Современная астрономия и методика ее преподавания| << Предыдущая |
Методические рекомендации к наблюдениям серебристых облаков
Смолянкина О. Ю.
Омский планетарий
Серебристые облака (далее - СО) - самые высокие облачные образования, образующиеся на высоте 75-95 км в районе мезопаузы. Наиболее благоприятные условия видимости СО создаются вблизи 56њ широты в третьей декаде июня - второй декаде июля во время навигационных сумерек, когда Солнце погружается под горизонт на 6-12њ. Так как явление СО еще не до конца изучено, внимание исследователей особенно привлекает выявление причин возникновения СО и факторов, участвующих в развитии их полей. Информация о появлении и развитии полей серебристых облаков представляет исключительную ценность и может быть получена только в ходе систематических наблюдений сумеречного сегмента неба.
С 1977 г в Омске ежегодно с последней декады мая по последнюю декаду августа ведется патруль сумеречного сегмента неба по следующим направлениям: визуальный; с использованием угломерных приборов (астролябии, теодолита); фотографический; видеопатруль. Период наблюдений в Омске охватывает два цикла солнечной активности. Это имеет значение в исследовании природы явления.
На основе обобщения 24-летней практики наблюдений и моих личных наблюдений разработана программа исследований и ряд методических рекомендаций по работе с ней, которые привожу далее. Данная программа исследований позволяет получить исчерпывающие данные:
1. Патруль сумеречного сегмента неба:
климатический, синоптический.
2. Фотографические наблюдения: регистрация
полей СО на протяжении всего появления,
колориметрия, поляриметрия.
3. Видеонаблюдения.
4. Обработка полученного материала:
статистический и корреляционный анализ,
обработка изображений на ЭВМ, создание
видеофильма.
Проведение систематических наблюдений
включает этапы:
1. Теоретическая и практическая подготовка.
2. Формирование групп наблюдателей.
3. Выбор наблюдательной площадки.
4. Непосредственно наблюдения.
5. Обработка результатов наблюдений.
Теоретическая и практическая подготовка наблюдателей проводится на занятиях астрономического кружка и включает в себя цикл бесед, лекций, докладов и практических работ по темам:
- природа серебристых облаков (строение и свойства атмосферы, особенности появления и причины видимости СО, морфология и яркость полей СО);
- методика наблюдений (цели и задачи групп наблюдателей, ознакомление с формами журналов наблюдений);
- техническое оснащение (угломерные приборы, фото и видеокамеры).
При подготовке используются слайды, фото и видеоматериалы, полученные группой астрофотографии на наблюдениях предыдущих лет. Обязательно проведение практических работ, чтобы будущие наблюдатели освоили методы обращения с приборами. До наступления наблюдательного сезона проводятся тренировочные наблюдения и фотографирование сумеречного сегмента неба с целью определения основных выдержек и стационарных реперов. В целом учебно-тренировочные занятия поставлены так, чтобы каждый член группы наблюдателей мог вести визуальное патрулирование сумеречного сегмента, вести журнал наблюдений, выполнять угловые измерения, фотографировать и снимать на видеокамеру.
Что касается формирования групп наблюдателей, то минимальный состав группы для выполнения всей программы - 5 человек: секретарь; наблюдатель; наблюдатель, проводящий угловые измерения; фотограф; видеооператор. Таких групп формируют на 2-3 для поочередного ведения ночных наблюдений на протяжении всего сезона.
При выборе наблюдательной площадки следует соблюдать следующие условия:
- необходимо, чтобы горизонт в районе сектора зари был открыт не менее, чем на 2-3њ;
- во избежание закрытия туманами, площадка должна быть приподнята над окружающей местностью;
- в поле зрения не должны находиться яркие источники света и действующие заводские трубы.
Существуют два вида визуального патруля. Синоптические наблюдения - это систематическое патрулирование сумеречного сегмента неба с целью обнаружения полей СО и в случае их видимости - регистрации характерных признаков: яркости, морфологических форм, угловых размеров полей. Следующие данные заносятся в журнал наблюдений каждые 15 минут: дата, время, наличие поля, яркость, закрытие сектора зари, облачность (верхняя и нижняя), морфологические формы, азимуты и высоты крайних точек поля.
Климатические наблюдения - это систематическая (ежедневная) регистрация закрытия сектора зари (ЗСЗ) и поля СО.
Поля серебристых облаков в течение всего появления меняют свои яркость и морфологию. Поэтому в воссоздании всей картины появления особую важность имеют фотографические наблюдения через заданные промежутки времени (отдельные фотографии имеют лишь эстетическое значение). По их материалам составляются альбомы, изготавливаются слайды для проведения лекций и лабораторных работ. Колориметрия и поляриметрия проводятся с использованием цветных и поляроидных фильтров с целью исследования физических характеристик поля (размеров слагающих его частиц). Теория рассеяния света крупными частицами, размеры которых больше размеров молекул, показывает, что рассеянный ими свет должен быть частично поляризован. При обработке изображений СО, полученных таким способом, исследуются цветовые и яркостные характеристики разных морфологических форм и выявляется зависимость между ними и физическими характеристиками поля СО.
Поля СО весьма динамичны, поэтому визуальные и фотонаблюдения не могут создать полной картины их изменения во времени. Поэтому важно регулярно проводить видеосъемку. Коллективом нашей творческой лаборатории создан первый и пока единственный в России фильм по динамике серебристых облаков. В нем использованы возможности цейтраферной съемки и ускоренного воспроизведения, отображающего динамику полей СО в течение всего появления с разной скоростью. Мы можем видеть как крупномасштабные движения воздуха (общая циркуляция, планетарные и приливные волны), мелкомасштабные внутренние гравитационные волны и турбулентность создают периодичное изменение структуры поля, напоминающее колебания поверхности океана.
Далее следует обзор некоторых результатов наблюдений, проведенных по вышеописанной методике. По данным, полученным в ходе визуальных наблюдений, проводятся статистические исследования и корреляционный анализ зависимости характеристик поля СО и специфики их появлений от солнечной активности и состояния ионосферы. После проведения статистического анализа многих наблюдений были определены типы движений, характерные для высот мезопаузы: во всех случаях появлялись облака типа II (полосы), отождествляемые с распространяющимися внутренними гравитационными волнами (далее - ВГВ), в половине случаев - гребни типа IIIа, обусловленные распространением акустических волн, в трети случаев - вихри типа IV, представляющие собой, по-видимому, разрушения ВГВ. СО состоят из не взаимодействующих или слабо взаимодействующих между собой частиц. Поэтому разнообразие морфологических структур полей СО отражает, прежде всего, сложный характер движения самой атмосферной среды.
Поляриметрия и колориметрия проводятся на фотоколориметре FTC-2. Результаты наших наблюдений показали, что поле СО состоит из частиц размером от 0,05 до 0,5 мкм, причем основную часть составляют частицы размером от 0,08 до 0,2 мкм. Прослеживается зависимость размеров частиц от морфологических форм.
Исследование результатов визуальных наблюдений на ЭВМ заключается в обработке данных теодолитной съемки с помощью специальных компьютерных программ, позволяющих не только определять площадь поля СО, но и строить проекцию этого поля на поверхность Земли. Это позволяет более подробно изучить динамику поля в целом и отдельных его участков, определить направление и скорость перемещения поля СО. Так мы определили зону распределения СО, видимую из Омска. Она находится севернее города между 57њ и 63њ с.ш.
Для накопления материала и расширения знаний о явлении важно регулярное наблюдение серебристых облаков. Данная методика в полной мере соответствует поставленной задаче. Как развитие ее использования, в наших планах создание Омского регионального центра наблюдений серебристых облаков. С этой целью уже создано методическое пособие, а также разработана база данных, в которую мы заносим результаты своих исследований.
Литература:
1. Витинский Ю. И. Солнечная активность. -М.:
Наука, 1983.
2. Мустель Э. Р. Солнце и атмосфера Земли. -М.:
1957.
3. Бронштен В. А. Бронштен Серебристые облака
и их наблюдение. -М.: Наука, 1984.
4. Долгих И. М. Физика мезосферы и
мезосферных облаков. -М.: 1975.
5. Исследование серебристых облаков из
космоса/Под ред. О. Б. Васильева. - .:
Гидрометеоиздат, 1987.
6. Труды совещания по серебристым облакам
Тарту. - Тарту: 1959.
7. Фаст Н. П. Каталоги появлений серебристых
облаков по мировым данным (за разные года).
Фаст -Томск: Изд. Томского Университета, 1980.
8. Архивы наблюдений серебристых облаков
кружка "Альбирео" (г. Омск).
| << Предыдущая |
|
Публикации с ключевыми словами:
астрономия - ВУЗ - конференции - курс астрономии - дидактика - дидактический материал
Публикации со словами: астрономия - ВУЗ - конференции - курс астрономии - дидактика - дидактический материал | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
