Den 15 februari 2013 var en eldkula över den ryska staden Tjelyabinsk kort starkare än Solen och kunde ses från upp till 100 kilometer bort. Det var fysiskt samma typ av händelse som en vanlig "stjärnfall" som barn önskar sig sommarnätter, bara enormt större och närmare marken.
En meteor är inte en stjärna alls, fallande eller på annat sätt. Det är den lysande strålen som produceras när en liten kropp, vanligtvis en meteoroid, värms upp till glödgning genom att kollidera med luftmolekyler högt upp i jordens atmosfär. Själva objektet är nästan alltid små; ljusspelet det producerar är det som märks. Denna artikel handlar om det ljuset: vad som orsakar det, hur stora och snabba objekten bakom det är, och vad som händer när ett av dem blir tillräckligt stort för att hamna i rubrikerna.
Stjärnfallet som Inte är en Stjärna
Namnet "meteor" är äldre än vetenskapen bakom det. Det kommer från det grekiska ordet meteōrítēs, som betyder "högt i luften", en beskrivning som gamla observatörer tillämpade på allt lysande och förbipasserande de såg på himlen, långt innan någon förstod att en meteor är passagen av en liten kropp som brinner upp i atmosfären snarare än en verklig stjärna.
Denna klyfta mellan det gamla namnet och den moderna förklaringen är varför "stjärnfall" och "meteor" beskriver exakt samma fenomen: en kort ljusstråle orsakad av en soppartikel, inte av något stjärnaktigt.
Var Showen Händer
Meteorer är en rent övre atmosfärhändelse. De förekommer typiskt i mesosfären, i höjder på 76 till 100 kilometer – mycket högre än där kommersiella plan flyger, och högre än det mesta av väder. Mer exakt blir en meteoroid vanligtvis synlig någonstans mellan ungefär 75 och 120 km över jorden och brinner upp igen när den har sjunkit till en höjd på 50 till 95 km.
Detta smala band är viktigt eftersom det betyder att nästan inget av en typisk meteor händer nära marken. Allt som en observatör på jorden ser stryka över himlen har redan avslutat sitt show tiotals kilometer över vilket flygplan som helst, för att inte tala om någon byggnad.
Från Sandkorn till Eldkula
Storleksskillnaden mellan orsak och verkan är den mest motintuiv del av det här fenomenet. De flesta meteoroider som orsakar meteorer är ungefär storleken på ett sandkorn – vanligtvis 1 millimeter bred eller mindre – men den partikeln kan producera en stråle som är ljus nog att fånga uppmärksamheten från en främling från marken. Meteoroider som kategori definieras också större, som föremål betydligt mindre än asteroider och som sträcker sig från korn till ungefär en meter bred; allt större klassificeras vanligtvis som en asteroid.
Hastighet gör större delen av det arbete som storlek inte kan. De snabbaste meteoroiderna rör sig med ungefär 42 km/s i närheten av jordens bana, och jorden själv rör sig med ungefär 29,6 km/s runt solen. Lägg dessa tillsammans och siffrorna förklarar varför meteorer kan se så våldsinriktade ut för något så litet: när en meteoroid möter atmosfären rakt på, vilket bara händer för meteorer i en retrograd bana som Leoniderna (länkade till kometkörpen 55P/Tempel-Tuttle), kan den kombinerade närmalningshastigheten nå ungefär 71 km/s. Vid denna hastighet bär ett sandkorn tillräckligt med rörelseenergi för att kort skimra ljusare än allt annat på himlen runt det.
Sporadiska Meteorer och de Med en Tidplan
Inte varje meteor tillhör en namngiven händelse. Meteorer uppstår antingen i duschar, som uppstår när jorden passerar genom ett flöde av partiklar som lämnats av en komet, eller som sporadiska meteorer, inte kopplade till någon specifik ström av rymdsoppa och kunna att visas någon natt på året. En dusch-meteor följer en väg som delas med otaliga andra från samma källa; en sporadisk meteor är en engångshändelse, som kommer från en slumpmässig riktning utan annan soppa i närheten.
Eldkula, Bolide, Superbolide: En Nomenklaturstig
När en meteor blir ljus nog, slutar astronomer att kalla det en meteor och börjar använda mer specifika ord, vart och ett med sin egen tröskel. International Astronomical Union definierar en eldkula som en meteor ljusare än någon av planeterna, med en uppenbar magnitud på -4 eller större. Skjut ljusstyrkan vidare och ordförrådet förändras igen: eldkulor som når en uppenbar magnitud på -14 eller ljusare kallas bolider, och om storleken når -17 eller ljusare kallas händelsen en superbolide.
.jpg){kind=link}
Stigen är inte helt prydlig, dock. IAU har ingen officiell definition av "bolide" alls, och behandlar det i allmänhet som bara ett annat ord för eldkula, även om termen i praktiken tenderar att tillämpas specifikt på eldkulor med magnitud -4 eller ljusare. Med andra ord överlappar "bolide" och "eldkula" i daglig användning mycket mer än vad de snygga magnitudtrösklen ovan kan föreslå.
Spåret en Meteor Lämnar Bakom
En meteor försvinner inte nödvändigtvis på det ögonblick den slutar glöda. När en meteoroid har bromsat upp till ungefär 2 till 4 km/s, går den in i vad som kallas mörkt flyg: fortfarande fallande, men inte längre tillräckligt het för att producera synligt ljus.
Över den punkten kan dock en meteor lämna mer än bara ett minne. Kolonnen med joniserad luft den skapar på vägen ner, dess joniseringsspår, kan bestå i upp till 45 minuter, tillräckligt länge för att radiooperatörer och radarsystem kan plocka upp korta reflektioner långt efter att den synliga strålen är borta.
Meteorer kan också höras, inte bara ses, även om de ljud som är inblandade är märkliga nog att vetenskapsmän länge tvivlade på rapporterna. Under Leonidmeteorregnet 2001 beskrev observatörer "spräckande", "pipande" eller "vispande" ljud som uppstod på den exakta samma stund som en meteors blixt, uppenbart omöjlig med tanke på hur långt borta och hur högt upp meteorn faktiskt var. Kontrollerad ljudinspelning gjord i Mongoliet 1998 stödde rapporterna, vilket stödjer idén att dessa samtidiga ljud är verkliga snarare än inbillade.
Tjelyabinsk: En Meteor Ljus Nog för att Orsaka Solbränning
De flesta meteorer glöms inom sekunder av alla som ser dem. Tjelyabinskmeteorn är undantaget som visar vad som händer när samma fysik skalas upp. Det var en superbolide som kom in i jordens atmosfär över Rysslands södra Uralregion den 15 februari 2013 omkring 09:20 lokal tid, producerad av en ungefär 18 meter, 9100 ton nära jord asteroid som träffade atmosfären vid en grund vinkel på 18 grader och en hastighet i förhållande till jorden på ungefär 19,2 km/s.
Under några få sekunder var ljuset från den meteorn ljusare än solen och förblev synligt så långt som 100 kilometer, längre än avståndet från själva staden till flera omkringliggande städer. Det antas vara det största naturliga objektet som kommit in i jordens atmosfär sedan Tunguska-händelsen 1908, och den enda som bekräftats ha orsakat omfattande skador: ryska myndigheter rapporterade att 1491 personer sökte medicinsk vård i Tjelyabinsk Oblast under dagarna som följde, och 112 hospitaliserades.
Tjelyabinsk är en påminnelse om att en meteor inte alltid är en ofarlig stråle att önska sig på. Nästan alla är; denna var ett sällsynt undantag, och det är skalan på objektet som är involverat, inte något annat i den underliggande fysiken, som gjorde skillnaden.