Deszcz meteorów – czy potrzebny jest parasol?

Często słyszymy zapowiedzi „deszczu meteorów”. Czy oznacza to, że z kosmosu zacznie coś spadać nam na głowy? Nie ma powodów do obaw. Deszcz meteorów, a właściwie rój meteorów, to efektowne zjawisko świetlne zachodzące wysoko w ziemskiej atmosferze.

W pewnych okresach roku szanse na zobaczenie „spadających gwiazd” są znacznie większe niż zwykle. Nie są to jednak gwiazdy. Świetlne smugi powstają, gdy w atmosferę Ziemi z ogromną prędkością wpadają niewielkie cząstki materii międzyplanetarnej.

Aby dobrze zrozumieć to zjawisko, trzeba rozróżnić trzy podobnie brzmiące pojęcia: meteoroid to niewielkie ciało znajdujące się w przestrzeni kosmicznej, meteor jest zjawiskiem świetlnym wywołanym jego przelotem przez atmosferę, a meteoryt to fragment, który przetrwał lot przez atmosferę i dotarł do powierzchni Ziemi.

Skąd biorą się roje meteorów?

Ziemia, okrążając Słońce, co roku przechodzi przez obszary przestrzeni zawierające strumienie drobnych cząstek pozostawionych przede wszystkim przez komety, a w niektórych przypadkach przez planetoidy. Kiedy kometa zbliża się do Słońca, ogrzewa się i uwalnia gaz oraz pył. Cząstki pozostawione wzdłuż jej orbity mogą utworzyć rozciągnięty na miliony kilometrów strumień materii.

Jeżeli orbita Ziemi przecina taki strumień, jego cząstki wpadają w ziemską atmosferę z prędkościami sięgającymi kilkudziesięciu kilometrów na sekundę. Przykładowo meteoroidy należące do Perseidów wchodzą w atmosferę z prędkością około 59 km/s, czyli ponad 200 tys. km/h.

Większość cząstek tworzących roje jest bardzo mała – często ma rozmiary ziaren piasku lub niewielkich okruchów.

Czy meteory naprawdę „spalają się” w atmosferze?

Często mówi się, że meteoroid „spala się” wskutek tarcia o atmosferę. To wygodny skrót myślowy, ale rzeczywisty proces jest bardziej złożony. Wpadający z ogromną prędkością meteoroid gwałtownie spręża znajdujące się przed nim powietrze. Gaz bardzo silnie się nagrzewa, a powierzchnia meteoroidu ulega ogrzewaniu, topieniu i odparowywaniu. Proces utraty materiału nazywany jest ablacją.

Zderzenia i oddziaływania cząstek meteoroidu z atmosferą prowadzą również do wzbudzenia i jonizacji atomów i cząsteczek. To właśnie emisja światła przez rozgrzany i zjonizowany gaz oraz odparowany materiał meteoroidu tworzy obserwowaną z powierzchni Ziemi świetlną smugę.

Większość meteorów widzimy na wysokości mniej więcej 70–120 km nad powierzchnią Ziemi. Drobne cząstki tworzące typowe roje meteorów zostają całkowicie zniszczone wysoko w atmosferze. Dlatego podczas obserwowania Perseidów czy Geminidów parasol zdecydowanie nie jest potrzebny.

Dlaczego meteory zdają się wylatywać z jednego miejsca?

Podczas obserwacji roju można zauważyć niezwykłą prawidłowość. Gdy przedłużymy wstecz tory poszczególnych meteorów, wydaje się, że wszystkie wybiegają z jednego obszaru nieba. Miejsce to nazywamy radiantem.

Nie oznacza to, że wszystkie meteoroidy rzeczywiście nadlatują z jednego punktu przestrzeni. Cząstki danego strumienia poruszają się po niemal równoległych torach. Wrażenie ich rozchodzenia się z jednego punktu jest efektem perspektywy – podobnym do tego, jak równoległe szyny kolejowe wydają się zbiegać w oddali.

Położenie radiantu pozwala nazywać poszczególne roje. Perseidy mają radiant w gwiazdozbiorze Perseusza, Lirydy – w Lirze, Leonidy – w Lwie, a Orionidy – w Orionie.

Radiant nie pozostaje jednak przez cały okres aktywności roju dokładnie w jednym punkcie. Jego położenie na tle gwiazd stopniowo się zmienia wskutek ruchu Ziemi i geometrii strumienia meteoroidów.

Nie wszystkie roje pochodzą od komet

Większość znanych rojów meteorów rzeczywiście związana jest z kometami. Źródłem Perseidów jest kometa 109P/Swift-Tuttle, Leonidów – 55P/Tempel-Tuttle, a Orionidów i Eta Akwarydów – słynna kometa Halleya. Jedna kometa może więc odpowiadać za dwa różne roje, jeżeli Ziemia przecina jej orbitę w dwóch miejscach. Istnieją jednak wyjątki.

Jednym z najaktywniejszych corocznych rojów są Geminidy, których ciałem macierzystym jest planetoida (3200) Phaethon. Obiekt ten zachowuje się pod pewnymi względami nietypowo i jego pochodzenie oraz mechanizm dostarczania materiału do strumienia Geminidów są przedmiotem badań.

Najsłynniejsza burza meteorów

Jedno z najbardziej niezwykłych zjawisk astronomicznych czasów historycznych nastąpiło 13 listopada 1833 roku. Nad Ameryką Północną pojawiła się niezwykle intensywna burza Leonidów. Relacje świadków mówiły o niebie wypełnionym niezliczonymi świetlnymi smugami. Zjawisko było tak spektakularne, że wywołało strach u części obserwatorów.

Burza z 1833 roku odegrała ważną rolę w rozwoju nauki o meteorach. Obserwatorzy zauważyli, że tory meteorów po przedłużeniu zbiegają się w jednym obszarze nieba. Była to jedna z obserwacji, które pomogły astronomom zrozumieć pozaziemskie pochodzenie tego zjawiska.

Najbardziej znanym w Polsce rojem są Perseidy, aktywne każdego roku od połowy lipca do końca sierpnia. Ich maksimum przypada zwykle około 12–13 sierpnia, a nie 10 sierpnia. Ponieważ okres największej aktywności znajduje się blisko obchodzonego 10 sierpnia dnia św. Wawrzyńca, w tradycji europejskiej Perseidy zaczęto nazywać „łzami św. Wawrzyńca”. W sprzyjających warunkach podczas maksimum można obserwować dziesiątki meteorów na godzinę.

Jak najlepiej obserwować rój meteorów?

Do obserwacji meteorów nie potrzeba teleskopu ani lornetki. Wręcz przeciwnie – ograniczają one pole widzenia. Najlepiej znaleźć ciemne miejsce z dala od miejskich świateł, z możliwie szerokim widokiem na niebo. Warto dać oczom około 20–30 minut na przystosowanie się do ciemności.

Nie trzeba również patrzeć bezpośrednio na radiant. Meteory mogą pojawiać się na dużej części nieba, a dłuższe i bardziej efektowne smugi często widoczne są w pewnej odległości od niego.