Solnechno-Zemnaya Fizika Solnechno-Zemnaya Fizika Солнечно-земная физика 2712-9640 27704 10.12737/szf-53201913 Результаты исследований Results of current research Результаты исследований Long-lived meteor trails Долгоживущие метеорные следы Михалев Александр Васильевич Mikhalev Aleksandr Vasilyevich mikhalev@iszf.irk.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 Белецкий Александр Борисович Beletsky Aleksandr Borisovich beletsky@iszf.irk.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 https://orcid.org/0000-0001-8758-7964 Васильев Роман Валерьевич Vasilyev Roman Valeryevich roman_vasilyev@iszf.irk.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Еселевич Максим Викторович Eselevich Maxim Viktorovich mesel@iszf.irk.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Иванов Кирилл Ильич Ivanov Kirill Ilyich ivorypalace@gmail.com Комарова Евгения Сергеевна Komarova Evgeniya Sergeevna eskomarik@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-9112-6535 Подлесный Алексей Витальевич Podlesnyi Aleksey Vitalyevich pav1986@rambler.ru Подлесный Степан Витальевич Podlesny Stepan Vitalyevich step8907@mail.ru Сыренова Татьяна Евгеньевна Syrenova Tatyana Evgenyevna angata@iszf.irk.ru Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation Иркутский государственный университет Irkutsk State University Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar-Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation Институт солнечно-земной физики СО РАН Иркутск Россия Institute of Solar Terrestrial Physics SB RAS Irkutsk Russian Federation 5 3 130 139 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/27704/view

В работе представлены данные регистрации долгоживущих (~20–40 мин) метеорных следов (ДМС). Описана группа метеорных следов типа уединенных волн, расширяющихся с околозвуковыми скоростями. Данные радиозондирования указывают на присутствие ионизационных следов длительностью ~7–8 мин. Рассматривается также одно событие с обычной формой и динамикой метеорного следа. Такие обычные метеорные следы формируются под действием ветровых потоков на высотах свечения метеоров. Описывается пространственно-временная структура зарегистрированных метеорных следов. В частности, для события 18 ноября 2017 г. характерный размер области расширяющегося следа достиг ~400 км, при этом область сохранила полу-овальную форму. Метеорный след распространялся преимущественно в горизонтальной плоскости на высотах ~86–91 км. Рассматриваются возможные механизмы образования распространяющихся с околозвуковыми скоростями ДМС. Выполнена оценка изменения скорости метеорных частиц размерами от 1 мкм до 10 мм для высот ~70–120 км в случае горизонтального движения частиц. В результате было показано, что режим движения метеорной частицы без торможения на характерном временном масштабе ~103 с на высотах 70–90 км может реализовываться только для достаточно крупных частиц более 100 мкм. Обсуждаются механизмы и спектральный состав свечения ДМС.

The paper presents data on long-lived (~20–40 min) meteor trails. We describe a group of soliton-type meteor trails expanding at transonic speeds. Radio sounding data evidences that the latter include ~7–8 min ionization trails. We also consider one event with an ordinary shape and dynamics of meteor trails. These ordinary meteor trails are formed due to wind flows at heights of meteor glow. We describe the space-time structure of the detected meteor trails. In particular, in the November 18, 2017 event the typical size of the expanding trail area reached approximately 400 km and retained its semioval shape. The meteor trail propagated mainly in the horizontal plane at heights of ~86–91 km. We examine possible mechanisms of long-lived meteor trails propagating at transonic speeds. We estimate speed variations of meteor particles of size from 1μm to 10 mm for ~70–120 km heights during their horizontal motion. It is shown that the mode of meteor particle motion without deceleration on the typical timescale of ~10 3 s at 70–90 km heights can be realized only for large particles over 100 μm. Mechanisms and spectral composition of long-lived meteor trail glow are discussed.

 долгоживуший метеорный след ионизационный метеорный след свечение метеорного следа свечение атмосферы long-lived meteor trail ionization meteor trail meteor trail glow airglow

Авакян С.В., Евлашин Л.С., Коваленок В.В., Лазарев А.И., Титов В.Г. Наблюдения полярных сияний из космоса. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 300 с. Astapovich I.S. Meteornye yavleniya v atmosfere Zemli [Meteor phenomena in Earth’s atmosphere]. Moscow, State Publishing House of Physical and Mathematical Literature. 1958. 650 p. (In Russian). Астапович И.С. Метеорные явления в атмосфере Земли. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1958. 650 с. Avakyan S.V., Evlashin LS, Kovalenok V.V., Lazarev A.I., Titov V.G. Nablyudeniya polyarnikh siyanii iz kosmosa [Aurora Observations from Space]. Leningrad, Gydrometeo-izdat, 1991. 300 p. (In Russian). Бабаджанов П.Б. Метеоры и их наблюдение. М.: Наука, 1987. 176 с. Babadzhanov P.B. Meteory i ikh nablyudeniya [Meteors and their observation]. Moscow, Nauka Publ., 1987. 176 p. (In Russian). Бронштейн В.А. Физика метеорных явлений. М.: Наука, 1981. 416 с. Banks P.M., Kockarts G. Aeronomy. Part B. 1973. Academic Press. New York and London, 1973. 355 p. Гайгеров С.С. Исследование средней атмосферы (метеорология области высот 20-120 км). Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР. Сер. Геомагнетизм и высокие слои атмосферы. М., 1986. Т. 8. 156 с. Beletsky A.B., Gress O.G., Mikhalev A.V., Shalin A.Yu., Potapov A.S. Nightglow behavior during the 16-18 November 2001 passage of the Leonids meteor stream. Adv. Space Res. 2004, vol. 33, iss. 9, pp. 1486-1490. DOI: 10.1016/j.asr.2003. 05.002. Григорьев Г.И. Акустико-гравитационные волны в атмосфере Земли (обзор) // Изв. вузов. Радиофизика. 1999. Т. XLII, № 1. С. 3-24. Brasseur G.P., Solomon S. Aeronomy of the Middle Atmosphere (Chemistry and Physics of the Stratosphere and Mesosphere). D. Reidel Publishing Company, Dordrecht, Holland, 1984. 441 p. DOI: 10.1002/qj.49711146917. Григорян С.С., Ибодов Ф.С., Ибадов С.И. Челябинский суперболид: к физике взрыва // Астрон. вестник. 2013. Т. 47, № 4. С. 292-298. DOI: 10.7868/S0320930X13040178. Bronstein V.A. Fizika meteornykh yavlenii [Physics of meteor phenomena]. Moscow, Nauka Publ., 1981. 416 p. (In Russian). Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. 3-е изд., исправл. М.: Физматлит, 2008. 656 с. Clemesha B.R., F. de Medeiros A., Gobbi D., Takahashi H., Batista P.P., Taylor M.J. Multiple wavelength optical observations of a long-lived meteor trail. Geophys. Res. Lett. 2001, vol. 28, no. 14, pp. 2779-2782. DOI: 10.1029/2000GL012605. Кащеев Б.Л., Лебединец В.Н., Лагутин М.Ф. Метеорные явления в атмосфере Земли. М.: Наука, 1967. 260 с. Gaigerov S.S. Issledovanie srednei atmosfery [The study of the middle atmosphere (meteorology of 20-120 km altitudes)]. Abstract J. All-Russian Institute of Scientific and Technical Information. Ser. Geomagnetism and High Layers of the Atmosphere. Moscow, 1986, vol. 8, 156 p. (In Russian). Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. Теоретическая физика. 3-е изд. Т. VI. М.: Наука, 1986. 736 с. Grigoryan S.S., Ibodov F.S., Ibadov S.I. Physical mechanism of Chelyabinsk superbolide explosion. Solar System Res. 2013, vol. 47, no. 4, pp. 268-274. DOI: 10.1134/S0038094613040151. Михалев А.В. Среднеширотное излучение верхней атмосферы Земли при гелиогеофизических возмущениях // Солнечно-земная физика. 2011. Вып. 17. С. 179-183. Grigoryev G.I. Acoustic-gravity waves in the Earth's atmosphere (Review) // Izvestiya vuzov. Radiofizika [Radiophysics and Quantum Electronics]. 1999, vol. XLII, no. 1, pp. 3-24. (In Russian). Михалев А.В., Белецкий А.Б., Васильев Р.В. и др. Долгоживущие метеорные следы, сформированные взрывами крупных метеороидов. XVI Всероссийская открытая конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва. ИКИ РАН, 12-16 ноября 2018 г. Тезисы докладов. С. 476. http://smiswww. iki.rssi.ru/d33_conf/thesisshow.aspx?page=153&thesis=6651. Kashcheev B.L., Lebedinets V.N., Lagutin M.F. Meteornye yavleniya v atmosfere Zemli [Meteor phenomena in Earth’s atmosphere]. Moscow, Nauka Publ., 1967. 260 p. (In Russian). Пинаев А.В., Кузавов В.Т., Кедринский В.К. Структура ударных волн в ближней зоне при взрыве пространственных зарядов в воздухе // Прикладная механика и техническая физика. 2000. Т. 41, № 5 С. 81-90. Kelley M.C., Gardner C., Drummond J., Armstrong T., Liu A., Chu X., et al. First observations of long-lived meteor trains with resonance lidar and other optical instruments. Geophys. Res. Lett. 2000, vol. 27, no. 13, pp. 1811-1814. DOI: 10.1029/1999GL011175. Платов Ю.В., Куликова Г.Н., Черноус С.А. Классификация газопылевых образований в верхней атмосфере, связанных с выбросами продуктов сгорания ракетных двигателей // Косм. иссл. 2003. Т. 41, № 2. С. 168-173. Landau, L.D, Lifshits, E.M. Gidrodinamika. Teoreticheskaya fizika [Hydrodynamics. Theoretical Physics]. The 3rd Edition, vol. VI. Moscow, Nauka Publ., 1986. 736 p. (In Russian). Платов Ю.В., Черноус С.А., Алпатов В.В. Особенности оптических явлений, связанных с запусками твердотопливных баллистических ракет // Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53, № 2. С. 209-214. DOI: 10.7868/S0016794 01301015X. Mikhalev A.V. Midlatitude radiation of the Earth’s upper atmosphere under heliogeophysical disturbances. Solnechno-zemnaya fizika. [Solar-Terrestrial Physics]. 2011, iss. 17, pp. 179-183. (In Russian). Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1987. 430 с. Mikhalev A.V., Beletsky A.B., Vasilyev R.V., Eselevich M.V., Ivanov K.I., Komarova E.S., Podlesny A.V., Podlesny S.V., Syrenova T.E. Long-lived meteor trails, formed by the explosions of large meteoroids. XVI Vserossiiskaya otkrytaya konferentsiya «Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa [The 16th All-Russian Open Conference “Modern Problems of Remote Sensing of Earth from Space. Moscow, IKI RAS, November 12-16, 2018. Abstracts. P. 476. (In Russian). http://smiswww.iki. rssi.ru/d33_conf/thesisshow.aspx?page=153&thesis=6651. Смирнов В.А. Спектры кратковременных атмосферных световых явлений: метеоры. М.: Физматлит, 1994. 208 с. Philip N.D, Oraevsky V.N., Blaunshteyn N.Sh., Ruzhin Y.Ya. Evolyutsiya iskusstvennykh plazmennykh neodno-rodnostei v ionosfere Zemli. The Evolution of Artificial Plasma Inhomogeneities in Earth’s Ionosphere. Kishinev, Shtiintsa Publ., 1986, 246 p. (In Russian). Филипп Н.Д., Ораевский В.Н., Блаунштейн Н.Ш., Ружин Ю.Я. Эволюция искусственных плазменных неоднородностей в ионосфере Земли. Кишинев: Штиинца, 1986. 246 с. Pinaev A.V., Kuzavov V.T., Kedrinsky V.K. The structure of shock waves in the near zone in the explosion of space charges in the air. Prikladnaya mekhanika i tekhnicheskaya fizika [Applied Mechanics and Technical Physics]. 2000, vol. 41, no. 5, pp. 81-90. (In Russian). Banks P.M., Kockarts G. Aeronomy. Part B. Academic Press. New York and London, 1973. 355 p. Platov Yu.V., Kulikova G.N., Chernouss S.A. Classification of gas-dust structures in the upper atmosphere associated with exhausts of rocket-engine combustion products. Space Res. 2003, vol. 41, no. 2, pp. 153-158. Beletsky A.B., Gress O.G., Mikhalev A.V., Shalin A.Yu., Potapov A.S. Nightglow behavior during the 16-18 November 2001 passage of the Leonids meteor stream // Adv. Space Res. 2004. V. 33, N 9. P. 1486-1490. DOI: 10.1016/j.asr.2003.05.002. Platov Yu.V., Chernouss S.A., Alpatov V.V. Features of optical phenomena associated with launches of solid-propellant ballistic missiles. Geomagnetizm i aeronomiya. [Geomagnetism and Aeronomy]. 2013, vol. 53, no. 2, pp. 198-203. DOI: 10.1134/S0016793213010155. Brasseur G.P., Solomon S. Aeronomy of the Middle Atmosphere (Chemistry and Physics of the Stratosphere and Mesosphere). D. Reidel Publishing Company, Dordrecht, Holland, 1984. 441 p. DOI: 10.1002/qj.49711146917. Sedov L.I. Metody podobiya i razmernosti v mekhanike. [Methods of similarity and dimension in mechanics]. Moscow, Nauka Publ., 1987, 430 p. (In Russian). Clemesha B.R., F. de Medeiros A., Gobbi D., et al. Multiple wavelength optical observations of a long-lived meteor trail // Geophys. Res. Lett. 2001. V. 28, iss. 14. P. 2779-2782. DOI: 10.1029/2000GL012605. Silber E.A., Boslough M., Hocking W.K., Gritsevich M., Whitaker R.W. Physics of meteor generated shock waves in the Earth’s atmosphere - A review. Adv. Space Res. 2018, iss. 3, rr. 489-532. DOI: 10.1016/j.asr.2018.05.010. Kelley M.C., Gardner C., Drummond J., et al. First observations of long-lived meteor trains with resonance lidar and other optical instruments // Geophys. Res. Lett. 2000. V. 27, N. 13. P. 1811-1814. DOI: 10.1029/1999GL011175. Smirnov V.A. Spektry kratkovremennykh atmosfernykh svetovykh yavlenii: Meteory. [Spectra of short-term atmospheric light phenomena: Meteors]. Moscow, Fizmatlit Publ., 1994, 208 p. (In Russian). Silber E.A., Boslough M., Hocking W.K., Gritsevich M., Whitaker R.W. Physics of meteor generated shock waves in the Earth’s atmosphere - a review // Adv. Space Res. 2018. Iss. 3. P. 489-532. DOI: 10.1016/j.asr.2018.05.010. Zeldovich Ya.B., Raiser Yu.P. Fizika udarnykh voln i vysokotemperaturnykh yavlenii [Physics of shock waves and high-temperature hydrodynamic phenomena]. 3rd Edition. Moscow, Fizmatlit Publ., 2008, 656 p. (In Russian). Zinn J., Drummond J. Formation of parallel meteor trail pairs as associated with their buoyant rise // Adv. Space Res. 2007. V. 39. P. 555-561. DOI: 10.1016/j.asr.2006.12.007. Zinn J., Drummond J. Formation of parallel meteor trail pairs as associated with their buoyant rise. Adv. Space Res. 2007, vol. 39, pp. 555-561. DOI: 10.1016/j.asr.2006.12.007. URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/data/keo (дата обращения 20 мая 2019 г.). URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/data/keo (accessed 20 May 2019). URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/data/color (дата обращения 20 мая 2019 г.). URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/data/color (accessed 20 May 2019). URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/data/spectr (дата обращения 20 мая 2019 г.). URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/data/spectr (accessed 20 May 2019). URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/data/sati2 (дата обращения 20 мая 2019 г.). URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/data/sati2 (accessed 20 May 2019). URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/data/fpi (дата обращения 20 мая 2019 г.). URL: http://atmos.iszf.irk.ru/ru/data/fpi (accessed 20 May 2019). URL: http://dep1.iszf.irk.ru/CHIRP_ionogrames (дата обращения 20 мая 2019 г.). URL: http://dep1.iszf.irk.ru/CHIRP_ionogrames (accessed 20 May 2019).