Kryterium długości

Meteoroidy wpadając w naszą atmosferę zaczynają świecić już na wysokości 100-110 km nad powierzchnią Ziemi. Ogromna większość z nich przestaje istnieć pod dotarciu na wysokość 80 km. Te liczby nakładają bardzo konkretne ograniczenia na długość trasy zjawiska, dodając jeszcze jedno, bardzo łatwe do uwzględnienia kryterium, które możemy zapisać następująco:

Oczywiście kryterium tego nie stosujemy dla meteorów bardzo jasnych i bolidów. One zwykle docierają do niższych warstw atmosfery, znajdujących się na wysokości 40-60 km nad powierzchnią Ziemi i w związku z tym ich trasy mogą być wyraźnie dłuższe.

Kryterium prędkości

Meteoroidy podróżujące w przestrzeni kosmicznej w okolicy ziemskiej orbity, mają jedną i konkretną prędkość wynoszącą 42 km/s. Ziemia pędzi z prędkością 30 km/s. Jeśli więc oba ciała lecą na swoje spotkanie,prędkość meteoroidu w atmosferze wyniesie 72 km/s. Gdy Ziemia dogania meteoroid jego prędkość wyniesie tylko 12 km/s. Wiedząc, że zjawiska te obserwujemy z odległości około 100 km, możemy łatwo przeliczyć te wielkości na kątowe prędkości zjawisk na niebie. Te najwolniejsze przebywają więc odległość jednego lub kilku stopni łuku na sekundę, natomiast najszybsze ponad 25 stopni na sekundę. O ile jednak prędkość wejścia w atmosferę wyrażona np. w kilometrach na sekundę (będziemy ją oznaczać V_∞) jest taka sama dla wszystkich meteoroidów z jednego roju, to prędkości kątowe na niebie mogą się znacznie od siebie różnić. Spowodowane jest to tym, że na skutek zjawiska perspektywy, meteory leżące blisko radiantu wydają nam się wolniejsze niż te znajdujące się daleko od niego. Dodatkowo na prędkość kątową ma też wpływ wysokość zjawiska nad horyzontem. Podsumowując, prędkość kątową wyrażoną w stopniach na sekundę możemy obliczyć ze wzoru:

gdzie h_b to wysokość nad horyzontem początku zjawiska, a D_e to odległość końca trasy meteoru od radiantu. Posłużymy się tym przykładem do obliczenia prędkości meteorów z roju Perseidów, dla których V_∞=59 km/s. Załóżmy, że wysokość radiantu wynosi 10^o, a odległość radiant-koniec trasy zjawiska także 10^o. Ponieważ radiant roju znajduje się bardzo nisko nad horyzontem, a meteor bardzo blisko niego, wysokość początku jego trasy musi także być bliska 10 stopni. W tym przypadku kątowa prędkość zjawiska wyniesie tylko 1^o/sek. To bardzo mało! Popatrzmy jednak na realność naszych warunków. Rój nadaje się do analizy, gdy jego radiant ma wysokość nad horyzontem powyżej 20^o, w związku z tym już jedno z naszych założeń jest nieprawdziwe. Dodatkowo zjawisko, którego koniec znajduje się około 10^o od centrum radiantu leży prawie w radiancie, więc jest prawie meteorem stacjonarnym, dla którego nie można określić prędkości. Czyli i drugie nasze założenie było błędne. Rozsądnymi wartościami co do minimalnej prędkości Perseidów są więc h_b=D_e=25^o, a to po podstawieniu do wzoru daje 6^o/sek. Maksymalną prędkość otrzymamy dla sin h_b = sin D_e = 1 i wyniesie ona ω33^o/sek. Zauważmy jednak ponownie, że aby warunki te zostały spełnione, to początek zjawiska powinien znajdować się w zenicie, a jego radiant leżeć prawie na horyzoncie. Coś takiego się jednak nie zdarza. Maksymalna wysokość radiantu Perseidów w Polsce to około 60^o. Dla takiej wysokości może się już zdarzyć, że D_e=90^o więc maksymalna możliwa prędkość Perseid to około 30^o/sek. Biorąc jednak pod uwagę, że większość meteorów obserwować będziemy w odległości 20-60^o od radiantu ich prędkość będzie wynosić około kilkunastu stopni na sekundę.

Można w tym momencie zapytać, jak używana przez nas skala od 0 do 5 ma się do prędkości kątowych. Otóż skala ta zakłada krok 5^o na sekundę, tak więc meteory o prędkości 1 będą miały prędkości kątowe z przedziału 1-5^o/sek, meteory o prędkości 2 z przedziału 6-10^o/sek, o prędkości 3 z przedziału 11-15^o/sek, o prędkości 4 z przedziału 16-20^o/sek i o prędkości 5 prędkości kątowe 21^o/sek lub większe. Jeśli używać będziemy skali od 0 do 6, wtedy meteory o prędkości 5 odpowiadać będą przedziałowi prędkości kątowych 21-25^o/sek, a meteory opisane przez nas liczbą 6 będą poruszały się z prędkością kątową 26^o/sek lub większą.

Obserwatorzy mający większe zaufanie do swoich możliwości obserwacyjnych mogą używać połówkowej skali prędkości. Wtedy krok wynosi 2.5^o/sek. Dodatkowo aby skala pokrywała się z skalą całkowitą nie należy używać ocen 0.5 i 5.5. Tak więc meteory o prędkościach kątowych z przedziału 0.5-3^o/sek oznaczymy 1, meteory o prędkościach 3.5-6^o/sek oznaczymy 1.5 i tak dalej aż do meteorów o prędkościach większych od 27^o/sek, które oznaczymy cyfrą 6. Dokładny opis skali połówkowej znajduje się w Tabeli 3.

Na tym kończą się kryteria, dzięki którym możemy określić przynależność zaobserwowanych przez nas meteorów. Jestem przekonany, że przy pierwszym czytaniu brzmią one skomplikowanie i wydają się bardzo trudne. Proszę się jednak nie zniechęcać. Naszym następnym krokiem będzie zastosowanie ich do fikcyjnej obserwacji przeprowadzonej w nocy z 9 na 10 grudnia 2001 roku, z której wstępny raport zaprezentowaliśmy na Rys. 1, a zaobserwowane meteory zostały naszkicowane na mapie przedstawionej na Rys. 2. Po dokładnym przeanalizowaniu tych kilkunastu zjawisk będzie nam na pewno dużo łatwiej poradzić sobie z prawdziwą obserwacją. Jeszcze raz jednak zaznaczam, że wszystkie opisane powyżej kryteria po pierwszym czytaniu mogą wydawać się niezmiernie trudne, w rzeczywistości jednak wcale takie nie są. Postarajcie się bardzo uważnie przebrnąć przez opisane w następnym rozdziale przykłady, a potem ponownie przeczytajcie ten poradnik, a wszystko wyda Wam się o wiele łatwiejsze niż na początku.