Meteori: Valo, joka Kerran Ylitti Auringon

1. helmikuuta 2013 tulipallo Venäjän Tšeljabinskin kaupungin yläpuolella oli hetkellisesti Aurinkoa kirkkaampi ja näkyi jopa 100 kilometrin päässä. Se oli fysikaalisesti sama tapahtuma kuin tavallinen "tähdenlento" jolle lapset toivovat kesäyöllä, vain valtavasti suurempi ja lähempää maata.

Meteori ei ole ollenkaan tähti, laskeva tai muuten. Se on loistava säde, joka syntyy kun pieni kappale, yleensä meteoroidi, tulee inkandessensiksi törmätessään ilmamolekyyleihin korkealla Maan ilmakehässä. Itse objekti on lähes aina pieni; huomattava valoshow, jonka se tuottaa. Tämä artikkeli kertoo tästä valosta: mitä sen aiheuttaa, kuinka suuria ja nopeita sen takana olevat objektit ovat, ja mitä tapahtuu kun yksi niistä tulee riittävän suuri tekemään otsikoita.

Nimi "meteori" on vanhempi kuin sen takana oleva tiede. Se tulee kreikan sanasta meteōrítēs, mikä tarkoittaa "korkealla ilmassa", kuvaus, jonka vanhat havainnoitsijat sovelsivat kaikkeen kirkkaaseen ja ohimeneväiseen mitä he näkivät taivaalla, kauan ennen kuin kukaan ymmärsi että meteori on pienen kappaleen näkyvä kulku ilmakehässä palaman eikä todellinen tähti.

Tämä ero vanhan nimen ja nykyaikaisen selityksen välillä on miksi "tähdenlento" ja "meteori" kuvaavat täsmälleen samaa ilmiötä: lyhyt valonsäde, jonka aiheuttaa roskaa-hiukkanen, ei mitään tähtemäistä.

Meteorit ovat puhtaasti yläilmakehän tapahtuma. Ne tapahtuvat tyypillisesti mesosfäärissä 76-100 kilometrin korkeudella – paljon korkeammalla kuin kaupallisten lentokoneiden lentokorkeus, ja korkeammalla kuin suurin osa säästä. Tarkemmin sanottuna meteoroidi tulee näkyväksi jossain 75-120 km:n korkeudella Maan yläpuolella ja palaa uudelleen kun se on laskenut 50-95 km:n korkeuteen.

Tämä kapea kaista on tärkeä koska se tarkoittaa että lähes mikään tyypillisestä meteorista ei tapahdu lähellä maata. Kaikki mitä maan päällä olevat tarkkailijat näkevät taivaan halki juoksevaksi on jo päättänyt näytöksensä kymmeniä kilometrejä kaikkien lentokoneiden yläpuolella, puhumattakaan mistään rakennuksesta.

Koon epäsuhta syyn ja seurauksen välillä on tämän kokonaisuuden vastaintuitiviinen osa. Suurin osa meteoroideista jotka aiheuttavat meteoreja ovat noin hiekkajyvän kokoisia – yleensä 1 millimetri leveä tai pienempiä – silti se hiukkanen voi tuottaa säteen joka on niin kirkas että se kiinnittää maan päällä olevan tuntemattoman henkilön huomion. Meteoroidit kategoriana määritellään myös suuremmiksi, kappaleiksi jotka ovat merkittävästi pienempiä kuin asteroidit ja vaihtelevat jyväistä noin yhden metrin leveyteen; kaikki mitä suurempi luokitellaan yleensä asteroidiksi.

Nopeus tekee suurimman osan työstä mitä koko ei voi. Nopeimmat meteoroidit liikkuvat noin 42 km/s Maan kiertoradan läheisyydessä, ja Maa itse liikkuu noin 29,6 km/s Auringon ympäri. Lisää nämä yhteen ja numerot selittävät miksi meteorit voivat näyttää niin väkivaltaisilta jostakin niin pienestä: kun meteoroidi törmää ilmakehään päin päin, joka tapahtuu vain retrograaditaajuisille meteoreille kuten Leonidille (retrograadi komeetat 55P/Tempel-Tuttle), yhteensä lähestymisen nopeus voi saavuttaa noin 71 km/s. Tässä nopeudessa hiekkajyvä kantaa tarpeeksi liike-energiaa hetkellisesti loistaa kirkkaammalla kuin kaikki muu taivaan ympäri sitä.

Kaikki meteorit eivät kuulu nimettyyn tapahtumaan. Meteorit tapahtuvat joko sateina, jotka tapahtuvat kun Maa kulkee komeetan jättämien roskavirran läpi, tai satunnaisten meteoreina, joita ei liity millään erityiseen avaruusroskavirraan ja jotka voivat ilmaantua mihin tahansa vuoden yöhön. Sade-meteori seuraa polkua, jota monet muut samoista lähteistä jakavat; satunnainen meteori on kertaluontoinen tapahtuma, saapuu satunnaisesta suunnasta ilman muuta roskaa lähellä.

Kun meteori tulee riittävän kirkkaaksi, tähtitieteilijät lopettavat sen kutsumisen meteoriksi ja alkavat käyttää spesifisempiä sanoja, joilla jokaisella on oma kynnys. Kansainvälinen Tähtitieteen Liitto määrittelee tulipallon meteoriksi, joka on kirkkaampi kuin mikä tahansa planeetoista -4:n tai suuremmalla näennäisellä suuruudella. Siirrä kirkkaus eteenpäin ja sanasto muuttuu jälleen: tulipalloilla, jotka saavuttavat -14 tai kirkkaampaa näennäistä suuruutta, kutsutaan bolideiksi, ja jos suuruus saavuttaa -17 tai kirkkaampaa, tapahtumaa kutsutaan superbolidiksi.

Tikkaita ei ole täydellisen järjestyksellinen. IAU:lla ei ole virallista määritelmää "bolidi"-sanalle ollenkaan, ja se käsittelee sitä yleensä vain toisena sanana tulipallolla, vaikka käytännössä termi pyrkii kohdistumaan erityisesti -4 tai kirkkaammilla bolideilla. Toisin sanoen "bolidi" ja "tulipallo" päällekkäin jokapäiväisessä käytössä paljon enemmän kuin mitä järjestetyt suuruuskynnykset saattaisivat ehdottaa.

Meteori ei välttämättä katoa hetkessä kun lakkaa loistamasta. Kun meteoroidi on hidastunut noin 2-4 km/s, se tulee nk. pimeään lentoon: silti putoava mutta ei niin kuuma että tuottaa näkyvää valoa.

Tämän pisteen yli kuitenkin meteori voi jättää enemmän kuin muistelun. Ionisoidun ilman sarake jonka se luo matkallaan, sen ionisaatiojälki, voi kestää jopa 45 minuuttia, riittävän kauan että radiooperaattorit ja tutka-järjestelmät voivat noutaa lyhyitä heijastuksia kauan sen jälkeen kun näkyvä säde on poissa.

Meteorit voidaan myös kuulla, ei vain nähdä, vaikka kyseessä olevat äänet ovat niin oudot että tiedemiehet olivat kauan epätoivoiset raporteista. Leonidid-meteorisateen aikana 2001 tarkkailijat kuvasivat "naksuttelua", "viheltelyä" tai "sihisemistä" ääniä, jotka tapahtuivat täsmälleen meteorin välähdyksen samassa hetkessä, näennäisesti mahdoton kuinka kaukana ja kuinka korkealla meteori oikeasti oli. Mongoliassa 1998 tehdyt kontrolloidut äänitteet tukivat raportteja tukemalla ajatusta että nämä samanaikaiset äänet ovat todellisia eikä kuviteltuja.

Useimmat meteorit unohtuvat sekuntien kuluessa jokaisen joka näkee ne. Tšeljabinskin meteori on poikkeus joka näyttää mitä tapahtuu kun sama fysiikka skaalaa ylös. Se oli superbolidi joka tuli Maan ilmakehään Venäjän eteläisen Ural-alueen yläpuolelle 15. helmikuuta 2013 noin 09:20 paikallista aikaa tuottaa noin 18 metrin, 9100 tonnin Maan lähellä asteroidia joka osui ilmakehään matalakulmaisen 18 asteen kulmassa ja nopeus suhteessa Maahan noin 19,2 km/s.

Muutaman sekunnin ajan kyseisen meteorin valo oli kirkkaampaa kuin Aurinko ja näkyi jopa 100 kilometrin päässä, kauempana kuin kaupungin itse etäisyys useiden ympäröivien kaupunkien välillä. Sen uskotaan olevan suurin luonnollinen esine, joka on tullut Maan ilmakehään Tunguska-tapauksen 1908 jälkeen, ja ainoa vahvistettu laajalle levinneitä vammoja: venäläiset viranomaiset ilmoittivat että 1491 ihmistä haki lääkärinhoitoa Tšeljabinskin oblastissa seuraavina päivinä, ja 112 joutui sairaalaan.

Tšeljabinsk muistuttaa että meteori ei aina ole harmaa säde jolle halutaan toivoa. Melkein kaikki ovat; tämä oli harvinainen poikkeus, ja se on kyseessä olevan objektin mittakaava, ei mikään ero pohjassa olevassa fysiikassa, joka teki eron.

• Wikipedia: Meteor
• Wikipedia: Meteoroid
• Wikipedia: Bolide
• Wikipedia: Chelyabinsk meteor