• Nie Znaleziono Wyników

DWIE ZALEŻNOŚCI KRZYWA BLASKU-ŚWIATŁOŚĆ DLA SUPERNOWYCH I TYPU

W dokumencie Postępy Astronomii nr 4/1975 (Stron 44-51)

W cytowanej już pracy, R u s t uwzględniając zmiany wielkości At z odległością wykrył, że supernowe pierwszego typu można statystycznie podzielić na dwie grupy, z których każda spełnia liniową zależność pomiędzy wielkością absolutną w maksimum, a A tc (rys. 3). Za­ leżności te można przedstawić następującymi wzorami dla obu grup odpowiednio:

Mo = ( - 18,08 ± 0 ,3 5 )- (0,122 ± 0,020) Atc, oraz

Mq = ( - 16,74 ± 0,58) - (0,101 ± 0,019) At£.

Atc

Rys. 3. Podział supernowych typu I na dwie grupy zależności krzywa blasku — jasność (wg R u s t a)

Należy zwrócić uwagę, że suma dyspersji wartości wyrazów stałych jest mniejsza niż szerokość przerwy na wykresie między obu grupami. Wydaje się więc, że ten podział na grupy jest czymś realnym. O ile więc traktując wszystkie supernowe pierwszego typu łącznie nie

Nowsze dane obserwacyjne o supernowych 269 sposób znaleźć znaczącej zależności pomiędzy jakąkolwiek cechą krzywej blasku a wielkością absolutną w maksimum, o tyle dzieląc je na dwie grupy taką zależność udało się otrzymać. Niestety, podział R u s t a jest ściśle statystyczny. R u s t nie potrafił znaleźć| żadnych charakterystycznych cech krzywej blasku lub innych, które pozwoliłyby zaklasyfikować daną supernową do jednej lub drugiej grupy, a tym samym umożliwiły wyznaczenie wielkości absolutnej w maksimum ze znanego parametru A t . Jeśli odkrycie R u s t a zostanie potwierdzone i jeśli uda się znaleźć łatwą do zauważenia cechę umożliwiającą ustalenie przy­ należności supernowej, do jednej lub drugiej grupy, to można będzie powrócić do idei Z w i c k y’ e g o z lat trzydziestych stosowania modułu odległości supernowych do wy­ znaczania odległości kosmologicznych. Podobnie jak w przypadku cefeid mielibyśmy tu obiekty wykazujące zależność pomiędzy krzywą blasku i światłością, zależność posiadającą dwie gałęzie, przy tym obiekty znacznie od cefeid jaśniejsze. Byłoby to bardzo ważne dla wie­ lu problemów kosmologicznych.

12. PROPOZYCJE

Jakiekolwiek zbadanie efektów ewolucyjnych i jakiekolwiek z możliwych zastosowań super­ nowych do wyznaczania odległości kosmicznych wymaga odkrywania tych obiektów i badania ich krzywych blasku w możliwie dużych odległościach. Wydaje się więc, że chyba przed­ wczesna była decyzja ograniczenia zasięgu wielkości gwiazdowych służby supernowych na Palomarze. Wydaje się też, że korzystne będzie użycie któregoś z większych teleskopów Ritchey-Cretienna do. prowadzenia systematycznej (2—3 noce w miesiącu) służby słabych supernowych w odległych gromadach galaktyk, wykrywanie ich przynajmniej do 20 wielkości gwiazdowej, śledzenie krzywej blasku aż do granicy zasięgu teleskopu oraz badanie widm.

Jak widać ostatnie lata przyniosły wiele nowych danych o supernowych. Stworzenie z tych danych jednolitego obrazu jest jednak stale jeszcze niewykonalne.

L I T E R A T U R A

B a a d e, W., Z w i c k y , F., 1934, Proc. Nat. Acad. Sci. U.S., 20, 254. F 1 i n, P., 1974“ Acta. Cosmologica, 2, 21.

F 1 i n, P., 1974 , ibidem, 33.

G r e e n s t e i n, J. L., M i n k o w s k i, R., 1973, Ap. J., 182, 225. H o 1 m, A., C h i c h a o, V. W., C a 1 d w e 11, J. J., 1974, PASP, 86, 296.

I y e, M., i K o d a i r a, K., 1975, pryw atna informacja (w przygotowaniu do publikacji). K a r p o w i c z , M., i R u d n i c k i , K., 1968, Publ. Warsaw., Vol. 15.

K i r s c h n e r, R. P. i in., 1973, Ap. J., 185, 303. K i r s c h n e r , R. P., i K w a n, J., 1974, Ap. J., 193, 27.

K 1 i m e k, Z., 1975, pryw atna informacja (w przygotowaniu do publikacji). K o d a i r a, K., 1974, Publ. Astr. Soc. Japan, 26, 255.

K w a s t, T. 1970, Astrofizyka, 6, 404.

M o r r i s o n , P., i S a r t o r i, L., 1969, Ap. J., 158, 541. M u s t e 1,E. R., 1971a, Astr. Żurn., 48, 3.

M u s t e 1, E. R., 1971 , ibidem, 665. M u s t e 1, E. R., 1972, Astr. Żurn., 49, 15. P s k o w s k i j, Ju. P., 1968, Astr. Żurn., 45, 945.

R u d n i c k i . K., 1969, Post. Astr., 17, 99.

R u s t , B. W., 1974, The Use o f Supernova Light Curves fo r Testing th e Expansion Hipothesis and Other

Cosmological Relations - Oak Ridge National Laboratory Publ., s. XV + 388.

S a r g e n t, W. L. W., S e a r l e , i K o w a l , C. T., 1964, Supernovae and Supernova Remants (ed. C. B. Cosmovici), Reidel Publ. 33.

V a n d e n B e r g h, S., M a r s c h e r , A. P., T e r z i a n, Y., 1973, Ap. J., Supl. 26, 19. V e 1 u s a m y, T., K u n d u. M. R., 1974, A. and A., 32, 375.

POSTĘPY ASTRONOMII Tom XXIII (1975). Zeszyt 4

LASEROWE OBSERWACJE ODLEGŁOŚCI ZIEMIA-KSIĘŻYC

I ZWIĄZANY Z NIMI ROZWÓJ BADAŃ LIBRACJI FIZYCZNEJ KSIĘŻYCA I JEGO ORBITY B A R B A R A K O Ł A C Z E K

Katedra Geodezji Wyższej i Astronomii Geodezyjnej Politechniki Warszawskiej

JlA3EPHbIE HAEJIIOflEHHfl PACCTOHHHfl 3EMJIH-JIYHA

W CBH3AHHŁIE C 3THMH HAEJB0J1EHHHMH PA3BHTHE HCCJIEflOBAHMtt

<DH3HqECKOtt JIHEPAUHH JIYHbl H Efł OPEHTbl

E. K o n a q e K

C o f l e p x a H H e

B CTaTbe o6cy5KfleHbi pe3yjibTaTbi Jia3epHbix HaSniofleHHH paccTOHHHH 3eMnH-JIyHa

h peayjiTaTbi onpenejieHHH jm6paimH JlyHbi Ha 0 C H 0B e s t h x Ha6jnoaeHHH.

LASER MEASUREMENTS OF THE EARTH-MOON DISTANCE AND THE RELATED WITH THEM INVESTIGATIONS OF LUNAR ORBIT

AND LUNAR PHYSICAL LIBRATION

A b s t r a c t

New laser measurements of the Earth-Moon distance are discussed together with the lunar libration determination.

Laserowe pomiary odległości Ziemia-Księżyc, jedna z najprecyzyjniejszych współczesnych technik obserwacyjnych do badania dynamiki układu Ziemia-Księżyc dysponuje już ponad pięcioletnim materiałem obserwacyjnym i daje pierwsze rezultaty z zakresu udokładnienia orbity Księżyca i teorii jego fizycznej libracji.

McDonald Obseryatory (Teksas, USA) wykonuje laserowe pomiary odległości Ziemia- Księżyc regularnie od 20 sierpnia 1969 r., tj. od daty około miesiąc późniejszej od zainsta­ lowania pierwszego lustra laserowego na powierzchni Księżyca przez załogę statku kosmicz­ nego Apollo 11 w dniu 21 lipca 1969 r. i pierwszych takich obserwacji wykonanych w Lick Observatory Kalifornia, USA)*. Ponadto laserowe obserwacje Księżyca były nieregularnie

*Patrz „Postępy Astronomii” , 1971, 19, 259.

T a b e l a 1

Lista stacji laserowych obserwacji K siężyca

Obserwatorium średnica Parametry lasera

Nr (W spółrzędne geograficzne) teleskopu m rodzaj i energia czas trwania impulsu częstotliw ość Hz d o k ła d ­ ność ns

1 Lick Observatory, Mount Hamilton, USA + 8 h0 6 m 35s + 3 7 °2 0 '2 5 " 3 Rubinowy 7 J 20 ns 1 - 3 0 -2 Mc Donald Observatory, Forth Davis, USA

+ 6 h5 6 m0 5 s + 3 0 ° 4 0 'l 8 "

2,7 Rubinowy 1,2 J

4 ns 0,3 2

3 Pic di Midi Observatory, Francja —0 h0 0 ra34s + 4 2 ° 5 6 'l 2 " 1,1 Rubinowy 3 J 60 ns 4 Crimean Astrophysical Observatory, Simeis, Z SR R - 2 h 15m 59s + 4 4 ° 2 4 'l 2 " 2,3 Rubinowy 2 ,0 -2 ,5 J 15 ns 3 10

5 University of Hawaii, Mauna, Hawaii, U SA + 10h 21m 53s + 1 9 °4 9 '3 4 " 2 (80 soczewek o średnicy 30 cm) YAG 250 mJ 200 ps 3 0,2

6 Satellite Station, Orroral Valey (Canberra) Australia - 9 h56m01s - 3 5 ° 1 9 'l 6 rt 1,5 Rubinowy 3 J 3 i 15 ns 5

7 Dodaira Station, Dodaira University o f Tokyo

- 9 h 16m4 7 s + 3 6 °0 0 '2 2 "

Laserowe obserwacje odleg ło ści Z iem ia-K sięiyc 273 T a b e l a 1 (cd.) O bserw atorium (W spółrzędne geograficzne) Średnica teleskopu m

Param etry lasera Nr rodzaj i energia czas trw ania im pulsu częstotliw ość Hz d o k ła d ­ ność ns 8 R uchom a stacja laserowa

(U niw ersytet w Texasie, USA)

0,8 N eodym ow y 150 mJ

200 ps 10 0,7

U-w a g i :

Ad 1. Pierwsze obserw acje laserowe K siężyca b y ły w ykonane w Lick O bservatory 1 VIII 1969 r. Przerw ano je w sierpniu 1969 r.

Ad 2. Regularne obserw acje prow adzone są w Mc Donald O bservatory od sierpnia 1969 r. Do końca 1973 r. w ykonano ok. 7000 pojedynczych pom iarów .

Ad 3. N ieregularne obserw acje prow adzone b y ły w Pic di Midi od 1971 r. W sierpniu 1974 r. ap aratu ra prze­ niesiona do Grasse i rekonstruow ana.

Ad 4. N ieregularne obserw acje od 1973 r. Ad 5. Początek obserwacji w 1975 r.

Ad 6. Początek obserw acji w 1975 r. Stacja jes t organizow ana w ram ach w sp ó łp racy z S m ithsonian A stro- physical O bservatory i US Air Force Cambridge Research Lab.

Ad 7. Początek obserw acji w 1975 r.

Ad 8. U niw ersytet w Te Kasie konstruuje ruchom ą sta cję d o laserow ych obserw acji K siężyca. Początek obser­ wacji przew iduje się w 1977 r.

wykonywane w Obserwatorium Pic du Midi (Francja) i Krymskim Obserwatorium Astro­ fizycznym (ZSRR). Udanych eksperymentów laserowych obserwacji Księżyca dokonały również The Air Force Cambridge Research Laboratory (Arizona, USA), The Smithsonian Astrophysical Observatory (Cambridge, Mass, USA), The Tokyo Astronomical Observatory (Japonia). Tabela 1 podaje listę stacji laserowych obserwacji Księżyca obecnie działających lub będących w przygotowaniu. Tabela 2 podaje listę i współrzędne laserowych zwierciadeł na Księżycu.

Typowa obserwacja laserowa Księżyca w McDonald Obseryiatory polega na wysłaniu 50—3 0 0 impulsów laserowych wciągu 5—2 0 minut, przy stosowanej częstotliwości 1 impulsu na 3 sekundy. Powracający impuls laserowy pomimo odbicia od lustra laserowego na Księżycu jest słaby i aparatura odbiorcza pracuje na poziomie rejestracji pojedynczych fotoelektronów. Metodami statystycznymi oddziela się rzeczywiste obserwacje od zakłóceń. Dokładność pojedynczego pomiaru czasu przejścia promienia laserowego do Księżyca i z powrotem waha się w granicach ±2 nanosekundy. Przykład takich obserwacji podajemy za B e n d e r e w i in. (1973) na rys. 1.

Geometria i główne równanie laserowych pomiarów Księżyca są przedstawione na rys. 2. Ruch obrotowy Ziemi, ruch obrotowy Księżyca i ruch orbitalny Księżyca mają wpływ na mierzoną topocentryczną odległość zwierciadła laserowego poprzez geocentryczny wektor stacji obserwacyjnej — TO, selenocentryczny wektor zwierciadła laserowego — U l i geo­ centryczny wektor centrum masy Księżyca - fL . W 1971 r. przedstawione zostały per­ spektywy zastosowania tej techniki do badań wspomnianych tu zjawisk ( K a u l a 1970).

T a b e l a 2

Lista zwierciadeł laserowych na Księżycu

Nr Statek, państwo Data założenia brednie współrzędne selenocentryczne1 0 Apollo U 2 USA 22.V1I.1969 1735,547 23,4711 0,5729 1 Łuna173 Łunochod 1 ZSRR XI. 1970 2 Apollo 142 USA 5.II.1971 1736,499 -17,4773 -3,6457 3 Apollo 152 USA 31.VII.1971 1735,593 3,6196 26,1291 4 Łuna 24 Łunochod 2 ZSRR 15.1.1973 1734,757 30,929 25,820

'Podane współrzędne zostały wyznaczone z obserwacji laserowych Księżyca ( B e n d e r i in., 1973; B a r k e r i in. 1974).

Zwierciadła laserowe zainstalowane przez statki Apollo 11 i 14 mają wymiary 45 X 45 cm i posiadają 100 sześciennych reflektorów. Zwierciadło Apollo 15 jest większe (104 X 61 cm) i posiada 300 sześciennych reflektorów.

3 Zwierciadło laserowe zainstalowane na pojeździe Łunochod 1 po pierwszych udanych obserwacjach wykonanych w Obserwatorium Pic du Midi i Krymskim Astrofizycznym Obserwatorium zostało prawdopo­ dobnie pokryte pyłem i jest niedostępne dla obserwacji.

4Zwierciadło zainstalowane na pojeździe Łunochod 2, podobnie jak i na Łunochodzie 1, zostało skon­ struowane przez Francję. Zwierciadła te zawierają 14 sześciennych reflektorów o długości boku - 11 cm.

50 55 0 5 10 CZAS (min)

Laserowe obserwacje odległości Ziemia-Księżyc 275

Rys. 2. Geometria i głów ne równanie laserowych pomiarów Księżyca

Poniżej krótko reasumujemy osiągnięcia uzyskane w zakresie udokładnienia fizycznej libracji Księżyca i orbity Księżyca przy zastosowaniu laserowej techniki jego obserwacji.

Obecna dokładność laserowych pomiarów odległości Ziemia-Księżyc rzędu 15 cm (1 ns) przy obecnym usytuowaniu zwierciadeł laserowych na Księżycu (ok. 20° od centrum tarczy Księżyca) pozwala na uzyskanie selenocentrycznej rozdzielczości kątowej na powierzchni Księżyca, a więc i libracji fizycznej rzędu 0,"l. Jest to około tysiąckrotne zwiększenie do­ kładności w stosunku do klasycznych obserwacji Księżyca prowadzonych z powierzchni Ziemi.

W tej sytuacji istnieje nie tylko możliwość zwiększenia dokładności wyznaczeń parametrów charakteryzujących librację fizyczną Księżyca, tj. w ielkością = 0 = ^ i f = j

A JtS fj

(gdzie A, B, C są głównymi momentami bezwładności Księżyca) oraz lepszego wyznaczenia elementów orbity Księżyca, ale stało się konieczne udoskonalenie teorii tych ruchów przez uwzględnienie wpływu zjawisk dotychczas zaniedbywanych, jak np. nieregulamości pola gra­ witacyjnego Księżyca wyrażających się poprzez harmoniki wyższych rzędów potencjału Księżyca oraz pewne perturbacje grawitacyjne planet. Harmoniki trzeciego i czwartego stopnia potencjału Księżyca mają duży w pływ na librację fizyczną Księżyca. E c k h a r d t (1973) podając odpowiednie wzory obliczył w pływ tych harmonik na librację fizyczną Księżyca, biorąc pod uwagę wartości tych harmonik wyznaczonych przez B l a c k s h e a r a (1972) z obserwacji księżycowych sztucznych satelitów, których wartości przytaczamy w tab 3. Główne człony wyrażeń uwzględniających w pływ harmonik wyższych stopni na librację fi­ zyczną Księżyca charakteryzuje E c k h a r d t następująco:

1) Harmoniki C3 0 , C3 2, C4 j, C4 3 powodują stałe przesunięcie średniego kierunku Ziemia-Księżyc względem głównej osi bezwładności skierowanej ku Ziemi o 64" na północ i 156" na zachód.

2) Harmoniki C3 j i Cj 3 powodują zmianę nachylenia księżycowego równika do ekliptyki

W dokumencie Postępy Astronomii nr 4/1975 (Stron 44-51)

Powiązane dokumenty