KAK –Näin loppukesästä meillä on mielenkiintoinen mahdollisuus tehdä havaintoja kirkkaista meteoreista tai jopa bolideista (joita kutsutaan tulipalloiksi). On kuitenkin yllättävää, että nykypäivänä yleinen tietoisuus meteori-ilmiön syntytavasta on edelleen lähes keskiaikainen. Tämän tästä mediassa kerrotaan valoilmiön syntyvän kitkan vaikutuksesta. Mikään ei kuitenkaan voisi olla kauempana totuudesta kuin kitka, jolla on korkeintaan hyvin marginaalinen vaikutus ilmiössä. Jos kyse olisi vain ilmakehän ja avaruudesta saapuvan kappaleen välisestä kitkasta, käytännössä emme näkisi koskaan meteoreja taivaalla.
 |
| Perseidien parvessa näkynyt meteori vuonna 2014. Kuva Kari A. Kuure. |
Meteori-ilmiön taustalla on kohtuullisen monimutkainen vuorovaikutus useiden erilaisten fysiikan ilmiöiden kesken. Avaruudesta saapuvan kappaleen (oli se sitten kiveä tai rautaa, iso tai pieni) ja ilmakehän välinen vuorovaikutus alkaa jo paljon korkeammalla kuin vasta valoilmiön tuottamalla korkeudella, hieman yli 100 km maanpinnasta.
Saapuvien kappaleiden suhteellinen nopeus Maahan nähden on 11 – 72 km/s. Tämä on noin 40 – 250 -kertainen äänennopeuteen verrattuna yli 100 km korkeudella. Äänennopeus on se luonnollinen nopeus, jolla painevaikutus etenee kaasussa ja se riippuu lähinnä lämpötilasta, ei ilman tiheydestä.
Mitä sitten tapahtuu kun kappale kulkee ilmakehässä moninkertaisella äänennopeudella? Suuresta nopeudesta johtuu, että meteoroidin edessä ilma kompressoituu ja sen seurauksena adiabaattisesti lämpenee. Ilmiö on sama kuin polkupyörän pumpussa, jossa kompressoitunut ilma lämmittää pumpun kuoren sitä kuumemmaksi mitä nopeammin pumppaa.
Ilman kompressoitumien johtaa sokkiaallon syntymiseen liikesuunnassa saapuvan kappaleen etupuolella. Tästä seuraa voimakas lämpötilan nousu, joka puolestaan johtaa kaasun ionisoitumiseen plasmaksi. Lämpötila kohoaa useisiin tuhansiin asteisiin, lämpötilaan, joka vastaa suunnilleen Auringon pintalämpötilaa. Korkea lämpötila höyrystää (ablaatio) ohuesti meteoroidin pintakerrosta ja ionisoituneiksi alkuaineiksi. Tapahtuma on sen verran nopea, että lämpö ei ehdi syvemmälle meteoroidiin, vaan se jää siihen lämpötilaan, joka sillä oli avaruudessa.
Korkeassa lämpötilassa plasmassa ja metallihöyryssä tapahtuu rekombinaatioita, elektronit asettuvat atomeja kiertäville orbitaaleille irrotakseen jälleen hetken kuluttua. Vapautunut energia emittoituu valona kustakin atomista ja elektronikuoresta omalla tunnetulla aallonpituudella. Näin jatkuu niin kauan kunnes meteoroidin nopeus on alentunut riittävästi, jotta ionisoivaa plasmaa ei enää synny. Tällöin meteoroidin liike muuttuu vapaaksi putoamiseksi, johon vaikuttavat ilmakehän virtaukset (tuulet) ja kappaleen aerodynaamiset ominaisuudet.
Jos olet joskus havainnut kirkasta meteoria tai bolidia, olet saattanut havaita sen olevan värillinen. Väri johtuu meteori-ilmiössä vaikuttavista alkuaineista. Yleensä valkoiselta näyttävät meteorit syntyvä kappaleista, joissa on runsaasti rautaa. Radan (Fe I) emissio tapahtuu kymmenillä eri aallonpituuksilla näkyvän valon aallonpituudella ja rauta on yleinen alkuaine lähes kaikissa meteoroidityypeissä.
Toinen yleinen meteoriväri on vihertävä. Vihreää emittoituu magnesiumista (Mg I / 516,7 nm) ja hapesta (O I / 557,7 nm). Happeahan ilmakehässä on jo valmiiksi, joten sen spektriviivoja näkyy kaikissa meteorien spektroskooopisissa havainnoissa. Usein meteori on myös keltainen, silloin kyse on natriumista (Na I / 589,0 nm ja 589,6 nm) ja siniset sävyt syntyvät kalsiumista (Ca I / 422,7 nm ja Ca II / 393,4 nm ja 396,8 nm). Kirkkaan meteorit jättävät jälkeensä usein hehkuvan vanan, joka usein näyttää punaiselta. Värin aiheuttaa jälleen happi (O I / 630,0 nm ja 636,4 nm), joka säteilee kahdella eri aallonpituudella. Vana katoaa suhteellisen nopeasti (kesto < 10 sekuntia) ionisoituneen kaasun kadotessa.
Meteorien havaitseminen
Meteoreja voi havaita visuaalisesti, joskus näin tapahtuu aivan satunnaisesti. Vuosittain kuitenkin havaitaan useita runsasmeteorisia meteoriparvia, joita harrastaja ja ammattilaiset havaitsevat säännöllisesti. Suomen sääolosuhteista johtuen vain pari kolme parvea on käytännössä säännöllisesti havaittavissa. Tällöinkin aina sääolosuhteista johtuen ne voivat jäädä näkymättä. Näin ollen havaintoja ei suinkaan kannata tehdä vain maksimin ajankohtana vaan käyttää jokainen selkeä yö havaintoihin meteoriparven esiintymisaikana. Meteoreihin erikoistunut harrastaja metsästää meteoreja ympäri vuoden lähinnä taivaskameroita hyväksi käyttäen.
Ursan julkaisemassa vuosikirjassa, esimerkiksi ”Tähdet 2026” on julkaistu luettelo Suomessa havaittavissa olevista meteoriparvista. Suurin osa parvista on kuitenkin vähämeteorisia, joiden havaitseminen kannattaa jättää kameroiden tehtäväksi.
Vain muutama parvi on sellainen, joka oikeasti on havaittavissa visuaalisesti. Perseidien parvi, jonka maksimi on elokuun 13. päivän tietämillä (ajankohta vaihtelee hieman vuosittain), on yksi harvoista parvista jota voi ja kannattaakin havaita visuaalisesti. Parvi on ensimmäinen porras meteorien havaitsemisessa, sillä jos sää on selkeä, meteorien näkyminen on varmaa. Olen kirjoittanut aikaisemmin parven synnystä ja visuaalisesta havaitsemisesta ja valokuvaamisesta kahdessa Radianttissa julkaistussa artikkelissa. Linkit näihin artikkeleihin ovat tässä:
https://radiantti.blogspot.com/2023/07/havaintovinkki-katso-meteoriparvea.html
https://radiantti.blogspot.com/2017/08/perseidien-meteoriparvi-maksimissaan.html
Meteorien visuaalinen havaitseminen on aina sykähdyttävää, mutta silloin ei jää mitään dokumenttia muistiinpanojen lisäksi. Näin ollen valokuvaaminen ja tai videon ottaminen voi olla seuraava askel harrastuksessasi.
Useat meteoriharrastajat ovat siirtyneet välineelliseen havaitsemiseen. Heidän kiinteät taivaskamerat kuvaavat joka yö taivasta. Niiden tallenteista on sitten mahdollisuus etsiä monenlaisia ilmiöitä, joukossa meteoreja ja tulipalloja. Kiinteän aseman etuja on se, että niistä saatua aineistoa on mahdollisuus käyttää tieteellisessä tutkimuksessa hyödyksi. Tällaisia esimerkkejä on suomalaisten havaitsijoiden saavutuksista melkoinen joukko. Suomi oli ensimmäisiä maita, joissa harrastajien automaattiset tulipallokamerat muodostivat lähes koko maan kattavan havaintoverkon. Se on ollut yksi syy siihen, että suomalaisia tutkijoita ja harrastajia on pyydetty mukaan useisiin kansainvälisiin meteoriittien etsintä- ja ratalaskentaprojekteihin.
Usein kuitenkin kaupunkioloissa kiinteän taivaskameran rakentaminen voi olla lähes mahdotonta tai täytyy tehdä ainakin joitakin kompromisseja esimerkiksi kameran sijoittelun suhteen. Tällöin saattaa olla parempi rakentaa itselle liikkuva järjestelmä, jonka voi helposti vielä sopivalle, vähän valosaasteiselle tai jopa mahdollisimman pimeälle paikalle. Paikka voi olla vaikkapa syrjäinen parkkipaikka tai metsäaukio, lähes mikä tahansa paikka kelpaa väliaikaiseksi havaintopaikaksi.
Välineistö ei ole välttämättä kovinkaan kallis hankinta. ZWOn edulliset ASI-sarjan kamerat toimivat hyvin myös meteorien valokuvaamisessa. Kameroita on monokromaattisella ja värillisellä kennolla varusteltuja. Monokromaattiset ovat herkempiä kun värilliset, mutta värillisillä saa tallennettua meteorin värin, joka voi olla etu, jos yritetään määrittää meteoroidin mineraaleja. Budjetin salliessa olisi tietysti mahdollisuus hankkia molemmat kameratyypit tai jopa rinnakkaiset mallit, jolloin havainnot voi tehdä molemmilla kameroilla samaan aikaan.
Sarjan kameroihin on myös saatavilla valovoimaisia ja lyhytpolttovälisiä (laaja kuvakenttä) objektiiveja. Joidenkin mallien mukana tällainen objektiivi voi olla ilman erillistä tilausta. Tarkista kuitenkin, että objektiivi tulee pakkauksessa mukana. Se soveltuu hyvin meteorien kuvaamiseen. Jos et ole tyytyväinen kameran mukana tulevaan objektiiviin, voit aina hankkia sopivamman mallin. Kameran mukana tulevassa sovitteessa on SC-kierre, joka on yleinen videokameroiden objektiiveissa käytetty kierre.
Useissa ASI-kameroissa on sopiva kierre kameran kiinnittämiseen esimerkiksi kamerajalustaan. Liikkuvan havaintoaseman rakentamisessa se on nopea tapa pystyttää laitteisto. Kameran ja jalustan lisäksi tarvitset kannettavan tietokoneen (läppäri). Nyt sinulla on lähes käyttövalmis siirrettävä meteoriobservatorio, vain ohjelmisto puuttuu.
ZWOn ASIStudio-ohjelmiston avautuva sivu, josta voi valita sopivan kuvausohjelmiston tai toiminnon.
ZWOn ohjelmisto ASI-kameroille on ladattavissa yhtiön nettisivuilta ilmaiseksi ja ohjelma toimii yleisimmillä käyttöjärjestelmillä (Win, Linux, ja MacOS) pöytäkoneissa tai läppärissä. Ohjelma on itse asiassa hyvin monipuolinen astrokuvauksen ohjelmistopaketti alkaen Kuun, planeettojen, syvätaivaan kuvaamisesta ja sillä voi myös käsitellä kuvattuja tiedostoja (pinota) sekä ohjata seurantaa että muuttaa videoformaatteja.
ASIStudio https://www.zwoastro.com/software/asistudio/
...
Artikkelia ei ole tehty kaupallisessa yhteistyössä ZWOn kanssa.
