jueves, 23 de julio de 2009

Meteoro (astronomía)

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En las noches claras se observa que en forma repentina un punto evemente brillante del cielo se desplaza rápidamente; en pocos segundos desaparece de la visión: son las llamadas estrellas fugaces o meteoros.
Se trata de partículas de polvo de muy pequeño tamaño que al penetrar en la atmósfera terrestre, se queman rápidamente por el roce con os gases de la misma, lo que sucede a una altura entre 60 y 120 km. Algunos meteoros, aquellos de mayores imensiones y pesos apreciables, son más brillantes y llegan a describir más largas trayectorias, mostrándose por más tiempo. En una noche despejada y alejado de la iluminación de las ciudades se pueden observar una media docena por hora. Al final de la noche se alcanzan a ver más meteoros que al comienzo

Pero hay épocas del año en que desde un cierto lugar de la Tierra, el cielo se llena de meteoros formando verdaderas "lluvias de estrellas fugaces", las que suelen durar unas horas o bien unos días. Por un efecto de perspectiva, para el observador terrestre, todos los meteoros de una lluvia parecen emerger de un único sitio del cielo, llamado "punto radiante".

Las lluvias de meteoros reciben el nombre de la constelación donde aparece el mencionado punto radiante. Por ejemplo, las Leónidas es una lluvia de estrellas que ocurre hacia la constelación de Leo; este fenómeno aparece todos los años en la misma fecha, a mediados de Noviembre, aunque resulta particularmente abundante en meteoros cada 33 años. El 13 de noviembre de 1833 se produjo una de las lluvias más espectaculares de la época moderna: se observón unas 200.000 estrellas fugaces por hora.

Se ha acumulado evidencia de que estas lluvias se vinculan con los restos de cometas. Es decir, al aproximarse los cometas al Sol se han desintegrado, dejando parte de su polvo en forma de una tenue nube de partículas.

Ese polvo describe una trayectoria alrededor del Sol de la misma manera que los planetas, y por lo tanto también se lo considera miembro del Sistema Solar. Cuando la Tierra atraviesa la región de la nube de polvo, las partículas caen en la atmósfera provocando esa enorme cantidad de estrellas fugaces. Debido al movimiento periódico de la Tierra alrededor del Sol, el encuentro con la nube y las consecuentes lluvias de estrellas, suceden aproximadamente en la misma fecha de cada año.

Por otra parte, en raras ocasiones, al penetrar en la atmósfera y antes de impactar contra el suelo, también se observa que los meteoros explotan y resultan tan brillantes como, por ejemplo, la Luna Llena. En oportunidades, si son espectacularmente brillantes, se los puede ver durante el día; a veces aparece un meteoro que en su trayectoria en el cielo deja una estela brillante y que al desintegrarse puede producir fuertes ruidos: cuando sucede un fenómeno como éste, a dicho meteoro se lo denomina bólido. Si además los meteoros son lo suficientemente grandes, antes de quemarse totalmente atravesando la atmósfera pueden llegar a impactar la superficie terrestre: entonces se los denomina meteoritos.

Si se trata de rocas de grandes dimensiones (fragmentos de asteroides o núcleos de cometas), en el choque pueden producir un cráter de impacto. Algunos de éstos cráteres se pueden advertir en la superficie terrestre, aunque muy afectados por la erosión. Se conocen unos 160 cráteres en toda la tierra. Se puede mencionar, como ejemplo, que en el año 1908 un meteoro aparentemente de grandes dimensiones produjo daños considerables en una extensa región deshabitada de Siberia (Rusia). En Arizona (USA) se halla un cráter de unos 1.200 m de diámetro y profundidad de 175 m, posiblemente producido por el choque de un trozo de asteroide, hace 50.000 años.Se ha estimado que el diámetro de un crater producido por un meteoro es alrededor de 10 veces el diámetro del meteoro que impacta.

Los meteoritos recogidos en la superficie terrestre son de los tipos: rocosos y metálicos. Los rocosos (más abundantes) son difíciles de reconocer por su similitud con las piedras terrestres, y por lo tanto deben ser recogidos inmediatamente a su caída. Por su parte, los metálicos, al estar constituidos por hierro en un grado de extrema pureza, resultan más fáciles de identificar. Son relativamente fáciles de ubicar en los desiertos, ventisqueros y regiones polares.

Es posible determinar la edad de los meteoritos por métodos radioactivos de datación, encontrándose que es de unos 4.500 millones de años; una edad similar a la de la Tierra y a la de las rocas lunares. Por lo tanto, se estima que los meteoritos son, cuerpos que se formaron al mismo tiempo que el Sol y su sistema planetario.

Pero en el cielo nocturno todavía hay otros fenómenos involucrados con el polvo meteorítico presente en el camino de la Tierra alrededor del Sol.

Un fenómeno interesante se observa desde lugares donde la luz artificial no moleste la visión; se percibe, sobre la dirección en que se mueve el Sol y poco antes de su salida (o poco después de su puesta) una banda luminosa denominada luz zodiacal.

La luz zodiacal (ques e observa en la región del Zodíaco) se produce como resultado del reflejo de la luz solar en las partículas de polvo que se encuentran esparcidas entre el Sol y nuestro planeta. La alta densidad de polvo y la capacidad de reflexión del mismo hacen que ese reflejo sea observable, bajo ciertas condiciones, desde la superficie de la Tierra

Meteoro, en su uso astronómico, es un concepto que se reserva para distinguir el fenómeno luminoso que se produce al atravesar un meteoroide nuestra atmósfera. Es sinónimo de estrella fugaz, término impropio, ya que no se trata de estrellas que se desprendan de la bóveda celeste.

Otros términos utilizados, como bólido y aerolito son también bastante imprecisos y se prestan a confusión. La terminología adoptada en nuestros días es sencilla y precisa y sólo comprende tres términos: meteoroides, meteoros y meteoritos; donde:

  • Meteoroide: son partículas de polvo y hielo o rocas de hasta decenas de metros que se encuentran en el espacio producto del paso de algún cometa o restos de la formación del Sistema Solar.
  • Meteoro: es un fenómeno luminoso producido en la alta atmósfera por la energía de los meteoroides interceptados por la órbita de la Tierra.
  • Meteorito: son los meteoroides que alcanzan la superficie de la Tierra debido a que no se desintegran por completo en la atmósfera.

La aparición de meteoros es un hecho muy frecuente y algunos son tan espectaculares que pueden observarse a simple vista. En una noche oscura y despejada se pueden detectar sin ayuda de instrumentos hasta 10 meteoros por hora, pero a intervalos irregulares (pueden pasar diez o veinte minutos sin que observe ninguno); sin embargo, en las épocas denominadas de lluvia de estrellas se llegan a observar de 10 a 60 por hora (uno cada minuto). La contaminación lumínica hace que en las ciudades sea muy difícil disfrutar de este tipo de observaciones.

Más raro es un fenómeno más deslumbrante: el de un bólido (meteoros de magnitud inferior a -3). Atraviesan rápidamente el cielo, dejan tras sí una estela luminosa y a veces estallan con un ruido análogo al de un disparo de artillería.

No todas las noches del año son igual de intensas en cuanto a meteoros. Las fechas más notables tienen lugar aproximadamente el 12 de agosto (Perseidas) y el 13 de diciembre las Gemínidas. Cada cierto número de años se repiten lluvias excepcionales en tasa de meteoros visibles por hora, como las Leónidas de 1966 y 1999.

Se ha comprobado que las trayectorias de las diferentes estrellas fugaces parecen provenir de un mismo lugar de la esfera celeste, punto al que se da el nombre de radiante. Es un efecto de perspectiva, pues todos van paralelos, pero igual que las vías del tren, parecen converger hacia el infinito.

Las lluvias de meteoros más importantes llevan el nombre de las constelaciones en que se encuentra el radiante, al que se añade la letra griega de la estrella más próxima. Así, por ejemplo, tenemos las Líridas, las Perseidas, las Leónidas, las gamma Acuáridas.

Un meteoroide que no se consume en su paso por la atmósfera (fase en la que es visible como meteoro) y llega a estrellarse en la superficie terrestre, dada su energía, puede producir un cráter de impacto. El material fundido terrestre que se esparce de tal cráter puede enfriarse y solidificarse en un objeto conocido como tectita. Los fragmentos del cuerpo extraterrestre se denominan meteoritos.

Las partículas de polvo de meteoro dejadas por meteoroides en caída pueden persistir en la atmósfera hasta algunos meses. Estas partículas pueden afectar el clima, ya sea por dispersar radiación electromagnética o por catalizar reacciones químicas en la atmósfera superior.

Trayectoria

El origen extraterrestre de los meteoros no fue demostrado hasta 1800, cuando dos estudiantes alemanes calcularon la altura a la que aparecen en la atmósfera. El primer punto a examinar en el estudio de las estrellas fugaces es ver cómo se calcula la altura a que se las observa. Para ello se colocan dos observadores en lugares situados más de treinta kilómetros de separación anotando cada uno la trayectoria de la estrella fugaz en relación con las constelaciones y fijando su posición aparente en una carta celeste. Debido a un efecto de perspectiva, las trayectorias no coincidirán y el cálculo permitirá conocer la altura del meteorito en función de la desviación de las dos trayectorias aparentes. Por término medio, esta altura resulta ser de unos 100 km al aparecer el meteoro y 50 en el instante en que desaparece, después de haber recorrido incluso más 300 km. Su desaparición tiene lugar a alturas tanto más bajas cuanto mayor es el meteoroide. No obstante, cuando éste es lo suficientemente grande como para llegar al suelo, su velocidad disminuye debido al rozamiento con las densas capas de la atmósfera inferior, y la luz que lo envuelve se extingue a algunos kilómetros de altura. Al llegar al suelo, si su volumen es suficientemente grande, puede dar lugar a una explosión a causa de la compresión brusca del aire.

En general, la aparición acostumbra a ser muy breve. De unos segundos 3 a 5 por término medio las más brillantes hasta una fracción de segundo las más débiles. Si el meteoro es muy grande, puede seguirse su trayectoria durante un espacio de tiempo algo mayor, inferior siempre a los 20 segundos. Por otra parte la estrella fugaz es como una estrella luminosa que puede salir en cualquier momento del día, en su mayor parte en la noche, con tal rápidez que es muy posible verlo a simple vista

Distribución horaria

Se ha comprobado que los meteoros visibles en el transcurso de una misma noche van siendo más numerosos a medida que avanza la noche, siendo la media horaria de las seis de la mañana doble que a las 18. Admitiendo que los meteoros proceden de todos los lugares del espacio, la Tierra sólo recibirá los que van a su encuentro, mientras que por la mañana encontrará todos aquéllos que halla en su camino. Además, los meteoros de la tarde son menos veloces que los de la mañana. En efecto, suponiendo que un corpúsculo a una velocidad parabólica de 42 km/s encuentra a la Tierra por la tarde, teniendo la Tierra, como sabemos, una velocidad de 30 km por segundo, la velocidad resultante será de 42-30= 12 km/s, mientras que por la mañana será de 42+30= 72 km/s. Aunque, en realidad, estos números deben modificarse por efecto de la atracción terrestre.

Al penetrar en la atmósfera terrestre, su energía cinética se transforma en calor por rozamiento y el material meteórico sublima, dando lugar al fenómeno luminoso que conocemos como estrella fugaz, y que representa un 1% de la energía inicial del meteoroide.

Rutas de ionización

Durante la entrada de un meteoroide en la atmósfera superior se crea una ruta de ionización, donde las moléculas de la atmósfera superior son ionizadas por el paso del meteoro. Tales rutas de ionización pueden durar hasta 45 minutos en cada ocasión. Constantemente están entrando meteoroides del tamaño de pequeños granos de arena, y por lo tanto, se pueden encontrar más o menos constantemente las rutas de ionización. Cuando las ondas de radio son rebotadas por estas rutas, se llama una "comunicación cortada por meteoro" o "dispersión de meteoro".

La dispersión de meteoros se ha usado para asegurar la implementación de sistemas militares experimentales de comunicación. La idea básica de este sistema es que una ruta de ionización actué como un espejo para las ondas de radio, las cuales podrán ser rebotadas en la ruta. La seguridad se dará por el hecho de que sólo receptores en una posición correcta podrán recibir la información del transmisor, al igual que con un espejo real, lo que se pueda percibir en la reflexión dependerá en la posición que se tenga respecto al espejo. Debido a la esporádica naturaleza de la entrada de meteoros, tales sistemas están limitados a cortos rangos de datos, típicamente de 459600 baud.

Los operadores de radio amateur utilizan la comunicación dispersa por meteoros en las bandas VHF. La información de Snowpack de las montañas Sierra Nevada en California se transmite desde sitios remotos vía ionización atmósferica de los meteoros.

Los radares de meteoros pueden medir la densidad atmosférica y los vientos al estimar la proporción de decaimiento y transición Doppler de un sendero del meteoro.

Los grandes meteoroides pueden dejar tras de si largas rutas de ionización, las cuales interactúan con el campo magnético de la Tierra. Se pueden liberar megavatios de energía electromagnética cuando la ruta se disipa, con un pico en el espectro de energía en las frecuencias de audio. Curiosamente, aunque las ondas son electromagnéticas, estas pueden ser escuchadas: son suficientemente poderosas para hacer vibrar el pasto, vidrios, cabello, los oídos y otros materiales. Es lo que se conoce con fenómeno electrofónico asociado al paso de grandes bólidos.

Origen: los cometas

Los enjambres de meteoros están asociados a los cometas. Después de la gran lluvia con radiante en la constelación del León (Leónidas) de 1833, Olmsted y Twlning, de Newhaven, reconocieron (1834) que la existencia de un radiante podía explicarse suponiendo que un enjambre de corpúsculos se movía alrededor del Sol en una órbita regular, análoga a la de un cometa, y que esta órbita era atravesada por la Tierra.

En 1861, Kirkwood afirmó que estos corpúsculos eran restos de los cometas. Urbain Le Verrier publicó la órbita de los meteoros de noviembre, las Leónidas, y cuando Theodor von Oppolzer examinó la órbita del cometa 55P/Tempel-Tuttle de 1866 (1866 I) se hizo evidente la identidad de ambas trayectorias.

También en 1861, Schiaparelli demostró que las Perseidas del mes de agosto seguían la órbita del hermoso cometa Swift-Tuttle de 1862 (1862 III. Galle y Weiss demostraron que las Líridas del 19 de abril recorren la misma ruta que el cometa de Thatcher (1861 I). Finalmente, se demostró que las Acuáridas del 30 de abril se encontraban en la misma órbita del cometa 1P/Halley y que las Andromédidas del 27 de noviembre proviene del cometa de Biela(1852 III) - de aquí el nombre de Biélidas - que se rompió en dos pedazos en 1845 y desapareció después de su regreso en 1852. Más recientemente se ha comprobado que la hermosa lluvia de estrellas Dracónidas del 9 de octubre de 1933 estaba relacionada con el cometa Giacobini-Zinner (1933 III), por lo que también se las denomina Giacobínidas.

Mecanismos de formación

Las Leónidas, las Perseidas y las Líridas han sido observadas centenares de años antes de que fuera descubierto el cometa en que están asociadas. Con la hipótesis del núcleo congelado de Fred Whipple se pudo producir una disgregación lenta del núcleo del cometa. Pero, ¿es ello suficiente para explicar el inmenso número de meteoros, que se deducen de las observaciones?

La causa de que los enjambres estén más o menos alargados y difusos está en que los corpúsculos que los constituyen se extienden por grandes espacios. Así, por ejemplo, el enjambre de las Perseidas dura 12 días, por lo menos, durante los cuales la Tierra recorre 30 millones de kilómetros. J.-G. Porter calculó que la anchura del anillo debe sobrepasar los 7 millones de km. Las distancias de los córpusculos al Sol están lejos de ser iguales y, en consecuencia, la duración de sus revoluciones alrededor del Sol, con arreglo a las leyes de Kepler, son diferentes. El enjambre, según esto, se dispersará a lo largo de toda la órbita y con el tiempo acabará por formar un anillo de corpúsculos en el cual los elementos más rápidos alcanzarán a los más lentos; como los corredores en una pista, que si a la partida forman un solo pelotón, luego, poco a poco, los más veloces alcanzan a los últimos al ganarles una vuelta. De esta manera se explica que se puedan encontrar meteoros lo mismo antes que después del paso de un cometa.

Cada año, al llegar la Tierra por la misma fecha al punto de intersección de su órbita con la del enjambre, es decir, a su nodo ascendente o descendente, encuentra meteoroides. Si el enjambre es viejo, sus elementos habrán tenido tiempo de dispersarse a lo largo de la órbita y cada año tendrá lugar una lluvia análoga a las anteriores, como ocurre con las Leónidas; por el contrario, si el enjambre es joven, de reciente formación, se presentará en bloque compacto y solamente habrá una lluvia de estrellas en caso de encontrarse el enjambre y la Tierra en el mismo punto, lo que puede ocurrir muy de tarde en tarde si los períodos de revolución del enjambre y la Tierra no son conmensurables.

El mismo enjambre puede ser más o menos ancho y su órbita más o menos inclinada respecto al plano de la eclíptica. La Tierra tardará algunas horas, algunos días, o algunos meses, como ocurre con las e Ariétidas, en atravesarlo. Los meteoros están entonces muy esparcidos y pasan muchos días sin que se encuentre el radiante.

Las irregularidades anuales también tienen otra causa: el enjambre sufre la atracción de los planetas por los que pasa cerca y ello hace que cambie su órbita, la duración de su revolución y la distancia de los nodos a la órbita terrestre; cambios que a menudo son lo bastante importantes para que al llegar nuestro planeta en la trayectoria del enjambre solamente encuentre los elementos marginales, poco numerosos, o pase fuera del anillo corpuscular. No hay que sorprenderse, pues, de las grandes variaciones que a veces se observan de un año al siguiente. Así ocurre que un radiante rico en el pasado, hoy sólo dé algunos meteoros o se haya extinguido; por el contrario, también puede ocurrir que otro radiante, habitualmente pobre, nos reserve la sorpresa de una abundante lluvia meteórica.

Sí bien es relativamente fácil trazar un catálogo de los radiantes conocidos, apenas es posible confeccionar uno en que prevea con certeza las grandes apariciones de meteoros, dado que un enjambre alargado presenta regiones irregulares y de desigual densidad que cambian con el transcurso de los años. Camille Flammarion indicaba a principios del siglo XX: "El problema está, pues, lejos de poderse dar por resuelto". No obstante la teoría de David Asher y Robert McNaught, que fija su atención en la órbita de los meteoros más que en la de los cometas que los generan puede dar buenas predicciones.

De entre los más importantes, sólamente hay unos pocos cuya actividad se remonta a un pasado lejano. Las Leónidas, por ejemplo, han sido señaladas desde 902; las Perseidas desde 865 y las Lírídas desde el siglo V a. C..

Los corpúsculos esporádicos que se hacen visibles a su encuentro con la Tierra, a razón de 20 millones por día durante todo el año, están separados, por término medio, 260 km uno de otro, según los cálculos de Porter. En las Perseídas, esta distancia se reduce a 120 km, y en la gran lluvia de las Leónidas que tuvo efecto en 1853, en que la media horaria fue de 35.000, la separación de las partículas era del orden de los 15 a los 30 km. Como vemos, la distancia que separa a los corpúsculos es mucha, y el enjambre más compacto no puede compararse con el núcleo de un cometa.

Es posible recoger residuos de estrellas fugaces: basta fundir nieve de montañas poco holladas por el hombre y que haya permanecido en ellas el mayor tiempo posible. Después de filtrar el agua resultante, en el filtro quedan pequeñas partículas, generalmente férreas, separables por un simple imán. Se han de observar con una potente lupa, pues sus dimensiones son inferiores a 0,1 mm.

De día hay meteoros pero es difícil su observación. Sólo son detectables con técnicas de radioastronomía ya que las partículas que penetran a gran velocidad ionizan los átomos de la atmósfera. Estos trayectos ocupados por iones reflejan las ondas del radar detectando así la presencia diurna de meteoros.

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