Шоу по расписанию

Кроме восьми планет, тысяч астероидов и комет, в Солнечной системе находится и не поддающееся никакому исчислению множество камешков и пылинок. По межпланетному пространству эти крошечные небесные тела скитаются миллионы и миллиарды лет, но стоит им попасть в земную атмосферу — сгорают за считаные секунды. И все, что можно увидеть в этот момент, — лишь яркая вспышка в небесах. Астрономы называют ее метеором. Чем метеоры отличаются от метеоритов? Почему несколько раз в году случаются "звездопады"? И как подготовиться к наблюдению за ними? 

Метеоры, метеориты, метеороиды

В астрономии есть три термина, которые из-за схожести в написании часто путают: метеоры, метеориты и метеороиды. Несмотря на то что ниже речь в основном пойдет о первых из них, важно разобраться, что означают все эти слова.

Метеор — это не физический объект, а явление — тот самый светящийся след, который периодически можно увидеть на небе. Нередко в разговорной речи и даже в СМИ метеоры называют "падающими звездами", но к настоящим звездам они, разумеется, никакого отношения не имеют. 

Схема входа малых небесных тел в атмосферу

Возникают же метеоры при пролете через земную атмосферу метеороидов — частиц космической пыли, обломков астероидов или ядер комет. Правда, астрономы до сих пор не могут договориться, объекты какого размера называть метеороидами: в одних источниках к ним относят небесные тела диаметром от 100 микрон (1 микрон — это одна миллионная часть метра) до 10 м, в других верхняя граница поднимается до 30 м.

Космические объекты диаметром в десятки метров на Землю попадают нечасто. И это хорошо, ведь такое столкновение грозит глобальной катастрофой. В основном же к нам прилетают небесные тела размером не больше песчинки, которые без остатка сгорают в атмосфере. В некоторых случаях наиболее крупным метеороидам удается достичь поверхности нашей планеты, и тогда их называют метеоритами.

Ежедневно на Землю оседает примерно 60 т космической пыли, так что наблюдать метеоры можно хоть каждую ночь. Главное, чтобы погодные условия позволяли. Как правило, в течение часа регистрируется около 10 метеоров, которые появляются в разных участках неба. Такие одиночные события ученые называют спорадическими (с греческого — "непостоянный", "случайный"). Однако бывают моменты, когда количество метеоров становится заметно больше — десятки и даже сотни вспышек в час. При этом сами они будто бы появляются из одной точки. Это явление называется метеорным потоком, а область на небесной сфере, откуда он исходит, — радиантом. 

В основном метеоры возникают на высоте 80–120 км, примерно на границе двух слоев атмосферы — мезосферы и термосферы. Но это не строгое правило, поскольку самые быстрые метеоры становятся видимыми и на больших высотах, а медленные и яркие могут проникнуть ниже этой полосы.

Наиболее раннее упоминание о "звездном дожде" содержится в китайской рукописи, датированной 1768 годом до н.э. В более поздних корейских, древнерусских и западноевропейских летописях также можно найти сообщения о метеорных потоках. Большинство античных и средневековых ученых считали их чисто атмосферным явлением. Объясняли его, например, воспламенением земных испарений в момент, когда те приближаются к Солнцу. Находились, впрочем, мыслители, которые говорили о космической природе метеоров, но таких было немного.

Серьезно изучать это явление ученые начали только в конце XVII века. Однако понять, как в действительности появляются метеорные потоки, удалось лишь полтора столетия спустя. 

Ночь, когда упало небо

Ночью с 12 на 13 ноября 1833 года жители Западного полушария наблюдали настоящий "звездный шторм": в небе вспыхивали десятки, а по некоторым данным, и сотни тысяч метеоров в час. 

Швейцарский художник Карл Яуслин запечатлел события той ночи на картине, а на ее основе другой мастер — Адольф Воллми — изготовил гравюру для адвентистской книги "Библейские чтения для домашнего круга". Стоит отметить, что на самых набожных жителей США звездная буря 1833 года произвела гнетущее впечатление — многие увидели в ней признаки приближения Судного дня.

Произошедшему старались найти и научное объяснение. Так, газета Charleston Courier предположила, что метеорный дождь вызвали газы, которые выделились из погибших от мороза растений и воспламенились "от электричества или фосфорных частиц в воздухе". Вашингтонское издание United States' Telegraph предложило другую версию событий: сильный южный ветер накануне принес большую массу теплого наэлектризованного воздуха, а когда ночью тот остыл, в небе появились электрические разряды. Впрочем, обе эти версии оказались весьма далеки от правды.

Но была и верная догадка. Ее высказал профессор математики Йельского университета Денисон Олмстед. Он видел "звездный шторм" своими глазами и обратил внимание на то, что метеоры появлялись из одной точки на небесной сфере. Ученый понял, что на самом деле треки параллельны друг другу, а их расхождение в стороны объясняется эффектом перспективы.

Заметил Олмстед и то, что радиант метеорного потока не просто находился вблизи созвездия Льва, но и смещался вместе с ним в течение ночи. Наблюдение навело его на мысль, что это не небесные тела влетали в атмосферу Земли, а наша планета проносилась через какой-то поток частиц в космическом пространстве. Олмстед предположил, что это мог быть пылевой след кометы.

Именно "звездная буря" 1833 года послужила толчком для зарождения метеорной астрономии. Тогда же ученые договорились называть метеорные потоки по имени созвездий, вблизи которых находятся их радианты. Так, поток, наблюдаемый в середине ноября, получил название Леониды (Leo с латыни переводится как "лев").

Кометная пыль

Сейчас нет никаких сомнений, что практически все метеорные потоки появляются благодаря кометам. Эти относительно небольшие космические объекты состоят из минеральных частиц (проще говоря, пыли), водяного льда и замерзших газов — аммиака, углекислого газа, монооксида углерода и метана. Вот почему астрономы шутливо сравнивают кометы с грязными снежками. 

Когда комета приближается к Солнцу, ее поверхность нагревается, летучие соединения начинают испаряться и увлекают за собой твердые частицы. Так у нее появляется один или даже два газопылевых хвоста. Но скорости, с которыми частицы покидают ядро, относительно невелики, поэтому пылинки продолжают двигаться вокруг Солнца по орбитам, мало отличающимся от орбиты самой кометы. И когда Земля проходит через этот след, возникают метеорные потоки. 

Интересно, что с одной кометой могут быть связаны два потока. Например, траекторию движения кометы Галлея наша планета пересекает дважды за год. Благодаря этому в мае возникает метеорный поток эта-Аквариды (радиант находится в созвездии Водолея), а в октябре — Ориониды (радиант в созвездии Ориона).

Траектория движения кометы Галлея

Если комета побывала у Солнца недавно, то метеороидов, которые она оставила за собой, еще достаточно много. В эти моменты интенсивность метеорного потока заметно возрастает. Однако со временем пылинки рассеиваются вдоль всей орбиты кометы, и "мощность" потока слабеет. 

Впрочем, есть два метеорных потока, которые, как считают астрономы, имеют не кометное, а астероидное происхождение. Первый из них — Геминиды. Его радиант находится вблизи созвездия Близнецы (Gemini), а увидеть поток можно с начала до середины декабря. В 2023 году пик метеорной активности приходится на ночь с 13 на 14 декабря. Считается, что Геминиды появились благодаря астероиду (3200) Фаэтон.

Второй необычный поток — Квадрантиды, который можно наблюдать в первых числах января. Его назвали в честь отмененного и потому ныне не существующего созвездия Стенной Квадрант (Quadrans Muralis). Родительским телом Квадрантид называют небольшой астероид (196256) 2003 EH1.

Помимо ночных метеорных потоков, известны и дневные. Из-за блеска Солнца вести за ними визуальные наблюдения затруднительно, поэтому основными инструментами для их изучения стали радары. В отдельных случаях, впрочем, метеоры бывают такими яркими, что их видно даже днем. Их называют болидами, а когда блеск сопоставим с блеском Солнца или превышает его — суперболидами. В феврале 2013 года жители Урала могли наблюдать один из таких суперболидов — в этот момент через земную атмосферу летел Челябинский метеорит.

Еще один интересный факт о метеорах: они отличаются друг от друга не только яркостью и скоростью, но и цветом. Все зависит от того, какие металлы входят в состав попавшего в атмосферу метеороида. Так, железные пылинки светятся желтым, натрий дает оранжево-желтый свет, никель — синий, магний — сине-зеленый, а ионизированный кальций — фиолетовый. Наконец, входящие в состав атмосферы азот и кислород светятся красным. Итоговый цвет метеора зависит от того, преобладают ли выбросы атомов металла или выбросы воздушной плазмы.

Смотрите наверх

На сегодняшний день в базе данных Meteor Data Center находится 966 метеорных потоков. Большинство из них еще только ждут подтверждения, но в ежегодном расписании "звездопадов" и без того немало ярких и красочных событий.

Самые зрелищные метеорные потоки

Наблюдение за метеорными потоками, пожалуй, самый доступный способ "прикоснуться" к космосу — никакого специального оборудования или особой подготовки для этого не требуется. Но некоторые рекомендации соблюдать все же полезно.

Планируйте сеанс наблюдений как можно ближе к дате пика метеорного потока. Год от года она меняется, но обычно астрономы заранее готовят календарь предстоящих астрономических событий, где указывают конкретные даты наибольшей активности для каждого потока.

Узнайте прогноз погоды. Даже небольшая дымка в воздухе сделает наблюдение практически невозможным, а если на небе плотная облачность, из дома можно не выходить — метеоры вы все равно не увидите.

Стоит заранее выбрать место, где вы будете проводить наблюдение. Чем дальше от города и других источников светового загрязнения — тем лучше. Оказавшись на месте наблюдения, дайте вашим глазам достаточно времени, чтобы они привыкли к темноте. Для полной адаптации зрения может потребоваться более часа. Стоит еще помнить, что некоторые метеорные потоки видны только в Северном, а другие — только в Южном полушарии. Эту информацию лучше уточнить заранее.

Выясните, будет ли на небе Луна. Наиболее удачный момент для наблюдений — новолуние, когда спутник Земли не видно вовсе. Полная Луна испортит вам все впечатление.

Заранее побеспокойтесь о теплой одежде. Даже в разгар лета ночи бывают достаточно прохладными, поэтому куртка или свитер точно пригодятся.

А вот ни бинокль, ни телескоп брать с собой не нужно. Угол зрения у этих приборов невелик, и мгновенно навестись на нужный участок неба в момент появления метеора вы вряд ли успеете. Зато поле зрения глаза составляет около 120 градусов, и это поможет вам заметить максимум световых вспышек на всем небесном куполе.

Опытные "охотники" за метеорами предпочитают вести наблюдения лежа — либо в шезлонге, либо в спальном мешке, направляя взгляд в сторону радианта потока примерно на 45 градусов над горизонтом. Стоит учитывать, что из-за эффекта перспективы метеоры, которые кажутся очень близкими к радианту, будут довольно короткими. Те же, что появляются на некотором расстоянии от него, окажутся заметно длиннее.

По мере того как радиант поднимается выше на небе, количество наблюдаемых метеоров будет увеличиваться. Дело в том, что видимые у горизонта метеоры находятся от нас намного дальше, чем те, что появляются прямо у нас над головой. Кроме того, свет метеора вблизи горизонта должен пройти через гораздо большую толщу воздуха, чтобы достичь ваших глаз, а это еще больше ослабляет его.

Лучшее время для наблюдений — после полуночи и до рассвета. В этот момент мы находимся на той части Земли, которая движется по орбите вперед и "ловит" больше пылинок, оставленных кометой. Это можно сравнить с поездкой в автомобиле через тучу мошкары: на лобовом стекле машины окажется гораздо больше насекомых, чем на заднем.

Но главное, чем следует запастись при наблюдении за метеорами, — терпение. Смотреть в небо на протяжении нескольких часов не самая простая задача, но тот, кто умеет ждать, обязательно получит заслуженную награду — яркую вспышку в небесах.