Физика космоса
Труды 49-й Международной студенческой научной конференции Екатеринбург, Россия 27—31 января 2020 г.
Покупка
Тематика:
Космогония. Космология
Издательство:
Издательство Уральского университета
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 265
Дополнительно
Вид издания:
Материалы конференций
Уровень образования:
ВО - Магистратура
ISBN: 978-5-7996-2935-9
Артикул: 800380.01.99
Доступ онлайн
800 ₽
В корзину
В сборнике представлены доклады и сообщения студенческой научной конференции, которая ежегодно проводится в Астрономической обсерватории Уральского федерального университета. Цель конференции — обобщить достижения в области астрономии и астрофизики и способствовать формированию навыков и способностей молодых исследователей. Сборник предназначен для профессиональных астрономов и физиков, студентов и аспирантов соответствующих специальностей.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Магистратура
- 03.04.02: Физика
- ВО - Специалитет
- 03.05.01: Астрономия
- 03.05.02: Фундаментальная и прикладная физика
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Ɍɪɭɞɵ ɣɆɟɠɞɭɧɚɪɨɞɧɨɣ ɫɬɭɞɟɧɱɟɫɤɨɣɧɚɭɱɧɨɣɤɨɧɮɟɪɟɧɰɢɢ ɹɧɜɚɪɹ±ɹɧɜɚɪɹɝ
Министерство на уки и высшего образования Р оссийск ой Федерации Уральский федеральный университет имени первого Президент а Р оссии Б. Н. Ельцина Ф И З И К А К О С М О С А Тру ды 49-й Междунаро дной сту денческ ой на учной к онференции Ек атеринбург , Р оссия 2731 январ я 2020 г . Ек атеринбург Издательство Уральск ого университет а 2020
У ДК 52(063) Издаетс я по решению Ф503 орг анизационного к омитет а к онференции Р едк оллегия: Э. Д. Кузнецов (ответственный редактор), Д. З. Вибе (Институт астрономии Р АН), А. Б. Островский, С. В. Салий, А. М. Соболев (Уральский федеральный университет), К. В. Холшевник ов (Санкт-Петербургский госу дарственный университет), Б. М. Шу стов (Институт астрономии Р АН) Физик а к осмоса : тр. 49-й Междунаро д. сту д. на уч. к онф., Ек атеринбург , Р оссия, 2731 янв. 2020 г . Ек аФ503 теринбург : Изд-во Урал. ун-т а, 2020. 265 с. ISBN 9785-7996-2935-9. Т ек ст электронный. ISBN 978-5-7996-293 5-9 DOI 10.15826/B978-5 -7 99 6-2 93 59.0 0 В сборник е предст авлены доклады и сообщения сту денческ ой на учной к онференции, к оторая еж его дно прово дитс я в Астрономическ ой обсерватории Уральск ого федерального университет а. Цель к онференции обобщить достиж ения в области астрономии и астрофизики и способствовать формированию навык ов и способностей моло дых исследователей. Сборник предназна чен для профессиональных астрономов и физик ов, сту дентов и аспирантов соответствующих специальностей. У ДК 52(063) ISBN 978-5-7996-2935 -9 ⃝ Уральский федеральный университет , 2020
ФИЗИКА К ОСМОСА 49-я МЕЖДУНАРО ДНАЯ СТУ ДЕНЧЕСКАЯ НА УЧНАЯ К ОНФЕРЕНЦИЯ Орг анизаторы МИНИСТЕРСТВО НА УКИ И ВЫСШЕ О ОБР АЗОВАНИЯ РОССИЙСК ОЙ ФЕДЕР АЦИИ Междунаро дная общественная орг анизация ¾А СТРОНОМИЧЕСК ОЕ ОБЩЕСТВО¿ УР АЛЬ СКИЙ ФЕДЕР АЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра астрономии, гео дезии, эк ологии и мониторинг а окруж ающей среды Астрономическ ая обсерватория Ек атеринбург , Р оссия 2731 январ я 2020 г . Орг анизационный к омитет Э. Д. Кузнецов (председатель, Уральский федеральный университет), А. М. Соболев (заместитель председателя, Уральский федеральный университет), Д. З. Вибе (Институт астрономии Р АН), А. Б. Островский (Уральский федеральный университет), С. В. Салий (Уральский федеральный университет)
Программный к омитет А. М. Соболев (председатель, Уральский федеральный университет), А. Б. Островский (заместитель председателя, Уральский федеральный университет), Д. З. Вибе (Институт астрономии Р АН), И. И. Зинченк о (Институт прикладной физики Р АН), Э. Д. Кузнецов (Уральский федеральный университет), О. К. Сильченк о ( осу дарственный астрономический институт им. Штернберг а, М У), К. В. Холшевник ов (Санкт-Петербургский госу дарственный университет), Б. М. Шу стов (Институт астрономии Р АН) Жюри к онкурса сту денческих на учных работ Д. З. Вибе (председатель, Институт астрономии Р АН), Т . Ю. алушина (Т омский госу дарственный университет), А. Б. Островский (Уральский федеральный университет), В. Ш. Шайду лин (СанктПетербургский госу дарственный университет) О. С. Угольник ов (Институт к осмических исследований Р АН) Финансовая по ддер жк а От дел по делам моло дежи администрации Окт ябрьск ого района г . Ек атеринбург а Уральский федеральный университет имени первого Президент а Р оссии Б. Н. Ельцина
Обзорные лекции
DOI 10.15826/B978-5-7996-29 35 -9.01 ОРБИТ АЛЬНЫЕ И ВЕК ОВЫЕ РЕЗОНАНСЫ В ДВИЖЕНИИ А СТЕРОИДОВ, СБЛИЖАЮЩИХ СЯ С ЗЕМЛЕЙ Т . Ю. алушина Т о мский государственный университет Данная работ а посвящена орбит альным и век овым резонансам в динамик е астероидов, сближ ающих с я с Землей (А СЗ). Р ассмотрены основные резонансные х арактеристики орбит альных и апсидально-но дальных резонансов, предст авлена мето дик а их выявления. На примере движ ения нек оторых астероидов пок азано взаимное влияние резонансов и тесных сближ ений. Приведен краткий обзор последних исследований динамики А СЗ в окрестности орбит альных и век овых резонансов. MEAN MOTION AND SECULAR RESONANCES IN THE MOTION OF NEAR-EARTH ASTEROIDS T. Yu. Galushina Tomsk State University The paper deals with mean motion and secular resonances in the nearEarth asteroids’ (NEA) dynamics. It is considered main resonance characteristics of mean motion and apsidal-nodal resonances, technique of them determination is presented. We showed the mutual influence of resonances and close approaches on some asteroid motion examples. It is presented a brief review of recent studies of NEA dynamics near mean-motion and secular resonances. Введение Движ ение астероидов, сближ ающих с я с Землей (А СЗ), важно изучать по р яду причин: с практическ ой точки зрения для решения проблемы астероидной опасности [1, 2℄, с теоретическ ой для понимания эволюции Солнечной системы [3℄. Динамик а А СЗ испытывает существенное влияние т аких явлений, к ак орбит альные и век овые резонансы. При этом в зависимости от различных у словий ⃝ алушина Т . Ю., 2020 6
резонансы могут к ак ст абилизировать орбиту , тем самым предотвращая сближ ения и столкновения с планет ами [4℄, т ак и, наоборот , приво дить к существенному ее изменению. Про х о ждения вблизи возмущающих тел, в свою очередь, могут способствовать вх о ду или вых о ду из резонансов. Р ассмотрим эти важные особенности движ ения более по дробно. Орбит альный резонанс Орбит альный резонанс предст авляет собой соизмеримость перио дов астероида и большой планеты. Иными словами, мо жно ск азать, что астероид и планет а движутс я в орбит альном резонансе, если отношения их перио дов (или средних движ ений) близк о к отношению целых чисел. Яркую демонстрацию орбит ального резонанса, в частности, предст авляют астероиды, чьи орбит альные перио ды примерно в два раза меньше перио да Юпитера. Одним из т аких объектов являетс я 437994 2003 UL12 (рис. 1). Перигелий орбиты астероида лежит в окрестности орбиты Земли, а в афелии он пересек ает орбиту Юпитера (в проекции на плоск ость эклиптики). Очевидно, что единственный способ выжить на т ак ой орбите избег ать сближ ений с гиг антом благо дар я резонансу . На рис. 1, а пок азано поло ж ение Юпитера и астероида в момент про х о ждения им афелия. Р езонансный х арактер движ ения наиболее наг лядно пок азывает система к оор динат , вращающаяс я с уг ловой ск оростью Юпитера. На рис. 1, б предст авлена орбит а астероида на интервале времени примерно 1 000 лет . Юпитер непо движ ен, и ясно видно, к ак рассматриваемый объект избег ает встречи с планетой. Здесь и далее во вращающейс я системе к оор динат тонкими линиями пок азаны средние рассто яния до планет . Все на чальные данные взяты из к ат алог а Э. Боуэлла на июнь 2019 г . [5℄, вычисления выполнены с помощью программного к омплек са ИДА [6, 7℄. Использована мо дифицированная версия, к оторая позволяет автоматизировать процесс построения график ов и использовать нейронные сети для классифик ации резонансов. Перейдем от к а чественного описания резонанса к к оличественному . В к а честве основных резонансных х арактеристик традиционно рассматриваютс я резонансная щель и критический аргумент . Если существу ет соизмеримость средних движ ений астероида и планеты, то к онфигурация данной системы х арактеризу етс я перио дичностью. В этом случае взаимные возмущения, обу словленные 7
ɚ) ɛ) Рис. 1. Астероид 437994 2003 UL12: проекция орбиты астероида и больших планет в непо движной (а) и вращающейс я с уг ловой ск оростью Юпитера (б) системах к оор динат к онфигурацией системы, бу дут иметь о дин и тот ж е перио д, что у силивает возмущения [8℄. У силение возмущений проис х о дит в момент соединения астероида и планеты, поэтому основным являетс я выраж ение для долготы соединения, следовательно, критический средние долготы астероида и j -й , г де λ0 , λj (резонансный) аргумент бу дет иметь вид β = k0λ0 −kjλj −(k0 − −kj)ω0 −(k0 −kj)Ω0 долгот а вос х опланеты; ω0 аргумент перицентра астероида; Ω0 дящего узла астероида. В к а честве еще о дной резонансной х арактеристики использу етс я произво дная критическ ого аргумент а т ак называемая резонансная щель. Поск ольку аргумент перицентра и долгот а вос х о дящего узла меняютс я существенно медленнее средней долготы орбиты астероида, то для упрощения их произво дными мо жно пренебречь. Сог ласно работе [9℄ бу дем счит ать, что астероид движ етс я в α-резонансе kj/k0 есть малая величина. Здесь n0 с j -й планетой, если α = k0n0 −kjnj средние движ ения соответственно астероида и j -й планеты, k0 , nj целые числа. Величину α бу дем называть резонансной поло, kj . сой или ¾щелью¿ , а по д пор ядк ом резонанса бу дем понимать число k = k0 + kj 8
В общем случае у добно первона чальный отбор резонансных объектов осуществлять на основе зна чений резонансной щели, а потом исследовать поведение критическ ого аргумент а для выбранных астероидов. Если аргумент испытывает к олебания на всем интервале исследований, то мо жно говорить о наличии резонанса. В случае цирку ляции резонанс отсутству ет . Однак о возмо жны и промежуточные варианты, к ог да цирку ляция сменяет либрацию или наоборот . Т ак ое поведение свидетельству ет о неу стойчивом резонансе. В случаях к ог да классифик ация по критическ ому аргументу и резонансной щели ок азываетс я нео днозна чной, у добно привлек ать третью х арактеристику т ак называемый фазовый портрет , а именно орбит альную эволюцию в к оор динат ах e cos β и e sin β [3℄. Если полученная кривая о хватывает на чало к оор динат , то мы имеем дело с цирку ляцией, в противном случае с либрацией. В к а честве еще о дного примера резонансного движ ения рассмотрим астероид 2012 US68 (рис. 2). В перигелии он зах о дит внутрь орбиты Меркурия (q = 0.11 а. е.), а в афелии приближ аетс я к орбите Юпитера (Q = 4.90 а. е.). Р езонанс 3/1 Юпитером защищает астероид от сближ ений с планетой. На рис. 3 пок азаны эволюция резонансной щели (а) и критическ ого аргумент а (б), фазовый портрет (в), а т акж е сближ ения с Меркурием (г), Венерой (д), Землей (е) и Марсом (ж) на интервале времени (2000 г ., 6000 г .). На всем интервале исследования астероид движ етс я в у стойчивом орбит альном резонансе, но в бу дущем тесные сближ ения с планет ами земной группы приво дят к увеличению амплиту ды либрации резонансных х арактеристик. Кроме того, 2012 US68 движ етс я в окрестности резонанса 1/4 Землей, но не перех о дит через зна чение точной соизмеримости, критический аргумент цирку лиру ет; т ак ое резонансное соотношение не мо ж ет служить защитным мех анизмом от сближ ений. При исследовании движ ения небесных тел необ х о димо принимать во внимание т ак ой важный вопрос, к ак выбор мо дели сил [10℄. Для объектов, по дх о дящих близк о к Солнцу , имеет смысл оценить влияние эффект а Ярк овск ого. Сог ласно нашим исследованиям трансверсальное у ск орение, обу словленное действием рассматриваемого а. е./сут . По алэффект а, для 2012 US68 сост авляет A2 = 4.6 · 10−13 горитму , приведенному в [11℄, данное зна чение соответству ет изменеа. е./млн лет . На интервале нию большой полу оси da/dt = −3.8·10−3 а. е., что пор ядк а тыс ячи лет смещение сост авит da/dt = −3.8 · 10−6 нах о дитс я на пределе точности определения параметров орбиты и 9
Доступ онлайн
800 ₽
В корзину