Аномалии падающих звезд

Падающие звезды или метеоры — это межпланетная пыль, летящая на нашу планету. Вонзаясь в атмосферу Земли со скоростями порядка десятков километров в секунду, пылинки ярко вспыхивают при трении о воздух. За последнее столетие физика метеоров неплохо изучена. Но «в семье не без урода» — среди множества метеоров изредка встречаются аномалии. А к аномалиям в науке отношение не намного лучше, чем к уродам. И все же экскурсия в «спецхран» метеорных патологий интересна и поучительна.

Кривые метеоры

Наблюдатели метеоров привыкли отмечать пути их полета прямыми линиями. «Метеорные тела движутся в атмосфере практически прямолинейно, искривление траектории заметно лишь для продолжительных и ярких болидов», — читаем в инструкции для наблюдателей. Но природа иногда любит пошутить, нарушая наши привычки.

Так, астроном и художник Леопольд Трувело всю ночь лично наблюдал метеорный дождь Леонид 13—14 ноября 1868 г. Его рисунок небесного шоу изображает несколько метеоров, резко менявших направление полета. Их траектории напоминают сломанную палку, крючки и спирали (см. рис. 53). И рисунок Эдмунда Вейка (1892 г.), изображающий Леониды 1833 г., недвусмысленно демонстрирует извилистые метеорные пути. В традиционно скептическом журнале «Sky and Telescope» загадка мимоходом «решена» с обескураживающей краткостью и уверенностью: «Зигзаговидные и кривые метеоры являются обычной оптической иллюзией». Но, обратившись к астрономической литературе, можно убедиться, что все не так просто.

На самой верхней полке моей домашней библиотеки нашелся томик с отчетом Ликской обсерватории о наблюдениях метеоров в 1893—1895 гг. Здесь воспроизведена карта № 5 с 4 метеорами, летевшими по дугам окружности 9 августа 1894 г. Вряд ли А.Л. Колтону — кадровому сотруднику всемирно известной обсерватории — было разрешено изображать в отчете «обычную оптическую иллюзию».

Рядом «просится в руки» и справочник по астрономическим аномалиям. Этот сборник статей из серьезной астрономической прессы содержит любопытную информацию по интересующему нас вопросу. Например, Б. Хопкинс на страницах авторитетного журнала «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society» сообщает о своих наблюдениях 2 метеоров с зигзаговидной траекторией и 1 — с «волнистой». Еще 4 «странных» метеора упомянул в переписке и «кит» метеорной астрономии XIX в. У.Ф. Деннинг.

Рис. 53. Кривые метеоры на рисунке Леопольда Трувело, наблюдавшего звездный дождь 13—14 ноября 1868 г.

А безусловно заслуживающий доверия журнал Nature (1883, vol. 27, p. 423) описал удивительный феномен 5 февраля 1883 г.

«5 февраля в 6:45 пополудни, метеор необычного вида и размера наблюдался возле Арвика в Швеции. Наблюдатель, который в то время проходил озеро Гласфьорден, отмечает, что сначала наблюдал метеор высоко на горизонте, движущемся с юго-востока на северо-запад. Через приблизительно 18 секунд он внезапно изменил свой курс к юго-востоку. Во время движения на северо-запад, оцененного в 18 секунд, метеор произвел несколько отклонений от ровной линии полета, тогда как его размер изменился от обычной звезды до солнца. Иногда метеор излучал белый, иногда желтый свет и по временам искрился. В точке изменения его направления движения, когда он был так близок к поверхности озера, что его путь отражался там, он имел отчетливый хвост и с этим придатком скрылся из виду в юго-восточном направлении будучи видимым около 50 секунд».

Итак, на протяжении 18 с яркий метеор виляя летел на северо-запад, затем внезапно изменил направление полета на противоположное и летел на юго-восток еще 32 с!

Имеются и другие аналогичные сообщения. Например, 1 августа 1871 г. Коджиа в Марселе 15 мин наблюдал большой «болид» или «необыкновенный метеор» красного цвета, медленно двигавшийся, затем остановившийся в созвездии Козерог и продолживший движение в ином направлении. Сообщения об этом были опубликованы не в бульварной прессе, а в авторитетных научных изданиях. Опубликовано и наблюдение Гюллемина похожего феномена.

В 1908 г. французский астроном Л. Либер представил на 37 сессии Французской ассоциации за развитие науки каталог 1368 метеоров. В докладе упомянут и феномен, похожий на виденное Коджиа и Гюллемином.

«4 июля 1898 г. я находился в моей обсерватории, когда внезапно, в 7ч. Юм. 18с., я увидел светящиеся тело над деревом у северного горизонта. Оно было восхитительного желто-золотого цвета и совершенно сферическое. Его видимый диаметр равнялся одной четверти поперечника Луны. Этот объект начал движение на северо-северо-востоке, медленно поднялся в небо, прошел через зенит, затем стал терять яркость по мере опускания к горизонту. Он исчез на высоте 30° над западо-юго-западным горизонтом, около Венеры, в 7 ч. 22 м. 44 с. Следовательно, длительность его видимости была 12 минут, 26 секунд. Это намного превосходит самое длительное появление метеора, которое я наблюдал. Незадолго до исчезновения болид увеличил скорость... Довольно громкий звук взрыва был слышен через несколько секунд после его исчезновения».

Сообщение сопровождал рисунок пути болида в виде буквы V с петлей на нижнем конце. Заметим, что 12 минут — невозможный срок для шаровой молнии!

И это далеко не все примеры маневрирующих метеоров. Основатель Французского астрономического общества К. Фламмарион даже дал им особое название «брадиты», регулярно встречавшееся в индексе его бюллетеня «I'Astronomie».

Наконец, откроем пожелтевший от времени выпуск русского журнала «Вестник и Библиотека Самообразования» от 6 мая 1904 г.

«Из ряда вон выходящий метеор наблюдал 16 октября 1903 г. Перец-дель-Пульгар, директор метеорологической обсерватории в Мадриде... Около 10 часов вечера внимание наблюдателя было привлечено вспышкой в небе, яркость которой можно было сравнить с яркостью полной луны. Вспышка эта была вызвана появлением метеора, имевшего форму ленты с петлей посередине» (см. рис 54).

Ценность всех этих старинных наблюдений заключается в том, что тогда еще не проводились эксперименты в верхних слоях атмосферы вроде распыления аэрозолей или моделирования полярных сияний. Эти случаи нельзя списать на пуски ракет и падения ИСЗ, которых еще не было. В наше же время это преимущество утрачено. Теперь научные журналы верят очевидцам только тогда, когда их наблюдения вполне заурядны. Аномальные же феномены проще объявить «обычной иллюзией», чем объяснить.

Но вопреки примитивно-отрицающей позиции «Sky and Telescope», в своеобразной энциклопедии метеорной астрономии — монографии И.С. Астаповича «Метеорные явления в атмосфере Земли» — читаем:

«...В некоторых случаях искривления [траекторий метеоров] реальны, как об этом свидетельствуют визуальные наблюдения отдельных метеоров, массовые показания очевидцев полета некоторых болидов и отдельные фотографии... В целом можно считать искривленных траекторий у телеметеоров столько же, сколько и у обычных (0,5—1,0%)».

Но, как отмечал еще И.С. Астапович, возможно и кажущееся искривление траектории метеора — так называемый эффект глаголизации. При обнаружении метеора «краем глаза» наблюдатель направляет взгляд на объект. Но при этом быстрое движение глаза накладывается на движение метеора, «поворачивая» его траекторию. Если глаз успевает настигнуть метеор, ошибка исчезает и создается впечатление излома траектории. Однако глаголизация вряд ли способна объяснить временное «ныряние» метеора Радклиффской обсерватории, зигзаги Хопкинса, плавные дуги Колтона и петли Коджиа, Либера и Перец-дель-Пульгара!

Рис. 54. Петля на траектории движения метеора, наблюдавшегося Перец-дель-Пульгаром 16 октября 1903 г.

И.С. Астапович рассмотрел несколько причин реальных изменений направления полета метеоров. Так, быстровращающиеся метеоры могут двигаться по искривленным и волнистым траекториям, например, благодаря эффекту Магнуса. Суть заключается в том, что вращение метеороида в набегающем потоке воздуха создает силу, стремящуюся свернуть тело с почти прямого пути. При этом ось вращения метеороида описывает конус, подобно танцующему волчку. В комбинации с аэродинамической силой, возникающей из-за несферичности падающего тела, эти эффекты способны создавать причудливые траектории движения метеора. Дробление тела способно создать излом его траектории. А из-за своей дискообразной формы каменный метеорит Прамбакирхен в конце полета 5 ноября 1932 г. описал петлю в 240 градусов, радиусом в 8 км.

Очевидно, кривые метеоры имеют право на существование. Но все же они аномальны, а значит, имеют «трудную судьбу» в науке.

Метеоры, летящие вверх

«Падающие звезды» падают. Движение вверх кажется невозможным. И тем не менее некоторые астрономы сообщали о таких феноменах.

Вот сообщение, опубликованное известным журналом «Сайентифик Америкен»:

«Как показано профессором фон Нисслом, метеор, который наблюдался в Италии 7 июля 1872 г., имел поднимающуюся траекторию по направлению к концу его пути! Длина его пути была вычислена в 683 мили. Когда метеор заметили, его высота над землей была около 42 миль, и когда он исчез, его высота возросла приблизительно до 98 миль, следовательно его движение было направлено вверх!»

Похожий случай описал профессор В. Оствальд:

«Очень интересный путь описал в воздухе метеорит, который наблюдался 21 марта 1904 г. в юго-западной части Германии, в Швейцарии и на восточной границе Франции. Путь был довольно яркий, напоминая собою горизонтально пущенную ракету. Для наблюдателей на востоке и юге метеорит исчез за горизонтом; наблюдатели же на западе заметили, как он распался на две больших и множество мелких частей. Вычисление пути этого метеорита, выполненное Розенбергом, показало, что метеорит зажегся над городом Вейлем на высоте 57 км, пролетел расстояние в 385 км и на высоте 126 км к северу от Реймса распался. Таким образом, путь метеорита в атмосфере был восходящим, причем в ближайшем расстоянии от земли он находился еще до того, как зажегся, и именно над южной Венгрией»

Ошибки очевидцев? 10 августа 1972 г. в штате Вайоминг случайно, при съемке живописного озера Джексон Лейк, был сфотографирован полет болида. Этот эффектный цветной снимок можно видеть в американском журнале «Нэшнел Джиогрэфик» (сентябрь 1986 г.). Данные одного из спутников-шпионов помогли астрономам выяснить удивительную траекторию болида. Оказалось, что «комбинация малого угла наклона траектории и скорости привела к его рикошету от атмосферы подобно камню на воде». Крупный метеорит улетел обратно в космос.

Возможно, летящие вверх метеоры — это родственники «кривых метеоров», рассмотренных выше. Впрочем, тело, летящее через атмосферу по касательной навылет, может вернуться в космос и без аэродинамических эффектов. Но почему метеор 21 марта 1904 г. вспыхнул лишь после того, как начал удаляться от земли?

Сверхвысокие метеоры

Понятно, что метеоры светятся из-за трения о воздух. Но есть сообщения о «падающих звездах», вспыхнувших на таких больших высотах, где без проблем летают искусственные спутники Земли и даже люди! Например, многие спутники серии «Космос» выводились на орбиты с высотой перигея порядка 200 км. Однако заглянем в старинную «Общепонятную астрономию», составленную директором Парижской обсерватории Ф. Араго, необремененного современными представлениями о том, где должны загораться метеоры.

«1718, 19 марта. Явление метеора почти столь же блестящего, как Солнце. Звезды исчезли совершенно; а Луна, хотя и девятидневная, едва-едва была видима. Исчезновение метеора сопровождалось сильным взрывом. Вертикальная высота явления во все время его продолжения составляла 119 лье (т.е. около 570 км)».

Автором этой оценки является английский астроном Э. Галлей, чье имя носит знаменитая комета.

Далее:

«1837, в ночи с 4 на 5 января. Блестящий болид, виденный в Везуле, в Кюссэ, близ Виши, и в Нидербронне, направлялся от севера к югу, влача за собою длинный хвост. Наблюдения этого метеора в различных местах позволили директору тулузской обсерватории, Пти, вычислить расстояние болида от Земли, его скорость и истинный поперечник. По выводу Пти, метеор... находился от Земли на расстоянии приблизительно 68 лье (т.е. около 330 км).

1841, 18 августа. Болид, виденный в Париже и в Реймсе. По вычислениям Пти... расстояние от земли в момент взрыва = 182 лье (около 880 км).

1842, 3 июня. Видели в Тулузе и в Монпелье, болид направлявшийся от с.-з. к ю.-в. По вычислениям Пти, он находился, в момент своего появления, на расстоянии 74 лье (около 360 км).

1844, 27 октября. Болид, виденный в Парсе (Шарт. деп.) и в Блане,.. находившийся от Земли, в момент своего появления, на расстоянии 128 лье (около 620 км).

1847, 19 августа. Видели в Париже и в Диеппе болид со светлым хвостом. По вычислениям Пти,.. расстояние от Земли, в момент первого появления, было 54 лье (около 260 км).

1850, 6 июля. Видели в Бордо и Тулузе болид, летящий от с.-с.-з. к ю.-ю.-в. По вычислениям Пти, он находился от Земли, в момент своего появления, на расстоянии 64 лье (около 310 км)».

Интересно также мнение Ф.А. Бредихина, который для метеорной астрономии значит не меньше, чем Дарвин в биологии. 12 января 1871 г. корифей сделал доклад «Падающие звезды» в Московском университете, где, между прочим, сказал:

«Высота, на которой появляются метеоры, чрезвычайно различна; большею частью она колеблется в пределах между 10 и 20 географическими милями, так что за среднее число для нее можно принять 15 миль; но замечались метеоры, с одной стороны, и на высоте 60 миль...»

Так как географическая миля равна 7,4 км, Ф.А. Бредихин говорил о высоте 444 км. До сих пор такие космические высоты принято снабжать редакционными комментариями типа:

«Приведенные числа были получены из недостаточно надежных визуальных наблюдений над падающими звездами. Особенно плохи были результаты для болидов. Явления болидов обращают на себя всеобщее внимание, и материалом для вычисления их путей в атмосфере, как правило, служили наблюдения случайных и совершенно неопытных зрителей».

Забавный эффект: чем больше очевидцев, тем меньше точность среднего результата! Но, как ни ошибались очевидцы, в их сообщениях все-таки было зерно истины. Ведь помимо старых визуальных оценок сверхвысот метеоров есть и новые инструментальные данные.

Например, в 1998 г. группа ученых записала видеокамерой, как яркие метеоры из потока Леонид загорались на высотах около 200 км. До сих пор считалось, что метеоры светятся только ниже 130 км. «Происхождение излучения метеора на таких больших высотах недостаточно ясно, и необходимы дополнительные детальные наблюдения», — пишут авторы открытия.

Но и выше 200 км не все ладно. Например, 26 сентября 1996 г. ультрафиолетовая камера спутника НАСА «Полар» зарегистрировала светящийся объект с длинным хвостом, который летел над ночной Атлантикой. Специалисты оценили, что он начал разрушаться в 8—25 тысячах км от Земли. Это даже заинтересовало... Пентагон: «По крайней мере одно военное агентство заинтересовано в исследовании феномена, согласно заявлению Роберта А. Хоффмана (НАСА/ Центр им. Годдарда), ученого, работающего по проекту "Полар"».

Но что может зажигать метеоры так высоко, где почти нет воздуха? Американский ученый Р. Спалдинг предложил интересное объяснение. По его мнению, метеороид может иметь достаточный отрицательный электрический заряд, чтобы электростатически притягивать редкие ионы высших слоев земной атмосферы. Метеороид как бы сам повышает плотность среды, в которой движется. При столкновении ионов с заряженным телом и возникает свечение метеора.

Литература

1. Зоткин И.Т. Наблюдения метеоров. М.: Наука, 1972, с. 7.

2. Sanderson R. The night of raining fire // Sky and Telescope, 1998, vol. 96, № 5, p. 30—36.

3. Colton A.L. Observations of the August, 1894, meteors at the Lick observatory // In: Meteors and Sunsets Observed by the Astronomers of the Lick Observatory in 1893, 1894, and 1895 / Contributions from the Lick Observatory, № 5, Sacramento: A.J. Johnston, 1895, p. 56—63.

4. Corliss W.R. Mysterious Universe: a Handbook of Astronomical Anomalies. Glen Arm: The Sourcebook Project, 1979,710 р.

5. Hopkins B.J. Erratic meteors // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 1885, vol. 46, p. 27—28.

6. Hopkins B.J. Notes on an erratic meteor // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 1886, vol. 47, p. 73—74.

7. Disgressing meteor // Nature, 1883, vol. 27, p. 423.

8. Coggia. Observation d'un bolide faite l'Observatoire de Marseille // Comptes Rendus, 1871, vol. 73, p. 397.

9. Coggia. Bolide extraordinaire... // Cosmos: Les Mondes, September 28, 1871, vol. 25, p. 716—717.

10. Extraordinary meteor seen at Marseilles // Chemical News, October 20, 1871, vol. 24, p. 193.

11. De Fonvielle W. Sur quelques apparitions analogues celles du bolide de Marseille // Comptes Rendus, 1871, vol. 73, p. 513—514.

12. Vallee J., Vallee J. Challenge to Science. Chicago: Henry Regnery Co., 1966, p. 5—6.

13. Иванов А.А. Интересный метеор // Вестник и Библиотека Самообразования, 1904, № 19, с. 754—756.

14. Астапович И.С. Метеорные явления в атмосфере Земли. М.: ГИФМЛ, 1958, с. 346, 559.

15. Gore J.E. Some astronomical curiosities // Scientific American Supplement, 1909, vol. 67, p. 362—363.

16. Оствальд В. Книга природы и человеческой культуры. Т. 1, Часть 2: Материя и энергия. М.: Вестник знания, 1908, с. 192.

17. Weaver K.F., Blair J. Meteorites: invaders from space // National Geographic, 1986, vol. 170, № 3, p. 416—417.

18. Араго Ф. Общепонятная астрономия. Т. 4, С.-Пб.: Общественная польза, 1861, с. 194—216.

19. Бредихин Ф.А. Этюды о метеорах. М.: АН СССР, 1954, с. 446.

20. Spurny P. et al. Atmospheric behavior and extreme beginning height of the thirteen brightest photographic Leonid Meteors... // Meteoritics and Planetary Science, 2000, vol. 35, p. 243.

21. Wakefield J. Cosmic rain // Sky and Telescope, 1997, vol. 94, № 2, p. 28—30.

22. Anomalous high altitude luminosity (AHAL) // Science Frontiers, 2000, № 130, p. 1.