Hrvatska meteorska mreža: u susret 10 godina rada

Priča o Hrvatskoj meteorskoj mreži - prvi dio

Križevački meteorit
Članak
0Komentari
Broj otvaranja2299


Prvi dio

Predstavljamo vam, serijalom u četiri nastavka, Hrvatsku meteorsku mrežu. Upoznat ćemo vas s njezinim radom koji je zapažen i van granica naše zemlje i njezinim rezultatima koji su kulminirali pronalaskom Križevačkog meteorita. Evo kako je to bilo...

Drugi dio...

Godišnji odmor. Konačno, nakona niza godina trenutak da "u izolaciji" od civilizacije (otok, namjerno bez klasičnih pogodnosti - prvenstveno računala i interneta) napišem što se sve pri HMM zbivalo proteklih godina... A kako vidim iz ovog mog crnog rokovnika, zadnje što sam pisao datira još tamo u 2010! U prijevodu, naoružajte se grickalicama i kikirikijem, ovo će bit malo poduže štivo.

Slika 1 - Prva tri snimljena meteora. © Ljubaznošću: HMM
Pred 10 godina, 12/13.08.2006. godine, na maksimum aktivnosti Perzeida pri Zvjezdarnici u Puli provedeni su prvi eksperimenti video opažanja meteora jeftinim CCTV kamerama 1004X. Iako je sve bilo protiv nas, od skoro punog Mjeseca, ekstremne vlage, kamere opremljene neprikladnim objektivima (2 mm F2), imali smo sreće da smo snimili tri meteora.

Te tri prema današnjim mjerilima (a i tadašnjim, slika 1) ružne snimke meteora dale su nam poticaj da nastavimo eksperimentiranjem pa smo kvalitetnijim objektivima snimili 44 meteora u jutarnjim satima maksimuma Orionida (slika 2), a finalnom verzijom (objektiv 4 mm F1.2, Filip Lolić modificirao 1004X kameru) snimali i maksimum Geminida 2006. godine kojom je prilikom snimljeno 192 meteora u jednoj noći.

Slika 2 - Meteori Orionidi. © Ljubaznošću: HMM
Neposredno po završnim testiranjima Znanstveno-edukacijski centar Višnjan koji tradiciju opažanja meteora čuva još od '80-ih godina prošlog stoljeća, pokreće projekt Hrvatske meteorske mreže. Krenulo se s 5 kamera (neke od kojih na slici 3), da bi do danas više od 40 lokacija – Bačka Palanka, Brač, Broćanac, Čiovo, Daruvar, Duino, Hum, Kaštelir, Koprivnica, Križevci, Makarska, Mali Lošinj, Merenje, Ogulin, Osijek (3), Petrovsko, Pula (3), Rijeka (2), Rovinj, Rovišće, Sisak (2), Stalis, Šibenik (2), Šolta, Tičan, Valpovo, Varaždin, Velika Pisanica, Veli Lošinj, Virovitica, Vis, Višnjan (2), Zagreb (4) i Žrnovnica stalno ili povremeno doprinosilo opažanjima.

Slika 3 - Kamere HMM. © Ljubaznošću: HMM
To ne znači da je pri HMM u pogonu 40 kamera (Filip je modificirao ukupno 30 komada 1004X kamera), već su se kamere selile s lokacije na lokaciju ovisno o mogućnostima operatera. Neke su kamere na nekim lokacijama korištene svega po tjedan-dva, neke kamere na žalost nisu nikada poslale promatranja, a neke se kamere nikad nisu pomakle sa svog prvog mjesta i već niz godina doprinose opažanjima (slika 4).

Slika 4 - Lokacije meteorskih kamera. © Ljubaznošću: HMM
Hrvatska meteorska mreža si je kao primarni astronomski zadatak postavila određivanje orbita meteoroida [A], što znači da isti meteor treba biti snimljen s barem dvije međusobno udaljene stanice. Jedno od osnovnih pitanja kod organizacije meteorskih mreža u smislu pokrivenosti neba (volumena atmosfere) je kako rasporediti kamere, odnosno na koju visinu i u kojem smjeru one trebaju biti usmjerene kako bi se snimio što veći broj zajednički snimljenih meteora.

Početnih 5 kamera, raštrkane od Višnjevca do Pule nisu imale šanse pokriti kompletan volumen neba nad Hrvatskom (kiflom, boomerangom ili kako hoćete), tako nešto nije moguće izvesti kamerama kakve smo koristili već samo all-sky kamerama. Iako granična zvjezdana veličina koju kamere HMM mogu usnimiti varira, sve imaju standardno vidno polje od 64 x 48° (slika 5) koje odgovara korisnom vidnom polju ljudskog oka (promjera oko 60°), pa su u samom početku kamere radile kao zasebni parovi.

Slika 5 - Vidno polje meteorskih kamera. © Ljubaznošću: HMM
Prvi zajednički meteor snimile su 13.03.2007. godine kamere iz Bjelovara (Rovišće, operater Denis Štogl) i Osijeka (Višnjevac, operater Dario Klarić), i taj datum volim nazivati "rođendanom" HMM iako se naknadno ispostavilo da opažanja kombinirana sa susjednim meteorskim mrežama kažu kako smo prve zajedničke meteore na svjetskoj razini imali i prije tog datuma. Postepenim dodavanjem kamera u HMM uspjeli smo od sredine 2008. godine postići potpunu pokrivenost atmosfere iznad Hrvatske na visinama od 100 km (slika 6).

Te 2007. godine u svijetu djeluje svega nekoliko video meteorskih mreža, u osnovi podijeljenih prema softwareu koji korsite za snimanje i detekciju meteora. Japanska SonotaCo Meteor Network mreža bazira svoj rad na UFO (Capture, Analyzer i Orbit, [1]) paketu, rasprostranjena po cijelom Japanu s preko 100 kamera/stanica. IMO (International Meteor Organization - www.imo.net) Video Network rasprostranjen mahom po Europi, svoj rad bazira na MetRec softwareu (Sirko Molau - [2]), s preko 50 kamera/stanica.

Slika 6 - Pokrivenost kamerama. © Ljubaznošću: HMM
Mi si pri HMM nismo mogli priuštiti hardware potreban za jednu od te dvije opcije (UFO - preskup PC, MetRec - preskupa MatroxMeteor kartica), te smo se priklonili napuštenom software imena SkyPatrol (autor Mark Vornhousen, slika 7) koji je dovoljno nezahtjevan da se mogao vrtjeti na svim "kantama" od računala dostupnim običnim smrtnicima u Hrvatskoj, a jednako tako nije bio pretjerano izbirljiv prema video capture karticama koje se moglo koristiti (radilo je gotovo sve). Na prvi pogled loša strana SkyPatrol software je ta da osim "labave" detekcije meteora i same snimke ne pruža ništa od potrebnih informacija za samu analizu meteora: nema podataka o položajima zvijezda na snimci (potrebnih za kalibraciju vidnog polja, astrometriju i fotometriju) niti iole preciznije procjene položaj pojedine detekcije meteora.

Slika 7 - SkyPatrol. © Ljubaznošću: HMM
No ta je "loša" strana bila za nas izazov: kako od "ružnog pačeta" napraviti labuda? Prva opcija je bio SkyPatrol Analyzer software koji je napisao Igor Terlević, i omogućava ručnu obradu snimaka, no to je mukotrpan posao koji danas radimo samo u izuzetnim slučajevima. Zahvaljujući suradnji koju smo 2008. godine uspostavili s Peterom Guralom, bardom video meteorske astronomije (autorom prvog software za snimanje i detekciju meteora - MeteorScan, vrtio se na Mac računalima) uspjeli smo iz snimaka SkyPatrola izvući sve što je potrebno za analizu opažanja.

Samu analizu i dan-danas provodimo vlastitim, originalnim rješenjima (poput odabira inicjalnog astrometrijskog rješenja, SkyFit - slika 8) koja stalno dorađujemo i unapređujemo. Suradnja s Peterom nije bila (a nije ni sada) jednosmjerna, već je Peter iskustva HMM primijenio na CAMS sustav [3] time što je jedinstvenu kompresiju videa koju koristi SkyPatrol unaprijedio i omogućio kvalitetniju analizu u astrometrijskom i fotometrijskom smislu [4].

Slika 8 - SkyFit. © Ljubaznošću: HMM
Dok se SonotaCo mreža orjentirala mahom na određivanje orbita meteoroida za što je potrebno isti meteor snimiti s barem dvije lokacije, IMO mreža pristup je prvenstveno orjentiran prema opažanjima s jedne stanice što drugim riječima znači da se radijant meteora (točka iz kojeg smjera "dolaze" meteori - slika 9) određuje iz pretpostavke o njegovoj srednjoj visini od tla i izračunatoj kutnoj brzini. Budući su preklopi IMO stanica u vrijeme naših početaka bili jako mali, možemo reći da HMM od 2007. godine na svjetskoj razini značajno doprinosi meteorskoj astronomiji orbitama meteoroida opažanih iznad Europe (slika 10), godine 2008. s gotovo dvije trećine (63%).

Slika 9 - Radijant Geminida. © Ljubaznošću: HMM
Nekako od godine 2011. se i u Europi stvorila kritična masa opažača koji su počeli koristiti UFO paket, prvenstveno preorjentacijom nacionalnih mreža (Slovačka, Poljska, Češka, Mađarska) ili novoformiranim mrežama (Italija, Francuska). Važno je naglasiti da se podaci prikupljeni MetRec softwareom mogu prilagoditi UFO formatu, tako da se pod pokroviteljstvom meteoraša iz Češke i Slovačke kreira baza EDMOND [5], u kojoj su objedinjena sva promatranja iz Europe (MetRec i UFO), a u toj bazi orbita i HMM doprinosi svojim promatranjima.

Ovim objedinjavanjem promatranja meteora na razini Europe, broj orbita na godišnjoj razini već od 2011. godine značajno premašuje broj orbita izračunatih iz Japana, a trenutno je taj broj otprilike dvostruko veći (oko 50 000 orbita iz Europe u odnosu na oko 25 000 orbita iz Japana). Listopada 2010. godine na zapadnoj obali Sjedinjenih Američkih Država s radom kreće i spomenuti CAMS sustav, čime se popunjava "rupa" u vremenskim zonama između Europe i Japana te uvelike smanjuje mogućnost da se propusti neki od značajnih događaja.

Slika 10 - Orbite opažanih meteoroida. © Ljubaznošću: HMM
U tom svjetlu, postotak orbita kojima HMM na godišnjoj razini doprinosi opažanjima iz Europe i svijeta naglo opada i od tada to više ne smatramo primarnim ciljem HMM. Iskustvo s meteoritom Križevci naučilo nas je važnosti pokrivanja atmosfere do barem 20 km (iako bi bilo dobro i niže), tako da pri današnjem pristupu slaganja preklopa kamera nastojimo što bolje pokriti te "niske" dijelove atmosfere (slika 11). Možda nije na prvu jasno kako to da kamere koje gledaju niže prema horizontu te time pokrivaju i niže i više slojeve atmosfere ne smatramo dovoljno dobrim za pokrivanje tih viših djelova atmosfere.

Osnovni problem je priroda svjetla - intenzitet svjetla opada s kvadratom udaljenosti. Da to raščistimo - kad su zvijezde u pitanju, one su toliko udaljene od Zemlje da je u geometrijskom smislu nebitno s kojeg ih mjesta gledamo: jednostavno su predaleko da bi se ikakava razlika u intenzitetu mogla izmjeriti. Kod meteora je sasvim drugačiji slučaj, budući isti meteor koji u zenitu s jedne stanice vidimo kao bolid (meteor sjajniji od Venere, -4m), s jako udaljene stanice isti meteor ćemo vidjeti blizu horizonta kao jedva oku vidljiv.

Slika 11 - Pokrivenost niskih dijelova atmosfere. © Ljubaznošću: HMM
Na primjer, ukoliko, ako je meteor na 100 km visine jednoj stanici u zenitu (dakle udaljen 100 km), isti meteor opažan s druge stanice može biti na udaljenosti od 200 km - što znači da će taj meteor s druge stanice biti četiri puta manjeg intenziteta, odnosno prevedeno u magnitude, s druge stanice biti će za oko 1,5m slabijeg sjaja. Iz ovoga se lako da zaključiti da će broj meteora slabijeg sjaja vidljivih s obje stanice biti značajno manji, a to se pokazalo istinitim i u praksi jer se broj zajedničkih meteora značajno smanjio otkad smo promijenili pristup. Međutim, orbite meteoroida izračunate iz opažanja meteora kakve dobivamo novim pristupom su u većini slučajeva puno preciznije jer su sjajniji meteori duljeg trajanja i (ovisno o geometriji) veće kutne duljine.

Što se samih kamera tiče, osnovni model koji i danas koristi većina stanica je i dalje modificirana 1004X kamera, bazirana na 1/3" Ex-View HAD Sony ICX255 senzoru. Pred dvije godine smo krenuli sa testiranjem "novih" (čitaj: po cijeni nama dostupnih) kamera na tržištu, i izbor je pao na Sony ICX673 Ex-View HAD II baziranu kameru, i takve kamere za sada koriste tri stanice. Kroz neko vrijeme, po detaljnoj analizi i finog podešavanja postavki kamere (za razliku od 1004X gdje nije bilo potrebno nikakvo podešavanje) u planu imamo postepene zamjene starih modela kamera.

Slika 12 - BinViewer software. © Ljubaznošću: HMM
Te starije 1004X kamere imamo namjeru iskoristiti za nove projekte, ne nužno vezane uz meteorsku astronomiju (jedna od ideja vezana je za opažanja efekata kozmičkog zračenja, na primjer). Razvojem CAMS softwarea postepeno mijenjamo i software na HMM stanicama, pri čemu SkyPatrol biva zamijenjen ne samo CAMS-om nego kompletnim rješenjem (ADAPT) koje potpuno automatski provodi snimanje, detekciju, astrometriju/fotometriju te upload podataka na HMM server. ADAPT je napisao i  o njemu vodi brigu Denis Vida, i prezentirao na IMC u Gironu 2014, zajedno sa BinViewer software [6] za pregledavanje FF datoteka CAMS paketa (slika 12).

So far so good... mislim da je ovo dovoljno za opisati što se idejno zbivalo s HMM od početaka do danas. U najkraćim crtama, od mreže koja je zamišljena da snimi i izračuna što više orbita meteoroida transformiramo se u mrežu kojoj je zadaća sakupiti što više preciznih orbita meteoroida.





[A] dodatak - nove definicije prema Jiří Borovička

About the definition of meteoroid, asteroid, and related terms WGN, the Journal of the IMO 44:2 (2016)

Meteor

is the light and associated phenomenon (heat, shock, ionization), which results from the entry of a solid object from space into a gaseous atmosphere.

Meteoroid

is a solid object of a diameter between 30 μm and 1 meter moving in, or coming from,
interplanetary space.

Dust

is finely divided solid matter, with particle sizes in general smaller than meteoroids, moving in, or coming from, interplanetary space.

Asteroid

is a solid object of a diameter larger than 1 meter and smaller than a dwarf planet moving in or coming from interplanetary space and showing no activity (i.e. a release of gas, dust or meteoroids).

Comet

is a solid object of a diameter larger than 1 meter and smaller than a dwarf planet moving in or coming from interplanetary space and showing activity (i.e. a release of gas, dust or meteoroids).

Meteorite

is any solid object that survived the meteor phase in a gaseous atmosphere without being completely vaporized.

Meteoric smoke

is solid matter that has condensed in a gaseous atmosphere from material vaporized during the meteor phase.


Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!