Наша планета окружена огромным количеством самых разных небесных тел. Небольшие из них при падении на Землю, остаются незамеченными, а падение более крупных, весом до нескольких сотен килограммов и даже тонн оставляет различные последствия. Ученые из Канадского Астрофизического института в Оттаве утверждают, что за год на поверхность Земли попадает метеоритный поток общим весом более 20 тонн. Вес отдельных метеоритов от нескольких граммов до тонн.
(23 фото метеоритов + видео)
22 апреля 2012 года у поверхности Земли появилось небесное тело, двигающееся с огромной скоростью. Пролетев над американскими штатами Невада и Калифорния, разбрасывая раскаленные частицы, метеорит взорвался в небе над Вашингтоном. Мощность взрыва составила около 4 килотонн в тротиловом эквиваленте, что почти в восемьдесят раз меньше мощности . Исследованиями ученых установлено, что метеорит Саттер Милл образовался еще в период становления Солнечной системы.
Уже год прошел с февраля 2012 года, когда в Китае на территорию площадью 100 км упали сотни метеоритных камней. Событие, из ряда вон выходящее, до сих пор вспоминают очевидцы. Самый крупный метеорит из найденных весил 12,6 кг.
У озера Титикака в Перу, осенью 2007 года упал метеорит, который очевидцы наблюдали как охваченное огнем падающее тело. Падение метеорита сопровождалось сильным шумом, напоминающим звук падающего самолета.
На месте падения образовался кратер глубиной 6 м и диаметром 30 м, откуда вырвался фонтан горячей воды. Последствия падения метеорита до сих пор ощущают местные жители.
Скорее всего в состав небесного тела входили ядовитые вещества, 1500 человек, живущих на ближайшей к месту падения территории, страдают сильными головными болями.
Около туркменского города Куня-Ургенч летом 1998 года упал метеорит, получивший название города. Падение небесного тела сопровождалось ярким светом. В месте падения самого крупного (весом 820 кг) обломка метеорита, образовалась пятиметровая воронка. К счастью, никто из местных жителей не пострадал, метеорит упал на хлопковое поле.
Ученые установили возраст туркменского метеорита — более 4-х млрд лет, это самый крупный среди каменных метеоритов, упавших на территорию СНГ. Среди всех известных, упавших на Землю каменных метеоритов, Куня-Ургенч является третьим по величине. На Землю попадают чаще всего каменные метеориты, их доля почти 93% из всех видов небесных тел, упавших на планету. Челябинский метеорит, по первым оценкам ученых, был железным.
В ночь 17 мая 1990 года в 20 километрах от Стерлитамака упало небесное тело весом 315 килограмм. Метеорит, получивший название Стерлитамак, оставил в месте падения на совхозном поле кратер диаметром 10 метров. Самый крупный обломок был найден не сразу, а лишь спустя год, на глубине 12 метров. Ныне это экспонат Музея археологии и этнографии. Метеорит, весом 315 килограмм имеет размеры 0,5х0,4х0,25 метра.
В марте 1976 года в китайской провинции Цзилинь прошел крупнейший в истории дождь из каменных метеоритов. 37 минут продолжалось падение космических тел на Землю, скорость падения достигала 12 километров в секунду. Были найдены около сотни метеоритов, самый большой из них получил название Цзилинь (Гирин), его вес 1,7 тонн.
Зимой 1947 года в дальневосточной Уссурийской тайге в горах Сихоте-Алинь упал метеорит в виде железного дождя. Раздробившись в атмосфере в результате взрыва, метеорит превратился в множество осколков, которые упали на площади 10 кв км. В местах падения обломков образовалось больше 30 кратеров, от 7 до 28 м в диаметре, глубиной до 6 м.
Около 27 тонн метеоритных обломков было найдено на огромной территории.
Самый крупный из ныне известных науке метеоритов носит название Гоба. Железный гигант объемом 9 кубических метров и весом почти 66 тонн упал на поверхность Земли еще в доисторическое время. Пролежав на Земле примерно 80000 лет, в 1920 году метеорит был найден в Намибии.
Метеорит Гоба — самый тяжелый из всех космических тел, когда-либо попадавших на поверхность нашей планеты. Он состоит в основном из железа. Ныне это крупнейший на Земле кусок железа естественного происхождения. Он и по сей день лежит в Намибии, на юго-западе Африки. Со времени открытия метеорит потерял в весе почти 6 тонн в результате научных исследований, эрозии и нашествия вандалов. Ныне он весит 60 тонн.
Загадочный Тунгусский метеорит считается одним из самых исследованных на планете, но продолжает оставаться самым загадочным явлением начала прошлого столетия. 30 июня 1908 года ранним утром над территорией бассейна реки Енисей пролетел гигантский огненный шар. Над незаселенным районом тайги объект взорвался на высоте 7-10 км. Взрывная волна обогнула земной шар дважды и была такой мощности, что ее зафиксировали все обсерватории мира.
Мощность взрыва Тунгусского метеорита приравнивается к энергии мощнейшей водородной бомбы — 40-50 килотонн. Космический гигант, предположительно массой от 100 тысяч тонн до 1 миллиона тонн, несся со скоростью десятки километров в секунду.
Взрывной волной на территории более 200 кв км были повалены деревья, в домах были выбиты оконные стекла. В радиусе 40 километров погибли звери и пострадали люди. После взрыва еще несколько дней на огромной территории наблюдалось интенсивное свечение неба и облаков.
Ответа на вопрос: что это было? — до сих пор нет. Если огненный шар был метеоритом, то на месте падения должен был бы появиться гигантский кратер глубиной как минимум 500 м. Но за все последующие годы он так и не был найден. Тунгусский метеорит остается загадкой 20-го века. Небесное тело взорвалось в воздухе, последствия этого были колоссальные, а никаких остатков или обломков на Земле никогда не было найдено.
Осенней ноябрьской ночью 1833 года над территорией США прошел метеоритный дождь. В течение 10 часов на поверхность Земли падали метеориты различного размера, общее число которых превысило 240000. Источником подобного явления стал самый мощный из ныне известных метеоритных потоков, который носит название Леониды.
Ежедневно рядом с Землей проходят около двух десятков метеоритных потоков. Ученым известны около 50 комет, которые теоретически обладают потенциалом пересечь земную орбиту. Примерно один раз в десять лет происходит столкновение Земли с относительно небольшими космическими телами. Несмотря на то, что движение небесных тел достаточно хорошо изучено, и прогнозируется, очередное столкновение метеорита с поверхностью Земли всегда является загадочным и удивительным явлением для большинства жителей планеты.
HD Видео Метеоритного дождя
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.
Астероиды, кометы, метеоры, метеориты — астрономические объекты, кажущиеся одинаковыми для непосвященного в основы науки о небесных телах. На самом деле они отличаются по нескольким параметрам. Свойства, характеризующие астероиды, кометы, запомнить достаточно просто. Есть у них и определенное сходство: подобные объекты причисляются к малым телам, часто классифицируются как космический мусор. О том, что такое метеор, чем он отличается от астероида или кометы, каковы их свойства и происхождение, и пойдет речь ниже.
Кометы — космические объекты, состоящие из смерзшихся газов и камня. Зарождаются они в удаленных областях Солнечной системы. Современные ученые предполагают, что основные источники комет — это связанные между собой пояс Койпера и рассеянный диск, а также гипотетически существующее
Кометы имеют сильно вытянутые орбиты. При приближении к Солнцу они образуют кому и хвост. Эти элементы состоят из испаряющихся газообразных веществ аммиак, метан), пыли и камней. Голова кометы, или кома, — оболочка из мельчайших частиц, отличающаяся яркостью и заметностью. Она обладает шарообразной формой и достигает максимального размера при приближении к Солнцу на расстояние в 1,5—2 астрономических единицы.
В передней части комы располагается ядро кометы. Оно, как правило, имеет сравнительно небольшие размеры и вытянутую форму. При значительном удалении от Солнца ядро — это все, что остается от кометы. Состоит оно из смерзшихся газов и горных пород.
В основу классификации этих положена периодичность их обращения вокруг светила. Кометы, облетающие вокруг Солнца меньше чем за 200 лет, носят название короткопериодических. Чаще всего они попадают во внутренние области нашей планетной системы из пояса Койпера или рассеянного диска. Долгопериодические кометы обращаются с периодом больше 200 лет. Их «родина» — облако Оорта.
Астероиды состоят из твердых пород. По своим размерам они сильно уступают планетам, хотя некоторые представители этих космических объектов имеют спутники. Большая часть малых планет, как их называли раньше, сосредоточена в Главном расположенном между орбитами Марса и Юпитера.
Общее количество подобных космических тел, известных на 2015 год, превысило 670 тысяч. Несмотря на столь внушительное число, вклад астероидов в массу всех объектов Солнечной системы незначителен — всего 3—3,6*10 21 кг. Это только 4% от аналогичного параметра Луны.
К астероидам относят далеко не все тела небольшого размера. Критерием отбора является диаметр. Если он превышает 30 м, то объект относят к астероидам. Тела с меньшими габаритами получили название метеороидов.
В основе группирования этих космических тел лежит несколько параметров. Астероиды объединяют по особенностям их орбит и спектра видимого света, который был отражен от их поверхности.
По второму критерию выделяют три основных класса:
К первой категории относится примерно 75% всех известных сегодня астероидов. По мере совершенствования оборудования и боле детального исследования подобных объектов классификация расширяется.
Метеороид — еще один тип космических тел. Это не астероиды, кометы, метеоры или метеориты. Особенность этих объектов — малые размеры. Метеороиды по своим габаритам располагаются между астероидами и космической пылью. Таким образом, к ним относят тела с диаметром меньше 30 м. Некоторые ученые определяют метеороид как твердое тело с диаметром от 100 мкм до 10 м. По своему происхождению они бывают первичными или вторичными, то есть образовавшимися после разрушения более крупных объектов.
При вхождении в атмосферу Земли метеороид начинает светиться. И тут мы уже приближаемся к ответу на вопрос, что такое метеор.
Иногда среди мерцающих светил на ночном небе одно вдруг вспыхивает, описывает небольшую дугу и исчезает. Кто хотя бы раз видел подобное, тот знает, что такое метеор. Это «падающие звезды», которые к настоящим звездам отношения не имеют. Метеор — фактически атмосферное явление, возникающее при попадании в воздушную оболочку нашей планеты небольших по размеру объектов (тех самых метеороидов). Наблюдаемая яркость вспышки напрямую зависит от изначальных габаритов космического тела. Если блеск метеора превышает пятую его называют болидом.
Такими явлениями можно любоваться только с планет, обладающих атмосферой. Метеоры на Луне или на Меркурии наблюдать невозможно, поскольку у них отсутствует воздушная оболочка.
При подходящих условиях «падающие звезды» можно видеть каждую ночь. Лучше всего любоваться метеорами в хорошую погоду и на значительном расстоянии от более или менее мощного источника искусственного освещения. Также на небе не должно быть Луны. В этом случае можно будет заметить невооруженным глазом до 5 метеоров в час. Объекты, приводящие к появлению таких одиночных «падающих звезд», вращаются вокруг Солнца по самым разным орбитам. Поэтому место и время их появления в небе точно предсказать невозможно.
Метеоры, фото которых также представлены в статье, как правило, имеют несколько иное происхождение. Они являются частью одного из нескольких роев небольших космических тел, вращающихся вокруг светила по определенной траектории. В их случае идеальный период для наблюдения (время, когда, посмотрев на небо, любой может быстро понять, что такое метеор) определено довольно хорошо.
Рой подобных космических объектов также называется метеорным потоком. Чаще всего они образуются при разрушении ядра кометы. Отдельные частицы роя движутся параллельно друг другу. Однако с поверхности Земли кажется, что они вылетают из определенной небольшой области неба. Этот участок принято называть радиантом потока. Название метеорному рою, как правило, дается по созвездию, в котором расположен его визуальный центр (радиант), или же по имени кометы, распад которой привел к его появлению.
Метеоры, фото которых несложно получить при наличии специальной аппаратуры, относятся к таким крупным потокам, как Персеиды, Квадрантиды, эта-Аквариды, Лириды, Геминиды. Всего на сегодняшний день признано существование 64 потоков и еще около 300 ждут подтверждения.
Метеориты, астероиды, метеоры и кометы — родственные по тем или иным критериям понятия. Первые представляют собой космические объекты, упавшие на Землю. Чаще всего их источником являются астероиды, реже — кометы. Метеориты несут бесценные данные о различных уголках Солнечной системы вне Земли.
Большинство подобных тел, попавших на нашу планету, имеют очень небольшие размеры. Самые внушительные по своим габаритам метеориты оставляют после удара следы, вполне заметные и спустя миллионы лет. Хорошо известным является кратер около города Уинслоу в Аризоне. Падение метеорита в 1908 году предположительно стало причиной Тунгусского феномена.
Такие крупные объекты «посещают» Землю раз в несколько миллионов лет. Большинство же найденных метеоритов имеют довольно скромные размеры, но не становятся при этом менее ценными для науки.
По мнению ученых, подобные объекты могут многое рассказать о времени формирования Солнечной системы. Предположительно, они несут частицы вещества, из которого состояли молодые планеты. Некоторые метеориты прилетают к нам с Марса или Луны. Такие космические странники позволяют узнать нечто новое о соседних объектах без огромных затрат на далекие экспедиции.
Для запоминания различий описанных в статье объектов можно кратно изложить преобразование таких тел в космосе. Астероид, состоящий из твердых каменных пород, или комета, представляющая собой ледяную глыбу, при разрушении порождают метеороиды, которые при вхождении в атмосферу планеты вспыхивают метеорами, сгорают в ней или падают, превращаясь в метеориты. Последние обогащают наши знания обо всех предыдущих.
Метеориты, кометы, метеоры, а также астероиды и метеороиды — участники непрерывного космического движения. Изучение этих объектов приносит большой вклад в наше понимание устройства Вселенной. По мере совершенствования аппаратуры астрофизики получают все больше данных о таких объектах. Завершенная относительно недавно миссия зонда «Розетта» однозначно продемонстрировала, сколько информации можно получить при детальном исследовании подобных космических тел.
Метеориты - небольшие каменные тела космического происхождения, которые попадают в плотные слоя атмосферы (например, как у планеты Земля), а некоторые могут даже упасть на поверхность планеты. До того, как такого рода небесные гости войдут в атмосферу, их называют метеороидами. При столкновении с воздушными массами Земли они загораются и оставляют яркий след, видный невооруженным глазом, именуемый метеором. Метеороид может полностью сгореть при падении и так и не стать метеоритом.
По происхождению метеориты представляют собой осколки более крупных космических тел - астероидов, имеющих свои постоянные орбиты, большая часть которых находится в пределах Главного пояса астероидов.
Изучение метеоритов представляет большой интерес. Во-первых, многие из них состоят из вещества, близкого к первичному веществу Солнечной системы, исследование которого, несомненно, позволяет выяснить многие вопросы, волнующие астрофизиков. Во-вторых, подсчет вероятностей падения на Землю крупного метеорита и моделирование последствий этого события имеет огромное значение для составления плана возможных действий при возникновении реальной угрозы подобной катастрофы.
Впрочем, большинство метеороидов сгорает в верхних слоях атмосферы, а потому никакой опасности для жителей нашей планеты не представляют. Падение на Землю Землю больших и тяжелых космических глыб происходит не так часто, но все же случается. Так, в Южной Африке в доисторические времена приземлился метеорит Гоба, найден в 1920 году, называемый учеными самым тяжелым и имеющий вес в 60 т. После этого события нашу планету посещали и другие крупные посланцы из космоса, последний из них наделал немало шума в Челябинске.
И, как показал этот недавний российский опыт, предсказать падение большого каменного тела на Землю не всегда возможно. Причина проста: в наземные телескопы не видны темные, не освещаемые Солнцем небесные объекты, поэтому их вхождение в атмосферу оказывается неожиданным. Помогает только наблюдение за яркими частями метеорных потоков, проходящих вблизи от нас, позволяющее проанализировать статистические вероятности космических угроз, приходящиеся на тот или иной период.
(Интерпретация Discovery последствий падения гигантского метеорита в Тихий океан поверхности планеты Земля, диаметр метеорита 500 км)
По подсчетам астрономов, приблизительно раз в год в атмосферу Земли попадает метеорит, который бы при столкновении с поверхностью планеты спровоцировал взрыв мощностью 11-12 килотонн в тротиловом эквиваленте. А раз в 15 лет к нам прилетает космический странник, грозящий произвести гораздо более серьезные разрушения. Не вызывает сомнений, что в ближайшие 100 лет жителям нашей
планеты придется неоднократно стать очевидцами падения крупных метеоритов, если, конечно, ученые и военные не наладят эффективную систему защиты от подобных угроз из космоса.
Ясной темной ночью, особенно в середине августа, ноября и декабря, можно увидеть, как прочерчивают небо «падающие звезды» — это метеоры, интересное природное явление, известное человеку с незапамятных времен.
Метеоры, особенно в последние годы, привлекают пристальное внимание астрономической науки. Они уже много рассказали и о нашей Солнечной системе и о самой Земле, в частности о земной атмосфере.
Более того, метеоры, образно говоря, вернули долг, возместили средства, затраченные на их изучение, сделав вклад в решение некоторых практических задач науки и техники.
Исследование метеоров активно развивается в ряде стран, некоторым из этих исследований посвящен наш короткий рассказ. Начнем мы его с уточнения терминов.
Объект, движущийся в межпланетном пространстве и имеющий размеры, как говорится, «больше молекулярных, но меньше астероидальных», называют метеороидом, или метеорным телом. Вторгаясь в земную атмосферу, метеороид (метеорное тело) накаляется, ярко светится и прекращает свое существование, превратившись в пыль и пары.
Световое явление, вызванное сгоранием метеорного тела, называют метеором. Если метеороид имеет сравнительно большую массу и если его скорость относительно невелика, то иногда часть метеорного тела, не успев полностью испариться в атмосфере, падает на поверхность Земли.
Эту выпавшую часть называют метеоритом. Чрезвычайно яркие метеоры, имеющие вид огненного шара с хвостом или горящей головешки, называют болидами. Яркие болиды иногда видны даже днем.
Метеоры наблюдают и изучают в течение столетий, но только в последние три-четыре десятилетия стали четко выясняться природа, физические свойства, характеристики орбит и происхождение тех космических тел, которые являются источниками метеоритов. Интерес исследователей к метеорным явлениям связан с несколькими группами научных проблем.
Прежде всего, изучение траектории метеоров, процессов свечения и ионизации вещества метеороидов, важно для выяснения их физической природы, а они, метеорные тела, как-никак есть прибывшие к Земле «пробные порции» вещества из далеких районов Солнечной системы.
Далее — исследование ряда физических явлений, сопровождающих полет метеорного тела, дает богатый материал для изучения физических и динамических процессов, происходящих в так называемой метеорной зоне нашей атмосферы, то есть на высотах 60-120 км. Здесь в основном и наблюдаются метеоры.
Причем для этих слоев атмосферы метеоры, пожалуй, остаются наиболее эффективным «исследовательским инструментом», даже на фоне нынешнего размаха исследований с помощью космических аппаратов.
Прямыми методами изучения верхних слоев земной атмосферы при помощи искусственных спутников Земли и высотных ракет начали широко пользоваться много лет назад, со времени Международного Геофизического года.
Однако искусственные спутники дают сведения об атмосфере на высотах более 130 км, на меньших высотах спутники просто сгорают в плотных слоях атмосферы. Что же касается ракетных измерений, то они проводятся только над фиксированными пунктами земного шара и носят кратковременный характер.
Метеорные тела — полноправные жители Солнечной системы, они обращаются по геоцентрическим орбитам, имеющим обычно форму эллипса.
Оценивая, как общее число метеороидов распределяется по группам с разными массами, скоростями, направлениями, можно не только изучать весь комплекс малых тел Солнечной системы, но еще и создать основу для построения теории происхождения и эволюции метеорного вещества.
В последнее время интерес к метеорам возрос еще и в связи с интенсивным изучением околоземного космического пространства. Важной практической задачей стала оценка так называемой метеорной опасности на различных космических трассах.
Это, конечно, лишь частный вопрос, у космических и метеорных исследований очень много точек соприкосновения, и изучение метеорных частиц прочно вошло в космические программы. Так, например, с помощью спутников, космических зондов и геофизических ракет получены ценные сведения о движущихся в межпланетном пространстве мельчайших метеороидах.
Вот одна лишь цифра: устанавливаемые на космических аппаратах датчики позволяют регистрировать удары метеороидов, размеры которых измеряются тысячными долями миллиметра (!).
В ясную безлунную ночь можно заметить метеоры до 5-й и даже 6-й звездной величины — они имеют такую же яркость, как самые слабые звезды, различимые невооруженным глазом. Но в основном невооруженным глазом видны несколько более яркие метеоры, ярче 4-й звездной величины; в течение часа в среднем можно заметить около 10 таких метеоров.
А всего в атмосфере Земли за сутки бывает около 90 миллионов метеоров, которые можно было бы увидеть в ночное время. Общее число метеороидов различных размеров, вторгающихся за сутки в земную атмосферу, исчисляется сотнями миллиардов.
В метеорной астрономии условились де лить метеоры на два типа. Метеоры, которые наблюдаются каждую ночь и движутся в самых разных направлениях, называют случайными, или спорадическими. Другой тип — периодические, или поточные, метеоры, они появляются в одно и то же время года и из определенного небольшого участка звездного неба — радианта. Слово это — радиант — в данном случае означает «излучающий участок».
Метеорные тела, порождающие спорадические метеоры, движутся в пространстве независимо друг от друга по самым разнообразным орбитам, а периодические — по почти параллельным путям, которые как раз и исходят из радианта.
Метеорным потокам дают названия по созвездиям, в которых расположены их радианты. Например, Леониды — метеорный поток с радиантом в созвездии Льва, Персеиды — в созвездии Персея, Ориониды — в созвездии Ориона и так далее.
Зная точное положение радианта, момент и скорость полета метеора, можно вычислить элементы орбиты метеороида, то есть выяснить характер его движения в межпланетном пространстве.
Визуальные наблюдения позволили получить важную информацию о суточных и сезонных изменениях общего количества метеоров, о распределении радиантов по небесной сфере. Но главным образом для изучения метеоров используются фотографические, радиолокационные, а в последние годы и электронно-оптические и телевизионные методы наблюдений.
Систематическая фоторегистрация метеоров началась лет сорок назад, используются для этой цели, так называемые, метеорные патрули. Метеорный патруль — это система из нескольких фотографических агрегатов, а каждый агрегат состоит обычно из 4-6 широкоугольных фотографических камер, устанавливаемых так, чтобы все они вместе охватывали максимально возможную область неба.
Наблюдая метеор из двух пунктов, удаленных друг от друга на 30-50 км, по фотоснимкам на фоне звезд легко определить его высоту, траекторию в атмосфере и радиант.
Если перед камерами одного из агрегатов патруля разместить обтюратор, то есть вращающийся затвор, то можно определить и скорость метеороида — вместо непрерывного следа на фотопленке получится пунктирная линия, причем длина штрихов как раз и будет пропорциональна скорости метеорного тела.
Если перед объективами фотокамер другого агрегата расположить призмы или дифракционные решетки, то на пластинке появится спектр метеора, подобно тому, как на белой стене появляется спектр солнечного зайчика, прошедшего через призму. А по спектрам метеора можно определить химический состав метеороида.
Одно из важных достоинств радиолокационных методов — это возможность наблюдать метеоры в любую погоду и круглые сутки. Кроме того, радиолокация позволяет регистрировать очень слабые метеоры до 12-15-звездной величины, порождаемые метеороидами с массой в миллионные доли грамма и даже меньше.
Радиолокатор «засекает» не само метеорное тело, а его след: при движении в атмосфере испарившиеся атомы метеорного тела сталкиваются с молекулами воздуха, возбуждаются и превращаются в ионы, то есть подвижные заряженные частицы.
Образуются ионизованные метеорные следы, имеющие длину несколько десятков километров и начальные радиусы порядка метра; это своего рода висящие (конечно, недолго!) атмосферные проводники, или точнее полупроводники — в них можно насчитать от 10б до 1016 свободных электронов или ионов на каждый сантиметр длины следа.
Такой концентрации свободных зарядов вполне достаточно, чтобы от них, как от проводящего тела, отражались радиоволны метрового диапазона. Вследствие диффузии и других явлений ионизированный след быстро расширяется, его электронная концентрация падает и под действием ветров в верхней атмосфере след рассеивается.
Это позволяет использовать радиолокацию для изучения скорости и направления воздушных течений, например, для исследования глобальной циркуляции верхней атмосферы.
В последние годы все активней ведутся наблюдения очень ярких болидов, которые иногда сопровождаются выпадением метеоритов. В нескольких странах организованы болидные сети наблюдений с камерами «всего неба».
Они действительно контролируют весь небосвод, но регистрируют только очень яркие метеоры. В такие сети входят 15-20 пунктов, расположенных на расстоянии 150-200 километров, они охватывают большие территории, так как вторжение в земную атмосферу крупного метеороида — явление сравнительно редкое.
И вот что интересно: из сфотографированных нескольких сот ярких болидов только три сопровождались падением метеорита, хотя скорости крупных метеороидов были не очень большими. Это означает, что надземный взрыв Тунгусского метеорита 1908 года — явление типичное.
Вторжение метеорного тела в земную атмосферу сопровождается сложными процессами его разрушения — плавлением, испарением, распылением и дроблением. Атомы метеорного вещества при столкновении с молекулами воздуха ионизируются и возбуждаются: свечение метеора в основном связано с излучением возбужденных атомов и ионов, они двигаются со скоростями самого метеорного тела и имеют кинетическую энергию от нескольких десятков до сотен электрон-вольт.
Фотографические наблюдения метеоров по методу мгновенной экспозиции (порядка 0,0005 сек.), впервые в мире разработанному и реализованному в Душанбе и Одессе, наглядно показали разнообразные виды дробления метеорных тел в земной атмосфере.
Такое дробление может объясняться как сложным характером самих процессов разрушения метеорных тел в атмосфере, так и рыхлой структурой метеороидов и их низкой плотностью. Особенно низка плотность метеорных тел кометного происхождения.
В спектрах метеоров главным образом видны яркие эмиссионные линии. Среди них обнаружены линии нейтральных атомов железа, натрия, марганца, кальция, хрома, азота, кислорода, алюминия и кремния, а также линии ионизированных атомов магния, кремния, кальция и железа. Подобно метеоритам, метеорные тела можно разделить на две большие группы — железные и каменные, причем каменных метеороидов значительно больше, чем железных.
Анализ орбит спорадических метеороидов показывает, что метеорное вещество концентрируется в основном в плоскости эклиптики (плоскость, в которой лежат орбиты планет) и движется вокруг Солнца в ту же сторону, что и сами планеты. Это важный вывод, он доказывает общность происхождения всех тел Солнечной системы, включая и такие мелкие, как метеороиды.
Наблюдаемая скорость метеороидов относительно Земли лежит в пределах 11-72 км/сек. Но скорость движения Земли по ее орбите равна 30 км/сек., а значит, скорость метеороидов относительно Солнца не превышает 42 км/сек. То есть она меньше параболической скорости, которая необходима для выхода из Солнечной системы.
Отсюда вывод — метеороиды не приходят к нам из межзвездного пространства, они принадлежат Солнечной системе и двигаются вокруг Солнца по замкнутым эллиптическим орбитам. На основе фотографических и радиолокационных наблюдений уже определены орбиты нескольких десятков тысяч метеороидов.
Наряду с гравитационным притяжением Солнца и планет на движение метеороидов, в особенности мелких, существенное влияние оказывают силы, вызванные воздействием электромагнитного и корпускулярного излучения Солнца.
Так, в частности, под действием светового давления мельчайшие метеорные частицы размерами менее 0,001 мм выталкиваются из пределов Солнечной системы. На движение маленьких частиц, кроме того, значительное влияние оказывает и тормозящее действие лучевого давления (эффект Пойнтинга — Робертсона), и из-за этого орбиты частиц постепенно «сжимаются», они все более приближаются к Солнцу.
Время жизни метеороидов во внутренних областях Солнечной системы невелико, и, следовательно, запасы метеорного вещества должны каким-то образом постоянно пополняться.
Можно указать три главных источника такого пополнения:
1) распад кометных ядер;
2) дробление астероидов (напомним — это малые планеты, двигающиеся в основном между орбитами Марса и Юпитера) в результате их взаимных столкновений;
3) приток очень мелких метеороидов с далеких окрестностей Солнечной системы, где, вероятно, находятся остатки вещества, из которого образовалась Солнечная система.
