Il 15 febbraio 2013, una palla di fuoco sulla città russa di Čeljabinsk brillò brevemente più del Sole e rimase visibile fino a 100 chilometri di distanza. Era, fisicamente, lo stesso tipo di evento di una ordinaria "stella cadente" su cui si formula un desiderio in una notte d'estate, solo enormemente più grande e più vicino al suolo.
Un meteorite non è affatto una stella, cadente o altrimenti. È il raggio luminoso prodotto quando un piccolo corpo, di solito un meteoroide, viene riscaldato all'incandescenza collisionando con le molecole d'aria in alto nell'atmosfera terrestre. L'oggetto stesso è quasi sempre minuscolo; lo spettacolo di luci che produce è quello che viene notato. Questo articolo riguarda quella luce: cosa la causa, quanto grandi e veloci sono gli oggetti dietro di essa, e cosa accade quando uno diventa abbastanza grande da fare titoli.
La Stella Cadente che Non è una Stella
Il nome "meteorite" è più antico della scienza dietro di esso. Viene dal greco meteōrítēs, che significa "alto nell'aria", una descrizione che gli antichi osservatori applicavano a qualsiasi cosa brillante e transitoria che vedevano nel cielo, molto prima che qualcuno comprendesse che un meteorite è il passaggio visibile di un piccolo corpo che si brucia nell'atmosfera piuttosto che una vera stella.
Questo divario tra il vecchio nome e la spiegazione moderna è il motivo per cui "stella cadente" e "meteorite" descrivono esattamente lo stesso fenomeno: un breve raggio di luce causato da una particella di detriti, non da nulla di stellare.
Dove Avviene lo Spettacolo
I meteoriti sono un evento strettamente dell'atmosfera superiore. Tipicamente si verificano nella mesosfera, ad altitudini di 76-100 chilometri – molto più alto di dove volano gli aerei commerciali, e più alto della maggior parte del tempo. Più precisamente, un meteoroide di solito diventa visibile da qualche parte tra i 75 e i 120 km sopra la Terra e si brucia di nuovo entro il momento in cui è caduto a un'altitudine di 50-95 km.
Questa banda stretta ha importanza perché significa che quasi niente di un tipico meteorite accade vicino al suolo. Tutto ciò che un osservatore sulla Terra vede attraversare il cielo ha già finito il suo spettacolo decine di chilometri al di sopra di qualsiasi aereo, per non parlare di qualsiasi edificio.
Da Granello di Sabbia a Palla di Fuoco
La discrepanza di dimensioni tra causa ed effetto è la parte più controintuitiva dell'intero fenomeno. La maggior parte dei meteoroidi che causano meteoriti hanno le dimensioni di un granello di sabbia – di solito 1 millimetro di larghezza o più piccoli – eppure quella particella può produrre un raggio abbastanza luminoso da attirare l'attenzione di uno sconosciuto da terra. I meteoroidi come categoria sono anche definiti più grandi, come oggetti significativamente più piccoli degli asteroidi e che vanno da grani fino a circa un metro di larghezza; qualsiasi cosa più grande è generalmente classificata come asteroide.
La velocità fa la maggior parte del lavoro che la dimensione non può. I meteoroidi più veloci si muovono a circa 42 km/s in prossimità dell'orbita terrestre, e la Terra stessa si muove a circa 29,6 km/s attorno al Sole. Sommate insieme e i numeri spiegano perché i meteoriti possono sembrare così violenti per qualcosa di così piccolo: quando un meteoroide incontra l'atmosfera frontalmente, cosa che accade solo per i meteoriti in un'orbita retrograda come le Leonidi (legate alla cometa retrograda 55P/Tempel-Tuttle), la velocità di chiusura combinata può raggiungere circa 71 km/s. A quella velocità, un granello di sabbia trasporta abbastanza energia cinetica da brillare brevemente più di tutto il resto nel cielo intorno ad esso.
Meteoriti Sporadici e Quelli con Programma
Non ogni meteorite appartiene a un evento denominato. I meteoriti si verificano o in piogge, che accadono quando la Terra passa attraverso una corrente di detriti lasciati da una cometa, o come meteoriti sporadici, non connessi a nessun flusso specifico di detriti spaziali e capaci di apparire in qualsiasi notte dell'anno. Un meteorite di pioggia segue un percorso condiviso con innumerevoli altri della stessa fonte; un meteorite sporadico è un evento isolato, proveniente da una direzione casuale senza altri detriti nelle vicinanze.
Palla di Fuoco, Bolide, Superbolide: Una Scala di Denominazione
Una volta che un meteorite diventa abbastanza luminoso, gli astronomi smettono di chiamarlo meteorite e iniziano a usare parole più specifiche, ognuna con la sua soglia. L'Unione Astronomica Internazionale definisce una palla di fuoco come un meteorite più luminoso di uno qualsiasi dei pianeti, con magnitudine apparente -4 o superiore. Aumenta ulteriormente la luminosità e il vocabolario cambia di nuovo: le palle di fuoco che raggiungono una magnitudine apparente di -14 o più luminosa sono chiamate bolidi, e se la magnitudine raggiunge -17 o più luminosa, l'evento è chiamato superbolide.
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La scala non è perfettamente ordinata, però. L'IAU non ha una definizione ufficiale di "bolide" affatto, e generalmente la tratta solo come un'altra parola per palla di fuoco, anche se in pratica il termine tende a essere applicato specificamente a palle di fuoco di magnitudine -4 o più luminosa. In altre parole, "bolide" e "palla di fuoco" si sovrappongono nell'uso quotidiano molto più di quanto le soglie di magnitudine ordinate potrebbero suggerire.
La Traccia che un Meteorite Lascia Dietro
Un meteorite non svanisce necessariamente nell'istante in cui smette di brillare. Una volta che un meteoroide ha decelerato a circa 2-4 km/s, entra in quello che è chiamato volo scuro: ancora in caduta, ma non più abbastanza caldo da produrre luce visibile.
Al di sopra di quel punto, però, un meteorite può lasciare più di un ricordo. La colonna di aria ionizzata che crea nel suo percorso, la sua scia di ionizzazione, può persistere per fino a 45 minuti, abbastanza a lungo affinché gli operatori radio e i sistemi radar possono raccogliere brevi riflessioni ben dopo che il raggio visibile è scomparso.
I meteoriti possono anche essere ascoltati, non solo visti, anche se i suoni coinvolti sono abbastanza strani che gli scienziati hanno impiegato molto tempo a fidarsi dei rapporti. Durante la pioggia meteorica delle Leonidi del 2001, gli osservatori hanno descritto suoni di "crepitio", "fruscio" o "sibilo" che si verificavano nello stesso istante esatto del lampo di un meteorite, apparentemente impossibile dato quanto lontano e quanto in alto fosse effettivamente il meteorite. Le registrazioni sonore controllate fatte in Mongolia nel 1998 hanno sostenuto i rapporti, supportando l'idea che questi suoni simultanei sono reali piuttosto che immaginari.
Čeljabinsk: Un Meteorite Abbastanza Luminoso da Causare Scottature Solari
La maggior parte dei meteoriti viene dimenticata entro pochi secondi da chiunque li veda. Il meteorite di Čeljabinsk è l'eccezione che mostra cosa accade quando la stessa fisica si scala verso l'alto. Era un superbolide che è entrato nell'atmosfera terrestre sulla regione degli Urali meridionali della Russia il 15 febbraio 2013 verso le 09:20 ora locale, prodotto da un asteroide vicino alla Terra di circa 18 metri, 9.100 tonnellate che ha colpito l'atmosfera ad un angolo poco profondo di 18 gradi e una velocità relativa alla Terra di circa 19,2 km/s.
Per pochi secondi, la luce di quel meteorite era più luminosa del Sole e rimase visibile fino a 100 chilometri di distanza, più lontano della distanza della città stessa da diverse città circostanti. Si ritiene sia il più grande oggetto naturale entrato nell'atmosfera terrestre da quando l'evento Tunguska del 1908, e l'unico confermato di aver causato diffuse lesioni: le autorità russe hanno riferito che 1.491 persone hanno cercato assistenza medica negli Oblast di Čeljabinsk nei giorni seguenti, e 112 sono stati ospedalizzati.
Čeljabinsk è un promemoria che un meteorite non è sempre un raggio inoffensivo su cui esprimere un desiderio. Quasi tutti lo sono; questo era un'eccezione rara, e è la scala dell'oggetto coinvolto, non niente di diverso nella fisica sottostante, che ha fatto la differenza.