (в дальнейшем— объектив I), в нижней -— объектив № 16943 (в дальнейшем — объектив II).

Фокусировка' осуществляется перемещением кассетного тубуса камеры системой трех винтовых пар с общим приводом от рукоятки. Фокусировоч-ная шкала имеет нониус с ценой деления 0.1 мм. Кассетодержатель каждой камеры имеет возможность установки кассеты по позиционному углу. Формат кассет 30x30 см. Для пластинок меньших размеров имеется набор вкладышей. Затвор камеры установлен внутри трубы перед кассетой и состоит из двух полудисков, откидывающихся к стенкам трубы. :

Объектив гида имеет диаметр 15 см и фокусное расстояние 225 см. Первоначально установленный на гиде микрометр (впоследствии замененный автором на более точный) имел два взаимно перпендикулярных винта с шагом 2 мм и ценой деления барабана Г'.84. С окуляром £ =10 мм гид имеет увеличение 225х и поле зрения И'.

Телескоп имеет две системы координатных кругов: наружные грубые круги с делениями через 5 минут на часовом круге и 1 градус на круге склонения, а также более точные внутренние круги, позволяющие делать наведение с точностью до долей минуты дуги. Часовой механизм телескопа состоит из электродвигателя постоянного тока, центробежного регулятора системы

Мейе