Астрономический сайт

Загадки земли и вселенной

Метеориты и метеоры

Малые тела в космосе

9 октября 1992 г. Америка жила ожиданием Колумбова дня: приближалась 500-я годовщина открытия Нового Света великим мореплавателем. 18-летняя Мишель Напп из маленького городка Пикскилл (штат Нью-Йорк) вечером смотрела телевизор. Вдруг она услышала громкий шум на улице. Девушка испугалась и вызвала по телефону полицию, которая установила, что на этот раз «нарушителем» явился космический странник: рядом с повреждённой ударом машиной Наппов лежал оплавленный камень весом почти 9 кг.

Этот случай представляет собой скорее исключение, чем правило: падающие с неба камни или куски железа — их называют метеоритами — ведут себя удивительно миролюбиво по отношению к людям. Достоверно зафиксировано только два случая попадания метеоритов в людей (оба без серьёзных последствий), ничтожен и причинённый ими материальный ущерб. Никакой мистики в этом «дружелюбии» нет: падение метеорита — явление редкое и может произойти с равной вероятностью в любой точке земного шара. А люди до сих пор занимают не так уж много места на своей планете. Вот и падают небесные странники в океаны, на которые приходится более 2/3 земной поверхности, в обширные безлюдные пустыни, леса, полярные районы — в полном соответствии с законами математической статистики. Поэтому любой из нас не только практически не рискует получить удар метеорита, но даже имеет очень мало шансов увидеть его падение.

Впрочем, отчаиваться не стоит. Наблюдать прибытие на Землю космического вещества может каждый. Достаточно в ясную ночь провести хотя бы час, всматриваясь в звёздное небо, и вы наверняка заметите огненную черту, прорезающую небосвод. Это — падающая звезда, или, метеор. Иногда их бывает много — целые звёздные ливни. Но сколько бы их ни пролетело, вид звёздного неба не изменится: падающие звёзды не имеют никакого отношения к звёздам настоящим.

В космическом пространстве, окружающем нашу планету, движется множество твёрдых тел самых разных размеров — от пылинок до глыб с поперечниками в десятки и сотни метров. Чем больше размер тел, тем реже они встречаются. Поэтому пылинки сталкиваются с Землёй ежедневно и ежечасно, а глыбы — раз в сотни и даже тысячи лет. Совершенно различны и сопровождающие эти столкновения эффекты. Маленькое тело массой в доли грамма, вторгаясь в земную атмосферу с огромной скоростью (десятки километров в секунду), раскаляется от трения о воздух и целиком сгорает на высоте 80-100 км. Наблюдатель на Земле видит в этот момент метеор. Если же в атмосферу влетает кусок побольше, например размером с кулак, и притом не с самой большой скоростью, — атмосфера может сработать как тормоз и погасить космическую скорость, прежде чем кусок полностью сгорит. Тогда его остаток упадёт на поверхность Земли. Это и есть метеорит. Падение метеорита сопровождается полётом по небу огненного шара и громоподобными звуками. Такие явления мало кому доводилось наблюдать. Наконец, когда масса влетевшего тела ещё больше, атмосфера уже не может погасить всю его скорость, и оно врезается в поверхность Земли, оставляя на ней космический шрам — метеоритный кратер или воронку.

Метеорит АLH84001
Метеорит АLH84001

Если посмотреть в телескоп на Луну, то видно, что вся её поверхность буквально изрыта такими кратерами — следами метеоритной бомбардировки, которой Луна подвергалась в прошлом. Земля тоже получала в прошлом космические удары. Их следы в виде метеоритных кратеров (иногда их называют астроблемы — «звёздные раны») остались на поверхности нашей планеты. Наиболее известный из них — кратер в Аризоне — имеет в поперечнике более 1 км и образовался 50 тыс. лет назад. Сухой климат пустыни обеспечил его хорошую сохранность. Внешние следы других космических шрамов в значительной степени стёрты последующими геологическими процессами. Одно из крупнейших известных ныне таких образований находится на севере Сибири. Это Попигайский метеоритный кратер диаметром 100 км.

Что же представляют собой частицы твёрдого вещества, поступающие из космоса на Землю, и откуда они берутся?

Метеорные потоки

В природе метеоров помогло разобраться одно любопытное явление. Уже давно люди заметили, что в отдельные ночи появлялось очень много метеоров. Это были настоящие звездопады, повергавшие очевидцев в изумление, а порой и в ужас. В ноябре 1799 г. такой звездопад наблюдал в Южной Америке известный немецкий путешественник и учёный Александр Гумбольдт. Он обратил внимание на то, что метеоры двигались по небу не как попало, а словно бы истекали из одной области на небе, т. е. обратные продолжения этих огненных стрел пересекались в одной точке. Эту точку стали именовать радиантом метеорного потока, а само явление — радиацией метеоров.

Этот звёздный дождь повторился в 1833 и в 1866 гг., причём радиант не изменил своего положения — он по-прежнему находился в созвездии Льва, отчего и весь метеорный поток получил название Леониды. Любопытно, что повторялся он в то же время года, что и в 1799 г. — в середине ноября.

Другие метеорные потоки не дают такого колоссального количества метеоров, как звёздные дожди Леонид, зато повторяются они каждый год. Например, в августе действует метеорный поток Персеиды, радиант которого находится в созвездии Персея.

Что же заставляет метеоры потока двигаться по небу таким образом?

Дело в том, что явление радиации метеоров кажущееся. Принадлежащие одному потоку частицы летят в атмосфере по параллельным траекториям, а в перспективе мы видим их как бы исходящими из одной точки. Точно так же сходятся к горизонту железнодорожные рельсы, если смотреть вдоль них. Параллельность путей метеоров потока и установленное позже равенство их скоростей позволили считать, что все они движутся в Солнечной системе по весьма близким орбитам. В 1862 г. итальянский астроном Джованни Скиапарелли установил, что орбита Персеид практически совпадает с орбитой одной из известных комет. Так была открыта связь метеорных потоков с кометами.

Ядра комет состоят из льдов с вкрапленными в них твёрдыми частицами. При сближении с Солнцем льды испаряются и покидают ядро, увлекая за собой твёрдые пылинки и песчинки. Самые мелкие из них солнечный ветер уносит в хвост кометы, а затем и вообще выметает за пределы планетной системы. Но с более тяжёлыми частицами солнечный ветер совладать не может. Некоторое время они окружают облаком ядро кометы, а потом рассредоточиваются вдоль её орбиты, образуя что-то вроде бублика — тор, осью которого является кометная орбита. Если орбита Земли пересекается с этим тором — частицы налетают на планету, порождая явление метеорного потока. Более того, ровно через год, когда Земля вернётся к этому месту своей орбиты и снова окунётся в рой мелких частиц, метеорный поток повторится — в те же даты, что и в прошлом году.

Мы уже знаем, что бывают потоки, дающие приблизительно одинаковое число метеоров каждый год (Персеиды), и бывают такие, которые дают метеорные дожди через длительные промежутки времени (Леониды). Эта разница связана с возрастом потока. Если поток молодой, составляющие его частицы не успели рассредоточиться по орбите и плотным облаком окружают ядро. Когда Земля погружается в эту плотную часть роя частиц, происходит метеорный дождь. В последующие годы она будет пересекать бедные частицами участки и метеоров будет мало. Но настанет время, когда, двигаясь по орбите, плотная часть снова сблизится с Землёй, и тогда метеорный дождь повторится.

Кроме метеоров, принадлежащих потокам, наблюдаются и другие, потоков не образующие. Их называют спорадическими. По своему происхождению они схожи с падающими на Землю метеоритами.


Метеориты: падения и находки

Нужно сказать, что научный мир вплоть до конца XVIII в. относился скептически к самой возможности падения с неба камней и кусков железа. Сообщения о подобных фактах рассматривались учёными как проявления суеверий, ведь тогда еще не было известно никаких небесных тел, обломки которых могли бы попадать на Землю. Например, первые астероиды — малые планеты — были открыты только в начале XIX в.

Железный метеорит
Железный метеорит

Первая научная работа, утверждавшая космическое происхождение метеоритов, появилась в 1794 г. Её автор, немецкий физик Эрнст Хладни, сумел дать единое объяснение трём загадочным явлениям: пролётам по небу огненных шаров, падениям на Землю оплавленных кусков железа и камня после пролётов и находкам странных оплавленных железных глыб в разных местах Земли. Согласно Хладни, всё это связано с поступлением на Землю космического вещества.

Кстати сказать, одной из таких необычных железных глыб была многопудовая «крица», вывезенная российским академиком Петром Симоном Палласом из Сибири и положившая начало национальной коллекции метеоритов России. Эта железная глыба со включёнными в неё зёрнами минерала оливина получила имя «Палласово железо» и впоследствии дала название целому классу железокаменных метеоритов — палласиты.

Этот метеорит никто не наблюдал при падении. Его космическая природа установлена на основании изучения вещества. Такие метеориты называют находками, и они составляют около половины мировой коллекции метеоритов. Другая половина — падения, «свежие» метеориты, поднятые вскоре после того, как они упали на Землю. К ним относится метеорит Пикскилл, с которого начался наш рассказ о космических пришельцах, Падения имеют для специалистов больший интерес, чем находки: о них можно собрать некоторую астрономическую информацию, а вещество их не изменено земными факторами.

Метеоритам принято давать имена по географическим названиям мест, соседствующих с местом падения или находки. Чаще всего это название ближайшего населённого пункта (например, Пикскилл), но выдающимся метеоритам присваивают более общие имена. Два самых крупных падения XX в. произошли на территории России: Тунгусское и Сихотэ-Алинское.



Вещество метеоритов

Метеориты делятся на три больших класса: железные, каменные и железокаменные.

Железные метеориты состоят в основном из никелистого железа. В земных горных породах естественный сплав железа с никелем не встречается, так что присутствие никеля в кусках железа указывает на его космическое (или промышленное!) происхождение.

Хондрит метеорит
Хондрит метеорит
Включения никелистого железа есть в большинстве каменных метеоритов, поэтому космические камни, как правило, тяжелее земных. Главные же их минералы — силикаты (оливины и пироксены). Характерным признаком основного типа каменных метеоритов — хондритов — является наличие внутри них округлых образований — хондр. Хондры состоят из того же вещества, что и весь остальной метеорит, но выделяются на его срезе в виде отдельных зёрнышек. Их происхождение пока не вполне ясно.

Третий класс — железокаменные метеориты — это куски никелистого железа с вкраплениями зёрен каменистых минералов.

Вообще метеориты состоят из тех же элементов, что и земные горные породы, но сочетания этих элементов, т. е. минералы, могут быть и такими, какие на Земле не встречаются. Это связано с особенностями образования тел, породивших метеориты.

Среди падений преобладают каменные метеориты. Значит, таких кусков больше летает в космосе. Что касается находок, то здесь преобладают железные метеориты: они прочнее, лучше сохраняются в земных условиях, резче выделяются на фоне земных горных пород.


Происхождение метеоритов и их научное значение

Метеориты являются осколками малых планет — астероидов, которые населяют в основном зону между орбитами Марса и Юпитера. Астероидов много, они сталкиваются, дробятся, изменяют орбиты друг друга, так что некоторые осколки при своём движении иногда пересекают орбиту Земли. Эти осколки и дают метеориты.
Марсианский метеорит
Марсианский метеорит

Организовать инструментальные наблюдения падений метеоритов, с помощью которых можно с удовлетворительной точностью вычислить их орбиты, очень трудно: само явление очень редкое и непредсказуемое. В нескольких случаях это удалось сделать, и все орбиты оказались типично астероидными.

Интерес астрономов к метеоритам был вызван в первую очередь тем, что долгое время они оставались единственными образцами внеземного вещества. Но и сегодня, когда вещество других планет и их спутников становится доступным лабораторному исследованию, метеориты не потеряли своего значения. Вещество, составляющее крупные тела Солнечной системы, подверглось длительному преобразованию: оно плавилось, разделялось на фракции, вновь застывало, образуя минералы, не имеющие уже ничего общего с тем веществом, из которого всё образовалось. Метеориты же являются обломками мелких тел, которые такой сложной истории не прошли. Один из типов метеоритов — углистые хондриты — вообще представляет собой слабоизменённое первичное вещество Солнечной системы. Изучая его, специалисты узнают, из чего образовались крупные тела Солнечной системы, в том числе и наша планета Земля.


Сбор метеоритов

Редкость и непредсказуемость появления метеоритного вещества на Земле вызывают проблемы при его сборе. До сих пор метеоритные коллекции обогащаются в первую очередь за счёт образцов, собранных случайными очевидцами падений или просто любознательными людьми, обратившими внимание на странные куски вещества. Как правило, метеориты снаружи оплавлены, и поверхность их часто несёт на себе своеобразную застывшую «рябь» — регмаглипты. Только в местах падений обильных метеоритных дождей целенаправленный поиск образцов приносит результат. Правда, в последнее время обнаружены места естественной концентрации метеоритов, самые значительные из них — в Антарктиде.

Рисунок -
Рисунок - "Падение гигантского метеорита на Землю"

Если имеются сведения об очень ярком болиде, который мог завершиться падением метеорита, следует постараться собрать наблюдения этого болида случайными очевидцами на возможно большей площади. Нужно, чтобы очевидцы с места наблюдения показали путь болида на небе. Желательно измерить горизонтальные координаты (азимут и высоту) каких-нибудь точек этого пути (начала и конца). При этом используются простейшие приборы: компас и эклиметр — инструмент для измерения угловой высоты (это по сути дела транспортир с закреплённым в его нулевой точке отвесом). Когда такие измерения выполнены в нескольких пунктах, по ним можно построить атмосферную траекторию болида, а затем поискать метеорит вблизи проекции на землю её нижнего конца.

Сбор сведений об упавших метеоритах и поиск их образцов являются увлекательными задачами для любителей астрономии, но сама постановка таких задач во многом связана с некоторым везением, удачей, которую важно не упустить. А вот наблюдения метеоров могут проводиться систематически и приносить ощутимые научные результаты. Разумеется, такой работой занимаются и профессиональные астрономы, вооружённые современной аппаратурой. Например, в их распоряжении имеются радиолокаторы, при помощи которых метеоры можно наблюдать даже днём. И всё же правильно организованные любительские наблюдения, которые к тому же не требуют сложных технических средств, до сих пор играют определённую роль в метеорной астрономии. Ведь у профессионалов просто руки не доходят до некоторых видов наблюдений. Так, простой подсчёт числа метеоров какого-нибудь потока, проводимый наблюдателем или, что лучше, группой наблюдателей из года в год, даёт возможность оценить его важные характеристики. Радианты потоков лучше исследовать фотографическим способом. Для этого нужно иметь светосильную фотокамеру (светосила не менее 1:2) и достаточно чувствительную фотоплёнку. Методы и задачи таких наблюдений описаны в специальных руководствах.

Любительские наблюдения метеоров имеют давнюю традицию в нашей стране и во всём мире. Существуют объединения метеорщиков-любителей (в том числе международные), издаются специальные журналы. Впрочем, и обычные астрономические журналы публикуют работы любителей, если они выполнены на хорошем уровне. Зоркие глаза энтузиастов и сегодня служат науке.

...Тёплая летняя ночь. Вдали от городских огней под ясным небом расположилась группа наблюдателей. Каждый из них лежит в спальном мешке, устремив взгляд в бездонное чёрное небо. Вдруг яркая огненная черта прорезает тёмный небосвод. Дружно вскрикнули наблюдатели, а затем по очереди стали диктовать секретарю, что успели рассмотреть в этом метеоре. И снова тишина — все ждут, когда появится очередной космический странник. А звёздное небо всегда вознаграждает этих влюблённых в своё занятие людей.



Страниц : 1