Метеор как световое явление. Метеоры

С давних времен существует поверье, что, если загадать желание, смотря на падающую звезду, оно обязательно сбудется. А задумывались ли вы о природе явления падающих звезд? В этом уроке мы откроем для себя, что же такое звездный дождь, метеориты и метеоры.

Тема: Вселенная

Урок: Метеоры и метеориты

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.

Рис. 2. Метеорный поток Персеиды ()

Спорадическими называются метеоры, не принадлежащие к потокам. 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.

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.

Физическая метеорология - это наука, которая изучает прохождение метеорита через слои атмосферы.

Метеорная астрономия - это наука, которая изучает происхождение и эволюцию метеоритов

Метеорная геофизика - это наука, которая изучает влияние метеоров на атмосферу Земли.

— тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта.

По своему химическому составу и структуре метеориты разделяют на три большие группы: каменные, или аэролиты, железокаменные, или сидеролиты, и железные - сидериты. Мнение большинства исследователей сходится в том, что в космическом пространстве преобладают каменные метеориты (80-90% от общего числа), хотя железных метеоритов собрано больше, чем каменных. Относительное количество различных типов метеоритов определить довольно сложно, так как железные метеориты находить легче, чем каменные. Кроме того, каменные метеориты при прохождении сквозь атмосферу обычно разрушаются. При вхождении метеорита в плотные слои атмосферы, его поверхность настолько нагревается, что начинает плавиться и испаряться. С железных метеоритов струи воздуха сдувают крупные капли расплавленного вещества, при этом следы этого сдувания остаются, и их можно наблюдать в виде характерных выемок. Каменные метеориты часто дробятся, рассыпая на поверхность Земли целый дождь из обломков различных размеров. Железные метеориты более прочные, но и они иногда разламываются на отдельные куски. Один из самых крупных железных метеоритов, упавший 12 февраля 1947 года в районе Сихотэ-Алиня, был обнаружен в виде большого количества отдельных обломков, общий вес которых составляет 23 тонны, при этом, естественно, были найдены не все осколки. Самый большой из известных метеоритов, Гоба (в Юго-Западной Африке), представляет собой глыбу весом в 60 тонн.

Рис. 3. Гоба - самый большой найденный метеорит ()

Крупные метеориты при ударе о Землю зарываются на значительную глубину. При этом в атмосфере Земли на определенной высоте космическая скорость метеорита обычно гасится, после чего, затормозившись, он падает по законам свободного падения. Что же произойдет при столкновении с Землей большого метеорита, например, весом в 105-108 т? Такой гигантский объект практически беспрепятственно прошел бы сквозь атмосферу, и при его падении произошел бы сильнейший взрыв с образованием воронки (кратера). Если такие катастрофические явления когда-либо происходили, мы должны были бы находить метеоритные кратеры на поверхности Земли. Такие кратеры действительно существуют. Так, воронка крупнейшего, Аризонского, кратера имеет диаметр 1200 м и глубину около 200 м. По приблизительной оценке, его возраст составляет около 5 тысяч лет. Не так давно были обнаружены еще несколько более древних и разрушенных метеоритных кратеров.

Рис. 4. Аризонский метеоритный кратер ()

Ударный кратер (метеоритный кратер) — углубление на поверхности космического тела, результат падения другого тела меньшего размера.

Чаще всего звёздным или метеорным дождём называют метеорный поток большой интенсивности (с зенитным часовым числом до тысячи метеоров в час).

Рис. 5. Звездный дождь ()

1. Мельчаков Л.Ф., Скатник М.Н. Природоведение: учеб. для 3,5 кл. сред. шк. - 8-е изд. - М.: Просвещение, 1992. - 240 с.: ил.

2. Бахчиева О.А., Ключникова Н.М., Пятунина С.К., и др. Природоведение 5. - М.: Учебная литература.

3. Еськов К.Ю. и др. Природоведение 5 / Под ред. Вахрушева А.А. - М.: Баласс

1. Мельчаков Л.Ф., Скатник М.Н. Природоведение: учеб. для 3,5 кл. сред. шк. - 8-е изд. - М.: Просвещение, 1992. - с. 165, задания и вопрос. 3.

2. Каким образом дают название метеоритным потокам?

3. Чем метеорит отличается от метеора?

4. * Представьте, что вы обнаружили метеорит и хотите написать об этом статью в журнал. Как бы выглядела эта статья?

3. ПОЛЁТ МЕТЕОРОВ В ЗЕМНОЙ АТМОСФЕРЕ

Метеоры появляются на высотах 130 км и ниже и обычно исчезают около высоты 75 км. Эти границы изменяются в зависимости от массы и скорости метеорных тел, проникающих в атмосферу. Визуальные определения высот метеоров из двух и более пунктов (так называемые корреспондирующие) относятся преимущественно к метеорам 0-3-й звёздной величины. С учётом влияния довольно значительных ошибок визуальные наблюдения дают следующие значения высот метеоров: высота появления H 1 = 130-100 км, высота исчезновения H 2 = 90 - 75 км, высота середины пути H 0 = 110 - 90 км (рис. 8).

Рис. 8. Высоты (H ) метеорных явлений. Пределы высот (слева): начало и конец пути болидов (Б ), метеоров по визуальным наблюдениям (М ) и по радиолокационным наблюдениям (РМ ), телескопических метеоров по визуальным наблюдениям (Т ); (М Т ) - область задержки метеоритов. Кривые распределения (справа): 1 - середина пути метеоров по радиолокационным наблюдениям, 2 - то же по фотографическим данным, 2а и 2б - начало и конец пути по фотографическим данным.

Гораздо более точные фотографические определения высот относятся, как правило, к более ярким метеорам, от -5-й до 2-й звёздной величины, или к наиболее ярким участкам их траекторий. По фотографическим наблюдениям в СССР высоты ярких метеоров заключаются в следующих пределах: H 1 = 110-68 км, H 2 = 100-55 км, Н 0 = 105-60 км. Радиолокационные наблюдения позволяют определить раздельно H 1 и H 2 только для наиболее ярких метеоров. По радиолокационным данным для этих объектов H 1 = 115-100 км, H 2 = 85-75 км. Надо заметить, что радиолокационное определение высоты метеоров относится только к той части метеорной траектории, вдоль которой образуется достаточно интенсивный ионизационный след. Поэтому для одного и того же метеора высота по фотографическим данным может заметно отличаться от высоты по радиолокационным данным.

Для более слабых метеоров при помощи радиолокатора удаётся определить статистически только среднюю их высоту. Распределение средних высот метеоров преимущественно 1-6-й звёздной величины, полученных радиолокационным методом, показано ниже:

Рассматривая фактический материал по определению высот метеоров, можно установить, что по всем данным огромное большинство этих объектов наблюдается в зоне высоты 110-80 км. В этой же зоне наблюдаются телескопические метеоры, которые по А.М. Бахареву имеют высоты H 1 = 100 км, H 2 = 70 км. Однако по телескопическим наблюдениям И.С. Астаповича и его сотрудников в Ашхабаде значительное количество телескопических метеоров наблюдается также ниже 75 км, преимущественно на высотах 60-40 км. Это, по-видимому, медленные и поэтому слабые метеоры, которые начинают светиться, лишь глубоко врезавшись в земную атмосферу.

Переходя к очень крупным объектам, мы находим, что болиды появляются на высотах H 1 = 135-90 км, имея высоту конечной точки пути H 2 = 80-20 км. Болиды, проникающие в атмосферу ниже 55 км, сопровождаются звуковыми эффектами, а достигающие высоты 25-20 км обычно предшествуют выпадению метеоритов.

Высоты метеоров зависят не только от их массы, но и от скорости их относительно Земли, или так называемой геоцентрической скорости. Чем больше скорость метеора, тем выше он начинает светиться, так как быстрый метеор даже в разреженной атмосфере гораздо чаще сталкивается с частицами воздуха, чем медленный. Средняя высота метеоров зависит от их геоцентрической скорости следующим образом (рис. 9):

Геоцентрическая скорость (V g )	20	30	40	50	60	70 км/сек
Средняя высота (H 0 )	68	77	82	85	87	90 км

При одной и той же геоцентрической скорости метеоров их высоты зависят от массы метеорного тела. Чем больше масса метеора, тем ниже он проникает.

Видимая часть траектории метеора, т.е. длина его пути в атмосфере, определяется значениями высот его появления и исчезновения, а также наклоном траектории к горизонту. Чем круче наклон траектории к горизонту, тем короче видимая длина пути. Длина пути обычных метеоров не превышает, как правило, нескольких десятков километров, но для очень ярких метеоров и болидов она достигает сотен, а иногда и тысяч километров.

Рис. 10. Зенитное притяжение метеоров.

Метеоры светятся на коротком видимом отрезке своей траектории в земной атмосфере протяжением в несколько десятков километров, который они пролетают за несколько десятых долей секунды (реже за несколько секунд). На этом отрезке траектории метеора уже проявляется действие притяжения Земли и торможения в атмосфере. При подходе к Земле первоначальная скорость метеора под действием земного притяжения увеличивается, и путь искривляется так, что наблюдаемый радиант его смещается к зениту (зенит - точка над головой наблюдателя). Поэтому действие притяжения Земли на метеорные тела называется зенитным притяжением (рис. 10).

Чем медленнее метеор, тем больше влияние зенитного притяжения, как это можно видеть из следующей таблички, где V g обозначает начальную геоцентрическую скорость, V" g - ту же скорость, искажённую притяжением Земли, а Δz - максимальная величина зенитного притяжения:

V g	10	20	30	40	50	60	70 км/сек
V" g	15,0	22,9	32,0	41,5	51,2	61,0	70,9 км/сек
Δz	23 o	8 o	4 o	2 o	1 o	<1 o

Проникая в атмосферу Земли, метеорное тело испытывает, кроме того, торможение, сначала почти незаметное, но весьма значительное в конце пути. По советским и чехословацким фотографическим наблюдениям торможение может достигать на конечном отрезке траектории 30-100 км/сек 2 , в то же время вдоль большей части траектории торможение колеблется от 0 до 10 км/сек 2 . Медленные метеоры испытывают наибольшую относительную потерю скорости в атмосфере.

Кажущаяся геоцентрическая скорость метеоров, искажённая зенитным притяжением и торможением, соответствующим образом исправляется с учётом влияния этих факторов. Долгое время скорости метеоров были известны недостаточно точно, поскольку они определялись из малоточных визуальных наблюдений.

Фотографический способ определения скорости метеоров с применением обтюратора является наиболее точным. Все без исключения определения скорости метеоров, полученные фотографическим путём в СССР, Чехословакии и США, показывают, что метеорные тела должны двигаться вокруг Солнца по замкнутым эллиптическим путям (орбитам). Таким образом, оказывается, что подавляющая часть метеорной материи, если не вся она, принадлежит Солнечной системе. Этот результат прекрасно согласуется с данными радиолокационных определений, хотя фотографические результаты относятся в среднем к более ярким метеорам, т.е. к более крупным метеорным телам. Кривая распределения скоростей метеоров, найденная при помощи радиолокационных наблюдений (рис. 11), показывает, что геоцентрическая скорость метеоров заключается в основном в пределах от 15 до 70 км/сек (некоторое количество определений скорости, превосходящих 70 км/сек, обусловлено неизбежными ошибками наблюдений). Это ещё раз подтверждает вывод о том, что метеорные тела движутся вокруг Солнца по эллипсам.

Дело в том, что скорость движения Земли по орбите составляет 30 км/сек. Стало быть, встречные метеоры, имеющие геоцентрическую скорость 70 км/сек, движутся относительно Солнца со скоростью 40 км/сек. Но на расстоянии Земли параболическая скорость (т.е. скорость, необходимая, чтобы тело унеслось по параболе за пределы Солнечной системы) составляет 42 км/сек. Значит, все скорости метеоров не превышают параболической и, следовательно, их орбиты представляют собой замкнутые эллипсы.

Кинетическая энергия метеорных тел, вторгающихся в атмосферу с весьма большой начальной скоростью, очень велика. Взаимные столкновения молекул и атомов метеора и воздуха интенсивно ионизируют газы в большом объёме пространства вокруг летящего метеорного тела. Частицы, в изобилии вырванные из метеорного тела, образуют вокруг него ярко светящуюся оболочку из раскалённых паров. Свечение этих паров напоминает свечение электрической дуги. Атмосфера на высотах, где появляются метеоры, очень разрежена, поэтому процесс воссоединения оторванных от атомов электронов продолжается довольно долго, вызывая при этом свечение столба ионизованного газа, которое продолжается в течение нескольких секунд, а иногда и минут. Такова природа самосветящихся ионизационных следов, которые можно наблюдать на небе после многих метеоров. Спектр свечения следа также состоит из линий тех же элементов, что и спектр самого метеора, однако уже нейтральных, а не ионизованных. Кроме того, в следах также светятся атмосферные газы. На это указывают открытые в 1952-1953 гг. в спектрах метеорного следа линии кислорода и азота.

По спектрам метеоров видно, что метеорные частицы состоят либо из железа, имея плотность свыше 8 г/см 3 , либо являются каменными, что должно соответствовать плотности от 2 до 4 г/см 3 . Яркость и спектр метеоров позволяют оценить их размеры и массу. Видимый радиус светящейся оболочки метеоров 1-3-й звёздной величины оценивается примерно в 1-10 см. Однако радиус светящейся оболочки, определяемый разлётом светящихся частиц, намного превосходит радиус самого метеорного тела. Метеорные тела, влетающие в атмосферу со скоростью 40-50 км/сек и создающие явление метеоров нулевой звёздной величины, имеют радиус порядка 3 мм, а массу порядка 1 г. Яркость метеоров пропорциональна их массе, так что масса метеора некоторой звёздной величины в 2,5 раза меньше, чем для метеоров предыдущей величины. Кроме того, яркость метеоров пропорциональна кубу их скорости относительно Земли.

Вступая в атмосферу Земли с большой начальной скоростью, метеорные частицы встречаются на высотах 80 и больше км с весьма разреженной газовой средой. Плотность воздуха здесь в сотни миллионов раз меньше, чем у поверхности Земли. Поэтому в этой зоне взаимодействие метеорного тела с атмосферной средой выражается в бомбардировке тела отдельными молекулами и атомами. Это - молекулы и атомы кислорода и азота, поскольку химический состав атмосферы в метеорной зоне приблизительно такой же, как и на уровне моря. Атомы и молекулы атмосферных газов при упругих столкновениях либо отскакивают, либо проникают в кристаллическую решётку метеорного тела. Последнее быстро нагревается, расплавляется и испаряется. Скорость испарения частиц сначала незначительна, затем нарастает до максимума и вновь уменьшается к концу видимого пути метеора. Испаряющиеся атомы вылетают из метеора со скоростями в несколько километров в секунду и, обладая большой энергией, испытывают частые соударения с атомами воздуха, приводящие к нагреванию и ионизации. Раскалённое облачко испарившихся атомов образует светящуюся оболочку метеора. Часть атомов полностью теряет при столкновениях внешние электроны, в результате чего вокруг траектории метеора образуется столб ионизованного газа с большим числом свободных электронов и положительных ионов. Количество электронов в ионизованном следе составляет 10 10 -10 12 на 1 см пути. Начальная кинетическая энергия расходуется на нагревание, свечение и ионизацию примерно в отношении 10 6:10 4:1.

Чем глубже проникает метеор в атмосферу, тем плотнее становится его раскалённая оболочка. Уподобляясь очень быстро летящему снаряду, метеор образует головную ударную волну; эта волна сопровождает метеор при его движении в более низких слоях атмосферы, а в слоях ниже 55 км вызывает звуковые явления.

Следы, остающиеся после полёта метеоров, могут наблюдаться как при помощи радиолокаторов, так и визуально. Особенно успешно можно наблюдать ионизационные следы метеоров в светосильные бинокли или телескопы (так называемые кометоискатели).

Следы болидов, проникающих в более низкие и плотные слои атмосферы, напротив, в основном состоят из пылевых частиц и поэтому видны, как тёмные дымные облачка на фоне голубого неба. Если такой пылевой след освещается лучами зашедшего Солнца или Луны, он бывает виден, как серебристые полосы на фоне ночного неба (рис. 12). Такие следы могут наблюдаться часами, пока они не будут уничтожены воздушными течениями. Следы же менее ярких метеоров, образующиеся на высотах 75 км и более, содержат лишь очень малую долю пылевых частиц и видны исключительно вследствие самосвечения атомов ионизованного газа. Продолжительность видимости ионизационного следа невооружённым глазом составляет для болидов -6-й звёздной величины в среднем 120 сек., а для метеора 2-й звёздной величины 0,1 сек., в то время как длительность радиоэха для тех же объектов (при геоцентрической скорости 60 км/сек) равна 1000 и 0,5 сек. соответственно. Угасание ионизационных следов частично идёт за счёт присоединения свободных электронов к молекулам кислорода (О 2), содержащегося в верхних слоях атмосферы.

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.

Метеоры и метеорные потоки

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.

рис. Метеорный поток кометы Биэла

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.

Чем отличается метеор от метеорита?

Следует различать метеоры и . 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/см 3 . 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.

Содержание статьи

МЕТЕОР. Слово «метеор» в греческом языке использовали для описания различных атмосферных феноменов, но теперь им обозначают явления, возникающие при попадании в верхние слои атмосферы твердых частиц из космоса. В узком смысле «метеор» – это светящаяся полоса вдоль трассы распадающейся частицы. Однако в обиходе этим словом часто обозначают и саму частицу, хотя по-научному она называется метеороидом. Если часть метеороида достигает поверхности, то ее называют метеоритом. В народе метеоры называют «падающими звездами». Очень яркие метеоры называют болидами; иногда этим термином обозначают только метеорные события, сопровождающиеся звуковыми явлениями.

Частота появления.

Количество метеоров, которые может увидеть наблюдатель за определенный период времени, не постоянно. В хороших условиях, вдали от городских огней и при отсутствии яркого лунного света, наблюдатель может заметить 5–10 метеоров в час. У большинства метеоров свечение продолжается около секунды и выглядит слабее самых ярких звезд. После полуночи метеоры появляются чаще, поскольку наблюдатель в это время располагается на передней по ходу орбитального движения стороне Земли, на которую попадает больше частиц. Каждый наблюдатель может видеть метеоры в радиусе около 500 км вокруг себя. Всего же за сутки в атмосфере Земли возникают сотни миллионов метеоров. Полная масса влетающих в атмосферу частиц оценивается в тысячи тонн в сутки – ничтожная величина по сравнению с массой самой Земли. Измерения с космических аппаратов показывают, что за сутки на Землю попадает также около 100 т пылевых частиц, слишком мелких, чтобы вызывать появление видимых метеоров.

Наблюдение метеоров.

Визуальные наблюдения дают немало статистических данных о метеорах, но для точного определения их яркости, высоты и скорости полета необходимы специальные приборы. Уже около века астрономы используют камеры для фотографирования метеорных следов. Вращающаяся заслонка (обтюратор) перед объективом фотокамеры делает след метеора похожим на пунктирную линию, что помогает точно определять интервалы времени. Обычно с помощью этой заслонки делают от 5 до 60 экспозиций в секунду. Если два наблюдателя, разделенные расстоянием в десятки километров, одновременно фотографируют один и тот же метеор, то можно точно определить высоту полета частицы, длину ее следа и – по интервалам времени – скорость полета.

Начиная с 1940-х годов астрономы наблюдают метеоры с помощью радара. Сами космические частицы слишком малы, чтобы их зарегистрировать, но при полете в атмосфере они оставляют плазменный след, который отражает радиоволны. В отличие от фотографии радар эффективен не только ночью, но также днем и в облачную погоду. Радар замечает мелкие метеороиды, недоступные фотокамере. По фотографиям точнее определяется траектория полета, а радар позволяет точно измерять расстояние и скорость. См . РАДИОЛОКАЦИЯ; РАДИОЛОКАЦИОННАЯ АСТРОНОМИЯ.

Для наблюдения метеоров используют и телевизионную технику. Электронно-оптические преобразователи позволяют регистрировать слабые метеоры. Используются и камеры с ПЗС-матрицами. В 1992 при записи на видеокамеру спортивных соревнований был зафиксирован полет яркого болида, закончившийся падением метеорита.

Скорость и высота.

Скорость, с которой метеороиды влетают в атмосферу, заключена в пределах от 11 до 72 км/с. Первое значение – это скорость, приобретаемая телом только за счет притяжения Земли. (Такую же скорость должен получить космический аппарат, чтобы вырваться из гравитационного поля Земли.) Метеороид, прибывший из далеких областей Солнечной системы, вследствие притяжения к Солнцу приобретает вблизи земной орбиты скорость 42 км/с. Орбитальная скорость Земли около 30 км/с. Если встреча происходит «в лоб», то их относительная скорость 72 км/с. Любая частица, прилетевшая из межзвездного пространства, должна иметь еще большую скорость. Отсутствие столь быстрых частиц доказывает, что все метеороиды – члены Солнечной системы.

Высота, на которой метеор начинает светиться или отмечается радаром, зависит от скорости входа частицы. Для быстрых метеороидов эта высота может превышать 110 км, а полностью частица разрушается на высоте около 80 км. У медленных метеороидов это происходит ниже, где больше плотность воздуха. Метеоры, сравнимые по блеску с ярчайшими звездами, образуются частицами с массой в десятые доли грамма. Более крупные метеороиды обычно разрушаются дольше и достигают малых высот. Они существенно тормозятся из-за трения в атмосфере. Редкие частицы опускаются ниже 40 км. Если метеороид достигает высот 10–30 км, то его скорость становится менее 5 км/с, и он может упасть на поверхность в виде метеорита.

Орбиты.

Зная скорость метеороида и направление, с которого он подлетел к Земле, астроном может вычислить его орбиту до столкновения. Земля и метеороид сталкиваются в том случае, если их орбиты пересекаются и они одновременно оказываются в этой точке пересечения. Орбиты метеороидов бывают как почти круговыми, так и предельно эллиптичными, уходящими дальше планетных орбит.

Если метеороид приближается к Земле медленно, значит, он движется вокруг Солнца в том же направлении, что и Земля: против часовой стрелки, если смотреть с северного полюса орбиты. Большинство орбит метеороидов выходит за пределы земной орбиты, и их плоскости наклонены к эклиптике не очень сильно. Падение почти всех метеоритов связано с метеороидами, имевшими скорости менее 25 км/с; их орбиты полностью лежат внутри орбиты Юпитера. Большую часть времени эти объекты проводят между орбитами Юпитера и Марса, в поясе малых планет – астероидов. Поэтому считается, что астероиды служат источником метеоритов. К сожалению, мы можем наблюдать только те метеороиды, которые пересекают орбиту Земли; очевидно, эта группа недостаточно полно представляет все малые тела Солнечной системы.

У быстрых метеороидов орбиты более вытянуты и сильнее наклонены к эклиптике. Если метеороид подлетает со скоростью более 42 км/с, то он движется вокруг Солнца в направлении, противоположном направлению движения планет. Тот факт, что по таким орбитам движутся многие кометы, указывает, что эти метеороиды являются осколками комет.

Метеорные потоки.

В некоторые дни года метеоры появляются гораздо чаще, чем обычно. Это явление называют метеорным потоком, когда наблюдаются десятки тысяч метеоров в час, создавая изумительное явление «звездного дождя» по всему небу. Если проследить на небе пути метеоров, то покажется, что все они вылетают из одной точки, называемой радиантом потока. Это явление перспективы, подобное сходящимся у горизонта рельсам, указывает, что все частицы движутся по параллельным траекториям.

Астрономы выделили несколько десятков метеорных потоков, многие из которых демонстрируют ежегодную активность с продолжительностью от нескольких часов до нескольких недель. Большинство потоков названо по имени созвездия, в котором лежит их радиант, например, Персеиды, имеющие радиант в созвездии Персея, Геминиды – с радиантом в Близнецах.

После изумительного звездного дождя, вызванного потоком Леониды в 1833, В.Кларк и Д.Олмстед предположили, что он связан с определенной кометой. В начале 1867 К.Петерс, Д.Скиапарелли и Т.Оппольцер независимо доказали эту связь, установив схожесть орбит Кометы 1866 I (Комета Темпля – Тутля) и метеорного дождя Леониды 1866.

Метеорные потоки наблюдаются, когда Земля пересекает траекторию роя частиц, образовавшегося при разрушении кометы. Приближаясь к Солнцу, комета нагревается его лучами и теряет вещество. За несколько столетий под действием гравитационных возмущений от планет эти частицы образуют вытянутый рой вдоль орбиты кометы. Если Земля пересекает этот поток, мы ежегодно можем наблюдать звездный дождь, даже если сама комета в этот момент далеко от Земли. Поскольку частицы распределены вдоль орбиты неравномерно, интенсивность дождя год от года может меняться. Старые потоки настолько расширены, что Земля пересекает их несколько суток. В сечении некоторые потоки скорее напоминают ленту, чем шнур.

Возможность наблюдать поток зависит от направления прихода частиц к Земле. Если радиант расположен высоко на северном небе, то из южного полушария Земли поток не виден (и наоборот). Метеоры потока можно увидеть, только если радиант находится над горизонтом. Если же радиант попадает на дневное небо, то метеоры не видны, но их можно засечь радаром. Узкие потоки под влиянием планет, особенно Юпитера, могут изменять свои орбиты. Если при этом они больше не пересекают земную орбиту, то становятся ненаблюдаемыми.

Декабрьский поток Геминиды связан с остатками малой планеты или неактивного ядра старой кометы. Есть указания, что Земля сталкивается и с другими группами метеороидов, порожденных астероидами, но эти потоки очень слабы.

Болиды.

Метеоры, которые ярче самых ярких планет, часто называют болидами. Иногда наблюдаются болиды ярче полной луны и крайне редко такие, что вспыхивают ярче солнца. Болиды возникают от наиболее крупных метеороидов. Среди них много осколков астероидов, которые плотнее и крепче, чем фрагменты кометных ядер. Но все равно большинство астероидных метеороидов разрушается в плотных слоях атмосферы. Некоторые из них падают на поверхность в виде метеоритов. Из-за высокой яркости вспышки болиды кажутся значительно ближе, чем в действительности. Поэтому необходимо сопоставить наблюдения болидов из различных мест, прежде чем организовывать поиск метеоритов. Астрономы оценили, что ежедневно по всей Земле около 12 болидов заканчивается падением более чем килограммовых метеоритов.

Физические процессы.

Разрушение метеороида в атмосфере происходит путем абляции, т.е. высокотемпературного отщепления атомов с его поверхности под действием налетающих частиц воздуха. Остающийся за метеороидом горячий газовый след излучает свет, но не в результате химических реакций, а вследствие рекомбинации возбужденных ударами атомов. В спектрах метеоров видно множество ярких эмиссионных линий, среди которых преобладают линии железа, натрия, кальция, магния и кремния. Видны также линии атмосферного азота и кислорода. Определенный по спектру химический состав метеороидов согласуется с данными о кометах и астероидах, а также о межпланетной пыли, собранной в верхних слоях атмосферы.

Многие метеоры, особенно быстрые, оставляют за собой светящийся след, наблюдаемый секунду или две, а порой – значительно дольше. Когда падали крупные метеориты, след наблюдался несколько минут. Свечением атомов кислорода на высотах ок. 100 км можно объяснить следы длительностью не более секунды. Более долгие следы возникают из-за сложного взаимодействия метеороида с атомами и молекулами атмосферы. Пылевые частицы вдоль траектории болида могут образовать яркий след, если верхние слои атмосферы, где они рассеяны, освещены Солнцем, когда у наблюдателя внизу глубокие сумерки.

Скорости метеороидов гиперзвуковые. Когда метеороид достигает сравнительно плотных слоев атмосферы, возникает мощная ударная волна, и сильные звуки могут разноситься на десятки и более километров. Эти звуки напоминают раскаты грома или далекую канонаду. Из-за большого расстояния звук приходит на минуту или две позже появления болида. Несколько десятилетий астрономы спорили о реальности аномального звука, который некоторые наблюдатели слышали непосредственно в момент появления болида и описывали, как треск или свист. Исследования показали, что причиной звука являются возмущения электрического поля вблизи болида, под влиянием которых издают звук близкие к наблюдателю объекты – волосы, мех, деревья.

Метеоритная опасность.

Крупные метеороиды могут разрушать космические аппараты, а мелкие пылинки постоянно истачивают их поверхность. Удар даже небольшого метеороида может сообщить спутнику электрический заряд, который выведет из строя электронные системы. Риск в общем-то невелик, но все же запуски космических аппаратов иногда откладывают, если ожидается сильный метеорный поток.

Описание

Метеоры следует отличать от метеоритов и метеороидов . Метеором называется не объект (то есть метеороид), а явление, то есть светящийся след метеороида. И это явление называется метеором независимо от того, улетит ли метеороид из атмосферы обратно в космическое пространство , сгорит ли в ней за счёт трения или упадёт на Землю метеоритом .

Отличительными характеристиками метеора, помимо массы и размера, являются его скорость, высота воспламенения, длина трека (видимый путь), яркость свечения и химический состав (влияет на цвет горения). Так, при условии, что метеор достигает 1 звездной величины при скорости вхождения в атмосферу Земли 40 км/с, загорается на высоте 100 км, а потухает на высоте 80 км, при длине пути в 60 км и расстоянии до наблюдателя в 150 км, то продолжительность полета составит 1.5 сек, а средний размер составит 0.6 мм при массе 6 мг.

Часто метеоры группируются в метеорные потоки - постоянные массы метеоров, появляющиеся в определённое время года , в определённой стороне неба . Широко известны такие метеорные потоки как Леониды , Квадрантиды и Персеиды . Все метеорные потоки порождаются кометами в результате разрушения в процессе таяния при прохождении внутренней части Солнечной системы.

Во время визуальных наблюдений метеорных потоков кажется, что метеоры вылетают из одной точки на небе - радианта метеорного потока. Это объясняется сходным происхождением и относительно близким расположением космической пыли в космическом пространстве, являющейся источником метеорных потоков.

След метеора обычно исчезает за считанные секунды, но иногда может оставаться на минуты и передвигаться под действием ветра на высоте возникновения метеора. Визуальными и фотографическими наблюдениями метеора из одной точки земной поверхности определяют, в частности, экваториальные координаты начальной и конечной точек следа метеора, положение радианта по наблюдениям нескольких метеоров. Наблюдениями одного и того же метеора из двух точек - так называемыми корреспондирующими наблюдениями - определяют высоту полёта метеора, расстояние до него, а для метеоров с устойчивым следом - скорость и направление перемещения следа, и даже строят трёхмерную модель его перемещения .

Помимо визуальных и фотографических методов изучения метеоров в последние полвека развились электронно-оптический, спектрометрический и особенно радиолокационный , основанный на свойстве метеорного следа рассеивать радиоволны. Радиометеорное зондирование и изучение перемещения метеорных следов позволяет получить важные сведения о состоянии и динамике атмосферы на высотах около 100 км. Возможно создание метеорных каналов радиосвязи. Основные установки исследования метеоров: фотографические метеорные патрули, метеорные радиолокационные станции. Из крупных международных программ в области исследования метеоров заслуживает внимания осуществлявшаяся в 1980-х гг. программа ГЛОБМЕТ .

См. также

Примечания

Литература

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Метеор" в других словарях:

17Ф45 № 101 Заказчик … Википедия

- (греч.). Всякое воздушное явление, напр., гром, молния, радуга, дождь. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. МЕТЕОР воздушное явление, вообще всякое изменение в состоянии атмосферы и всякое происходящее в … Словарь иностранных слов русского языка

метеор - а, м. météore m., нем. Meteor <н. лат. meteoron <гр. meteoros находящийся на высоте, в воздухе. 1. Воздушное явление, вообще всякое изменение в состоянии атмосферы и всякое происходящее в ней явление. Павленков 1911. перен. Он… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

1) метеорологическая космическая система, включающая искусственные спутники Земли Космос и Метеор, пункты приема, обработки и распространения метеоинформации, службы контроля и управления бортовыми системами искусственных спутников Земли.… … Большой Энциклопедический словарь

МЕТЕОР, метеора, муж. (греч. meteoros). 1. Всякое атмосферное явление, напр. дождь, снег, радуга, зарница, мираж (метеор.). 2. То же, что метеорит (астр.). || перен. В сравнениях о чем нибудь внезапно появляющемся, производящем эффект и быстро… … Толковый словарь Ушакова

- (падающая звезда), тонкая полоска света, возникающая в ночном небе на короткое время в результате вторжения в верхние слои атмосферы метеорного тела (твердой частицы, обычно размером с пылинку), летящего на большой скорости. Метеоры возникают на… … Научно-технический энциклопедический словарь

МЕТЕОР, а, муж. 1. Вспышка небольшого небесного тела, влетающего в верхнюю атмосферу из космоса. Мелькнул как м. (внезапно появившись, исчез). 2. Быстроходное пассажирское судно на подводных крыльях, ракета (в 3 знач.). | прил. метеорный, ая, ое… … Толковый словарь Ожегова

Муж. вообще, всякое воздушное явление, все, что различаем в мироколице, атмосфере; водные: дождь и снег, град, туман и пр. огневые: гроза, столбы, шары и камни; воздушные: ветры, вихри, марево; световые: радуга, унии солнца, круги у луны и пр.… … Толковый словарь Даля

Сущ., кол во синонимов: 19 болид (2) вспышка (24) гость из космоса (2) … Словарь синонимов

метеор - зеленый (Нилус); огнистый (Жадовская); ослепительный (Нилус); падучий (Брюсов); светлый (Майков) Эпитеты литературной русской речи. М: Поставщик двора Его Величества товарищество Скоропечатни А. А. Левенсон. А. Л. Зеленецкий. 1913 … Словарь эпитетов

метеор - метеор. Неправильно произношение [метэор] … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

Книги

Метеор , Леонид Самофалов , Это повесть о летчиках-штурмовиках одного из полков, в самом начале минувшей войны пересевших с истребителей на совершенно новый тип самолета - на "Илы", об освоенииими этих грозных машин,… Категория: Классическая и современная проза Издатель: