Самые крупные метеориты, упавшие на Землю (22 фото). Метеоры и метеориты Метеоры в космосе важная информация

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.

Хвостатые странники

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.

Виды комет

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.

«Малые планеты»

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.

Классификация астероидов

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:

• углеродные (С);
• силикатные (S);
• металлические (М).

К первой категории относится примерно 75% всех известных сегодня астероидов. По мере совершенствования оборудования и боле детального исследования подобных объектов классификация расширяется.

Метеороиды

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.

Падающая звезда

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.

Наблюдение

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.

Потоки

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.

Небесные камни

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.

Метеорит (от греч. метеор — небесное явление, итос — каменный) — название метеорного тела, осколка астероида, попавшего из космоса в атмосферу Земли и упавшего на земную поверхность. Этим метеорит отличается от микрометеоритов и болидов, которые также происходят от метеороидов. Вместе с тем выпадение метеоритов нередко сопровождается явлением, которое носит название болида: яркой вспышкой в небе.

Метеороид - небесное тело, промежуточное по размеру между межпланетной пылью и астероидом. Метеороид, влетевший с огромной скоростью (11-72 км/с) в атмосферу Земли, из-за трения сильно нагревается и сгорает, превращаясь в светящийся метеор (который можно увидеть как «падающую звезду») или же болид — яркую вспышку. Видимый след метеороида, вошедшего в атмосферу Земли, называется метеором, а метеороид, упавший на поверхность Земли - метеоритом.

Метеориты, если верить сообщениям древних историков и летописцев, были хорошо известны человеку еще на заре цивилизации. Падающие с неба камни поражали людское воображение и считались божественным знамением или даже самим божеством, спустившимся на землю. Поэтому метеоритам впервые в истории стали давать названия уже в античные времена, что означало новый этап в развитии астрономии. Камням присваивали имена богов или тех мест, где эти метеориты упали.

Наука долго отказывалась признать факт падения камней с неба. Известен излишний консерватизм знаменитых французских академиков, влиявших в известной степени на развитие научных знаний в Европе. Даже великий химик Лавуазье отрицал сам факт существования подобных явлений, поскольку метеориты противоречили сложившимся представлениям о небесных сферах. Лишь в 1803 г. во Франции падение метеорита было засвидетельствовано людьми, заслуживающими доверия, и только тогда признано учеными.

К началу 1830-х гг. уж» была открыта космическая природа этих тел и начались их исследования. С помощью химического анализа метеоритов удалось впервые получить точные сведения о составе и возрасте вещества Солнечной системы. По сей день находки метеоритов представляют большой интерес для науки, поскольку несут в себе информацию об эволюции планет, спутников и астероидов.

Учеными исследованы далеко не все выпавшие на Землю метеориты. Подавляющее число падает в моря и океаны, откуда достать их невозможно. Большая часть метеоритов, собранных после 154 падений, происшедших на территории России и бывшего Советского Союза, хранится в Минералогическом музее Российской Академии Наук.

Зафиксировать падение и обнаружить затем место падения космического камня необычайно сложно, и огромное число метеоритов остаются не найденными. Спустя несколько лет они, оказавшись в неблагоприятных условиях, разрушаются. Очень редко сохраняются на десятилетия гигантские метеориты наподобие Сихотэ-Алиньского болида, упавшего в 1947 г. в дальневосточной тайге.

История почти не сохранила сведений о попадании метеорных тел в людей или животных. Известно, что в 1880 г. небольшой метеорит угодил в осла, а в 1911 г. в Египте «небесный камень» убил собаку. Известен исключительно редкий случай, когда «небесный пришелец» весом в 0,2 г попал в девочку и поцарапал ей лицо.

Удивительная находка была сделана в 1892 г. в Аргентине. В слоях горных пород был найден скелет ныне вымершего млекопитающего мегатерия, убитого метеоритом миллионы лет назад. Метеорит находился тут же. Некоторые наиболее крупные метеориты при ударе о землю образуют метеоритные кратеры, своими очертаниями напоминающие лунные. При этом метеорит может испариться частично или полностью.

Самый большой из изученных метеоритных кратеров находится в Аризоне, США. Его диаметр превышает 1200 м, а глубина — 200 м. Возраст этого кратера, по оценкам ученых, составляет 5000 лет. За все время его изучения поблизости от него было найдено более 200 т метеоритных обломков. Круглую воронку, достигающую в поперечнике 110 метров, а в глубину 12 метров, оставил на эстонском острове Сааремаа огромный метеорит, упавший почти 3000 лет назад. По всей видимости, небесный пришелец в воздухе раскололся, и.именно эти обломки оставили на том же острове еще 7 кратеров меньших размеров.

Гигантский метеорит, вероятно, астероидного происхождения, упал в 1947 г. в тайге в отрогах Сихотэ-Алиньского хребта. Болид так сильно осветил местность, что «деревья отбрасывали тени, а грохот от падения небесного пришельца напоминал пушечную канонаду». В ближайших домах взрывной волной были выбиты стекла. Раздробившись в воздухе на тысячи осколков, он образовал в скальных породах на площади около 1 км2 множество воронок. Самая большая из них имела диаметр 26 м и глубину 6 м, т.е. в ней легко мог поместиться двухэтажный дом. На месте взрыва остались поломанные и вывороченные с корнем деревья.

В 1969 г. в северной части Центральной Мексики упал один из крупнейших за всю человеческую историю каменных метеоритов. Недалеко от поверхности Земли он взорвался и распался на многие тысячи обломков, масса крупнейшего из которых около 111 кг. А самый крупный из всех найденных на земном шаре метеоритов — метеорит Гоба — покоится на земле Юго-Западной Африки. Его масса достигает 60 тонн.

До настоящего времени остается открытым вопрос о существовании ледяных метеоритов, хотя вероятность этого отлична от нуля, т.к. в атмосферу Земли могут попадать и остатки комет, ядра которых содержат глыбы льда. Предполагают, что 30 августа 1955 г. в штате Висконсин, США, упал кусок льда клиновидной формы массой около 1 кг, который мог иметь и космическое происхождение.

Бывали случаи, когда в посланцах космоса находили драгоценные камни. Существует свидетельство о том, что в сентябре 1887 г. за Волгой упал метеорит, в котором нашли достаточно крупный алмаз. Впоследствии ювелиры оправили небесный бриллиант в золото, и это кольцо стало одним из наиболее ценных украшений царской фамилии. Однако обычно находимые в метеоритах алмазы все-таки очень малы.

Особое место в ряду катастрофических явлений, сопровождавших падение на Землю крупных небесных тел, занимает падение (или, Тунгусской кометы).

Мелкие камни, влетая в атмосферу с огромными скоростями, разогреваются и, сгорая, оставляют в ночном небе огненные прочерки. Более крупные оплавляются и, теряя часть своей массы, достигают земной поверхности. Метеорные тела движутся в пределах Солнечной системы в самых произвольных направлениях и влетают в атмосферу Земли со скоростями до десятков км/с. превращаясь в пыль и газы и светясь от трения об атмосферу, на высоте порядка 50-80 км они сгорают, оставляя светящиеся следы. Так заканчивается жизнь «падающих звезд».

Замечено, что обильные «звездные дожди» повторяются периодически. Так, например каждый год 9-14 августа земная атмосфера встречается с целым облаком метеоритных частиц, вылетающих из созвездия Персея. А через каждые 33 года на Землю выпадают звездные дожди, прилетающие к нам из созвездия Льва.

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.

Еще в глубокой древности люди заметили, что звезды в течение ночи медленно проходят по небосводу, не изменяя своего взаимного положения. Теперь мы знаем, что причиной этого видимого движения является вращение Земли вокруг своей оси. Исключение составляли лишь блуждающие, хвостатые и падающие звезды.

«Хвостатые звезды» являются кометами (любопытно, что в переводе с греческого коте^е8 означает «волосатая»). Действительно, порой на небе появляется яркий объект, за которым тянется длинный шлейф или «хвост». Причем чаще всего он бывает повернут в сторону от Солнца независимо от траектории движения самой кометы. Причина этого удивительного явления состоит в том, что кометы представляют собой относительно небольшие глыбы камней, снега и льда. Их раз меры лежат в пределах 0,5-20 км. Когда комета приближается к Солнцу, его излучение нагревает этот огромный «космический снежок». В результате смерзшиеся газы начинают испаряться, образуя порой гигантский шлейф, вытянувшийся на миллионы километров. Солнечный ветер (потоки заряженных частиц) отклоняет этот хвост в сторону от нашего светила.

Большинство комет, появившись в пределах Солнечной системы, навсегда исчезают затем в глубинах космоса. Однако некоторые из них двигаются вокруг Солнца по очень вытянутым траекториям, далеко залетая за орбиту Плутона. Уже в конце XVII и первой половине XVIII веков английский астроном Эдмунд Галлей умело вычислял орбиты комет. Он прославился тем, что предсказал возвращение одной из них в 1758 году. Эту комету, пролетающую вблизи Солнца каждые 76 лет, позже назвали в его честь. Последний раз комета Галлея была видна на ночном небе в 1986 году. Следующий ее «визит» состоится в 2062 году.

В старину появление «хвостатых звезд» вызывало у людей ужас. Эти небесные гостьи считались предвестниками ужасных катастроф и несчастий. На самом же деле неприятности Земле могут сулить встречи с совсем другими небесными телами - каменными и железными метеоритами. Атмосфера нашей планеты становится непреодолимой преградой для большинства метеоритов, двигающихся в космосе с колоссальной скоростью. Они быстро разогреваются от возникающих сил трения и буквально сгорают в верхних слоях атмосферы. Кстати, такая же судьба уготована и ступеням космических ракет, отделяющимся во время полета от главного модуля.

Правда, подобная огненная гибель грозит лишь относительно небольшим метеоритам. К счастью, таких большинство; их размер не превышает песчинку. Однако встречаются и крупные метеориты. Масса метеорита, упавшего в 1920 г. в Юго-Западной Африке, оценивается в 60 тонн. В 1947 году в горах Сихоте-Алиня (Приморский край) упал метеорит массой около 70 тонн. На территории Аризоны (Северная Америка) существует «Каньон Дьявола» - огромный кратер, образовавшийся от падения метеорита массой в 10 миллионов тонн. Диаметр кратера составляет 1 километр 295 метров. По одной из версий закат эры динозавров наступил около 65 миллионов лет назад в результате столкновения Земли с огромным метеоритом. Разразившаяся катастрофа привела к глобальному изменению климата на нашей планете. Так что крупные метеориты могут представлять реальную угрозу при столкновении с Землей.

Космические объекты, чьи размеры измеряются километрами, называют в астрономии астероидами (греч. aster - «звезда», «светило», eidos - «вид», «образ») или малыми планетами. К счастью, орбиты большинства астероидов находятся между орбитами Марса и Юпитера. Столкновение Земли с таким космическим объектом может стать планетарной катастрофой. Развитие подобной ситуации легло в основу американского фильма «Армагеддон».

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.

Для чего изучают метеоры

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 (!).

Как наблюдают метеоры

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.

Структура и химический состав метеорных тел

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.

Метеорное вещество в межпланетном пространстве

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.