Výzkumy v AsÚ AV ČR (20): Jasná Perseida s neobvykle vysokou počáteční výškou
Astronomové z Oddělení meziplanetární hmoty AsÚ se již tradičně zabývají studiem meteorů. Pro tyto účely provozují automatickou bolidovou síť se stanicemi pokrývajícími území České republiky. Jedenáct stanic z této sítě zaznamenalo 12. srpna 2012 velmi jasný meteor patřící do známého letního roje Perseid. Výzkum vedený Pavlem Spurným z AsÚ následně ukázal, jak moc je tento úlovek zajímavý.
Meteor je světelný jev vznikající při průniku malého tělíska z meziplanetárního prostoru do vysokých vrstev zemské atmosféry. Průletové rychlosti těchto tělísek jsou obvykle velmi vysoké, v desítkách kilometrů za sekundu, projektil se tedy velmi účinně brzdí, ohřívá, až se úplně vypaří. To, co pozorujeme jako meteor, však není těleso samotné, ale průletová brázda osvětlená excitovanými a ionizovanými molekulami a atomy atmosféry i samotného tělesa. Během letu se původní těleso zcela vypaří. Je-li jasnost meteoru větší než jasnost Venuše, mluvíme o tzv. bolidu.
Drtivá většina meteorů je kometárního původu a jde vlastně o prachová zrna, zanechaná ve Sluneční soustavě z komy a ohonu po průletech komet. Přirozeně nejzaprášenější jsou okolí oběžných trajektorií periodických vlasatic. Pokud se tyto oblasti protínají s trajektorií Země, pozorujeme vždy kolem určitého data zvýšené množství meteorů vylétajících jakoby z jednoho místa. Mluvíme o meteorických rojích. Mezi ty známější patří Leonidy spojované s kometou Temple-Tuttle, které jsou aktivní v listopadu, Geminidy (aktivní v prosinci s mateřským tělesem 3200 Phaeton) a především srpnové Perseidy, za něž je odpovědná kometa Swift-Tuttle.
Meteory obvykle začínají ve výškách kolem 70-120 km, některé však podstatně výše. Například již zmíněné Leonidy (které jsou mimochodem velmi rychlé, průměrné vlétají do atmosféry rychlostí přes 70 km/s) typicky začínají zářit ve výškách přes 100 km, přičemž známí rekordmani (odhalení též týmem z AsÚ) začali zářit ve výškách až 199 km.
12. srpna 2012 v 22.29:46 světového času prořízl hvězdnou oblohu bolid, který v maximu dosáhl jasnosti -9.2 magnitud. Jeho přelet byl zachycen jedenácti automatickými kamerami bolidové sítě a to jak fotograficky, tak i přesnými fotometry s časovým rozlišením 5000 vzorků za sekundu, dvěma celooblohovými digitálními kamerami, třemi videokamerami (vybavenými zesilovačem obrazu, jedna z kamer pořídila dokonce spektrum bolidu), jednou 300 mm fotografickou kamerou a velmi dobře byl následný vývoj meteorické stopy zaznamenán i digitálním fotoaparátem amatérského astronoma Petra Horálka. Zajímavostí tohoto případu také je, že P. Spurný celý tento bolid viděl vizuálně během pozorování v Kunžaku, kde obsluhoval videokameru a digitální celooblohovou kameru. Nejdůležitější se ovšem ukázaly záznamy citlivými videokamerami, protože díky šťastné shodě okolností bolid letěl na obloze právě v místech, kam tyto kamery s omezeným zorným polem (50 º) byly namířeny a byl právě tak dlouhý, že jak v Ondřejově tak i v Kunžaku byl zaznamenaný téměř celý (v Ondřejově chybělo 10 km dráhy na konci a v Kunžaku naopak 2 km dráhy na začátku). Bolid dostal označení EN120812 a díky mimořádnému rozsahu, kvalitě a typu pozorovacích dat se stal jedním z nejlépe a nejkomplexněji prostudovaných meteorů vůbec.
P. Spurný a kolegové vypočetli atmosférickou trajektorii a ukázali, že meteor prolétal jihozápadním směrem, zářit začal někde nad Příbramí a vyhasl západně od německého Řezna. Výpočty ukázaly, že bolid začal svítit již ve výšce 170 km, což z něj činí rekordmana nejen mezi Perseidami, ale i mezi ostatními meteorickými roji s výjimkou Leonid. Těleso o hmotnosti asi 60 gramů a velikosti přibližně tenisového míčku vstoupilo do atmosféry rychlostí téměř 60 km/s a při jeho průletu se pouhých 1,8 procenta jeho kinetické energie přeměnilo na záření. Maximální jasnosti dosáhl bolid ve výšce 85 km.
Ze záznamů videokamer je dobře patrné, že až do výšky 130 km připomínal meteor difúzní objekt s ohonem. To odpovídá fázi, kdy ještě těleso nepodléhalo překotnému odpařování (ablaci), ale spíše jen ztrácelo menší částice, které byly srážkami s okolním vzduchem termalizovány a tím přinutily atomy a molekuly vzduchu zářit. Tento typ záření meteorů ve výškách nad 130 km poprvé popsal P. Spurný s kolegy z Holandska během pozorování meteorického roje Leonid v Číně v roce 1998, kdy zaznamenali fotograficky a videokamerami několik podobně jasných Leonid a objevili, že začínají svítit dokonce už ve výškách kolem 200 km a přitom toto záření neodpovídá klasické ablaci (odpařování), jak se pozoruje v menších výškách. Jakmile se však tělísko ponořilo o pouhých 6 km níže, započalo se překotně odpařovat. Ionizační stopa se objevila ve výšce 112,5 km. Během letu se objevilo několik krátkých zjasnění, která souvisela s postupujícím rozpadem tělesa na menší fragmenty. Ze spektroskopické analýzy vyplývá, že bolid EN120812 se nijak významně nelišil od jiných Perseid. I zde je vhodné zmínit jedno nej-: jde o spektrum dokumentující dění při průletu meteoru ve vůbec největší výšce a poprvé se tak podařilo zachytit již spektrum difuzní fáze záření bolidu a dokázat, že se jedná o záření atmosférických molekul kyslíku a dusíku.
Po bolidu zůstala na místě jeho průletu stopa, která byla pozorovatelná po dlouhých patnáct minut. Z jejího vývoje bylo možné usoudit na charakter vzdušného proudění ve vysokých výškách. Stopa byla zmítána proměnnými horizontálními větry s rychlostí až 81 m/s a současně byla rychlostí až 13,5 m/s (v průměru však kolem 2 m/s) unášena do větších výšek.
Reference: Spurný P. a kol., Bright Perseid fireball with exceptional beginning height of 170 km observed by different techniques, Astronomy & Astrophysics 563 (2014) A64
Kontakt: RNDr. Pavel Spurný, CSc., pavel.spurny@asu.cas.cz
Převzato z webu Astronomického ústavu AV ČR.