Jesteś tutaj

Jak wyznaczyć trajektorię meteoru za pomocą youtube?

15 lutego 2013 nad południowym Uralem w Rosji, w okolicach miejscowości Czelabińsk spadł 15-metrowy meteor1Kilkanaście godzin później w pobliżu Ziemi przeleciała planetoida 2012 DA14, której przelot był przewidziany i zapowiadany przez naukowców. W mediach zasugerowano, że być może te dwa zdarzenia są ze sobą powiązane (np. meteor, który spadł na Ziemię, mógł być odłamkiem planetoidy). Jak jednak potem oznajmiło NASA, przelot planetoidy 2012 DA14 nie był w żaden sposób powiązany z upadkiem czelabińskiego meteoru. No dobrze, ale skąd oni to wiedzą?

Otóż wszystko sprowadza się do przewidzenia trajektorii  (toru ruchu) obu obiektów i porównania ich. NASA już od dawna obserwowała obiekt 2012 DA14 i dokładnie wyznaczyła jego trajektorię2, dzięki czemu było wiadomo, że na pewno nie uderzy on w Ziemię, a jedynie "muśnie" naszą atmosferę. Swoją drogą było to największe obserwowane do tej pory zbliżenie się tak dużego obiektu astronomicznego do Ziemi - 1/10 odległości Ziemia-Księżyc, czyli bliżej niż nasze satelity geostacjonarne. Sam czelabiński meteor był około 3 razy mniejszy od asteroidy. Średnica  2012 DA14 wynosi około 45 m, a według szacunków NASA czelabiński meteor miał tylko 15-17 m przed wejściem w atmosferę. Czyniło go to praktycznie niemożliwym do wykrycia przez nasze teleskopy, póki nie zaczął się spalać w atmosferze ziemskiej. W tym momencie warto by się dowiedzieć, jak w ogóle wyznacza się trajektorie dowolnych obiektow i dlaczego astronomowie potrafią tak dokładnie je przewidzieć.

Wyznaczanie trajektorii obiektu astronomicznego

Aby wyznaczyć trajektorię jednego obiektu przyciąganego grawitacyjnie przez drugi (np. asteroida przyciągana przez Ziemię), trzeba posiadać co najmniej (i to jest warunek konieczny) trzy obserwacje tego obiektu, czyli trzy pozycje (współrzędne położenia) plus dokładny czas wyznaczenia każdej pozycji. Oczywiście im więcej tym lepiej - poprawia to dokładność. Astronomowie zrobili ogromną ilość obserwacji planetoidy 2012 DA14 dzięki czemu, bardzo dokładnie wyznaczyli jej tor ruchu i mieli pewność, że nie uderzy w Ziemię. Ale dlaczego potrzebne są akurat minimum trzy obserwacje, a nie np. dwie lub jedna? Bo tyle właśnie potrzeba, żeby rozwiązać tzw. problem Keplera, czyli policzyć po jakich torach według klasycznego prawa ciążenia i zasad dynamiki Newtona poruszają się dwa ciała niebieskie przyciągające się grawitacyjnie, jeśli nie znamy ich prędkości początkowych, a jedynie pozycje i czasy obserwacji.

Pomocne (nie)naukowe źródła informacji

Skoro czelabiński meteor nie był śledzony wcześniej i dostrzeżono go dopiero w atmosferze, czy możliwe jest odtworzenie toru po jakim poruszał się w Układzie Słonecznym? Okazuje się, że tak, ponieważ jego upadek i wybuch w atmosferze został udokumentwowany, jak nigdy wcześniej żaden tego typu. Na youtube jest dostępnych mnóstwo filmików z tego wydarzenia zrobionych amatorskimi kamerami oraz kamerkami Google Earth. Astronom amator Stefan Geens na swoim blogu przedstawił metodę, którą później naukowcy Jorge I. Zuluaga i Ignacio Ferrin z Medellin w Kolumbi zaadaptowali do wyznaczenia trzech pozycji meteoru i opublikowali pierwszą wstępną rekonstrukcję jego orbity3.

Astronomowie, po pierwsze, przeanalizowali cienie jakie rzucały oświetlane przez rozbłyskujący bolid lampy uliczne zarejestrowane przez kamery internetowe google’a, tak jak to zasugerował Stefan na swoim blogu.

gif-animation-small

Po drugie, wzięli pod rozwagę informacje pochodzące od naocznych świadków z miejscowości Korkin na temat tego, że meteor przelatując nad ich głowami znajdował się dokładnie w zenicie, co też jest potwierdzone filmem zamieszczonym na youtube.

Dzięki temu zidentyfikowali dwie pozycje: (1) punkt rozbłysku BP, czyli punkt w którym bolid zaczyna świecić mocniej niż Słońce oraz (2) punkt fragmentacji FP, czyli punkt kiedy meteor się rozpada. Jak jednak dowiedzieliśmy się wcześniej, dwa punkty to za mało, aby ustalić trajektorię obiektu, potrzebny jest jeszcze trzeci. Ten ostatni dopełniający dzieła punkt, to miejsce uderzenia największego odłamka meteoru w ziemię L. Wpadł on do jeziora Czebakul i zostawił po sobie ślad w postaci ogromnego przerębla. Zebrane informacje przedstawia poniższy rysunek pochodzący z omawianej publikacji.

Trzy pozycje meteoru, BP - punkt rozbłysku, FP - punkt fragmentacji, L - impakt (uderzenie) w jezioro. Dodatkowo, C to Czelabińsk a K to miejścowość Korkin.

Ostatecznie naukowcy wyliczając z tych danych wstępną trajektorię bolidu otrzymują jego orbitę na trzy lata wstecz, co przedstawia poniższa animacja. 

 

Jako ciekawostkę dodam, iż NASA dopiero 1 marca opublikowała pierwsze konkretne informacje na temat trajektorii meteoru, czyli dużo późnej, po tym jak to zrobili astronomowie amatorzy.

Szersze i wciąż aktualizowane informacje na temat wyznaczania orbity meteoru na stronie autorów.

Głowy do góry

Co z tego wynika? Ano to, że nie trzeba być mega mózgiem, czy naukowcem z super narzędziami do obserwacji astronomicznych. Aby uprawiać wartościową naukę, wystarczy pomysł i znajomość prostej geometrii i astronomii - tak jak to zrobił Stefan. Na zakończenie, filmik pokazujący "bardzo entuzjastyczną’" reakcję pewnego Rosjanina na widok rozbłysku spadającego meteoru.  

Życzę wszystkim astro-maniakom, aby ich reakcje na widok astronomicznych zjawisk były nieco bardziej żywiołowe niż tego pana. A warto mieć głowy podniesione do góry, bo już w trakcie powstawania tego fiztaszka w pobliżu Ziemi zjawiła się kolejna planetoida, odkryta 3 marca. Przeleciała ona w odległości do Ziemi wynoszącej 2.5 odległości Ziemia-Księżyc. Maksimalne zbliżenie było w sobotę 9 marca o godzinie 12:09 UT. A już niedługo, bo w drugiej połowie marca 2013, kolejne fascynujące zjawisko, przelot komety Pan-STARRS. Ale o kometach w innym fiztaszku.

Źródla

Tagi: 
astronomia
  • Obrazek użytkownika Tomasz Kazimierczak
    O autorze:

    Tomasz Kazimierczak

    Redaktor działu astro
    Astro-fiztaszkowiec kosmiczny. Już od dziecka wykazywał zainteresowanie do zgłębiania natury Wszechświata. Ta wrodzona ciekawość pchnęła go na studia astronomiczne oraz spowodowała, że kosmologia stała się jego podstawową dziedziną badań. Jednak nie oznacza to, że jego fiztaszki będą związane tylko z tą dziedziną astronomii.

Komentarze

Obrazek użytkownika Krzysiu Jarzyna

Błagam zmień tą trajektorię Da14 na ORBITĘ. Ciała niebieskie poruszają się po orbitach a nie trajektoriach!

Obrazek użytkownika KS

SJP PWN: trajektoria - krzywa, którą zakreśla w przestrzeni poruszający się obiekt (zawiera więc w sobie definicję orbity - przyp. aut.).

Ponadto, w języku polskim, w połączeniu z biernikiem piszemy "tę trajektorię" a nie "tą trajektorię".

Przykładowe źródła:
http://sjp.pwn.pl/slownik/2530271/trajektoria
http://pl.wikipedia.org/wiki/Tor_ruchu
https://en.wikipedia.org/wiki/Trajectory
http://www.merriam-webster.com/dictionary/trajectory

Dodaj komentarz