ZHR, Zenithal Hourly Rate

ZHR, Zenithal Hourly Rate

ZHR er et skøn over antallet af meteorer i en meteorsværm, der teoretisk kan observeres på én time af en enkelt observatør, der har helt ideelle betingelser med frit udsyn til himlen, med radianten i zenit og en grænsestørrelsesklasse LM (fra engelsk limiting magnitude, dvs. størrelsesklassen på de svageste stjerner, der kan ses) på 6,5. Observationer fra flere forskellige observatører, der har forskellige observationsforhold, kan således sammenlignes ved først at omregne den enkeltes data til ZHR.

I praksis bestemmes ZHR fra en observation ved at korrigere de forskellige observationsparametre til den ideelle betingelse, der er anført ovenfor. Dette gøres via en ret uskyldigt udseende formel:

F er en korrektion for eventuelle skyer eller andre forhindringer i observationsområdet.
C er en korrektion for observatørens grænsestørrelsesklasse (LM).
K er en korrektion for radiantens aktuelle højde over horisonten.
N er det faktiske antal observerede meteorer.
T er observationstiden i timer.

Lad os for eksempel antage, at man har iagttaget Geminiderne fra 21:30 til 22:30 den 13. december, og at man så 30 Geminider og samtidig holdt øje med skydækkets omfang og grænsestørrelsesklassen under observationen. Lad os sige, at skyer i gennemsnit dækkede 10% af synsfeltet, og at den gennemsnitlige LM var 6,0.

For at bestemme F dividerer man 1 med hvor stor en del af himlen, der var klar under observationen, dvs. i dette tilfælde var 9/10 af himlen klar:

C afhænger både af LM og selve lysstyrkeprofilen på meteorsværmen, for hvis den gennemsnitlige meteor er svag, går man glip af forholdsmæssigt flere meteorer ved at observere under dårlige forhold. Lysstyrkeprofilen er beregnet ud fra meteorsværmens tæthedsindeks, r, som beregnes ud fra en observeret stikprøve, men det er en temmelig kompliceret beregning, så r antages normalt at være 2,0 til den indledende analyse. I praksis betyder dette, at der forekommer dobbelt så mange meteorer i hver efterfølgende størrelseklasse. Med andre ord, hvis der er 5 meteorer med størrelsesklasse 1, vil der være 10 i størrelsesklasse 2 og 20 i størrelsesklasse 3 (selvom man ganske vist ikke vil se dem alle). C bestemmes derefter ved:

K bestemmes med radiantens højde A over horisonten midt i observationsperioden. Den kan findes ved hjælp af et planetarieprogram, matematiske metoder eller ved simpel udmåling. I eksemplet sættes radiantens højde til 30°:

Dette betyder, at når radiantens højde er på 30 grader, ser man kun halvdelen af de meteorer, man ville se, såfremt den var i zenit. Det er derfor, det er bedst at observere på tidspunkter, hvor radianten står højt på himlen.

Vi kender nu alle de variabler i ZHR formlen og kan foretage beregningen:

Typisk udtrykkes ZHR med en fejlmargen, som er givet som

Den aktuelle ZHR bliver således 94 ±17. For en detaljeret analyse af meteorsværmen som helhed skal resultaterne af mange observatører sammenlignes, da én enkelt ZHR er kun et lille udsnit. Mange data fra flere observatører betyder, at både den statistiske usikkerhed og de individuelle variationer får en minimal effekt på det endelige resultat. Desuden kan en gennemgang af et stort antal observationer, hvor hver meteors lyssstyrke er blevet registreret bidrage til at forbedre værdien af indekset r.

Som et andet eksempel kan vi prøve at arbejde baglæns. Den beregnede ZHR kan bruges til at forudsige, hvilket antal meteorer, man vil forvente at kunne se. Husk dog, at hvis beregningen er forkert, vil prognosen naturligvis også blive forkert. Uforudsigeligheden er netop det tillokkende ved observation af meteorsværme. Eksemplet viser også, hvilken dramatiske effekt lysforureningen har på det observerede antal meteorer.

Vores mål er at se på det forventede antal Geminider, en observatør vil se, når radianten er på sin maksimale højde om morgenen den 14. december omkring 02:00, dvs. fra Danmark en højde på ca. 70°. Vi antager, at vi observerer én time, fra 01:30 til 02:30, og at himlen er skyfri. Vi antager samtidig, at det er seks timer efter Geminidernes forventede maksimum, hvorfor en ZHR på 80 er rimelig. Hvis den aktuelle LM er helt ideel dvs. 6.5, bliver C = 1 og ZHR-formlen kommer til at se således ud:

Når denne ligning løses med hensyn til N fås at N = 75, dvs. næsten den forventede ZHR.

Hvis man kan finde en himmel hvor LM> 6.5, er det endda muligt, at det observerede antal meteorer overskride den beregnede ZHR, når radianten står højest. På den anden side vil en observatør med LM på 5,5 (forudsat r = 2,0) kun se halvt så mange meteorer. En mørk himmel gør således en stor forskel!

Det skal gentages, at ZHR kun er et skøn. De mest værdifulde data til beregning af ZHR kommer fra alle de rå data, der indsendes til IMO (International Meteor Organization) fra mange forskellige meteorobservatører: sværmens tilhørsforhold, lysstyrken på de enkelte meteorer, komplette notater om observationstiden, observationsforholdene osv.