Сгорающие в атмосфере метеориты называют. Все о космосе

Разве может быть что-то прекрасней и загадочней звездного неба? Мы мечтаем о звездах, дарим их, стремимся к ним и доверяем самые заветные желания. Падающая звезда является гарантом воплощения мечты. Но если хоть на секундочку представить, что упадет настоящая звездочка, например, такая как Солнце, тогда что останется от Земли? Значит, падает что-то другое. Но что?

Вглядываясь в ночное небо, мы не видим никакой разницы между его сияющими элементами. На самом же деле, существует огромное разнообразие небесных тел.

Метеор — это явление в атмосфере Земли, возникающее при вторжении в нее метеорного тела, частичек бывшей кометы, с космической скоростью. Эти частички малы настолько, что разрушаются под воздействием трения, не достигая поверхности Земли. Мы же это можем наблюдать как кратковременно светящуюся полоску света на фоне звездного неба. Именно метеоры называют «падающими звездами».

Метеорит – это остатки метеорного тела, попавшие на поверхность планеты. Различают три вида метеоритов в зависимости от их состава: железные, каменные и железо-каменные. Рассмотрим отличия метеора от метеорита.

Масса

Метеоры, вторгаясь в атмосферу Земли, полностью теряют свою массу. Масса метеорного тела до сгорания его колеблется в пределах 0,0000000001г — -10 г. Если даже суммировать массу всех частиц, влетающих в атмосферу Земли, то это число все равно будет несоизмеримо мало относительно массы планеты. Тела большей массы могут выпадать на Землю в качестве метеоритов. Самый большой метеорит был обнаружен в 1920 году в Намибии. Его вес составляет 60 тонн. Не выдерживая давления огромных скоростей, метеориты, как правило, еще в воздухе дробятся на более мелкие частички, образую при падении метеоритный дождь.

Частота падения

За сутки в атмосфере Земли вспыхивают около сотни миллионов метеоров. Но в ночном звездном небе при хорошей погоде можно увидеть за час не более 5-10 «падающих звезд». Бывают такие дни, когда метеоры вспыхивают гораздо чаще. Кажется, что десятки тысяч метеоров возникают из одной точки. На самом деле, такое ощущение возникает потому, что орбиты этих небесных тел параллельны друг другу. Это явление обычно называют «звездный дождь».

Звездный дождь

Метеориты на Землю также падают достаточно часто, но большая часть все же сгорает по пути. За день о поверхность планеты ударяется несколько метеоритов. Но так как они приземляются в северных районах, на дно морей и океанов, в пустыню, то остаются не найденными. В поле зрение попадают лишь малое количество – 4-5 метеоритов в год. Ученым удалось найти лишь 1600 единиц, большая часть из которых была обнаружена практически сразу после падения.

Опасность

Мелкие частички, составляющие метеорное тело, наносят большой вред, истачивая поверхность космических аппаратов. Частицы чуть больше могут при ударе о спутник могут вывести из строя его электрические системы.

Опасность, которую несут в себе метеориты трудно недооценить. Множество «ран и рубцов» оставляют на поверхности планеты метеориты различных размеров. Особо крупные тела могут повлиять и на изменение климата, так как их удар вызывает смещение оси Земли. Чтобы хорошо понимать глобальность проблемы, достаточно вспомнить известный Тунгусский метеорит, который, упав в тайге, нанес разрушения на площади в тысячу километров квадратных. А если б его падение было на густонаселенной территории?

Выводы сайт

1. Метеор – это световое явление, метеорит – твердое тело космического происхождения.
2. Метеорит долетает до Земли, метеор состоит из мельчайших частиц, сгорающих при попадании в атмосферу.
3. Метеоры наблюдаются гораздо чаще, чем падения метеоритов.
4. Для населения Земли падения метеоритов значительно опаснее, чем метеоры, которые наносят вред технике в космосе.

Вы когда-нибудь загадывали желание на падающую звезду? Я вот однажды наблюдала на ночном небе красивейшее зрелище – проходящий поток метеоров, желание загадала, только вот оно почему-то до сих пор еще не сбылось. Ну ничего, надежды я не теряю и продолжаю верить в чудо!

Особенности метеора и метеорита

Метеором можно назвать небольшое инородное тело, вторгшееся в атмосферу, стремительно разрушающееся под воздействием сил трения. До поверхности Земли эти небесные тела не долетают. Поэтому их описание в астрономической литературе ограничивается лишь определением кратковременной светящейся полосы на ночном небе. Иначе их называют падающими звездами. За сутки в земной атмосфере их насчитывается несколько сотен миллионов.

Метеорит, в отличие от метеора, до Земли все же долетает. За сутки к нам попадает несколько сотен метеоритов. Падая на поверхность нашей планеты, они сохраняют существенный вес.

Изучены метеориты лучше, чем метеоры. Ученые их классификацию проводят по составу:

• железные;
• железно-каменные;
• каменные.

Опасность падения метеоритов

Слово «метеорит» переводится на русский язык, как «камень с неба». Несложно представить, что камни, падающие с неба, ничего хорошего не сулят.

Метеориты несут с собой реальную угрозу. Они могут нанести вред не только нашей планете. Даже небольшие частицы, которые входят в состав тела метеорита, могут вывести из строя космические аппараты, привести в негодность их поверхностную защиту.

Поверхность Земли также страдает от падения метеоритов. На ней остается большое число кратеров.

Если упадет метеорит больших размеров, то он даже способен сместить земную ось. А это, в свою очередь, приведет к изменениям в климате.

Чтобы в полной мере оценить значимость этой проблемы, давайте вспомним факт падения Тунгусского метеорита. Тогда просто повезло, что он упал в тайгу. Если бы он приземлился на территорию, заселенную людьми, то произошла бы самая настоящая катастрофа. Ведь этот метеорит нанес ущерб площади аж в несколько тысяч квадратных километров.

Кометы

Большие кометы с хвостами, далеко простиравшимися по небу, наблюдались с древнейших времен. Некогда предполагалось, что кометы принадлежат к числу атмосферных явлений. Движение комет по небу объяснил впервые Галлей (1705 г.), который нашел, что их орбиты являются очень вытянутыми. Он определил орбиты 24 ярких комет, причем оказалось, что кометы 1531, 1607 и 1682 гг. имеют очень сходные орбиты. Отсюда Галлей сделал вывод, что это одна и та же комета, которая движется вокруг Солнца по очень вытянутому эллипсу с периодом около 76 лет. Галлей предсказал, что в 1758 г. она должна появиться вновь, и в декабре 1758 г. она действительно была обнаружена. Сам Галлей не дожил до этого времени и не мог увидеть, как блестяще подтвердилось его предсказание. Эта комета (одна из самых ярких) была названа его именем (рис. 4.11). Последний раз комета Галлея появлялась на нашем небе в 1986 г.

Рис. 4.11. Комета Галлея (штат Джорджия, США).

Поиски комет производились сначала визуально, а потом и по фотографиям, но открытия комет при визуальных наблюдениях совершаются нередко и сейчас. Кометы обозначаются по фамилиям лиц, их открывших.

К настоящему времени зарегистрированы в каталогах около 1000 комет и определены элементы их орбит. Большая часть комет движется по очень вытянутым эллипсам, почти параболам. Кометы с эллиптической орбитой называются периодическими , причем если их период обращения меньше 200 лет, то короткопериодическими , если больше, то долгопериодическими .

Из периодических комет около 80 % их орбит наклонено меньше, чем на 45° к плоскости эклиптики. Только комета Галлея имеет орбиту с наклонением, большим 90°, и, следовательно, движется в обратном направлении. Остальные движутся в прямом направлении.

Среди короткопериодических комет выделяется «семейство Юпитера» - большая группа комет, афелии которых удалены от Солнца на такое же расстояние, как орбита Юпитера. Предполагается, что семейство Юпитера образовалось в результате захвата планетой комет, которые двигались ранее по более вытянутым орбитам.

Орбиты периодических комет подвержены очень заметным изменениям. Иногда комета проходит вблизи Земли несколько раз, а потом притяжением планет-гигантов отбрасывается на более удаленную орбиту и становится ненаблюдаемой. В других случаях, наоборот, комета, ранее никогда не наблюдавшаяся, становится видимой из-за того, что она прошла вблизи Юпитера или Сатурна и резко изменила орбиту. Кроме подобных резких изменений, известных лишь для ограниченного числа объектов, орбиты всех комет испытывают постепенные изменения.

В строении кометы выделяются следующие составные элементы: ядро, голова и хвост.

Ядро кометы - это небольшое твердое ледяное тело, включающее тугоплавкие частицы и органические соединения. Почти вся масса кометы сосредоточена именно в ядре. До 80 % ядра кометы состоит из водяного льда, а также из замерзшего углекислого газа, угарного газа, метана, аммиака и вкрапленных в них металлических частиц. Размеры ядер составляют от нескольких сотен метров до нескольких сотен километров.

Когда комета приближается к Солнцу на расстояние нескольких а.е., лед начинает испаряться. При этом испаряющийся газ увлекает пылинки. У кометы образуется голова , поперечник которой может достигать размеров 10 4 -10 6 км . Под действием светового давления траектории молекул и пылинок отклоняются и уходят в сторону, противоположную Солнцу, образуя хвост . Хвосты ярких комет тянутся на сотни миллионов километров. Иногда наблюдается так называемый антихвост, направленный в сторону Солнца. Это крупная пыль, уходящая в плоскости орбиты.

Каждое возвращение кометы к Солнцу не проходит бесследно. Яркость короткопериодических комет ослабевает со временем. Ядро кометы теряет около 1/1000 своей массы. Поэтому, например, время жизни кометы Галлея оценивается в 20 тыс. лет. Но кометы могут существовать и меньше. Они могут погибнуть при столкновениях с планетами, метеоритными телами. В некоторых случаях процесс разрушения комет наблюдался почти непосредственно.

Вопрос о происхождении комет изучен еще недостаточно. Согласно гипотезе голландского ученого Оорта, Солнечная система окружена гигантским облаком кометных ядер, простирающимся на расстояние до 1 пс (облако Оорта). Под действием звездных возмущений орбиты некоторых ядер изменяются, и в результате вблизи Солнца появляются кометы. Часть короткопериодических комет, возможно, приходит из пояса Койпера.

Метеоры (рис. 4.12) наблюдаются в виде кратковременных вспышек, которые проносятся по небу и исчезают, иногда оставляя на несколько секунд узкий светящийся след. Часто в обиходе их называют падающими звездами. Долгое время астрономы совсем не интересовались метеорами, считая их атмосферным явлением типа молнии. Только в самом конце XVIII в. в результате наблюдений одних и тех же метеоров из разных пунктов, были определены впервые их высоты и скорости Оказалось, что метеоры - это космические тела, которые приходят в земную атмосферу извне со скоростями от нескольких км/с до нескольких десятков км/с и сгорают в ней на высоте около 80 км.

Частота появления метеоров и их распределение по небу не всегда являются равномерными. Систематически наблюдаются метеорные потоки, метеоры которых на протяжении определенного промежутка времени (несколько ночей) появляются примерно в одной и той же области неба. Если их следы продолжить назад, то они пересекутся вблизи одной точки, называемой радиантом метеорного потока. Многие метеорные потоки являются периодическими, повторяются из года в год и именуются по названиям созвездий, в которых лежат их радианты. Так, метеорный поток, действующий ежегодно примерно с 20 июля по 20 августа, назван Персеидами, поскольку его радиант лежит в созвездии Персея. От созвездий Лиры и Льва получили соответственно свое название метеорные потоки Лирид (середина апреля) и Леонид (середина ноября).

Рис. 4.12. Фотография метеора. В левой части видно звездное скопление Плеяды.

Активность метеорных потоков в разные годы различна. Бывают годы, в которые число метеоров, принадлежащих потоку, очень мало, а в иные годы (повторяющиеся, как правило, с определенным периодом) настолько обильно, что само явление получило название звездного дождя . Последние звездные дожди наблюдались в августе 1961 г. (Персеиды) и в ноябре 1966 г. (Леониды). Меняющаяся активность метеорных потоков объясняется тем, что метеорные частицы в потоках неравномерно разбросаны вдоль эллиптической орбиты, пересекающей земную.

Метеоры, не принадлежащие к потокам, называются спорадическими . Статистическое распределение орбит спорадических метеоров точно не исследовано, однако есть основания полагать, что оно похоже на распределение орбит периодических комет. Что же касается метеорных потоков, то у многих из них орбиты близки к орбитам известных комет. Известны случаи, когда комета исчезала, а связанный с ней метеорный поток оставался (комета Биэлы). Все это заставляет думать, что метеорные потоки возникают в результате разрушения комет.

За сутки в атмосфере Земли вспыхивает примерно 10 8 метеоров ярче 5 m . Яркие метеоры наблюдаются реже, слабые - чаще. Очень яркие метеоры, - болиды , могут наблюдаться и днем. Болиды сопровождаются иногда выпадением метеоритов . Появление болида может сопровождаться более или менее сильной ударной волной, звуковыми явлениями и образованием дымового хвоста.

Спектры метеоров состоят из эмиссионных линий. Когда метеорная частица тормозится в атмосфере, она нагревается, начинает испаряться, и вокруг нее образуется облако из раскаленных газов. Светятся главным образом линии металлов: очень часто, например, наблюдаются линии Н и К ионизованного кальция и линии железа. По-видимому, химический состав метеорных частиц аналогичен составу каменных и железных метеоритов, но механическая структура метеорных тел должна быть совсем иной.

Метеориты , «небесные камни», известны человечеству очень давно. По-видимому, появление первых железных орудий, сыгравших огромную роль в эволюции доисторических культур, связано с использованием метеоритного железа. Крупные метеориты служили иногда предметом поклонения у древних народов. Официальная наука признала их небесное происхождение лишь в начале XIX в.

За исключением образцов лунных пород, доставленных на Землю, метеориты пока представляют собой единственные космические тела, которые можно исследовать в земных лабораториях. Понятно, что сбору и изучению метеоритов придается большое научное значение.

Метеориты по химическому составу и структуре разделяются на три большие группы: каменные (аэролиты), железо-каменные (сидеролиты) и железные (сидериты). Вопрос об относительном количестве различных типов метеоритов не вполне ясен, так как железные метеориты легче находить, чем каменные, и, кроме того, каменные метеориты сильнее разрушаются при прохождении сквозь атмосферу. Большинство исследователей полагает, что в космическом пространстве преобладают каменные метеориты (80-90% от общего числа), хотя собрано больше железных метеоритов, чем каменных.

Так как болиды - явление редкое, то орбиты метеоритных тел приходится определять по неточным свидетельствам случайных очевидцев, и поэтому надежных данных об орбитах выпавших метеоритов нет. По радиантам болидов, сопровождавшихся выпадением метеоритов, можно заключить, что большинство их двигалось в прямом направлении, и их орбиты характеризуются малым наклоном.

Когда метеоритное тело входит в плотные слои атмосферы, его поверхность настолько нагревается, что вещество поверхностного слоя начинает плавиться и испаряться. Воздушные струи сдувают с поверхности железных метеоритов крупные капли расплавленного вещества, причем следы этого сдувания остаются в виде характерных выемок. Каменные метеориты часто дробятся, и тогда на поверхность Земли низвергается целый дождь обломков самых разнообразных размеров. Железные метеориты прочнее, но и они иногда разрушаются на отдельные куски. Один из крупнейших железных метеоритов, Сихотэ-Алинский, упавший 12 февраля 1947 г., был найден в виде большого количества отдельных осколков. Общий вес собранных осколков достиг 23 т, причем, конечно, были найдены не все осколки. Наибольший из известных метеоритов, Гоба (Юго-Западная Африка), представляет собой глыбу весом в 60 т .

Большие метеориты, ударяясь о Землю, зарываются на значительную глубину. Однако космическая скорость обычно гасится в атмосфере на некоторой высоте и, затормозившись, метеорит падает по законам свободного падения. Что произойдет, если с Землей столкнется еще большая масса, например 10 5 -10 8 т ? Такой гигантский метеорит прошел бы сквозь атмосферу практически беспрепятственно, при его падении возник бы сильнейший взрыв и образовалась бы воронка (кратер). Если такие катастрофические явления когда-либо происходили, то мы должны находить метеоритные кратеры на земной поверхности. Подобные кратеры действительно существуют. Крупнейший из них - Аризонский кратер (рис. 4.13), воронка которого имеет диаметр 1200 м и глубину около 200 м. Его возраст по приблизительной оценке составляет около 5000 лет. Недавно был открыт еще целый ряд более древних и разрушенных метеоритных кратеров.

Рис. 4.13. Аризонский метеоритный кратер.

Химический состав метеоритов хорошо исследован. Железные метеориты содержат в среднем 91% железа, 8,5% никеля и 0,6% кобальта; каменные метеориты - 36% кислорода, 26% железа, 18% кремния и 14% магния. Каменные метеориты по содержанию кислорода и кремния близки к земной коре,нометаллов в них гораздо больше. Содержание радиоактивных элементов в метеоритах меньше, чем в земной коре, причем в железных меньше, чем в каменных. По относительному содержанию радиоактивных элементов и продуктов их распада можно определить возраст метеоритов. Для разных образцов он получается различным и колеблется обычно в пределах от нескольких сотен миллионов до нескольких миллиардов лет.

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.

Метеориты – это небольшие твердые тела, которые, пройдя через земную атмосферу, упали на поверхность Земли. Большинство метеорных тел, которые сталкиваются с нашей планетой, сгорают в атмосфере, но некоторые из них достигают Земли, и тогда мы получаем возможность исследовать их состав.

По содержанию железа метеориты можно разделить на три обширных класса. Прежде всего, это каменные метеориты, содержащие наименьшее количество железа, обычно менее 20%. Как указывает их название, каменные метеориты по существу состоят из того же вещества, что и обычные земные породы. Поэтому такиеметеориты очень трудно обнаружить. Астрономы считают, что более 90% метеоритов, сталкивающихся с Землей, – каменные. Но после длительного воздействия земных природных стихий – дождя, ветра и снега – каменные метеориты становится невозможным отличить от земных пород. Поэтому каменные метеориты, подобные экземпляру, очень редки и ценятся высоко.

Второй большой класс метеоритов – железокаменные метеориты. Как следует из их названия, они состоят из смеси примерно равных пропорций минералов и металлического железа. Иногда эти метеориты имеют весьма крупнозернистую структуру и поэтому легко опознаются. Но такие образцы также чрезвычайно редки: среди метеоритных тел, сталкивающихся сЗемлей, менее 2% относится к этой разновидности.

Третий класс метеоритов – железные. Их найти много легче. Они состоят в основном из железа, но могутсодержать также 10–20% никеля. К этому типу относится только 6% метеорных тел, сталкивающихся с Землей. Поскольку такие метеориты содержат железо, их удается обнаруживать при помощи магнитов и детекторов металла. Поэтому в коллекциях музеев обычно преобладают железные метеориты.

Когда такой метеорит отполирован и протравлен разбавленной азотной кислотой, это позволяет видеть рисунок взаимопроникающих кристаллов металла. Эти так называемые видманштеттеновы фигуры являются отличительным признаком метеорита. Такие длинные кристаллы металла могли вырасти только при условии, что расплавленная железо-никелевая глыба остывала очень медленно, в течение миллионов лет. Видманштеттеновы фигуры обнаруживаются у большинства железных метеоритов.

Принято считать, что большинство метеоритов непосредственно связано с астероидами. При бесчисленных столкновениях, происходящих в течение миллиардов лет между астероидами в поясе астероидов, образуются осколки, которые движутся по всевозможным орбитам вокруг Солнца. Некоторые из этих орбит пересекают орбиту Земли, и в конечном счете осколки астероидов, называемые метеоритами, мы находим лежащими на земле.

Анализируя спектр солнечного света, отраженного от астероидов, и спектр света, отраженного от лабораторных образцов метеоритов, можно получить правильное представление о составе астероидов, из которых эти метеориты образовались. В 10% случаев свет, отраженный от некоторых астероидов, по своему спектральному составу очень напоминает свет, отраженный от железокаменных метеоритов. Эти железокаменные астероиды – довольно крупные (100–200 км в диаметре) и преимущественно находятся во внутренних частях астероидного пояса, вблизи орбиты Марса. Приблизительно такой же процент астероидов по своему составу сходен с железными метеоритами. Но огромное большинство (около 80%) астероидов, по-видимому, состоит из того же вещества, что и каменные метеориты некоего особого типа, называемые углистыми хондритами.

В углистых хондритах необычно высоки концентрации летучих составляющих, таких, как вода, и, кроме того, в них содержатся органические молекулы. Это означает,что метеоритные тела не подвергались нагреву, сжатию или какому-либо иному существенному изменению с тех пор, как сконденсировались из первичной Солнечной туманности 4,5 млрд. лет назад. Например, при любом значительном нагреве вода должна была бы полностью испариться из вещества метеорита, органические молекулы были бы абсолютно разрушены. Поэтому астрономы считают, что углистые хондриты чрезвычайно древние – старше любых пород, найденных на Земле или наЛуне. Углистые хондриты представляют собой неизмененные образцы первичного вещества, из которого состояли планетезимали.

Изучение метеоритов позволяет нам проникнуть в древнейшую историю нашей Солнечной системы. В конце 70-х годов группа ученых из Калифорнийского технологического института изучала образцы двухтонногометеорита, упавшего в Мексике в 1969 г. Ученые обнаружили в составе вещества метеорита аномально высокое содержание кальция, бария и неодима. Как известно из ядерной физики, такие характерные аномалии могли образоваться только в результате облучения атомов вещества потоком нейтронов. Мощное нейтронное излучение действительно сопровождает взрывы сверхновых.Поэтому логично предположить, что сотворению нашей Солнечной системы способствовал взрыв сверхновой.Ударные волны, образовавшиеся при взрыве близкой массивной звезды, привели к слабому сжатию разреженной межзвездной среды в ее окрестностях. Начиная с этого момента в действие вступили силы тяготения, которые и могли в конечном итоге привести к образованию Солнца и планет.

Большая часть метеоритов попадает к нам из пояса астероидов. Метеоры имеют в основном иное происхождение. Метеор, или «падающая звезда», – это просто светящаяся черточка, возникающая в небе при движении с высокой скоростью метеорной частицы, сгорающей в атмосфере Земли. Метеориты, как мы уже говорили, – это плотные метеорные тела, которые смогли «выжить» при прохождении через атмосферу, не испарившись целиком. Напротив, метеоры, очевидно, возникают преимущественно из рыхлых метеорных тел с малой плотностью, образующихся из комет.

Удивительно много метеоритного вещества выметается с поверхности Земли в результате ее обращения вокруг Солнца. В самом деле, ежедневно на Землю падает около 3000 т межпланетного вещества. Большая часть этого вещества находится в виде пылевых частиц (называемых микрометеоритами), которые слишком малы и легки, чтобы произвести свечение в атмосфере. Эти частицы просто медленно проходят через атмосферу и оседают на Землю. Образцы такого межпланетного вещества можно собрать в незагрязненных районах земного шара, например в арктических и антарктических областях. Некоторое количество межпланетной пыли можно даже обнаружить на крыше дома или в стоке водосточной трубы.

Хотя большая часть межпланетного вещества, с которым сталкивается Земля, находится в состоянии пыли, иногда мы проходим через потоки более крупных частиц. Тогда-то и наблюдаются метеорные потоки. Ежегодно на Земле можно наблюдать около десятка метеорных потоков. При этом обычно кажется, что метеоры разлетаются из какой-то определенной части неба.Поэтому потоки называют по созвездию, наиболее близко расположенному к этой части неба. В табл.1 приведены некоторые наиболее значительные потоки и даты максимума их активности.

В ясную безлунную ночь в период максимума потока обычно можно увидеть до 60 метеоров за час. Иногда метеорные потоки достигают исключительно высокой интенсивности. Так, рано утром 17 ноября 1966 г. в восточной части США наблюдалось более 2000 метеоров в минуту.
Наилучшее время для наблюдения метеоров – раннее утро. В это время наблюдатель находится на «ведущей»стороне Земли. Ситуация в этом случае напоминает поездку на машине по открытому шоссе во время ливня: по переднему стеклу («ведущая» сторона машины) барабанит много больше дождевых капель, чем по заднему. Метеоры же, наблюдаемые в вечерние часы, создаются метеорными частицами, которые должны двигаться достаточно быстро, чтобы догнать Землю.