Opracował: dr Grzegorz Duniec, prof. Mariusz Figurski, mgr Robert Przyłuski

                W nocy z 12 na 13 sierpnia 2022 roku wszystkich miłośników astronomii czeka piękny spektakl na niebie. Jeśli pogoda dopisze będzie można podziwiać piękne maksimum roju Perseidów, zwanych również Łzami św. Wawrzyńca.

Jaka jest różnica pomiędzy meteoroidem, a meteorem.

                Meteoroidy to obiekty skalne, które powstają albo w wyniku zderzeń planetoid z pasa między Marsem i Jowiszem, albo w wyniku rozpadu komet przelatujących blisko Słońca.

https://www.rmg.co.uk/stories/topics/perseid-meteor-shower-guide-uk-when-where-to-see?wvideo=qj619lqiya

                W ciągu 4 miliardów lat historii Układu Słonecznego przestrzeń między planetami została oczyszczona z pierwotnego materiału planetarnego, dlatego na szczęcie obserwujemy niewiele zderzeń planetoid z planetami. Jednak w przestrzeni kosmicznej są obiekty, które regularnie uzupełniają materiał skalny w przestrzeni międzyplanetarnej. Tymi obiektami są komety, wyglądające jak zamrożone kule brudnego lodu, gdy znajdują się daleko od Słońca. Komety poruszają się po orbitach eliptycznych o dużym mimośrodzie. Kiedy obiekt kometarny zbliży się na niewielką odległość od naszej Gwiazdy, ciepło i promieniowanie słoneczne odparowuje lód z jej powierzchni tworząc świecący warkocz jonowy na niebie. Uwalnia ono również cząsteczki pyłu uwięzione w lodzie, generując drugi warkocz pyłowy, odbijający światło słoneczne. Uwolnione w nim cząstki pyłu pozostają rozsiane wzdłuż trajektorii komety. Jeśli orbita komety przecina ziemską, nasza planeta będzie napotykać cząstki w tym samym czasie każdego roku. Wejście meteoroidu w atmosferę ziemską wywołuje piękne zjawisko optyczne, które nazywamy meteorem, a potocznie spadającymi gwiazdami. Dolna granica masy wywołującej efekty optyczne w atmosferze to obiekt o masie 1 grama. Chociaż meteory mogą pojawić się w dowolnym miejscu na niebie, jeśli prześledzimy ich trajektorie, meteory w każdym deszczu wydają się „padać” z tego samego regionu sfery niebieskiej zwanej radiantem, który jest efektem skrótu perspektywicznego, któremu ulega strumień meteorów widziany z Ziemi. W rzeczywistości ich tory są niemal prostoliniowe. Deszcze meteorów zostały nazwane na cześć gwiazdozbiorów, w których znajdują się ich radianty. Na przykład radiant deszczu meteorów zwanych Leonidami znajduje się w konstelacji Lwa. Deszcz meteorów Perseidów został tak nazwany, ponieważ meteory wydają się spadać z punktu w gwiazdozbiorze Perseusza.

Fizyka ruchu meteoroidów w atmosferze, mechanizm powstawania meteorów

                Meteoroid wpada do atmosfery z dużą ponaddźwiękową prędkością. Średnia prędkość meteoroidu względem Ziemi wynosi średnio w granicach 10-70 km/s. Przelot meteoroidu przez powłokę atmosfery trwa bardzo krótko, zaledwie kilka sekund, zatem przewodnictwo cieplne może zostać zaniedbane. Obiekt skalny napotykając ośrodek gazowy doznaje oddziaływania oporu aerodynamicznego ze strony atmosfery. Jego prędkość z czasem zmniejsza się, a jego energia kinetyczna jest zamieniona na energię cieplną obiektu. Wskutek czego meteoroid rozgrzewa się do wysokich temperatur rzędu 3000K.

                Wzrost temperatury powierzchni meteoroidu powoduje, że jego powierzchnia zaczyna się topić i częściowo zamienia się w gaz. Cząsteczki gazu, poruszają się z dużymi prędkościami. Na swojej trajektorii ruchu napotykają cząsteczki atmosfery ziemskiej. W wyniku zderzenia część cząstek ulegnie jonizacji, a część zostanie wzbudzona. Stan wzbudzenia trwa jednak bardzo krótko, zaledwie os kilku sekund do kilku minut i wzbudzone atomy powracają do stanu podstawowego. Przeskakującym elektronom na niższą powłokę towarzyszy emisja fotonu o długości fali w zakresie widma światła widzialnego natomiast obserwator spostrzeże za poruszającym się obiektem w atmosferze zanikający ślad, który jest właśnie zjawiskiem spadającej gwiazdy. Duża ilość spadających gwiazd nierzadko tworzy efektowne deszcze meteorytów. Najjaśniejsze meteory, których jasność jest większa od jasności planety Wenus (-4^m), nazywamy bolidami.

Jak powstają meteoryty

                Niektóre meteoroidy, które przetrwają podróż przez atmosferę docierają do powierzchni Ziemi zderzając się z nią. Uderzenie pędzącego obiektu o powierzchnię Ziemi powoduje powstanie krateru. Docierające meteoroidy do powierzchni Ziemi nazywamy meteorytami. Dużym zaskoczeniem dla świadków tego wydarzenia może być pojawiający się na jego powierzchni szron mimo, że podczas ruchu przez atmosferę ziemską jego powierzchnia rozgrzała się do wysokiej temperatury. Otóż powierzchnia obiektu się rozgrzewała w trakcie ruchu w atmosferze, czas lotu w atmosferze jest na tyle krótki, że wnętrze meteoroidu nie było wstanie się ogrzać, zatem wnętrze obiektu posiada temperaturę przestrzeni kosmicznej. Po dotarciu do powierzchni ziemi powierzchnia meteoroidu bardzo szybka ochładza się, a przylegająca warstwa powietrza ulega izobarycznemu ochłodzeniu osiągając stan przesycenia. Nadmiar pary wodnej osiada w postaci szronu na jego powierzchni.

Budowa meteoroidów

Meteoroidy to niewielkie obiekty znajdujące się w przestrzeni kosmicznej. Bryły materii pochodzą z rozpadu planetoid spowodowanym kolizją obiektów lub stanowią materiał kometarny będący luźnym zlepkiem lodu i śniegu. Poniżej przedstawiona została klasyfikacja i budowa meteorytów, czyli obiektów docierających do powierzchni Ziemi.

a) Żelazne, składające się z dwóch metali, żelaza i niklu, których ilość w przestrzeni kosmicznej jest zbliżona. Mogą one również zawierać minerały, takie jak na przykład troilit, czyli niemagnetyczny siarczek żelaza. Takie meteoroidy powstają w wyniku fragmentacji asteroid.

b) Kamienne, dzielone na chondryty i achondryty. Podział kamiennych meteorodiów jest związany z ich formowaniem się: achondryty to skały magmowe powstałe w wyniku przetopienia. Przypominają one skały znajdujące się na ziemi. Chondryty to skały powstałe w wyniku akumulacji materiału w pierwotnej mgławicy słonecznej. Ich skład chemiczny nie jest podobny do skał występujących na Ziemi, ponieważ charakteryzują się występowaniem chondrul – milimetrowych osobnych ziaren (chondros – ziarno z greckiego) powstałych poprzez bardzo szybkie stygnięcie kamieni krzemianowych. To właśnie chondryty najczęściej spadają na powierzchnię naszej planety – aż 85% meteorytów należy do tej grupy. Bardzo ważną podgrupą chondrytów są chondryty węglowe. Jak nazwa wskazuje zawierają one więcej węgla od pozostałych, a ich całościowy skład jest bardzo podobny do składu pierwotnej materii mgławicy słonecznej. Chociaż skład chemiczny chondrytów jest zbliżony do składu chemicznego pierwotnej materii Układu Słonecznego to węglowe chondryty powstały w najchłodniejszych warunkach i są wykorzystywane do tworzenia diagramów korelacji zawartości pierwiastków w składzie chemicznym Słońca i meteoroidów.

c) Żelazno kamienne (stony irons) – mieszanka skał i metali, bardzo rzadka grupa meteoroidów. Zaledwie 1% meteorytów należy do tej grupy. Powstają one podobnie jak żelazne, choć mogą tworzyć się również na skutek zderzeń asteroid. Zarówno te, jak i żelazne mogą dać badaczom wskazówki odnośnie składu chemicznego głębokiego wnętrza naszej planety, choć ze względu na różnice rozmiarów planet i asteroid z których powstały, nie należy tych podobieństw wyolbrzymiać.

Pochodzenie Perseidów

                Perseidy związane są z dość dużą kometą o nazwie 109P/Swift-Tuttle.

https://www.meteorshowers.org/

Kometa okrążała Słońce mniej więcej co 133 lata. Odkrywcą jej był Lewis Swift z Marathon który, używając 11-centymetrowego refraktora odkrył ją 16 lipca 1862 roku. Faktu odkrycia nie zgłosił od razu, wierząc, że obserwował znaną kometę Schmidta, która została znaleziona dwa tygodnie wcześniej. Trzy dni później zaobserwował ją również Horace Tuttle w Obserwatorium Harvarda. Naukowcy obliczyli, że kometa powróci w pobliże Słońca za około 120 lat, czyli w 1982 roku. Astronomowie i pasjonaci astronomii wyczekiwali z niecierpliwością na pojawienie się komety, ale się nie pojawiła. Astronom Brian Marsden ponownie przeanalizował wcześniejsze obserwacje i skorygował obliczenia wyznaczając nowe elementy orbitalne i efemerydy, uzyskując nowy okres obiegu wokół Słońca wynoszący około 130 lat, co oznaczało jej powrót dopiero w 1992 roku. Japoński astronom amator i łowca komet Tsuruhiko Kiuchi 26 września 1992 roku, zaobserwował kometę na wieczornym niebie, na północ od konstelacji Wielkiego Wozu. Wiedząc, gdzie szukać, zaobserwował tę kometę 16 godzin później w doniesieniu do przewidywanego czasu i oszacował jej jasność, która była pięć razy jaśniejsza niż w pierwotnie szacowano. Następnie Gary Kronk zasugerował, że komety zaobserwowane w 69 roku n.e. i 188 p.n.e. były również pojawieniem się tej samej komety, co zostało potwierdzone teoretycznie. Obecnie kometa znajduje się około 35 stopni na południe i około 42 jednostki astronomiczne od Słońca. Nie jest widoczna w żadnym teleskopie, ale będzie widoczna we wszystkich teleskopach, lornetkach i gołym okiem, gdy powróci w pobliże Słońca w 2126 roku.

Tegoroczne obserwacje

                W tym roku Perseidy są obserwowane już od 17 lipca  i miłośnicy astronomii będą mogli je podziwiać aż do 24 sierpnia. Jeden lub dwa meteory na godzinę można było zobaczyć na początku tego okresu, następnie liczba wzrasta do około pięciu, dziesięciu na godzinę na początku sierpnia. Maksimum przypadnie na noc z 12 na 13 sierpnia o godz. 3 UTC, a liczba obserwowanych meteorów wyniesie do 6-15  w czasie 2-3 minut.

Prognozowana aktywność to około 100 ZHR. Prędkość poszczególnych obiektów skalnych w atmosferze wynosić będzie około 59 km/h. Obserwując rój możemy spostrzec, że padają one pęczkami po.  Średnia liczba meteorów w ciągu godziny to około 80. Współrzędne radiantu to: α=48°, δ=+58°. W Polsce maksimum roju będzie obserwowane tuż przed wschodem Słońca.

https://www.skyatnightmagazine.com/advice/skills/perseid-meteor-shower-how-to-see-it/

W tym roku będzie trudno zaobserwować kilkadziesiąt meteorów w ciągu godziny, a powodem będzie świecący Księżyc ,dobę po pełni, będący fazie Księżyca garbatego ubywającego.

Kilka ciekawostek związanych z deszczem meteorytów Perseidów

                Nazywają się Perseidami, ponieważ meteory wydają się pochodzić z konstelacji Perseusza. Jednak w rzeczywistości są one spowodowane zderzeniami atmosfery Ziemi z gruzami pozostawionymi przez kometę Swift-Tuttle .

                Perseidy były obserwowane od tysięcy lat, ale to Giovanni Schiaparelli w 1862 roku zdał sobie sprawę z powiązania komet z deszczami meteorów.

                Średnia prędkość meteorów z roju Perseidów wynosi 58 kilometrów na sekundę (to 208526 kilometrów na godzinę!). Powietrze przed meteorem jest zgniecione i podgrzane do tysięcy stopni Celsjusza. Mniejsze meteory odparowują i zostawiają jasny ślad, ale większe meteory mogą eksplodować jako kule ognia lub dotrzeć do powierzchni Ziemi.

                Perseusz był greckim bohaterem, który ściął głowę Meduzy, a później poślubił Andromedę. Mieli razem dziewięcioro dzieci, a słowo „Perseids” pochodzi od greckiego słowa „Perseides”, które odnosi się do ich potomków.

Prognoza pogody na noc z 12 na 13 sierpnia 2022 roku.

                Pogodę w Polsce kształtuje układ wysokiego ciśnienia. W południowo-wschodnim rejon kraju zaznacza się wpływ linii zbieżności, która przynosi zachmurzenie chmurami Cumulonimbus capillatus, których wierzchołki osiągają wysokość około 8 km, opady przelotne deszczu oraz burze.

W nocy w Polsce południowej spodziewane są opady przelotne deszczu, możliwe są również burze. Poniżej przedstawiono numeryczną prognozę pola opadów – kilka scenariuszy, z kilku numerycznych modeli meteorologicznych, a także szczegółową prognozę numeryczną pól zachmurzenia chmurami piętra niskiego, średniego oraz wysokiego.