Поляризационные наблюдения комет.
(обзор)
Впервые поляризационные наблюдения кометы 1819 11 было проведено Араго в присутствии Гумбольта, Матий и астронома Бувера , которые могли убедиться в неравномерной силе света в полярископе , когда на него падал свет от кометы [ 1 ]. Когда полярископ направлялся на звезду альфа-Auriga ( созвездие Возничий ), то в нем не замечалось изменений интенсивности света.
В 1835 г. Араго наблюдал при помощи полярископа комету 1835 111 Галлея, в 1843 г. яркую комету 1843 1, однако он не обнаружил наличия поляризации её излучения [ 1 ]. Анализируя свои наблюдения, Араго сделал заключение : " ... Из совокупности этих наблюдений можно заключить, что свечение кометы не полностью состоит из излучения , имеющего свойства отраженного и поляризованного света, т.е. идущего от Солнца. Нельзя утверждать, что кометы светят только собственным светом. Действительно, излучая собственный свет, тела теряют из-за этого свойства отражать чужой свет.... " [ 2 ].
В 1853 г. Шмидтом были проведены поляриметрические наблюдения кометы 1853 111, которые привели его, как и Араго , к мысли, что большая часть излучения кометы поляризована. В наблюдениях Араго и Шмидта определялось лишь наличие поляризации излучения комет, но не обращалось внимания на положение плоскости поляризации. По настоянию Брюстера, последующие поляризационные наблюдения комет сопровождались определением плоскости поляризации. Уже через несколько лет при появлении кометы 1858 У1 наблюдатели обратили внимание на положение плоскости поляризации. Эри, Кристи, Брукс и другие наблюдавшие эту комету на различных обсерваториях, пришли к единодушному мнению, что свет кометы был поляризован, причем плоскость поляризации была ориентирована вдоль хвоста кометы [ 2 ]. Кроме того было показано, что комета отражает солнечный свет.
Наблюдая комету 1861 11, Секки нашел, что хвост и кома сильно поляризованы, хотя само ядро кометы не обнаружило никаких следов поляризации. Однако через несколько дней свет ядра кометы стал также поляризованным [ 3 ].
Комета 1862 111 до конца наблюдений ( 26 июля-28 августа ) не обнаруживала следов поляризации в ядре, однако кома была сильно поляризована [ 3 ].
Хорошие поляризационные наблюдения провел Райт для комет 1881 111 и 1881 1У [ 4 ]. Для первой из них он нашел, что в некоторых точках хвоста имеется одинаковая с головой величина поляризации, достигающая 23%, однако по мере увеличения расстояния от головы кометы величина поляризации растет. Во время наблюдения второй кометы Райт заметил, что средний процент поляризации у неё меньше и составляет 13,8%, хотя фазовый угол был почти таким же как и у кометы 1882 11.
В 1927г наблюдая периодическую комету 1927 111, Данжон определил степень поляризации, равную в среднем 11% и установил, что степень поляризации не зависит от фазового угла [ 5 ].
Детальные поляриметрические исследования начинаются с 1939г., когда Эман с помощью сконструированного им поляриметра наблюдал комету 1939 111 Юрлова-Ахмарова-
Хасселя . Для наблюдений кометы 1941 1 Куннингама и 1941 !У Параскевополоса Эман использовал 40-сантиметровый астрограф Стокгольмской обсерватории, на котором укрепил свой поляриметр и объективную призму, дающую дисперсию 30 А\мм для длины волны 4200А [ 6 ].
Спектры комет 1941 1 и 1941 1У существенно отличались друг от друга: для кометы 1941 1 было зарегистрированно преобладание молекулярных полос, для кометы 1941 1У- непрерывный спектр.
Наблюдения Эмана позволили выявить два типа поляризации: флуоресцентный- для случая кометы 1941 1 и дифракционный - для кометы 1941 1У.
Сравнительно недавно астрономы всего мира получили возможность тщательно исследовать две яркие кометы: 1957 111 Аренда-Ролана и 1957 У Мркоса. Поляризационные наблюдения этих комет проводились фотографически [ 7,8, 27-29 ] и фотоэлектрически [ 9 - 17, 30,31 ] методами.
Плоскость поляризации света комет оказалась ориентированной в основном вдоль радиуса-вектора. Все имеющиеся фотометрические, спектральные и поляризационные наблюдения комет 1957 111 и 1957 У показывают, что обе кометы были очень "пыльные", обладали интенсивным непрерывным спектром и являли собой пример одновременного действия обоих механизмов поляризации, отмеченных выше. Повидимому, непрерывный спектр обусловлен рассеянием солнечного света твердыми частицами, а эмиссионные линии- газом, освобожденным из твердых частиц. Это предположение базируется на наблюдениях , показывающих, что непрерывный спектр в кометах всегда имеет солнечный тип с фраунгоферовыми линиями с максимумом около 4700А [ 32 ]. Такой непрерывный спектр наблюдается главным образом в центральной части головы кометы и хвостах второго и третьего типов . Строгое рассмотрение вопроса рассеяния света частицами головы и хвоста кометы проводится с помощью уравнений Максвелла с учетом граничных условий . Полное решение задачи о рассеянии света однородным шаром на этой основе было проведено Лявом [ 19 ] , а затем Ми [ 20 ] . Решение данное Ми в виде бесконечного ряда , является наиболее общим и поэтому справедливо при любых размерах и при любых электрических свойствах шара. Только для частиц субмикронных размеров, сравнимых с Дебройлевской длиной волны, начинают играть квантовые эффекты, не предусмотренные теорией Ми . Детальное исследование рассеяния света на малых частицах было проведено Ван де Хулстом [ 24 ] .
В 1959 г. Мартель [ 10] провела поляризационные наблюдения кометы 1959 У111 Джакобини-Циннера 25 и 31 октября 1959г., причем в одном и том же фазовом угле. Степень поляризации этой кометы составила 26% и 25% соответственно датам наблюдения. В конце 1965г. на многих обсерваториях мира проводились поляризационные наблюдения кометы 1965 У!!! Икейя-Секи. Из появившихся в печати работ, посвященных поляризации этой кометы, наиболее интересными, по мнению автора, являются работы [ 14, 21, 22 ] , описывающие монохроматические наблюдения. Обнаружено [ 14 ] , что степень поляризации существенно зависит от длины волны. По данным Баппу и др. [ 22 ] степень поляризации в хвосте кометы была значительно меньше чем в голове.
В Советском Союзе наиболее детально исследование поляризации в голове и хвосте кометы Икейя-Секи было проведено Поляковой Т.Ф. и Писаревой Т.К [ 25 ] , а также Матягиным В.С. и др. [ 26] По данным Поляковой степень поляризации, достигая в голове кометы 50%, с удалением в хвост уменьшалась, что хорошо согласуется с данными Баппу и др.
В августе 1966г. автором [ 33 ] с помощью тройного поляризационного астрографа [34,35 ] наблюдалась комета Килстона, значение поляризации которой, приведенное к фазовому углу 90 градусов , оказалась 44 %. Тройной поляризационный астрограф представляет собой сочетание трех однотипных камер НАФА-6\50 укрепленные при помощи рамы и специальной стальной плиты к параллактической установке АПШ-40. Обычно для камер НАФА в качестве фотографического материала используется фотопленка. Однако, учитывая, что фотопленка имеет ряд существенных недостатков, автору пришлось кассетную часть камер переделать для использования фотопластинок, при этом пришлось разработать оригинальное фокусировочное устройство. Кроме того, поставлена специальная рукоятка для синхронного начала и окончания экспозиции. Перед объективами камер установлены поляроиды, плоскости которых смещены друг относительно друга на 60 градусов. При наблюдении посредством тройного астрографа возникает необходимость фотометрического исследований камер.
В августе- сентябре 1968 г. автором с помощью тройного поляризационного астрографа были проведены поляризационные наблюдения 1968 с Хонда . Впервые было замечено, что между степенью поляризации и позиционным углом плоскости поляризации ( по отношению к проекции радиуса-вектора на картинную наблюдателя) существует довольно определенная зависимость. Обнаружено, что максимум степени поляризации лежит около 20 градусов позиционного угла плоскости поляризации. Кроме того, было обнаружена корреляция между изменением пылевой компоненты излучения головы кометы, определенного из поляризационных наблюдений и солнечной активностью ( числа Вольфа ). Среднее значение степени поляризации головы кометы Хонда было более 20%, что свидетельствует в пользу преобладания пылевой компоненты в излучении кометы. Аналогичный вывод был сделан также Киселевым Н.Н. [ 36 ].
Весной 1970 г. наблюдатели северного полушария с помощью различной аппаратуры наблюдали яркую комету 1969 i Беннета. Были проведены фотографические [37-39 ,22 ]
и электрофотометрические поляризационные [ 40,41, 23] наблюдения. Также как и для кометы 1968 с Хонда было замечено автором [ 38 ] и другими наблюдателями [40, 23 ] , что между степенью поляризации и позиционным углом плоскости поляризации существует определенная зависимость. Детальная поляриметрия этой кометы позволила установить различие фотометрируемых площадок, находящихся вблизи оси хвоста и окаймляющих хвост как по степени поляризации, так и по ориентации плоскости поляризации. Средняя степень поляризации была довольно высокой и достигала 40%.
Детальная поляриметрия кометы 1969 i Беннета проведенная автором по более чем 1600 точках на каждой фотопластинке, позволила выявить своеобразное расположение направления плоскости поляризации ( преимущественное направление колебания магнитного вектора ) в центральной части головы кометы. На "дневной " стороне головы и хвоста кометы, обращенной к Солнцу, ориентация магнитного вектора хаотическая. В то же время " ночная" сторона кометы отличается постоянством ориентации магнитного вектора на довольно большом расстоянии- это наглядно видно из части рисунка ( приведено примерно 20% ), на котором указаны степень поляризации и направление магнитного вектора в точке, для которой определялись указанные данные . Более подробно о наблюдении кометы Беннета можно прочитать в [ 39 ] . В 1975 г. автор наблюдал комету 1975 h на ГисАО, с помощью оригинального электрополяриметра, установленного в фокусе рефрактора АВР-2. Наблюдения проводились с использованием четвертьволновой пластинки. Также использовались интерференционные фильтры. Была обнаружена эллиптическая поляризация, правда. всего лишь для одной даты, но зато достаточно уверенная [ 44 ].
В 80 гг. многими наблюдателями проводились поляриметрические наблюдения кометы Галлея, обзор которых приводит Чернова Г.П. [45] . Уже в 21 веке наблюдения кометы поляризационные наблюдения были проведены Романенко В.П. [ 46 ] для кометы Хейла- Боппа и Величко С.Ф., Величко Ф.П. [ 47 ] для кометы 73Р Швассмана-Вахмана.В случае кометы Хейла-Боппа, Романенко отмечает аномально большую поляризацию света и быструю изменчивость параметров поляризации. Вызывает недоумение то, что в автоматическом спектрополяриметре Романенко имеется четвертьволновая пластинка, которой он не воспользовался при наблюдении кометы для определения эллиптической поляризации в голове и хвосте кометы.
Что же касается поляризации кометы 1973Р, то других сведений кроме названия доклада озвученного на Международной конференции " 100 лет Тунгусскому феномену " проходившей в Москве 26-28 июня 2008 г. автору не известны.
Литература.
1.Араго Ф. Общепонятная астрономия. т.1, 316, 1861.
2.Ohman Y. Stockholms obs. Ann. 13,11,1941.
3. Secchi A. Comptes Rendus. Paris,53,85,1861. 55,751m1862.
4 Wright A.U. American J. Sci. 22, 1881.
5.Danjon A. Comptes Rendum. Paris, 186,1427, 1928.
6. Ohman Y. MN,99,8,1939.
7. Elvius A. Arkiv for astsr. m2,19,1957.
8. Blackwell D.E., Willstrop S.D. MN,117,6,590,1957.
9. Blaha M. et al. Publ.Czech.Astr. Inst. 34-42,71,1959.
10. Martel M.T. Ann.d astrophys.,23,3,480,1960.
11. Hopmann I. et.al. Mitt. der univ. Sternv. Vien, 9,211,1958.
12. Johnson M. PASP 72,424,1964.
13. Vainu Bappu M.K. et al. MN,120,2,152,1960.
14. Liller W. Ap.J.132,3,1960.
15. Hoag A.A. PASP, 70, 203, 1958.
16. Richter N. The Nature of Comets. London, 1956.
17. Barber N. Nature, London, 1958.
18. Richter N.B. Sitsb.Osterr.Ak.Viss.Math.-Naturw.KL. 11,Bd.169,5-10,1961.
19. Love A.B. Proc.
Lond.Math.Soc.,30,308,1899.
20. Mie C . Ann. Phys.,(4)25,377,1908.
21. Hyder C.L. Ap.J., 146,3,748,1966.
22. Vainu Bappu M.K. et al., MN136,1,1967.
23. Clark D. Astron. and Astroph. 14,1971.
24. Ван де Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами. ИЛ.М,1961.
25. Полякова Е.А.,Писарева Т.К. Астрометрия и астрофизика. 4, 1969.
26. Матягин В.С. и др. АЖ,т.4,5,1967.
27. Аставин-Разумин Д.Л. Бюлл.ВАГО, 26(33)1960
28. Аставин-Разумин Д.Л. Бюлл. ВАГО , 28( 35 ),1960.
29. Курчаков А.В. Изв. Астрофтз. ин-та АР Каз.ССР, т.9, 1960.
30. Мирзоян Л.В., Хачикян Э.Е.
Сообщ.Бюрокан,обс.26,35, 1959.
31. Бойко П.Н., Харитонов А.В. АЦ 186,6,1957.
32. Добровольскмй О.В. Тр.Ин-та астрофиз. АН Тадж.ССР т.8, 1961.
33. Ошеров Р.С. Докл. АН Тадж.ССР т.10,9, 1967.
34. Ошеров Р.С. Авторское свидетельство № 493637
35. Ошеров Р.С. Авторское свидетельство № 620929
36. Киселев Н.Н. Кометы и метеоры № 19, 1970.
37. Ошеров Р.С. Проблемы космической физики. 6,1971.
38. Ошеров Р.С. Кометы и метеоры № 19, 1970.Br>
39. Ошеров Р.С. Астрометрия и Астрофизика 19, 1973.
40. Киселев Н.Н. Кометы и метеоры 22, 1973.
41. Бугаенко Л.А и др. Кометный циркуляр 127,1972.
42. Бугаенко Л.А. и др. Астрометрия и Астрофизика 18,1973.
43. Харитонов А.В.,Ребристый В.Т. АЖ.т.50,№ 5, 1973.
44. Ошеров Р.С. Эллиптическая поляризация в голове кометы 1975 h –
www.astrolab.ru\cgi-bin\manager2.cgi?id=11&num=1306
45. Чернова Г.П. Поляриметрия комет ( обзор ) 1985.-www.mao.kiev.ua\ardb
46. Романенко В.П. Автореферат диссертации . Нижний Архыз 2006.
47. Величко С.Ф.,Величко Ф.П. Поляриметрия кометы 73Р Швассмана- Вахмана. 2008.
