Sve tajne meteora

Upoznajmo stoga ovaj "vanzemaljski" fenomen i naučimo na koji način te nebeske krijesnice ukrašavaju naše nebo.

Tragovi dezintegracije svemirskog tijela iznad Rusije.
Članak
0Komentari
Broj otvaranja562

Svatko od nas se više puta očarao prekrasnim svemirskim vatrometom meteora, ili "zvijezda padalica", kako se to često kaže, možda u toploj ljetnoj noći sredinom kolovoza negdje na moru, ili pak tijekom kristalnih bistrih zimskih noći. Bez obzira na to, ugođaj je uvijek svečan, uzbudljiv, ali često i nepredvidljiv. Upoznajmo stoga ovaj "vanzemaljski" fenomen i naučimo na koji način te nebeske krijesnice ukrašavaju naše nebo.

Još od davnina meteori su odvlačili ljudsku pažnju i navodili na davanje racionalnih ili pomalo maštovitih objašnjenja o tome kako nastaju i što predstavljaju. U nekim kulturama svakoj živoj osobi je dodijeljena jedna zvijezda, koja se pali pri rođenju te osobe, dok u trenutku smrti da zvijezda pada, što vidimo kao sjajan meteor. U poznatom Danteovom djelu "Božanstvena komedija", meteori se predstavljaju kao simbol ljubavi.


Perzeid iznad Kine, snimljeno 13.8.2011. sa Međunarodne svemirske postaje, vidi se i
crta gegenschein-a (airglow). © Ljubaznošću: NASA / JSC
Za grčku božicu Paladu, kćer boga Tritona, često se spominje kako je u obliku meteora pala s neba. U slavenskoj mitologiji meteori kao pojava nebeske vatre uglavnom se vežu uz Peruna, boga neba i groma, čije mjesto u kršćanstvu drže sveti Ilija ili sveti Juraj. Kod Muslimana također postoji zanimljiva priča; crni kamen Hadžer el Esved u njihovu najvećem svetištu Meki, je najvjerojatnije - meteorit. Pošto se kamen nalazi na svetome mjestu, ne može se znanstveno ispitivati, no pretpostavlja se da se radi o najvećem fragmentu željeznog meteorita iz obližnjeg kratera Wabar.

Znanstveni počeci proučavanja meteora počela su još u antičko doba Aristotelovim djelom "Meteorologica", no kako i samo ime sugerira, slavni autor je pogrešno smatrao da su meteori meteorološke pojave koje se prilikom isparavanja sa Zemlje zapale u visokoj atmosferi. Nešto točnije su bilješke njemačkog matematičara Wilhelma Schickarda, koji je 1624. godine prvi pokušao izračunati putanju vatrene kugle viđene godinu dana ranije. No, prvi pravi početak znanstvenog bavljenja meteorima zasnovao je 1714. godine slavni engleski astronom Edmond Halley, kada je u svom djelu "Prikaz nekoliko neobičnih meteora ili svjetala na nebu" utvrdio da ova atmosferska pojava ipak ima izvanzemaljsko podrijetlo.

Prvo organizirano promatranje meteora proveo je ravnatelj zvjezdarnice u Bruxellesu 1824. godine Jacques Sauval. Njegovo ime također se veže uz utvrđivanje srednjeg broja vidljivih meteora u običnim noćima, te pojma meteorskog potoka. Točnije, otkrio je neka od najpoznatijih meteorskih potoka, poput Perzeida, Leonida, Lirida, Kvadrantida, Orionida i Andromedida.

Pojam meteor dolazi od grčke riječi metéoros, što u prijevodu znači uzdignut u zrak, lebdeći. Stari hrvatski nazivi koji se još spominju za pojam meteora su proletuše, te već spomenute nebeske krijesnice i zvijezde padalice; čini se, stoga, da možemo biti ponosni na ovako romantične i poetične nazive iz naše jezične baštine, jer u potpunosti dočaravaju ljepotu i dojam koje ostavljaju ove prekrasne pojave. Uz meteore, bitno je razlikovati dva slična pojma.

Meteoroidi se najčešće odnose na dijelove kratkoperiodičnih kometa, rjeđe asteroida, koje to tijelo prosuje tijekom svoga kruženja oko Sunca. Kad Zemlja prođe kroz neku od tih prašnjavih zona, svjedočimo pojavi većeg broja ulaska takvih čestica u atmosferu i tada govorimo o meteorskom roju ili pljusku (o čemu ćemo detaljnije nešto kasnije). Meteoroidi su uglavnom vrlo malene i lagane čestice, no ponekad se težina može mjeriti čak i u tonama, i tada postoji opasnost da to tijelo ne izgori u potpunosti u našoj atmosferi, nego jedan njegov dio padne na površinu Zemlje, i njega zovemo meteorit.

Procjenjuje se da svake godine na površinu padne oko 200 000 tona meteoritskog materijala, od čega veći dio pada u more ili neko drugo područje gdje je teško pronaći ostatke (prašuma, planinski lanci itd.). Uglavnom se radi o građevnom materijalu našega Sunčeva sustava (dakle, starosti oko 4,6 milijardi godina), no povremeno dospiju i odbačeni komadi sa Marsa ili Mjeseca.

Sad napokon možemo dati i definiciju samih meteora, a ona kaže da meteor označava skup pojava koje uzrokuje međudjelovanje meteoroida i Zemljine atmosfere. Spomenuto međudjelovanje se ne odnosi samo na svjetlosni trag koji vidimo, već i na ostale dijelova elektromagnetskog spektra, od ultraljubičastog (UV) i infracrvenog (IR) spektra, pa sve do područja vrlo niskih (VLF) i ekstremno niskih frekvencija (ELF).

Tijekom većeg dijela vedrih noći možemo zapaziti i do desetak meteora unutar jednoga sata, no postoje dani kada ih možemo uočiti znatno više, te možemo zaključiti da je aktivan neki od meteorskih potoka, odnosno da Zemljina putanja oko Sunca upravo prolazi kroz nešto gušći oblak meteoroidskih čestica. I upravo tada kad vidimo velik broj meteora, možemo zamijetiti da putanje izviru iz približno iste točke na nebu, tzv. radijanta. To je ipak samo optička varka, jer meteori koji pripadaju istom meteorskom potoku se kreću približno paralelnim i vrlo bliskim putanjama.

Također nam se pričinjava da meteori udaljeniji od radijanta su brži od ostalih te ostavljaju nešto duže tragove, no i to je samo efekt perspektive. Zanimljivo je da svi meteori istog potoka imaju jednaku brzinu ulaska u atmosferu, što može znatno pomoći pri određivanju pripadnosti potoku. Prema imenu potoka možemo znati i gdje se nalazi radijantu, primjerice Orionidi imaju radijant u zviježđu Oriona, Drakonidi u zviježđu Zmaja, Tauridi u zviježđu Bika itd.

Treba napomenuti da postoje i kompleksni meteorski potoci koji imaju više od jednog radijanta, i takve potoke većinom nalazimo oko ravnine ekliptike. Sporadični meteori, koji nisu usko povezani s nekim od potoka, nemaju neki određeni radijant, te se tijekom cijele godine povremeno pojavljuju iz različitih smjerova.

U sljedećoj tablici su popisani najpoznatiji meteorski potoci, njihova roditeljska tijela (ako su poznata), te vrijeme kada je njihova aktivnost najveća. Neki od njih (npr. Perzeidi i Geminidi) su aktivni svake godine, dok ostali tek periodično svakih nekoliko godina (npr. Leonidi i Drakonidi).
Tablica najpoznatijih meteorskih potoka
Uz meteoroide uobičajenih veličina (1 mm do 2 cm), ponekad se dogodi ulazak tijela većih proporcija i tada je svjetleća pojava meteora znatno jača; takve meteore nazivamo vatrenim kuglama. Međunarodna astronomska unija (IAU) definirala je vatrene kugle kao meteore sjajnije od Jupitera, odnosno sjajnije od -3 magnitude, dok oni sjaja većega od punog Mjeseca se nazivaju bolidi.

Kad već spominjemo ovako snažne svemirske sudare, podsjetimo se na sibirsku katastrofu u blizini rijeke Tunguske 1908. godine. Tada je ogromna vatrena kugla, uz snažnu tutnjavu i eksploziju snage između 10 i 20 megatona TNT-a, na površini od 2150 kvadratnih kilometara uništila 80 milijuna stabala. Pretpostavlja se da se radi o kometu ili asteroidu promjera oko 60 metara, koje je eksplodiralo na visini od 5-10 kilometara.

Nedavno se dogodio još jedan udar nešto manjega tijela, također u Rusiji, točnije pokraj grada Čeljabinska. U jutro 15. veljače 2013. godine 17-metarska stijena eksplodirala je dvadesetak kilometara iznad površine snagom oko 450 kilotona TNT-a ili 30-40 puta većom snagom od atomske bombe bačene na japansku Hirošimu. Na sreću, nitko nije poginuo, no zabilježena je znatna materijalna šteta na obližnjim zgradama i imovini, uglavnom kao posljedica same eksplozije.

8 metara široka rupa, na mjestu pada najvećeg dijela meteora 70kn istočno od Čeljabinska, Rusija, veljača 2013.
© Ljubaznošću: Eduard Kalinin
Prema sjaju i boji razlikujemo nekoliko vrsta tragova meteora. Oni uglavnom ovise o sastavu, masi i brzini ulaska meteoroida u Zemljinu atmosferu, ili i o samoj atmosferi te visini na kojoj je se javlja trag. Pri udaru sa molekulama zraka, njegova velika kinetička energija ionizira dugu tanku liniju atmosferskih atoma duž putanje meteora, što vidimo s površine Zemlje kao bljesak svjetla. Taj meteorski trag obično je promjera od svega jednog metra, ali može biti dugačak i desetke kilometara. Cijeli nebeski vatromet uglavnom se odvija na visinama između 80 i 120 km, a brzina ulaska meteoroida u atmosferu iznosi između 11,1 km/s i 71,4 km/s.

Sposobnost meteora ili vatrenih kugli da stvore zvuk i nije tako neobična, obzirom na činjenicu da i druga čvrsta  tijela tijekom ulaska u atmosferu velikim brzinama reagiraju sa molekulama zraka i čine udarni val. Nešto slično se događa i pri probijanju zvučnog zida avionom, što nam je malo poznatija situacija. Mnoga svjedočanstva potvrđuju da vatrene kugle, tj. meteori sjajniji od magnitude -3, su bile praćene "topovskim" ili "klepetavim" zvukovima te "šištanjem".

Ako vatrena kugla pod niskim kutom uroni u atmosferu i potrebno joj je nekoliko sekundi da prijeđe promatračevo nebo, tada postoje dobri uvjeti da se kugla istodobno i vidi i čuje. Ovisno o lokaciji promatrača, te načinu kako se prelamaju i odbijaju od atmosfere i površinskog terena, zvukovi se mogu opaziti krivim redoslijedom, te neki promatrači uopće nisu u mogućnosti čuti bilo kakav zvuk.

1995. godina, Leonidi ostavljaju trag vrućeg zraka koji se
vidio nekoliko minuta. © Ljubaznošću: NASA, AMES
No, općenito je prihvaćeno da, ako će vatrena kugla proizvesti i zvučne i svjetlosne efekte, ona mora ući u atmosferu pod niskim kutom, imati promjer veći od 10 centimetara i biti snažnije asteroidalne građe, za razliku od lomljive kometarne strukture. Pod takvim uvjetima, magnitude dosežu vrijednosti veće i od -8.

Meteori stvaraju normalne i elektrofoničke vrste zvukova. Normalni zvuk se javlja nekoliko minuta nakon pojave meteora, što je posljedica razlike u brzini svjetlosti i brzini zvuka, odnosno kad je visina meteora manja od 60 km od površine. Elektrofonički zvukovi javljaju se istodobno s pojavom meteora. Njihovo nastajanje objašnjava se na sljedeći način.

Pri ulasku sjajnijih tijela u atmosferu, nastala ionizacija međudjeluje s linijama geomagnetskog polja koje, vraćajući se u svoje osnovno stanje, emitiraju elektromagnetske valove vrlo niskih frekvencija koji putuju brzinom svjetlosti, te u blizini promatrača uz pomoć uređaja dielektrika bivaju pretvorene u zvučni signal. Prvo instrumentalno snimanje meteorskih elektrofoničkih zvukova uspjeli su obaviti hrvatski znanstvenici prilikom ekspedicije Hrvatskog fizikalnog društva u Mongoliju 1998. godine za vrijeme snimanja potoka Leonida.

Uz zanimljive zvučne fenomene koje povezujemo s meteorima, postoje i oni svjetlosni. Izvještaji o meteorima sa višestrukim repovima su vrlo rijetki, no ipak postoje, i za to postoje dva moguća objašnjenja. Prvo se odnosi na raspadanje meteoroida uslijed spoja toplinskog udara i pritiska, no razdvojeni dijelovi tijela bi se morali značajno udaljiti kako ne bi tvorili jedan zajednički trag. Stoga je ipak možda realnije pojašnjenje odbacivanje dijela materijala koji nije bio pod utjecajem ablacije, tj. trošenja, te se stvara takozvani dimni trag, te se promatraču pričinjava da dijeli osnovni trag na dva ili više tragova.

Većina meteora traje tek djelić sekunde, no neki ostavljaju tragove vidljive čak i po nekoliko minuta. U većini slučajeva sudaranje atmosferskih molekula s meteoroidom i stvaranje visoko nabijene plazme traje između 0,1 i 0,8 sekundi. Tragovi koji nastaju neposredno iza meteora (engl. wakes) mogu biti dužine i do nekoliko kilometara, traju do 0,1 sekunde, i obično su najsjajniji na visinama iznad 55 km. Nastaju direktno od meteoroida ili ablacijom finih čestica koji se iz njega oslobađaju.

Uspoređene spektralne linije vatrene kugle, Perzeida, i Geminida. Sporadične vatrene kugle pokazuju linije
željeza u plavom i zelenom dijelu spektra, Perzeidi jaku vodikovu liniju i nekoliko silikonskih linija u crvenom
i skoro infracrvenom spektru, Geminidi pokazuju jake emisije magnezija. © Ljubaznošću: BAA
U spektru traga uglavnom možemo pronaći linije natrija, željeza, magnezija i kalcija. Tzv. "zelene tragove" povezujemo s spektralnim linijama kisika i glavno su obilježje meteora slabijeg ili srednjeg sjaja. Ova vrsta tragova traje do 3 sekunde i najsjajniji su na visinama od oko 105 km, pa čak i u situacijama kada to nije i visina maksimalnog sjaja meteora. Sjaj samoga traga nije dakle u izravnoj vezi sa sjajnošću meteora, što se slaže sa teorijom da porijeklo zelene boje potječe od reakcije sa atmosferskim kisikom.

"Trajni tragovi"  javljaju se pri pojavama brzih i sjajnih bolida, primjerice Leonida koji se kreću brzinom od 71 km/s. Sjajnost traga dostiže magnitudu od -5, i prilično brzo opada, no moguće da traju čak i do desetak minuta, i tijekom tog perioda moguće su faze različitog sjaja. "Reflektirajući tragovi" se odnose na bolide koji nastaju tijekom sumraka ili dnevnoga svjetla. Za razliku od ostalih tragova, oni nemaju vlastiti sjaj, već reflektiraju sunčevu svjetlost, i mogu trajati čak i satima.

Meteori su jedna od nebeskih pojava za koje vam ne treba niti jedno optičko pomagalo. Naravno, kao i kod svih astronomskih promatranja, čisto nebo i mjesto udaljeno od bilo koje vrste svjetlosti su dobrodošli, jer se time povećava prilika da primijetite veći broj meteora, zapazite one manje sjajne ili uočite pokoji zaostali trag minulog meteora. Preporuka je da se meteori promatraju kada je Sunce najmanje 12º ispod horizonta.

Mjesečina također znatno smanjuje vidljivost meteora; čak je 10 puta više vidljivo meteora u mračnoj noći bez Mjeseca nego primjerice tijekom uštapa. Meteori se mogu promatrati tijekom cijele noći, no više meteora možemo uočiti nakon ponoći, nego u prvom dijelu noći. Za to postoji jednostavno objašnjenje, i povezano je sa Zemljinom vrtnjom oko vlastite osi. Nakon sumraka, kako se okrećemo oko Sunca, nalazimo se na takozvanom pratećem rubu svoga planeta. Svi meteori koje tad vidimo su morali dostići Zemlju, no mnogi meteori se kreću sporije od Zemlje,  te im ne uspije dostići naš rotirajući svijet.

Snimljeno iz Rijeke, operater Ivica Ćiković, meteor snimljen 21.4.2105. u 1h14m34s. Ustupio Damir Šegon, HMM
Nakon ponoći, nalazimo se na vodećem rubu planeta, te u tom slučaju ćemo "pomesti" sporije čestice, dok one brže čestice ulaze u našu atmosferu pri još većim brzinama, a to znači i uz veći sjaj. Stoga je uobičajeno da ćemo vidjeti više meteora i sjajnije meteore u posljednjim noćnim satima, prije nego se sunčeva svjetlost počne pojavljivati na istočnome horizontu.

Jednosatno motrenje vedroga noćnog neba tijekom maksimuma određenog meteorskog potoka moglo bi se činiti kao jedno prilično zadovoljavajuće iskustvo, koje će poslužiti promatraču da uvježba tehnike bilježenja meteora - pisanih ili verbalnih zabilješki, kao i stvaranja terenskih crteža o putanji i izgledu nekih značajnijih meteora. Kako bi kvalitetno ubilježili promatranje za buduću obradu podataka, savjetuje se obratiti pozornost na ove podatke: vrijeme početka i kraja promatranja (te eventualne pauze), graničnu magnitudu (magnituda najmanje sjajne zvijezde u zenitu viđenu golim okom), detalje o sumaglici ili oblacima, koordinate (rektascenzija i deklinacija) središta promatranog dijela neba, te boju, trajanje, trag i ostale karakteristike neobičnih i/ili vrlo sjajnih meteora.

Osnovnu opremu koju je dobro imati sa sobom čine točan sat (lako vidljiv u mračnim uvjetima), svjetiljka sa crvenim svjetlom, olovke, papiri i možda kakav snimač zvuka poput diktafona radi jednostavnijeg bilježenja podataka. Usto, treba imati na umu i udobnost za vrijeme promatranja (ležaljka, vreća za spavanje), kao i suhu, slojevitu odjeću - čak i za vrijeme ljetnih noći noćne temperature znaju biti poprilično neugodne.

Opće promatrana aktivnost svakog meteorskog potoka označava se zenitnom satnom frekvencijom (ZHR), odnosno brojem meteora koje promatrač može uočiti tijekom jednoga sata pod tamnim nebom i točkom radijanta iznad svoje glave (tj. u zenitu). Pod uvjetom da su svi ostali uvjeti jednaki, više meteora bit će vidljivo kako se radijant penje naviše na nebu, tako da je najbolje planirati opažanja kad je položaj radijanta najmanje 20º iznad horizonta.

Pažnja promatrača trebala bi biti usmjerena na područje neba 20º do 40º na jednu od strana od radijanta, te 50º do 70º iznad horizonta, te to isto područje slijediti duž cijeloga promatranja. Često se smatra da je najbolje gledati prema samom radijantu, no to ipak nije najbolja solucija.

Broj vatrenih kugli prema meteorskim potocima za razdoblje 2008-2013. Kod Perzeida ima najviše vatrenih
kugli, jer matično tijelo komet Swift-Tuttle ima znatno veću jezgru (promjera oko 26 km) od ostalih kometa,
te zato stvara velik broj meteoroida, od kojih je mnogo dovoljno velikih da proizvedu vatrene kugle.
© Ljubaznošću: The Watchers
Prilikom fotografiranja meteora, poželjno je držati nekih standardnih pravila koja vrijede i za snimanje drugih astronomskih objekata, no treba uzeti u obzir i neke posebnosti poput kratkoga trajanja ili intenziteta učestalosti meteora tijekom noći, ali i cijele godine.

Uz pretpostavku da će kvalitetniji fotoaparati u konačnici dati i bolju fotografiju (što ne znači da ne možete snimati i sa nešto skromnijom opremom), bitno je imati čvrsto i pouzdano postolje, te ako je moguće, daljinski okidač, kako bi se što je moguće više povećala stabilnost aparata, a time i fotografije. Kako biste imali potpunu kontrolu nad procesom bilježenja meteora, postavite fotoaparat na ručnu kontrolu, što uključuje i ručno izoštravanje, premda izoštravanje prema zvijezdama može biti izazovno u nejasnoj tražilici. Ako postoji neki vrlo udaljen zemaljski izvor svjetla, pokušajte izoštravati prema njemu, ili pak Mjesecu ako je vidljiv.

U slučaju da postavke uključuju okidanje fotografija na neko duže vremensko razdoblje, potrebno je pripaziti da ono nije predugo, kako ne bi došlo do poznatih tragova koje zvijezde ostave na svome prividnom putovanju nebeskim svodom (poznatije po engleskom nazivu star trails), ali i prevelikog šuma. Ovdje je dobro se malo poigrati s postavkama i opremom koja vam je dostupna, kako bi sami mogli namjestiti sve parametre koji daju najkvalitetnije fotografije. Predložene postavke koje se mogu isprobati su uz veličinu otvora blende f/2,8, osjetljivost ISO 2000 i ekspozicija od 15-30 sekundi, no najbolje je da sami isprobate više solucija i odlučite pri kojoj je kombinaciji najbolji rezultat.

Ako imate objektiv f/1,4, tim bolje, jer se ISO vrijednost može smanjiti i tako dodatno ukloniti šum na fotografiji. Općenito, vremenski period od 30 sekundi ekspozicije daje bolje rezultate nego primjerice ekspozicija od 5 minuta, koja bi zasigurno dovela do prevelikog šuma na fotografiji. Korištenjem širokokutnih objektiva ili postavki koje omogućavaju snimanje većega dijela neba, lakše će se uhvatiti veći broj meteora, no super širokokutni objektivi će donekle umanjiti impozantnost fotografija. Dobro je usmjeriti fotoaparat malo podalje od točke radijanta, jer na taj način meteori ne "ciljaju" u sam objektiv, te će se zabilježiti duži i ljepši primjerci meteorskih bljeskova.

Vrhunac Leonida 1998. godine, snimio Juraj
Toth, zvjezdarnica Modra, Slovačka.
© Ljubaznošću: AMS (American meteor society)
Kao i kod promatranja golim okom, potrebno je provjeriti približno vrijeme najveće aktivnosti određenih meteorskih potoka, što će povećati i vjerojatnost bilježenja meteora. Povećan broj meteora može nastupiti i danima prije ili nakon službenog datuma maksimalne aktivnosti, stoga i te dane treba uzeti u obzir. Također, već smo spomenuli i da se više meteora može opaziti pred jutro, nego u prvome dijelu noći. Ako je moguće, treba izbjegavati noći punoga Mjeseca, kao i ostale izvore svjetlosnog onečišćenja poput javne rasvjete.

Na kraju, spomenimo i djelovanje Hrvatske meteorske mreže (HMM), koja pomoću 27 crno-bijelih visokoosjetljivih kamera efektivnog vidnog polja 64 x 48º, diljem Hrvatske prati i bilježi pojave različitih vrsta meteora. HMM je počela sa radom 2007. godine, te ima veliku važnost u izračunu putanja i sjaja snimljenih meteora, a posebice u slučajevima traganja za meteoritskim tijelima koji dospiju do površine. Rezultati pribavljeni meteorskim kamerama se obrađuju i potom objavljuju u časopisu "WGN", službenom glasilu Međunarodne meteorske organizacije (IMO).

Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!