Наблюдение за метеором — всегда захватывающее зрелище, отчасти потому, что каждое событие такого рода неповторимо. Тусклые «падающие звезды» редко имеют различимый оттенок, но в некоторых случаях можно увидеть очень яркий метеор, способный конкурировать с самыми яркими звездами.
Если для людей, наблюдающих метеоритный дождь, контрастные цвета метеоров добавляют лишь эффектности, то для исследователей цвет имеет научное значение, так как он указывает на химический состав падающего объекта.
Метеоры представляют собой явление, возникающее при сгорании в земной атмосфере метеорных тел (например, осколков комет, астероидов или же фрагментов мусора). Из-за огромной скорости, с которой они входят в атмосферу нашей планеты, возникает сильное трение, нагревающее летящий объект до такой степени, что он испускает свет, количество которого кажется совершенно непропорциональным крошечному размеру объекта.
Цвет и химия
Если то или иное химическое соединение внести в горячее, но не светящееся пламя, то через некоторое время можно будет наблюдать вспышку света, имеющую характерный цвет. На этом принципе основан «огненный тест», изобретенный немецким химиком Робертом Бунзеном, известным по горелке Бунзена. Электроны, получившие достаточно энергии, переходят в более возбужденное состояние и испускают свет с длиной волны, характерной для данного элемента, который мы видим как определенный цвет.
Фиксация определенной длины волны позволяет выявить присутствие элемента в любой достаточно горячей среде, будь то лабораторное пламя, звезда или метеор.
Частицы, из которых состоят метеоры, редко представляют собой один чистый элемент, но если какого-то элемента достаточно много, то это может обеспечить определенный оттенок.
Метеориты — это, грубо говоря, очень большие метеоры, которые достаточно массивны и прочны, чтобы не сгореть полностью при вхождении в земную атмосферу. Самые распространенные элементы в метеоритах — железо, кислород и кремний.
Метеоры, более мелкие собратья метеоритов, имеют схожий состав, при этом железо придает большинству из них желтое свечение. Иногда в состав входит натрий, обеспечивающий желто-оранжевое свечение, которое иногда сложно отличить от железного, если событие не выделяется яркостью и продолжительностью.
Примечательно, что цвета метеоров не всегда совпадают с цветами элементов, наблюдаемых при огненном тесте на Земле. Например, кальций (Ca) в горелке Бунзена дает оранжево-красный свет. Однако, по данным NASA, о наличии кальция в метеоре сигнализирует фиолетовый оттенок. Разница объясняется тем, что кальций в метеорах — это ионизированный кальций (Ca+). Аналогично, магний в метеорах создает сине-зеленый оттенок, отличный от белого при горении магния в лаборатории. Железо в лаборатории может давать золотистый цвет, если оно Fe2+, или быть оранжево-коричневым, если Fe3+.
Метеоры и атмосфера
Однако не все цвета исходят от обреченной космической пыли, сгорающей в атмосфере. Трение нагревает воздух вокруг метеора, а также сам объект. Атмосфера Земли состоит в основном из азота и кислорода, которые при нагревании светятся красным.
Поскольку атмосфера имеет относительно однородный состав, можно было бы ожидать, что все метеоры будут иметь красный оттенок, но это не так. Более быстрые метеоры имеют цвет, создаваемый преимущественно космической пылью, в то время как цвет более медленных метеоров зависит от атмосферы. Скорость метеора, в свою очередь, зависит от того, в каком направлении он двигался относительно Земли. Объект, орбита которого привела к лобовому столкновению, даст гораздо более яркую и непродолжительную вспышку, чем тот, который двигался в том же направлении, что и Земля, и был лишь «обогнан» планетой.
Более яркие метеоры, известные как огненные шары, часто оставляют после себя свечение (послесвечение). Вначале оно обычно зеленое, вызванное нейтральными атомами кислорода из воздуха, а не влетающим объектом. Однако впоследствии можно увидеть послесвечение, которое связано с основным металлом, оставшимся после пролета метеора.
Некоторые яркие метеоры могут создавать устойчивые послесвечения, которые в экстремальных случаях могут продолжаться до 30 минут. Они образуются при взаимодействии оксида натрия или железа из метеора с кислородом и озоном в воздухе.
Если случайный метеор имеет определенный оттенок, наблюдателю может быть интересно узнать, чем он был насыщен. Но научная ценность этого явления невелика. Однако во время метеоритного дождя почти все метеоры, которые, казалось бы, приходят из конкретной области неба, являются продуктами пролетающей кометы (ее разрушающегося ядра). В большинстве случаев нам удается установить соответствие между метеоритным потоком и кометой — например, октябрьские Ориониды вызваны кометой Галлея. Геминиды, например, известны не только как один из самых ярких метеорных потоков года, но и тем, что имеют ярко выраженный зеленовато-голубой цвет, обусловленный присутствием никеля и магния.
Следовательно, изучив цвет нескольких метеоров из одного и того же потока, мы можем узнать химический состав той или иной кометы без необходимости запускать космический аппарат.
