Метеоры и метеориты

Малые тела Солнечной системы
Метеоры и метеориты

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 поврежденной машиной Наппов лежал оплавленный камень 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 серьезных последствий), ничтожен и причиненный 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.


Когда Пикскильский метеорит пролетал над США в 1992 году, его успели снять на видео 16 человек, пока он не врезался в машину. Этот эффектный болид пересек воздушное пространство нескольких штатов США за 40 секунд своего полета, пока не приземлился в Пикскиле, пригороде Нью-Йорка.
Самые знаменитые падения метеоритов
Во время работы Колби Наварро за компьютером в крышу дома вломился булыжник из космоса, попал в принтер, ударился в стену и остался лежать возле каталожного ящика. Это произошло около полуночи 26 марта в местечке Форест Парк штата Иллинойс (США) неподалеку от Чикаго.

    Впрочем, отчаиваться не стоит. Наблюдать прибытие на Землю космического вещества может каждый. Достаточно в ясную ночь провести хотя бы час, всматриваясь в звездное небо, и вы наверняка заметите огненную черту, прорезающую небосвод. Это - падающая "звезда", или метеор. Иногда их бывает много - целые звездные ливни. Но сколько бы их не пролетело, вид звездного неба не изменится: падающие звезды не имеют никакого отношения к звездам настоящим.
    В космическом пространстве, окружающем нашу планету, движется множество твердых 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 Землей 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 сгорают на высотке 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, - атмосферу может сработать как тормоз и погасить космическую скорость, прежде чем кусок полностью сгорит. Тогда его остаток упадет на поверхность Земли. Это и есть метеорит. Падение метеорита сопровождается полетом по небу огненного шара и громоподобными звуками. Такие явления мало кому доводилось наблюдать. Наконец, когда масса влетевшего тела еще больше атмосфера уже не может погасить всю его скорость, и оно врезается в поверхность Земли, оставляя на ней космический шрам - метеоритный кратер или воронку.
    Если посмотреть в телескоп на Луну, то видно, что вся ее поверхность буквально изрыта такими кратерами - следами метеоритной бомбардировки, которой Луна подвергалась в прошлом. Земля тоже получила в прошлом космические удары (см. статью "Астероидная угроза"). Их следы в виде метеоритных кратеров (иногда их называют астроблемы - "звездные 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 стерты 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 твердого вещества, поступающие из космоса на Землю, и откуда они берутся?
Метеоритные потоки

    В природе метеоритов помогло разобраться одно любопытное явление. Уже давно люди заметили, что в отдельные ночи появлялось очень много метеоритов. Это были настоящие звездопады, повергавшие очевидцев в изумление, а порой в ужас. В ноябре 1799 г. такой звездопад наблюдал в Южной Америке известный немецкий путешественник и ученый Александр Гумбольдт. Он обратил внимание на то, что метеориты 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 метеоритного потока, а само явление - радиацией метеоритов.
    Этот звездный дождь повторился в 1833 и 1866 гг., причем радиант не изменил своего положения - он по-прежнему находился в созвездии Льва, отчего и весь метеоритный поток получил название Леониды. Любопытно, что повторялся он в то же время года, что и в 1799 г. - середине ноября.
    Другие метеоритные потоки не дают такого колосального количества метеоритов, как звездные дожди Леонид, зато повторяются они каждый год. Например, в августе действует метеоритный 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 твердыми частицами. При сближении с Солнцем льды испаряются и покидают ядро, увлекая за собой твердые 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 тяжелыми частицами солнечный ветер совладать не может. Некоторое время они окружают облаком ядро кометы, а потом рассредотачиваются вдоль ее орбиты, образуя что-то вроде бублика - тор, осью которого являются кометная орбита. Если орбита Земли пересекается с этим тором - частицы налетают на планету, порождая явление метеорного потока. Более того, ровно через год, когда Земля вернется к этому месту своей орбиты и снова окунется 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 метеоритный 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 Землей, и тогда метеорный дождь повторится.
    Кроме метеоров, принадлежащих потокам, наблюдаются и другие, потоков не образующие. Их называют спорадическими. По своему происхождению они схожы 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 учеными 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.
    Первая научная работа, утверждавшая космическое происхождение метеоритов, появилась в 1794 г. Ее автор, немецкий физик Эрнст Хладни, сумел дать единое объяснение трем загадочным явлениям: пролетам по небу огненных шаров, падениям на Землю оплавленных кусков железа и камня после пролетов и находкам странных оплавленных железных глыб в разных местах Земли. Согласно Хладни, все 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 включенными в нее зернами минерала оливина получила имя "Палласово железо" и впоследствии дала название целому классу железокаменных метеоритов - палластиты.


Хотя метеориты падают на всем земном шаре, чаще всего они попадают в океаны и погружаются на дно. Но есть на Земле, в восточной Антарктике, огромные бесплодные равнины голубого льда. На этих равнинах время от времени попадаются кусочки скальных пород.
Исследования мест падений метеоритов
Яркий прочерк на небе, зарегистрированный почти в сумерках 13 августа 1999 г., является не вспышкой метеора, а "солнечным зайчиком" от спутника. Этот спутник, Иридиум-52, один из семейчтва спутников цифровой связи Иридиум. "Вспышки" вызываются отражением солнечного света от гладких антенн.

    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 большой 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 населенного пункта (например, Пикскилл), но выдающимся метеоритам присваивают более общие имена. Два самых крупных падения XX в. произошли на территории России: Тунгусское и Сихотэ-Алинское.
    Метеориты делятся на три больших класса: железные, каменные и железо-каменные. 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.
    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. Хондриты состоят из того же вещества, что и весь остальной метеорит, но выделяются на его срезе в виде отдельных зернышек. Их происхождение пока не вполне ясно.
    Третий класс - железокаменные метеориты - это куски никелистого железа с вкраплениями зерен каменистых материалов.
    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 каменистые 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.
    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 своем движении иногда пересекают орбиту Земли. Эти осколки и дают метеориты.
    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, подвергалось длительному преобразованию: оно плавилось, разделялось на фракции, вновь застывало, образуя минералы, не имеющие уже ничего общего с тем веществом, из которого все образовалось. Метеориты же являются обломками мелких тел, которые такой сложной истории не прошли. Одни из типов метеоритов - углистые хондриты - вообще представляют собой слабоизмененное первичное вещество Солнечной системы. Изучая его, специалисты узнают, из чего образовались крупные тела Солнечной системы, в том числе и наша планета Земля.

Происхождение метеоритов

    Редкость и непредсказуемость появления метеоритного вещества на Земле вызывает проблемы при его сборе. До сих пор метеоритные коллекции обогащаются в первую очередь за счет образцов, собранных случайными очевидцами падений или просто любознательными людьми, обратившими внимание на странные куски вещества. Как правило, метеориты снаружи оплавлены, и поверхность их часто несет 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.
    Если имеются сведения об очень ярком болиде, который мог завершиться выпадением 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 закрепленным 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 ее 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 метеоритов могут проводиться систематически и приносить ощутимые научные результаты. Разумеется, такой работой занимаются и профессиональные астрономы, вооруженные современной аппаратурой. Например, в их распоряжении имеются радиолокаторы, при помощи которых метеоры можно наблюдать даже днем. И все же правильно организованные любительские наблюдения, которые к тому же не требуют сложных технических средств, до сих пор играют определенную роль в метеоритной астрономии.