Метеоры

рис. Метеор

Метеоры – явления, наблюдающиеся в виде кратковременных вспышек, возникающие при сгорании в земной атмосфере мелких метеорных объектов (например, осколков комет или астероидов). Метеоры проносятся по небу, иногда оставляя за собой на несколько секунд узкий светящийся след, после чего исчезают. В обиходе их нередко называют падающими звездами. Долгое время метеоры считались обычным атмосферным явлением типа молнии. Лишь в самом конце XVIII века благодаря наблюдениям одних и тех же метеоров из различных пунктов, были впервые определены их высоты и скорости. Выяснилось, что метеоры являются космическими телами, которые приходят в атмосферу Земли извне со скоростями от 11 км/сек до 72 км/сек и на высоте около 80 км сгорают в ней. Серьезно заниматься исследованием метеоров астрономы начали только в XX веке.
Распределение по небу и частота появления метеоров зачастую не являются равномерными. Систематически возникают так называемые метеорные потоки, метеоры которых появляются примерно в одной и той же части неба на протяжении определенного промежутка времени (обычно несколько ночей). Если их следы мысленно продолжить в обратном направлении, то они бы пересеклись вблизи одной точки, которую принято называть радиантом метеорного потока. Часто метеорные потоки периодически повторяются из года в год. Таким потокам присваиваются названия созвездий, в которых расположены их радианты. Например, метеорный поток, возникающий ежегодно примерно с 20 июля по 20 августа, называется Персеидами, так как его радиант находится в созвездии Персея. Метеорные потоки Лирид (середина апреля) и Леонид (середина ноября) получили свое название соответственно от созвездий Лиры и Льва. В разные годы метеоритные потоки проявляют различную активность. Бывают годы, в которые число метеоров, принадлежащих какому-либо потоку, очень мало, а в другие годы (которые повторяются, как правило, с определенным периодом) настолько обильно, что такое явление получило название звездного дождя. Так, звездные дожди наблюдались в августе 1961 г. (Персеиды) и в ноябре 1966 г. (Леониды). Изменение активности метеорных потоков объясняется неравномерным распределением метеорных частиц в потоках вдоль эллиптической орбиты, пересекающей земную.

рис. Метеорный поток Персеиды

Спорадическими называются метеоры, не принадлежащие к потокам. Ученые предполагают, что статистическое распределение орбит спорадических метеоров похоже на распределение орбит периодических комет. Однако орбиты многих метеорных потоков близки к орбитам известных комет. Бывали случаи, когда сама комета исчезала, но оставался связанный с ней метеорный поток (комета Биэлы). Это наводит на мысль, что метеорные потоки могут возникать в результате разрушения комет.
В атмосфере Земли в течение суток вспыхивает в среднем около 108 метеоров ярче 5 звездной величины. Яркие метеоры возникают реже, слабые - чаще. Болиды (очень яркие метеоры) могут быть видны даже днем. Иногда болиды сопровождаются выпадением метеоритов. Нередко появление болида сопровождается довольно мощной ударной волной, звуковыми явлениями, а также образованием дымового хвоста. Происхождение и физическое строение больших тел, наблюдаемых как болиды, вероятно, довольно различно по сравнению с частицами, вызывающими метеорные явления. Как уже было сказано, скорость метеоров вблизи Земли обычно достигает нескольких десятков км/сек. Величину истинной гелиоцентрической скорости оценить достаточно трудно. Блеск метеора сильно зависит от его скорости, поэтому быстрые метеоры обычно наблюдаются чаще, чем медленные, при этом их количество меньше. Вероятно, большинство метеоров совершают движение по орбитам в прямом направлении, с гелиоцентрическими скоростями сопоставимыми со скоростью Земли. В настоящее время для наблюдений метеоров широко применяются фотосъемка и радиолокаторы. При фотографическом патрулировании в разных пунктах на расстоянии в несколько десятков километров, устанавливается несколько широкоугольных фотокамер таким образом, чтобы они перекрывали значительную часть неба. Периодически камеры открываются и закрываются специальными затворами, например, при помощи вращающегося обтюратора (диск с лопастями), в результате чего след метеора выглядит как ряд полосок, по длине которых с достаточной точностью можно определить их скорость. При помощи радиолокаторов, работающих на волнах 3-10 м, можно получить отраженный радиоимпульс от столба ионизованного воздуха, который метеор оставляет за собой во время полета. Наряду с ионизацией в таком столбе происходит возбуждение молекул, образующих видимый след благодаря своему свечению.

рис. Метеорный поток кометы Биэла

Следует различать метеоры и метеориты. Метеором называется не сам объект (то есть метеорное тело), а явление, то есть его светящийся след. Это явление будет называться метеором независимо от того, улетит ли метеорное тело из атмосферы в космическое пространство, сгорит ли в ней или упадет на Землю в виде метеорита. Спектры метеоров обычно состоят из эмиссионных линий. Во время торможения метеорной частицы в атмосфере, она нагревается и начинает испаряться, что приводит к образованию вокруг нее облака из раскаленных газов. Светятся в основном линии металлов: очень часто, к примеру, наблюдаются линии ионизованного кальция и железа. По своему химическому составу метеорные частицы, вероятно, аналогичны составу каменных и железных метеоритов, однако по своей механической структуре имеются значительные различия. На это указывают скорости торможения метеоров, исходя из которых, плотность метеорных тел достаточно мала, порядка 0,1 г/см3. Это значит, что метеорная частица является пористым телом, состоящим из более мелких частиц. Вероятно, эти поры когда-то были заполнены летучими веществами, которые впоследствии испарились. Метеорное тело, порождающее метеор 5-й звездной величины, имеет массу около 3 мг и диаметр около 0,3 мм. Такие данные вычислены для быстрого метеора с геоцентрической скоростью около 50-60 км/сек. Однако большая часть метеоров, порождаемых частицами такой массы, гораздо слабее. Болиды и яркие метеоры, ионизуя воздух, создают слабо светящиеся следы, которые можно видеть на протяжении от нескольких секунд до нескольких минут. В атмосфере воздушные течения меняют форму следов и перемещают их (дрейф следов). Именно поэтому наблюдения перемещения следов имеют большое значение при изучении воздушных потоков в различных слоях атмосферы Земли.