Κομήτες, μετέωρα και μετεωρίτες: Μια ανασκόπηση για τα δημοφιλή αντικείμενα του ουρανού

Ετησίως έχουμε την ευκαιρία να παρατηρήσουμε πολλές οικογένειες διαττόντων αστέρων κάθε φορά που η Γη περνάει κοντά από την τροχιά ενός κομήτη. Η σκόνη και τα άλλα υλικά που έχει αφήσει ο κομήτης καθώς περνάει από την τροχιά της Γης, πέφτουν με μεγάλη ταχύτητα στην ατμόσφαιρα της Γης και εξαερώνονται από τη θερμότητα που αναπτύσσεται λόγω τριβής, αφήνοντας έτσι φωτεινά ίχνη. Η Γη κινείται στην τροχιά της με ταχύτητα περίπου 30 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο (108.000 χιλιόμετρα την ώρα) κι έτσι οι κρούσεις γίνονται με μεγάλη σφοδρότητα.

 

Οι βροχές των μετεώρων παίρνουν το όνομα του αστερισμού, ο οποίος βρίσκεται στην περιοχή του ουρανού στην οποία εκδηλώνονται. Έτσι έχουμε τις Ωριωνίδες, τις Αιγοκερίδες και τις Yδροχοΐδες. Οι τελευταίες βροχές σχετίζονται με τις περιοχές του Αιγόκερου και του Υδροχόου, αλλά οι διάττοντες αστέρες από αυτές τις βροχές είναι πιο αμυδροί και σαφώς λιγότεροι. Η οπτική παρατήρηση όμως των βροχών αυτών είναι πιο δύσκολη.

 

Μια από τις πιο εντυπωσιακές οικογένειες είναι αυτή των Λεοντιδών, επειδή έχει τους λαμπρότερους διάττοντες αστέρες. Αυτό το χαρακτηριστικό των Λεοντιδών οφείλεται στο γεγονός ότι η τροχιά του κομήτη Tempel-Tuttle, από τον οποίο προέρχονται οι Λεοντίδες, έχει αντίθετη φορά από αυτήν της Γης. Έτσι τα συντρίμμια του, τα οποία ακολουθούν την ίδια τροχιά με αυτήν του κομήτη, συγκρούονται με τη Γη μετωπικά με ταχύτητα που φθάνει τα 70 km/s. Η ταχύτητα αυτή είναι διπλάσια από αυτήν των άλλων διαττόντων, με αποτέλεσμα να αναπτύσσεται μεγαλύτερη θερμοκρασία λόγω τριβής και να φωτοβολούν πιο έντονα.

 

Οι τυπικοί κόκκοι της σκόνης έχουν διάμετρο λίγα δέκατα του χιλιοστού και ζυγίζουν λιγότερο από 10^-4 γραμμάρια. Όταν όμως τέτοιος κόκκος κτυπήσει ένα δορυφόρο, όλος το μετέωρο συνήθως εξατμίζεται αφήνοντας μια λεπτή σχισμή στον δορυφόρο. Ηλεκτρόνια και ιόντα σε αυτό το ‘αέριο’ μπορούν να ηλεκτρίσουν ευαίσθητα ηλεκτρονικά στοιχεία του δορυφόρου, δημιουργώντας προβλήματα στο software και λάθη στις διαδικασίες ελέγχου. Μέχρι στιγμής μόνο ένας δορυφόρος έχει καταστραφεί από βροχή διαττόντων, το 1993.  Για αυτόν το λόγο πολλοί δορυφόροι τίθενται προσωρινά, για προληπτικούς λόγους, εκτός λειτουργίας κατά τη διάρκεια που προβλέπεται το μέγιστο της δραστηριότητας της βροχής των μετεώρων.

 

Το 1999 οι αστρονόμοι κατάλαβαν ότι τα συντρίμμια που αφήνει κάθε κομήτης όταν περνάει κοντά από τον Ήλιο δεν ακολουθούν ακριβώς την ίδια τροχιά. Το αποτέλεσμα είναι ότι έχουν δημιουργηθεί πολλοί στενοί διάδρομο» υλικών και ο αριθμός των διαττόντων αστέρων αυξάνεται, δημιουργώντας το φαινόμενο της βροχής των διαττόντων όταν η Γη περνάει μέσα από έναν από αυτούς.

 

Είσοδος μέσα σε την ατμόσφαιρα

Όταν εισέρχονται στην ατμόσφαιρα οι μετεωρίτες θερμαίνονται σε μια θερμοκρασία πάνω από 1600 βαθμούς Κελσίου και φυσικά καίγονται. Οι μετεωρίτες δεν θερμαίνονται από την τριβή, όπως πιστεύεται συνήθως. Η αιτία είναι ένα φαινόμενο που λέγεται πίεση εμβολισμού. Ένας μετεωρίτης συμπιέζει τον αέρα μπροστά του. Ο αέρας θερμαίνεται και στη συνέχεια θερμαίνεται και ο μετεωρίτης.

Η έντονη θερμότητα ατμοποιεί τους περισσότερους μετεωρίτες, δημιουργώντας αυτό που ονομάζουμε καλούμε διάττοντες αστέρες. ¶(Οι περισσότεροι γίνονται ορατοί περίπου σε ένα ύψος 100 χιλιομέτρων. Μερικοί μεγάλοι μετεωρίτες διασκορπίζονται, σαν μια πιτσιλιά, προκαλώντας έτσι μια φωτεινότερη λάμψη. Αυτό είναι που ονομάζουμε βολίδα και δημιουργείται μια έκρηξη, που μπορούν συχνά να ακουστούν μέχρι και σε απόσταση 50 χιλιομέτρων. Όταν οι μετεωρίτες χτυπούν το έδαφος, ονομάζονται μετεωρίτες. Μερικοί μετεωρίτες είναι κομμάτια αστεροειδών, άλλα — κοσμική σκόνη — πετιούνται μακριά από τους κομήτες. Υπάρχει και ο μετεωροειδής  που είναι ένα αντικείμενο στο διάστημα που μπορεί, εάν εισέλθει στην ατμόσφαιρά μας, να γίνει ένας μετεωρίτης.

 

Αποσύνθεση μετεωριτών

Η διάσπαση ενός αντικειμένου εξαρτάται από τη σύνθεση, την ταχύτητα και τη γωνία εισόδου του. Ένας γρηγορότερος μετεωρίτης με μια πλάγια γωνία εισόδου υφίσταται μεγαλύτερη πίεση. Οι μετεωρίτες που αποτελούνται από σίδηρο αντιστέκονται στην πίεση καλύτερα από αυτούς που είναι φτιαγμένοι από πέτρα. Ακόμη και ένας μετεωρίτης από σίδηρο θα διασπαστεί μόλις η ατμόσφαιρα γίνει πυκνότερη — περίπου 8 έως 10 χιλιόμετρα ψηλά.

Μερικές φορές ένας μετεωρίτης εκρήγνυται επάνω από την επιφάνεια, προκαλώντας τεράστια καταστροφή από την βίαιη έκρηξη και επόμενος πυρκαγιά. Αυτό συνέβη και το 1908 πάνω από τη Σιβηρία.

 

Σύγκρουση με τη γη

Τα εξωγήινα αντικείμενα που χτύπησαν στο έδαφος, η ταχύτητά τους κατά προσέγγιση ήταν η μισή που ήταν κατά την είσοδο τους στην ατμόσφαιρα, και η βίαιη έκρηξη δημιουργεί κρατήρες 12 έως 20 φορές το μέγεθός τους. Οι κρατήρες στη γη σχηματίζονται όπως στο φεγγάρι ή οποιοδήποτε άλλο βραχώδη πλανήτη. Τα μικρότερα αντικείμενα δημιουργούν απλούς, σε μορφή ενός νιπτήρα, κρατήρες. Οι μεγαλύτερες συγκρούσεις προκαλούν και μια αναπήδηση του εισερχόμενου αντικειμένου που δημιουργεί έτσι ένα κεντρικό βαθούλωμα. Έπειτα ολισθαίνει κατά μήκος των άκρων σχηματίζοντας πλαίσια. Οι μεγαλύτερες συγκρούσεις σχηματίζουν λεκάνες στις οποίες γίνονται πολλαπλές αναπηδήσεις, οι οποίες διαμορφώνουν διάφορες εσωτερικές αιχμές.

 

Χαρακτηριστική σύνθεση μετεωριτών

Μετεωρίτης σιδήρου	Πετρώδης μετεωρίτης	Φλοιός της Γης
Σίδηρος 91% Νικέλιο  8.5% Κοβάλτιο 0.6%	Οξυγόνο 36% Σίδηρος 26% Πυρίτιο 18% Μαγνήσιο 14% Αργίλιο 1.5% Νικέλιο 1.4% Ασβέστιο 1.3%	Οξυγόνο 49% Πυρίτιο 26% Αργίλιο 7.5% Σίδηρος 4.7% Ασβέστιο 3.4% Νάτριο 2.6% Κάλιο 2.4% Μαγνήσιο 1.9%

 

Η ιστορία τους

Στην αρχαιότητα τα αντικείμενα στον νυχτερινό ουρανό δημιούργησαν δεισιδαιμονίες και συνδέθηκαν με τους Θεούς και τη θρησκεία. Αλλά οι παρανοήσεις για τους μετεωρίτες διάρκεσαν περισσότερο από τα περισσότερα άλλα ουράνια αντικείμενα. 

Οι μετεωρίτες (τα κομμάτια που φτάνουν στη γη) πολύ καιρό πριν πιθανά θεωρούνταν ότι πετάχτηκαν κάτω σαν δώρα από τους αγγέλους. Άλλοι νόμιζαν ότι οι Θεοί επεδείκνυαν το θυμό τους. Αργά τον 17ο αιώνα, πολλοί πίστευαν ότι έπεφταν από καταιγίδες. Πολλοί επιστήμονες ήταν δύσπιστοι ότι οι πέτρες αυτές θα μπορούσαν να πέσουν από τα τα νέφη ή τον ουρανό, και συχνά δεν πίστευαν τους ανθρώπους που ισχυρίζονταν ότι έχουν δει τέτοια αντικείμενα.

Το 1807, μια βολίδα εξερράγη πάνω από το Κοννέκτικατ, και διάφοροι μετεωρίτες έπεσαν κάτω σαν βροχή. Έτσι ανακαλύφθηκαν οι αστεροειδείς και προέκυψε  έτσι μια νέα θεωρία που πρότεινε ότι οι μετεωρίτες ήταν σπασμένα κομμάτια από αστεροειδείς ή άλλους πλανήτες. Μια θεωρία που ακόμα κρατάει.

Ένα από τα σημαντικότερα γεγονότα πτώσεως μετεωρίτη στην πρόσφατη ιστορία, που κατέστρεψε εκατοντάδες τετραγωνικών χιλιομέτρων δάσους στη Σιβηρία, είναι αυτό στις 30 Ιουνίου του 1908, Σε μια έκταση εκατοντάδων χιλιομέτρων οι μάρτυρες του συμβάντος αυτού στην Tunguska είδαν μια πύρινη σφαίρα που κινιόταν γρήγορα στον ουρανό, κάτι που δείχνει ότι ένας μετεωρίτης είχε εισέλθει στην ατμόσφαιρα πλαγίως. Όταν εξερράγη, έστειλε καυτούς ανέμους και δυνατούς κρότους τόσο ώστε να σπάσει τα παράθυρα στα κοντινά χωριά. Μικρά σωματίδια που εξερράγησαν στην ατμόσφαιρα φώτιζαν τον ουρανό τη νύχτα για αρκετές ημέρες. Κανένας μετεωρίτης δεν βρέθηκε ποτέ, και για χρόνια πολλοί επιστήμονες νόμιζαν ότι η ερήμωση προκλήθηκε από έναν κομήτη. Τώρα, η επικρατούσα θεωρία υποστηρίζει ότι ένας μετεωρίτης εξερράγη ακριβώς επάνω από την επιφάνεια.

Ο μεγαλύτερος μετεωρίτης που βρέθηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες έπεσε στη νότια Νεμπράσκα το 1948. Μάρτυρες είδαν μια γιγαντιαία βολίδα το απόγευμα και μερικοί λένε ότι ήταν φωτεινότερο από τον ήλιο. Ο μετεωρίτης ήταν θαμμένος σε βάθος 3 μέτρων μέσα στο έδαφος, ενώ ζύγιζε πάνω από ένα τόνο.

Ο πιο διάσημος κρατήρας από πτώση μετεωρίτη στις Ηνωμένες Πολιτείες αποκαλείται Κρατήρας Μετεωρίτη. Είναι στην Αριζόνα, και είναι τεράστιος. Το χείλος του είναι 45 μέτρα πιο ψηλό από την περιβάλλουσα πεδιάδα, και η τρύπα που άνοιξε έχει βάθος 180 μέτρα και διάμετρο σχεδόν 1500 μέτρα. Ήταν ο πρώτος κρατήρας που αποδείχθηκε ότι προκλήθηκε από μια σύγκρουση μετεωρίτη, που έγινε μεταξύ 20.000 και 50.000 ετών πριν.

Όταν ένας κομήτης πλησιάζει στον ήλιο, ένα ίχνος της σκόνης και άλλων συντριμμιών καίγεται και παραμένει σε ηλιακή τροχιά. Καθώς η Γη είναι σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο, περνά κάθε χρόνο μέσα από αυτό το χώρο με τα συντρίμμια και τη σκόνη. Τα μικρά κομμάτια καίγονται καθώς συναντάνε την ατμόσφαιρα της Γης, δημιουργώντας έτσι τα μετέωρα Τα μετέωρα προέρχονται και από άλλες πηγές, αλλά τα ρεύματα των συντριμμιών από κομήτες δημιουργούν ωραίες βροχές μετεωριτών.

 

Κομήτες

Οι κομήτες είναι παράξενα φωτεινά σώματα μεγάλων διαστάσεων τα οποία κινούνται μεταξύ των ακίνητων απλανών αστεριών, πέραν της εκλειπτικής, αφήνοντας τις περισσότερες φορές πίσω τους ουρές μεγάλων μεν διαστάσεων, πολύ μικρής όμως πυκνότητας. Τα σώματα αυτά έχουν ως χαρακτηριστικό τους γνώρισμα την κόμη, δηλαδή μια φωτεινή νεφέλη, που συνήθως περιβάλλει έναν μικρό στερεό πυρήνα.

Λόγω της κόμης τους ονομάζονται κομήτες και διακρίνουμε σε αυτά δύο βασικές περιοχές τους, μία κεντρική, σχεδόν σφαιρική συμπύκνωση, που ονομάζεται κεφαλή, και την ουρά τους.

Η ακτίνα του κομητικού πυρήνα κυμαίνεται από 1 έως 10 χιλιόμετρα., ενώ η μάζα του είναι κατ’ εκτίμηση της τάξης των 1.016 έως 1.021 gr και η επιφανειακή του θερμοκρασία υπολογίζεται θεωρητικώς σε 150 έως 250 K. Το υλικό το οποίο σχηματίζει τους κομήτες, όπως πιστεύουμε σήμερα, είναι μέρος του πρωταρχικού πλανητικού νεφελώματος, από το οποίο δημιουργήθηκε ολόκληρο το πλανητικό μας σύστημα.

Η μεν κεφαλή τους περιέχει CN, C₂, C₃, OH, NH, NH₂, CH, O, ενώ η ουρά τους ρίζες CO+, N₂+, OH+, CO₂+, CH+. Ο πυρήνας τους δε αποτελείται κυρίως από παγοκρυστάλλους νερού και αμμωνίας, που περιλαμβάνουν διάφορες προσμίξεις μετάλλων. Οι τελευταίες μελέτες των λαμπρών κομητών Halley, Hyakutake και Hale-Bopp, από τον IUE, το Hubble Space Telescope, το ROSAT και τον IRAS, έδειξαν ότι οι κομήτες περιέχουν παγοκρυστάλλους νερού (H₂O), αμμωνίας (NH₃) και διοξειδίου του άνθρακα (CO₂)· μεθάνιο (CH₄), μεθυλική αλκοόλη (CH₃OH), αιθάνιο (C₂H₆), ακετυλένιο (C₂H₂), κυανοακετυλένιο (HC₃N), υδροκυάνιο (HCN) κ.ά. Όλα αυτά αναμιγνύονται μεταξύ τους, καθώς και με μόρια σκόνης, και γι’ αυτόν τον λόγο φαίνεται ότι είναι επιτυχής η ονομασία «βρώμικες χιονόμπαλες», που δόθηκε από τον διάσημο αστροφυσικό Fred Whipple στους κομήτες και από τότε αναφέρεται χαρακτηριστικά σε όλα τα άρθρα ή τα βιβλία που κάνουν λόγο γι’ αυτούς.

 

Φαντασμαγορικές ουρές των κομητών

Όταν οι κομήτες πλησιάζουν τον Ήλιο, η ηλιακή ακτινοβολία θερμαίνει τον πυρήνα τους και ο πάγος εξαχνώνεται. Τότε σχηματίζεται η κόμη γύρω από τον πυρήνα και κατόπιν η ουρά του. Η ακτίνα της κόμης εκτείνεται σε ακτίνα 105-106 χλμ. και διαστέλλεται με ταχύτητα της τάξης των 0,5 χλμ. ανά δευτερόλεπτο.

Οι φαντασμαγορικές ουρές των κομητών συνήθως έχουν κατεύθυνση αντίθετη από τον Ήλιο, μερικοί όμως παραβιάζουν τον γενικό κανόνα προσανατολίζοντας τις ουρές τους προς τον Ήλιο, που στην περίπτωση αυτή ονομάζονται «πώγωνες».

Η θερμοκρασία των κομητών στο αφήλιο της τροχιάς τους είναι μόνο λίγοι βαθμοί πάνω από το απόλυτο μηδέν, ενώ στο περιήλιό τους μπορεί να προσεγγίσει τους 4.500° C.

Κάθε χρόνο ανακαλύπτονται 5 έως 10 κομήτες, από τους οποίους περίπου οι τρεις είναι περιοδικοί, δηλαδή εμφανίζονται σε σχεδόν τακτά χρονικά διαστήματα.

Σήμερα είναι γνωστοί περισσότεροι από 1.000 κομήτες, από τους οποίους οι 400 έχουν παρατηρηθεί πριν ανακαλυφθεί το τηλεσκόπιο. Mε την πάροδο του χρόνου, οι κομήτες εξατμίζονται ή διασπώνται σε πολλά κομμάτια, τροφοδοτώντας συνεχώς με τα υπολείμματά τους τα μετεωρικά σμήνη.

 

Πώς δημιουργούνται;

Οι επικρατέστερες θεωρίες, οι οποίες προσπαθούν να εξηγήσουν τις φυσικές διαδικασίες που γέννησαν τους κομήτες, είναι δύο. Η πρώτη δέχεται ότι οι κομήτες δημιουργήθηκαν τα πρώτα 10⁹ έτη της δημιουργίας του πλανητικού μας συστήματος σε μια περιοχή, που η πυκνότητα του πλανητικού πρωτονεφελώματος ήταν πολύ μικρή για να σχηματιστεί κάποιος σταθερός πρωτοπλανήτης.

Σύμφωνα με τις απόψεις του διάσημου Ολλανδού αστρονόμου Jan Oort, οι κομήτες συγκροτούν μια ομάδα 2×10¹¹ περίπου αντικειμένων, το λεγόμενο Νεφέλωμα του Oort, που η συνολική τους μάζα είναι μικρότερη του ενός εκατοστού της μάζας της Γης. Το νέφος αυτό των κομητών τοποθετείται σε μια απόσταση 5-15×10⁴ α.μ., και κάθε ένας από αυτούς διαγράφει τροχιές γύρω από τον Ήλιο μας, με πολύ μεγάλη εκκεντρότητα.

Σύμφωνα με μια δεύτερη θεωρητική άποψη, που υποστηρίχτηκε από τους Lyttleton, Bondi και Hoyle, οι κομήτες δεν δημιουργήθηκαν από το πρωτοπλανητικό υλικό, αλλά από συμπυκνώσεις ομογενούς μεσοαστρικής σκόνης, πυκνότητας 10-24 gr.cm-3.

Aρχικά, σύμφωνα μ’ αυτήν την άποψη, οι τροχιές των κομητών ήταν υπερβολικές με εστία τον Ήλιο μας. Αργότερα, όμως, κάτω από τις παρελκτικές δυνάμεις που ασκούσαν οι μεγάλοι πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος, μετατράπηκαν σε παραβολικές ή ελλειπτικές.