De meeste mensen hebben het wel eens meegemaakt: het zien van een 'vallende ster'. 

Toch is deze term eigenlijk misleidend. Wat we zien, is geen ster, maar een meteoor. Meteoren hebben niets met sterren te maken. Sterren staan namelijk zo onvoorstelbaar ver weg dat we hun beweging niet met het blote oog kunnen waarnemen (afgezien van de schijnbare beweging door de draaiing van de aarde!).

Meteoren zijn indrukwekkende verschijnselen die plaatsvinden op grote hoogte in de atmosfeer. Dit werd in 1798 aangetoond door Heinrich Brandes en Johann Benzenberg. Zij voerden gelijktijdig meteoorwaarnemingen uit vanaf verschillende locaties in de omgeving van Göttingen, Duitsland. Tijdens hun onderzoek brachten ze de banen van de meteoren in kaart op een sterrenkaart. Ze ontdekten dat dezelfde meteoren vanuit verschillende observatiepunten door compleet andere sterrenbeelden leken te bewegen. Dankzij de bekende afstand tussen de waarnemingslocaties konden ze, door het verschil in positie ten opzichte van de sterrenhemel, de hoogte van de meteoren berekenen. Hieruit bleek dat meteoren op een hoogte van ongeveer 80 kilometer verschijnen.

Wat is een meteoor precies?

In veel boeken wordt een meteoor beschreven als een stukje ruimtestof dat de dampkring van de aarde binnendringt. Wanneer dit deeltje door de bovenste luchtlagen van de atmosfeer beweegt, ontstaat er door enorme wrijving hitte, waardoor het deeltje verbrandt. Dit verbranden zien wij als een helder lichtspoor aan de nachtelijke hemel.

Hoewel een groot deel van het ruimtestof inderdaad verbrandt, speelt er nog meer mee. Niet alleen het deeltje zelf geeft licht, maar ook de omringende lucht. Dit komt door de hoge snelheid waarmee het deeltje de aarde nadert, wat zorgt voor een enorme hoeveelheid kinetische energie. Deze energie is krachtig genoeg om elektronen van de atomen in de atmosfeer los te slaan, een proces dat we ionisatie noemen. Binnen een fractie van een seconde keren de losgeslagen elektronen terug naar hun atomen. Dit proces, bekend als recombinatie, zorgt voor het vrijgeven van licht.

Een meteoor is dus niet enkel het oplichten van een brandend stukje ruimtestof. Het grootste deel van het licht dat we zien, ontstaat door de recombinatie van elektronen en geïoniseerde atomen in de lucht!

Waar komt zo’n stukje gruis eigenlijk vandaan? Rondom de zon bewegen niet alleen planeten, maar ook talloze kleine deeltjes zoals gruis en stof. Soms kruist dit gruis tijdens zijn reis door het zonnestelsel de baan van de aarde. Bevindt zo’n gruisdeeltje zich nog buiten de dampkring van de aarde, dan noemen we het een meteoroïde. Zodra het deeltje de dampkring binnendringt, ontstaat een lichtspoor dat we een meteoor noemen. Maar als de meteoroïde groot genoeg is en een deel ervan de aarde weet te bereiken, dan noemen we dat overblijfsel een meteoriet. Een meteoriet is dus het restant van een meteoroïde dat de reis door de dampkring heeft overleefd. Meteorieten worden al eeuwenlang door mensen gevonden. Zo wordt aangenomen dat de heilige ‘Zwarte Steen’ in Mekka mogelijk een meteoriet is. Ook uit het oude Egypte zijn kunstobjecten bekend waarin meteorieten zijn verwerkt.

Een dolk gemaakt van 'meteorietenijzer' welke in de graftombe van Farao Toetanchamon is gevonden.

Op een heldere nacht kun je vrijwel altijd een paar meteoren zien. Toch zijn er ook nachten waarop aanzienlijk meer meteoren verschijnen dan normaal.

Soms zijn het er zelfs zoveel dat we spreken van een ‘meteorenregen’. Maar hoe komt het eigenlijk dat er op sommige nachten veel meer meteoren te zien zijn?

Het stof en gruis dat rond de zon zweeft, is afkomstig van kometen. In het hoofdstuk ‘Kometen’ hebben we al gelezen dat een komeet een enorme, vuile sneeuwbal is, opgebouwd uit gruis, ijs en bevroren gassen. Kometen volgen langgerekte banen rondom de zon. Wanneer een komeet dicht bij de zon komt, waar de temperatuur hoger is, begint het ijs te smelten. Hierdoor komen gruis en gas vrij, die vervolgens door de zonnewind – een stroom van elektrisch geladen deeltjes afkomstig van de zon – de ruimte in worden geblazen. Dit fenomeen creëert een staart die altijd van de zon af wijst. Deze staart wordt zichtbaar doordat het zonlicht erop weerkaatst.

Terwijl de komeet haar baan rond de zon vervolgt, laat ze een miljoenen kilometers lang spoor van stof achter. Wanneer de aarde door zo’n stofspoor beweegt, komt ze in aanraking met veel meer stof dan gebruikelijk. Dit is de reden waarom we tijdens die momenten een verhoogd aantal meteoren kunnen waarnemen.

Wanneer je een meteorenzwerm observeert, lijkt het alsof alle meteoren uit één specifiek punt in de hemel komen. Dit punt wordt de radiant genoemd. In werkelijkheid is dit een optisch verschijnsel. Hetzelfde effect kun je zien wanneer je precies tussen twee spoorrails staat; in de verte lijkt het alsof de rails samenkomen. Op een vergelijkbare manier lijkt het alsof alle meteoren van een zwerm uit één punt aan de hemel verschijnen. Dit komt doordat de aarde in een specifieke richting door een wolk van stof- en gruisdeeltjes beweegt. Meteorenzwermen worden vernoemd naar het sterrenbeeld waarin de radiant zich bevindt.

Bijna elke meteorenzwerm is gedurende meerdere dagen zichtbaar. Hoe lang een zwerm te zien is, hangt af van de breedte van de stof- en gruiswolk waar de aarde doorheen beweegt. Hoe breder de wolk, hoe langer de aarde nodig heeft om erdoorheen te trekken.

De Perseïden bijvoorbeeld zijn een bijzonder 'brede' meteorenzwerm. De eerste meteoren van deze zwerm verschijnen rond 20 juli, en de laatste kunnen nog tot ongeveer 20 augustus worden waargenomen. Deze zwerm is dus bijna een maand lang zichtbaar. In die periode legt de aarde zo’n 80 miljoen kilometer af, wat laat zien hoe groot de Perseïdenzwerm is. Gedurende die maand verschuift de locatie van de radiant. Rond 11 augustus, tijdens het hoogtepunt van de zwerm, ligt de radiant in het sterrenbeeld Perseus. Daarom worden deze meteoren de Perseïden genoemd.

De meteoren lijken allemaal uit één punt te komen, de radiant

Zwerm:                                             Periode:                     Maximum:                     ZHR:                  

• Boötiden (Quadrantiden)            1 – 12 jan.                    4 jan.                             120                    
• Virginiden                                    25 jan. – 15 apr.           diversen                         <5                     
• Lyriden                                        14 – 30 apr.                  22 apr.                            18                     
• α-Capricorniden                          3 jul. – 15 aug.             30 jul.                                5                    
• δ-Aquariden                                12 jul. – 23 aug.           30 jul.                              25                    
• Perseïden                                   17 jul. – 24 aug.           12 aug.                          100                    
• κ-Cygniden                                 3 – 25 aug.                   18 aug.                              3                    
• α-Aurigiden                                 28 aug. – 5 sept.          1 sep.                                6                    
• Draconiden                                 6 – 10 okt.                    9 okt.                          variabel                 
• Orioniden                                    2 okt. – 7 nov.              21 okt.1                              5                   
• Tauriden                                      1 okt. – 25 nov.            7 nov.                               10                    
• Leoniden                                     6 – 30 nov.                  17 nov.                              15                   
• Geminiden                                  4 – 17 dec.                  14 dec.                            120                   
• Ursiden                                       17 – 26 dec.                22 dec.                              10                   

Credit: werkgroep Meteoren

De sterren aan de hemel zijn niet allemaal even helder. De helderheid van een ster wordt uitgedrukt met een getal: de magnitude. Hoe helderder een ster is, hoe lager zijn magnitude. Neem bijvoorbeeld Aldebaran, de heldere rode ster in het sterrenbeeld Stier. Deze heeft een magnitude van +1. Sterrenkundigen hebben bepaald dat sterren die ongeveer 2,5 keer zwakker zijn dan Aldebaran, een magnitude van +2 hebben. Denk hierbij aan de heldere sterren in de Grote Beer en Cassiopeia. Sterren van magnitude +3 zijn op hun beurt weer 2,5 keer zwakker dan die van magnitude +2. Tijdens een heel heldere, donkere nacht kun je de zwakste sterren met een helderheid van ongeveer +6 nog net zien. Er zijn zelfs sterren die zo helder zijn dat hun magnitude negatief wordt. Sirius, de helderste ster aan de nachtelijke hemel, heeft bijvoorbeeld een magnitude van -1,4. Ga je meteoren bekijken? Dan is het handig om de helderheid van de zwakste sterren die je nog net kunt zien te noteren. Dit helpt je later om in te schatten hoe helder en donker de lucht was en om je waarnemingen met die van anderen te vergelijken. Bovendien kun je hiermee ook beter de helderheid van een meteoor inschatten.

We duiken nog even dieper in het aantal meteoren dat je kunt waarnemen. Wanneer je de nachtelijke hemel observeert, kun je onmogelijk alles tegelijk in de gaten houden. Hoe hoger de radiant (het punt waaruit de meteoren lijken te komen) aan de hemel staat, hoe meer meteoren je zult zien. Het ideaal is dat de radiant recht boven je staat, in het zenit. Staat de radiant lager aan de hemel, dan zal het aantal zichtbare meteoren afnemen. Een meteoor flitst vaak slechts een fractie van een seconde door de lucht. Heldere meteoren zijn iets langer zichtbaar dan zwakkere exemplaren. Logischerwijs zijn zwakke meteoren moeilijker waar te nemen, maar daarentegen komen heldere meteoren veel minder vaak voor. De meeste meteoren die we kunnen zien, hebben een helderheid van magnitude 3 of 4. Zwakkere meteoren (met een magnitude groter dan 4) verschijnen slechts heel kort en vallen daardoor nauwelijks op. Meteoren helderder dan magnitude 3 zijn zeldzamer en daardoor minder vaak te zien. Het waarnemen van zwakke sterren is een stuk eenvoudiger dan het spotten van zwakke meteoren. Sterren met een magnitude van 5 kun je relatief makkelijk onderscheiden, mits je ver weg bent van storend stadslicht. Naar die sterren kun je gericht blijven kijken. Bij meteoren van magnitude 5 is dat echter niet mogelijk, omdat ze maar een fractie van een seconde zichtbaar zijn en je nooit weet waar ze precies zullen verschijnen.

Op heldere avonden kun je zomaar een paar meteoren per uur aan de hemel zien. Tijdens meteorenzwermen kan dit aantal oplopen tot enkele tientallen per uur. In het verleden zijn er spectaculaire meteorenregens waargenomen. Een indrukwekkend voorbeeld is de meteorenregen van 12 november 1833, waarbij duizenden – ja, tienduizenden – meteoren binnen slechts één uur zichtbaar waren.

Sommige ooggetuigen beschreven het spektakel als een sneeuwstorm, maar dan met meteoren in plaats van sneeuwvlokken! Hoewel dat wellicht wat overdreven is, schatten velen het aantal toch op ongeveer twintig meteoren per seconde. De oorsprong van deze meteorenzwerm lag in het sterrenbeeld Leeuw, waarvan de Latijnse naam 'Leo' is. Daarom werd deze zwerm de Leoniden genoemd.
De Leoniden zijn elk jaar zichtbaar, al gaat het meestal maar om een handvol meteoren per uur. Toch heeft de Leonidenzwerm meerdere keren spectaculair uitgepakt. Naast 1833 gebeurden dit ook in 1799, 1866, 1999 en 2001, toen waarnemers opnieuw prachtige meteorenregens zagen. De astronoom Hubert A. Newton ontdekte dat deze zwerm al sinds het jaar 902 wordt gezien. Opvallend is dat de Leoniden elke 33 tot 34 jaar een piek bereiken. Maar waarom gebeurt dit eigenlijk?

De zwerm bestaat uit stof en gruis afkomstig van de komeet Tempel-Tuttle. Bij de ontdekking van deze komeet in 1866 was al duidelijk dat hij veel van zijn massa had verloren. Het materiaal uit de komeetstaart heeft zich over honderden jaren verspreid langs de baan van de komeet. Op sommige plekken in die baan bevindt zich echter een veel grotere hoeveelheid gruis. Eens in de 33 jaar passeert de aarde precies zo’n dichtbezaaid deel van de baan, waardoor aanzienlijk meer meteoroïden in onze atmosfeer terechtkomen.
Ook andere meteorenzwermen kunnen indrukwekkende aantallen bereiken. Denk bijvoorbeeld aan de Draconiden, die in oktober zichtbaar zijn. Op 9 oktober 1933 werden er van deze zwerm meer dan 300 meteoren per minuut waargenomen!

Overigens horen niet alle meteoren bij een specifieke meteorenzwerm. Sommige meteoren staan los van een zwerm en worden ‘sporadische meteoren’ genoemd. Deze sporadische meteoren zijn waarschijnlijk geen overblijfselen van kometen. Wetenschappers vermoeden dat ze zijn ontstaan door botsingen tussen planetoïden. Planetoïden zijn kleine hemellichamen die hun eigen banen om de zon volgen, vooral in de ruimte tussen Mars en Jupiter.

De 'Leonidenstorm' van 1833

Meteoroïden die volledig in de atmosfeer verbranden, maken het vrijwel onmogelijk om hun exacte grootte en massa te bepalen. Hierdoor lopen de schattingen aanzienlijk uiteen. Sommige onderzoekers beweren dat een meteoor met een helderheid van magnitude 0 wordt veroorzaakt door een deeltje van slechts 0,06 gram, terwijl anderen denken dat zo'n meteoroïde wel 25 gram kan wegen. Dit verschil komt doordat de samenstelling van de kleinere meteoroïden vaak onbekend is. Het is immers lastig om deeltjes te onderzoeken die volledig opbranden. Over het algemeen wordt aangenomen dat deeltjes die meteoren met een helderheid van magnitude 1 tot 6 veroorzaken, een massa hebben van gemiddeld 0,002 tot 2 gram. Ze zijn waarschijnlijk tussen de 1 millimeter en 1 centimeter groot. Vuurbollen, extreem heldere meteoren, worden veroorzaakt door veel grotere en zwaardere deeltjes. Deze vuurbollen zijn meestal helderder dan Venus, de helderste planeet aan de nachtelijke hemel, met een helderheid van magnitude -4. Elke dag wordt de aarde overspoeld door een gigantisch aantal meteoroïden. Naar schatting wordt de aarde hierdoor jaarlijks 1.000 tot 10.000 ton zwaarder. Dit komt grotendeels door ultrakleine meteoroïden die, hoewel ze afzonderlijk bijna niets wegen, in enorme aantallen voorkomen. Dagelijks bereiken enkele miljarden van deze minuscule deeltjes het aardoppervlak.

Samenstelling van meteorieten
Meteorieten worden op basis van hun samenstelling ingedeeld in twee hoofdcategorieën: steenmeteorieten en ijzermeteorieten. Steenmeteorieten, ook wel chondrieten genoemd, zijn veruit het meest voorkomend. Ze bestaan voornamelijk uit silicium (kiezel), zuurstof, ijzer en magnesium. Daarnaast bevatten ze kleine hoeveelheden van andere elementen zoals natrium, chroom, kalium, koolstof, kobalt, fosfor en titanium, die samen slechts drie procent van de totale massa van een steenmeteoriet uitmaken. Ijzermeteorieten, daarentegen, bestaan grotendeels uit ijzer en nikkel. Ook bevatten ze kleine hoeveelheden kobalt, fosfor en koolstof, samen ongeveer één procent van de totale massa. Andere elementen zoals zwavel en koper komen in nog geringere hoeveelheden voor.

Wanneer bepaalde ijzermeteorieten worden doorgezaagd en het zaagvlak wordt geëtst met salpeterzuur, ontstaat het zogenoemde Widmanstätten-patroon. Dit patroon bestaat uit driehoekige structuren die ontstaan doordat de grensvlakken tussen de grote kristallen van de nikkel-ijzermineralen kamaciet en taeniet zichtbaar worden. Tijdens het etsen reageert het kamaciet met het zuur en lost op, terwijl de taenietkristallen intact blijven. De langgerekte groeven die hierdoor ontstaan, worden lamellae genoemd. Deze structuren komen meestal voor in octahedrieten, een specifiek type ijzermeteoriet. De nikkel-ijzerkristallen in deze meteorieten bereiken lengtes van enkele centimeters, maar dit is alleen mogelijk als ze extreem langzaam stollen—ongeveer 0,5 graad Celsius per 10.000 jaar! Een dergelijke langdurige afkoeling kan alleen plaatsvinden in de bijna-vacuümomgeving van de ruimte. Hierdoor kan men bepalen of het ijzer een buitenaardse oorsprong heeft.

Het Widmanstätten-patroon op een gezaagde plak van een  Gibeon-meteoriet - privécollectie Sidewalk Astronomy Montferland

Grote meteorieten kunnen indrukwekkende kraters veroorzaken wanneer ze op het aardoppervlak inslaan. Een bekend voorbeeld hiervan is de Arizonakrater, ook wel de Barringerkrater genoemd. Deze naam is te danken aan Daniel Barringer, de eerste die de krater uitgebreid onderzocht. (Barringer vermoedde dat er een enorme ijzermeteoriet onderin de krater te vinden was en hoopte het ijzer te kunnen verkopen!)
De krater heeft een diameter van ongeveer 1200 meter en een diepte van 165 meter. De randen steken 40 tot 50 meter boven het omliggende landschap uit. De meteoriet die deze krater vormde, sloeg waarschijnlijk zo’n 50.000 jaar geleden in. Over de massa van deze meteoriet wordt verschillend gedacht; schattingen variëren van 10.000 tot maar liefst 5 miljoen ton. Het grootste deel van de meteoriet verdampte en verpulverde bij de inslag. (Barringer’s zoektocht bleek dus tevergeefs!) Toch zijn er enkele fragmenten teruggevonden, met een gezamenlijk gewicht van meer dan 30 ton. Het zwaarste brokstuk weegt maar liefst 639 kilo.

De Barringerkrater in Arizona 

Een stukje van de Canon Diablo meteoriet die de Barringerkrater heeft veroorzaakt  - privécollectie Sidewalk Astronomy Montferland

In 1908 vond er een opvallende inslag plaats in Siberië. De kracht van deze gebeurtenis was zo enorm dat alle bomen binnen een straal van 150 kilometer werden ontworteld. Opmerkelijk is dat er geen meteorietkrater of brokstukken zijn teruggevonden. Astronomen vermoeden daarom dat een komeetkern hoog in de lucht is geëxplodeerd, vlak voordat deze de aarde zou raken. Dit zou zowel de vernietiging van de bomen als het ontbreken van een inslagkrater verklaren. Wat er precies is gebeurd, blijft echter tot op de dag van vandaag een mysterie.

Ook het uitsterven van de dinosauriërs, zo’n 65 miljoen jaar geleden, wordt in het algemeen toegeschreven aan de inslag van een gigantische meteoriet. De impact veroorzaakte een enorme explosie, waardoor de atmosfeer met stof werd gevuld en het zonlicht voor een lange periode werd geblokkeerd. Hierdoor konden planten niet meer groeien. Planteneters stierven door voedselgebrek, wat vervolgens ook het lot bezegelde van de vleeseters, die afhankelijk waren van deze planteneters. De krater van deze inslag, die een wereldwijde catastrofe teweegbracht, bevindt zich voor de kust van het Mexicaanse schiereiland Yucatán. Gelukkig komen zulke botsingen met grote hemellichamen zelden voor. De vraag blijft echter niet óf, maar wanneer het opnieuw zal gebeuren.

Credit Mark Garlick, via Science Source

Zelf meteoren waarnemen:

De eenvoudigste manier om meteoren te observeren is met het blote oog. Kies een deel van de hemel dat je goed in de gaten houdt en probeer voor elke meteoor die je ziet het volgende te noteren: de verschijningstijd, de helderheid, de locatie aan de hemel (eventueel intekenen op een kaart) en, indien mogelijk, de meteorenzwerm waartoe hij behoort. Dit kan een uitdaging zijn, omdat het lastig is om al deze gegevens snel op te schrijven.
Een goede oefening is daarom om simpelweg met een matje, ligstoel of slaapzak buiten te gaan liggen en omhoog te kijken. Zorg dat je je warm aankleedt, want zodra je stil ligt, koel je snel af! Probeer bij elke meteoor vast te stellen waar hij vandaan lijkt te komen.
Je kunt ook een fotocamera inzetten om het waarnemen makkelijker te maken. Gebruik een lange belichtingstijd en plaats de camera op een stevig statief. Omdat de camera langer openstaat dan de meteoor zichtbaar is, legt deze het volledige pad van de meteoor vast als een lange streep tussen de sterren.

Ervaren waarnemers gebruiken vaak een sector voor de cameralens, een apparaat dat lijkt op een draaiende ventilator. Als er een meteoor voorbij komt, registreert de camera deze afwisselend wel en niet, waardoor er een stippellijn ontstaat in plaats van een doorlopende streep. Door te weten hoe snel de sector draait, kun je zelfs de snelheid van de meteoor berekenen.

Met een beetje geluk heeft iemand anders op een andere locatie dezelfde meteoor gefotografeerd. Dit wordt een simultaanwaarneming genoemd. Dankzij deze methode kun je ook de hoogte van het meteoorspoor berekenen.

Wist je dat je meteoren ook kunt horen? Het enige wat je nodig hebt, is een goede radio met een antenne. De geïoniseerde lucht die ontstaat door de meteoroïde reflecteert radiogolven. Stel je radio in op een station dat normaal buiten bereik ligt (bijvoorbeeld omdat het achter de horizon ligt). Via het meteoorspoor krijg je dan tijdelijk ontvangst van dat station.

Een leuk voordeel van radiowaarnemingen is dat je meteoren ook overdag kunt detecteren, ongeacht bewolking of andere weersomstandigheden!

Het principe van het waarnemen met een radio, credit: CAMRAS