Meteoren 

 

De meeste mensen hebben al wel eens een 'vallende ster' gezien. 

Eigenlijk is ‘vallende ster’ geen goede benaming. Het is eigenlijk een meteoor, en een meteoor heeft niets met de sterren te maken. Sterren staan zo ontzettend ver weg, dat we ze vrijwel niet kunnen zien bewegen (behalve dan door de draaiing van de aarde!).

Meteoren zijn verschijnselen die zich op grote hoogte in de dampkring afspelen. Dat werd in 1798 bewezen door Heinrich Brandes en Johann Benzenberg. Ze deden tegelijkertijd meteoorwaarnemingen vanaf verschillende plaatsen in de buurt van Göttingen (Duitsland). De banen van de meteoren tekenden ze in op een sterrenkaart. Toen merkten ze dat de een de meteoren door een heel ander sterrenbeeld zag bewegen dan de ander. De afstand tussen de waarnemingsplaatsen was bekend. Uit het verschil in positie van de meteoren ten opzichte van de sterrenhemel kon hun hoogte worden bepaald. Daaruit bleek dat meteoren op een hoogte van zo’n tachtig kilometer verschijnen.

Maar wat is nu eigenlijk een meteoor?

In veel boeken kun je lezen dat het een stukje gruis is dat de dampkring van de aarde binnenkomt. Door de grote wrijving in de bovenste luchtlagen verbrandt het deeltje.Dat verbranden zien we als een lichtspoor aan de hemel.

Natuurlijk verbrandt een groot deel van het stukje gruis dat in de dampkring terechtkomt, maar behalve het gruisdeeltje zelf zendt ook de lucht erom heen licht uit.Door de grote snelheid waarmee het stukje gruis de aarde nadert, krijgt het zeer veel kinetische (bewegings)energie. Hierdoor  worden er elektronen van atomen in de dampkring weggeslagen. Dit verschijnsel heet ioniseren. Na zeer korte tijd komen de losgeslagen elektronen weer netjes terug bij de atomen. Atomen en de losgeslagen elektronen worden dus opnieuw met elkaar samengevoegd: ze recombineren. Bij dat recombineren ontstaat een beetje licht. Een meteoor is dus niet alleen het oplichten van een gloeiend gruisdeeltje. Het grootste deel van het licht wordt veroorzaakt door de recombinatie van elektronen en geïoniseerde atomen in de lucht!

Waar komt zo’n stukje gruis eigenlijk vandaan? Wel om de zon bewegen niet alleen planeten, maar ook heel veel gruis en stof. Het kan dus gebeuren dat dit gruis op weg door het zonnestelsel de aarde tegenkomt. Wanneer zo’n gruisdeeltje zich nog buiten de dampkring van de aarde bevindt, wordt het een meteoroïde genoemd. Zoals we eerder hebben gezien, heet het lichtspoor dat je ziet als het deeltje de dampkring
binnenkomt meteoor. Is de meteoroïde zo groot dat er een stukje op aarde terechtkomt, dan wordt dat restant meteoriet genoemd. En meteoriet is dus het overblijfsel van een meteoroïde.
Meteorieten worden al eeuwenlang door mensen gevonden. Ook de heilige ‘Zwarte Steen’ in Mekka bijvoorbeeld is misschien een meteoriet en vanuit het oude Egypte zijn er ook kunstobjecten bekend waarin meteorieten zijn verwerkt 

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

Iedere heldere nacht kun je wel een paar meteoren zien, maar er zijn ook nachten waarin veel meer meteoren verschijnen dan normaal.

Soms zijn er zelfs zoveel dat we van een ‘meteorenregen’ kunnen spreken. Hoe komt het nu dat er soms veel meer meteoren te zien zijn dan anders?

Het gruis dat om de zon draait, is afkomstig van kometen. We lazen in het hoofdstuk 'Kometen'  al dat een komeet een grote, vuile sneeuwbal is die uit gruis, ijs en bevroren gassen bestaat. Kometen bewegen in langgerekte banen rond de zon. In de buurt van de zon, waar het warm is, begint het ijs te smelten. Het gruis en gas komen dan vrij. De zonnewind,een stroom van elektrisch geladen deeltjes, van de Zon blaast het stof de ruimte in. De komeet krijgt dan een staart die van de zon af wijst. Je kunt die staart zien doordat deze door de zon beschenen wordt.
Een komeet laat bij zijn beweging om de zon een miljoenen kilometers lang spoor van stof achter. Als de aarde door zo’n stofspoor heen gaat, komt ze veel meer stof tegen dan normaal, zodat er veel meer meteoren te zien zijn.


Als je een meteorenzwerm waarneemt, lijkt het net alsof alle meteoren uit één bepaald punt aan de hemel komen. Dat punt heet de radiant. Het verschijnen van de meteoren vanuit de radiant is niets anders dan gezichtsbedrog. Hetzelfde gezichtsbedrog krijg je als je midden tussen twee treinrails gaat staan. Dan lijkt het namelijk net alsof de rails in de verte bij elkaar komen. Op precies dezelfde manier lijken alle meteoren van een bepaalde zwerm uit een punt tekomen. Dat komt doordat de aarde in een bepaalde richting door een wolk van stof- een gruisdeeltjes beweegt. Een meteorenzwerm wordt genoemd naar het sterrenbeeld waar de radiant in ligt.

Bijna elke meteorenzwerm is enkele dagen lang zichtbaar. Hoe lang een zwerm te zien is, hangt af van de breedte van de stof- en gruiswolk. Hoe breder de wolk, des te langer heeft de aarde nodig om er doorheen te trekken.

De Perseïden bijvoorbeeld is een hele ‘brede’ meteorenzwerm. Omstreeks 20 juli verschijnen de eerste Perseïden. De laatste meteoren kunnen rond 20 augustus worden waargenomen. Deze zwerm is dus een maand lang waarneembaar. In die maand legt de aarde zo’n 80 miljoen km af. De Perseïdenzwerm is dus best groot! In de loop van die maand verandert de plaats van de radiant. Omstreeks 11 Augustus, tijdens het maximum,  ligt de radiant in het sterrenbeeld Perseus. Vandaar dat deze meteoren Perseïden worden 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 die je aan de hemel ziet, zijn niet allemaal even helder. Hoe helder een ster is, kun je aangeven met een getal: de magnitude. Hoe helderder een ster is, des te lager is zijn magnitude. Voor de heldere rode ster in de Stier, Aldebaran, hebben sterrenkundigen magnitude +1 gekozen. Sterren die ongeveer 2,5 keer zo zwak zijn als Aldebaran, zijn van magnitude +2. Dit zijn bijvoorbeeld de heldere sterren in de Grote
Beer en in Cassiopeia. Sterren van magnitude +3 zijn weer 2,5 keer zo zwak als die van magnitude +2. De zwakste sterren die je tijdens een heel heldere donkere nacht nog kunt zien hebben een helderheid van ongeveer +6. Sommige sterren zijn zo helder, dat hun magnitude negatief is. De allerhelderste ster aan de hemel, Sirius, bijvoorbeeld is van magnitude -1,4. Als je meteoren gaat kijken, is het handig als je de helderheid opschrijft van de zwakste sterren die je nog nét kan zien. Zo kun je later zien hoe helder en donker de hemel was en je waarnemingen met die
van anderen vergelijken. Je kunt zo ook de helderheid van een meteoor schatten. 

We komen nog even terug op het aantal meteoren dat te zien is. Als je gaat waarnemen, kun je niet de hele hemel tegelijk in de gaten houden. Hoe hoger de radiant aan de hemel staat, des te meer meteoren je kunt zien. Het beste is dat de radiant recht boven je hoofd staat, oftewel in het zenit. Hoe lager de radiant aan de hemel staat, des te minder meteoren zullen er te zien zijn.
Een meteoor is vaak niet langer dan een fractie van een seconde zichtbaar. Heldere meteoren zijn wat langer zichtbaar dan zwakke meteoren. Je zult wel begrijpen dat zwakke meteoren veel moeilijker zijn waar te nemen dan heldere. Maar van die heldere meteoren zijn er veel minder. De meeste meteoren die we zien, zijn van magnitude 3 of 4. Meteoren zwakker dan magnitude 4 verschijnen maar heel kort en vallen
haast niet op. Meteoren helderder dan magnitude 3 zijn er niet zoveel dus die zie je daardoor ook minder.
Zwakke sterren kun je veel gemakkelijker zien dan zwakke meteoren. Sterren van magnitude 5 kun je zonder al teveel moeite onderscheiden, zolang je maar zorgt dat je weinig last hebt van stadslicht. Naar die zwakke sterren kun je geconcentreerd kijken. Bij meteoren van magnitude 5 gaat dat niet. Ze zijn maar heel even zichtbaar, terwijl je niet van tevoren weet waar ze verschijnen.

Iedere heldere avond kun je wel een paar meteoren per uur zien. Tijdens meteorenzwermen stijgt dit aantal soms tot enkele tientallen per uur. In het verleden zijn er enkele fantastische meteorenregens waargenomen. Een mooi voorbeeld is de meteorenregen van 12 november 1833. Duizenden en nog eens duizenden meteoren werden er toen in een uur waargenomen.

Sommige waarnemers zeiden zelfs dat het aantal meteoren even groot was als het aantal sneeuwvlokken bij een sneeuwbui. Dat is misschien wat overdreven,maar de meeste mensen schatten het toch op zo’n twintig meteoren per seconde! De radiant van deze meteorenzwerm lag ergens in het sterrenbeeld Leeuw. De Latijnse naam van dit sterrenbeeld is Leo, en daarom werden de meteoren Leoniden genoemd.
De Leoniden zijn ieder jaar zichtbaar, maar meestal zijn er maar een paar meteoren per uur te zien. Toch is de Leonidenzwerm niet alleen in 1833 zo indrukwekkend geweest. Ook in 1799, 1866, 1999 en 2001 hebben vele waarnemers een prachtige meteorenregen gezien. Hubert A. Newton heeft kunnen aantonen dat deze zwerm al zeker sinds het jaar 902 wordt waargenomen. Om de 33 of 34 jaar is het aantal Leoniden opmerkelijk groot. Hoe komt het nu dat iedere 33 of 34 jaar veel meer meteoren verschijnen dan anders?

Het gruis waaruit de zwerm bestaat, is afkomstig van de komeet Tempel-Tuttle. Toen deze komeet in 1866 werd ontdekt, was hij al veel van zijn massa kwijt geraakt. Het stof en gruis van de komeetstaart heeft zich in de loop van de honderden jaren langzaam over de baan van de komeet verspreid, maar in sommige delen van de baan komt veel meer gruis voor dan in andere delen. Iedere 33 jaar gaat de aarde juist door door zo’n dichtbezaaid deel heen. Er komen dan logischerwijs ook veel meer meteoroïden in de dampkring terecht.
Ook andere meteorenzwermen vertonen soms zeer grote aantallen meteoren. Als voorbeeld noemen we nog de oktober-Draconiden. Op 9 oktober 1933 werden er meer dan 300 meteoren per minuut van deze zwerm waargenomen.

Natuurlijk horen niet alle meteoren bij een bepaalde meteorenzwerm. Er zijn ook meteoren die bij geen enkele zwerm horen. Deze worden sporadische meteoren genoemd. Sporadische meteoren zijn waarschijnlijk geen restanten van kometen. Men denkt dat deze meteoroïden zijn ontstaan door botsingen tussen planetoïden. Planetoïden zijn kleine hemellichamen die in eigen banen om de zon bewegen, met name tussen de planeten Mars en Jupiter.

 

De 'Leonidenstorm' van 1833

Van meteoroïden die helemaal in de dampkring verbranden, is het erg moeilijk de grootte en de massa te bepalen. Daarom lopen de schattingen hierover nogal uiteen. Sommige onderzoekers denken dat een meteoor van magnitude 0 veroorzaakt wordt dooreen deeltje van 0,06 gram, anderen denken dat zo’n meteoroïde zeker 25 gram weegt. Dat komt door dat juist van de kleinere meteoroïden de opbouw niet bekend is. Er valt natuurlijk weinig te onderzoeken aan deeltjes die volledig verbranden. Over het algemeen wordt aangenomen dat deeltjes die meteoren van magnitude 1 tot 6 veroorzaken gemiddeld 0,002tot 2 gram wegen. Waarschijnlijk zijn ze gemiddeld een millimeter tot een centimeter groot. Vuurbollen, zeer heldere meteoren, worden veroorzaakt door deeltjes die veel groter en zwaarder zijn.Zo’n vuurbol is dan ook meestal helderder dan de planeet Venus, die toch van magnitude -4 is.
Iedere dag wordt de aarde gebombardeerd door grote aantallen meteoroïden. In totaal wordt de aarde op deze manier per jaar zo’n 1000 tot 10.000 ton zwaarder.  Dit komt voor namelijk door zeer kleine meteorieten. Die wegen wel verschrikkelijk weinig, maar er zijn er heel veel van. Dagelijks komen er naar schatting enkele miljarden op het aardoppervlak terecht. 

 

Samenstelling van meteorieten
Meteorieten worden naar hun samenstelling in twee hoofdgroepen verdeeld: steenmeteorieten en ijzermeteorieten. Steenmeteorieten oftewel chondrieten komen verreweg het meeste voor. Steenmeteorieten bestaan voornamelijk uit silicium (kiezel), zuurstof, ijzer en magnesium. Er komen ook nog kleine hoeveelheden in voor van andere elementen: natrium,chroom, kalium, koolstof, kobalt, fosfor en titaan. Bij elkaar vormen deze laatste stoffen slechts drie procent van de massa van een meteoriet.
IJzermeteorieten bestaan vooral uit ijzer en nikkel. In ijzermeteorieten komen we ook nog wat kobalt, fosfor en koolstof tegen: ongeveer een procent. Zwavelen koper komen in ijzermeteorieten in nog kleinere hoeveelheden voor.

Wanneer sommige ijzermeteorieten worden doorgezaagd en het zaagvlak wordt geëtst met salpeterzuur, dan verschijnt het zogenaamde Widmanstätten patroon. Dit zijn driehoekige structuren welke ontstaan doordat de grensvlakken tussen grote kristallen van de Nikkel-IJzermineralen kamaciet en taeniet. Bij het etsen reageert de kamaciet met het zuur en lost op, terwijl de taenietkristallen intact blijven. De langgerekte groeven die zo ontstaan worden lamellae genoemd.

Meestal worden deze structuren gevonden in octahedrieten (een soort ijzermeteorieten). Nikkelijzer-kristallen bereiken enkel lengtes van enkele centimeters wanneer ze enkele miljoenen jaren de tijd krijgen om te stollen. De kristallen koelen af met circa 0.5 graad Celcius per 10.000 jaar (!!), een dergelijk langzame afkoeling kan enkel in het nagenoeg vacuüm van de ruimte plaatsvinden. Op deze manier kan dus nagegaan worden 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 een behoorlijke krater veroorzaken als ze op het aardoppervlak terecht komen. Een mooi voorbeeld is de Arizonakrater. Deze krater wordt ook wel Barringerkrater genoemd, naar Daniel Barringer, die de krater als eerste nauwkeurig onderzocht. (Barringer dacht dat er een grote ijzermeteoriet onderin de krater zou liggen, en wilde het ijzer ervan verkopen!)
De krater is ongeveer 1200 meter in middellijn en 165 meter diep. De randen van de krater steken veertig tot vijftig meter boven de omgeving uit. Waarschijnlijk is de meteoriet die deze krater gevormd heeft, zo’n 50.000 jaar geleden neergestort. Over de massa van die meteoriet lopen de schattingen nogal uiteen: van 10.000 tot 5 miljoen ton. Het overgrote deel ervan is bij de inslag van de meteoriet verdampt en verpulverd. (Barringer heeft dus voor niets gezocht!) Er zijn wel wat brokstukken van de meteoriet teruggevonden in totaal meer dan 30 ton. Het zwaarste brokstuk weegt 639 kilo.

De Barringerkrater in Arizona 

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

Een andere grote inslag vond in 1908 in Siberië plaats. Alle bomen tot op een afstand van 150 kilometer van de inslag werden door de kracht ervan ontworteld.Vreemd genoeg zijn er geen brokstukken en ook geen meteorietkrater gevonden. Daarom denken sterrenkundigen dat hier een komeetkern in de lucht is ontploft, vlak voordat hij op aarde zou inslaan. Dit zou zowel het omvallen van de bomen als het ontbreken van de krater kunnen verklaren. Wat er uiteindelijk écht gebeurd is blijft tot op de dag een groot raadsel.

Over het algemeen wordt gedacht dat ook het uitsterven van de dinosauriërs en andere dieren (en planten) , 65 miljoen jaar geleden, door de inslag van een zeer grote meteoriet is veroorzaakt. Door de explosie is de hemel gedurende lange tijd verduisterd door al het stof in de atmosfeer. Hierdoor kregen planten te weinig zonlicht om te kunnen groeien. Planteneters werden hiervan de dupe die hierdoor verhongerden en als een gevolg hiervan stierven de vleeseters eveneens uit, aangezien die doorgaans planteneters op het menu hadden staan. De krater van deze inslag ligt voor de kust van het Mexicaanse schiereiland Yucatán. Gelukkig vinden zulke botsingen met grote objecten maar heel af en toe plaats. De vraag is dan ook niet óf het nogmaals zal gebeuren, maar wanneer het weer zal gebeuren.

 

Credit Mark Garlick, via Science Source

Zelf meteoren waarnemen:

De meest gebruikelijke manier om meteoren waar te nemen, is ze met het blote oog te bekijken. Je zorgt dan dat je een gebied van de hemel goed in de gaten houdt en je probeert van elke meteoor die je ziet de tijd van verschijning, de helderheid, de plaats aan de hemel (eventueel intekenen op een kaartje) en eventueel de zwerm waar de meteoor bij hoort te bepalen.Het is best lastig om al deze gegeven op te schrijven.
Het is daarom een prima oefening om gewoon met een matje of een ligstoel en slaapzak buiten te gaan liggen en omhoog te kijken. (Kleed je wel warm aan, want als je stil ligt, koel je heel snel af!) Van iedere meteoor kun je dan proberen na te gaan waar hij vandaan lijkt te komen.  
Je kunt natuurlijk ook een fotocamera het waarneemwerk laten doen. Zorg ervoor dat je lang belicht en dat de camera op een stevig statioef staat. Doordat je camera langer open staat dan de meteoor zichtbaar is, zie je het hele pad van de meteoor op één beeld. De meteoor lijkt dus een lange streep tussen de sterren.

Ervaren waarnemers plaatsen een sector voor de cameralens. Een sector lijkt nog het meest op een ventilator die voor de lens draait Als er nou een meteoor langs komt, dan ‘ziet’ de camera die afwisselend wel en niet. Hierdoor krijg je, in plaats van een mooie streep, een stippellijn op je negatief! Als je weet hoe snel de sector draaide, kun je de snelheid van de meteoor berekenen.

Als je geluk hebt, heeft iemand anders op een andere plaats dezelfde meteoor gefotografeerd. Dat heet dan een simultaanwaarneming. Je kunt dan ook de hoogte van het meteoorspoor uitrekenen.

Meteoren kun je ook horen. Het enige wat je nodig hebt, is een goede radio met antenne. Het blijkt namelijk dat de geïoniseerde lucht die door een meteoroïde wordt veroorzaakt, radiogolven weerkaatst. Als je nu afstemt op een radiostation dat je normaal niet kunt ontvangen omdat het achter de horizon ligt,dan kun je het dat station wél ontvangen via zo’n meteoorspoor.

Een leuk bijkomend voordeel van het waarnemen met een radio is dat je ook overdag, bewolkt of niet meteoren kunt waarnemen. 

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