Як почути метеори

До цього часу метеори реєструвалися або оптичними приладами, або радіолокаторами. А чи не можна «полювати» на метеори з… мікрофоном? Як відомо, при надзвуковому польоті тіла в навколишньому повітрі виникає ударна хвиля – різкий стрибок тиску. Поширюючись в атмосфері, ударна хвиля втрачає енергію, її гострий фронт розпливається, ударна хвиля перетворюється на звукову, а потім на інфразвукові коливання, швидкість яких постійна і дорівнює близько 300 м/сек. Гул і гуркіт під час польоту потужних болідів і тим паче падіння метеоритів відзначаються всіма очевидцями. Неодноразово ці акустичні ефекти випадково були записані на стрічки мікробарографів; відомі епізодичні записи навіть у сейсмографах.

Реєстрація метеорних інфразвуків набула практичного інтересу, коли вдалося розробити надійні способи визначення, звідки надійшов звуковий сигнал. Зробили це співробітники геологічної обсерваторії Колумбійського університету (США). Три рознесені на кілька сотень метрів мікрофона реєструють звукові коливання в смузі частот від 0,1 до 10 гц, тобто нижче за чутний діапазон. Впевнено відчуваються коливання з амплітудою не більше 1 мкбар (приблизно 1 дин/см²). Значення звукових тисків, зафіксованих кожним мікрофоном, надходять на самописець. На стрічці виходять три паралельні барограми, коливання у яких зміщені у часі щодо одне одного на 2—3 секунди. Це зрозуміло, адже звукова хвиля надходить на мікрофони не одночасно. Знаючи, як встановлені на місцевості мікрофони, по різницям часів можна визначити азимут приходу хвилі, і навіть швидкість поширення акустичного обурення.

Цікаво, що ця швидкість перевищує швидкість звуку повітря (300 м/сек). Спостерігалися, наприклад, значення 1000 м/с і більше. Справа в тому, що розташовані на землі мікрофони фіксують горизонтальну швидкість, з якою “біжить” лінія перетину фронту хвилі з площиною землі. А ця швидкість (v) тим більша, чим крутіше падає на землю хвиля, тобто чим більша кутова висота (h) джерела звуку над площиною горизонту. З цих міркувань можна знайти кутову висоту джерела за такою формулою: v cos h == 300 м/сек.

Тримікрофонна барограма дає в кожний момент азимут та кутову висоту джерела звуку. На небесній сфері можна накреслити його видиму траєкторію. Щоб отримати справжню траєкторію у просторі, треба, очевидно, мати такі ж спостереження з іншого віддаленого базисного пункту. Тоді легко знаходяться абсолютні висоти та точка зустрічі траєкторії боліда із землею. Але базисні спостереження ще проводилися.

Розгляд характеристик барограми — амплітуди, частоти коливань, тривалості — дозволяє визначити багато параметрів метеорного тіла: розміри, енергію та ін. Щоправда, для цього потрібні точні траєкторні дані та докладна інформація про вітри і температури в тій галузі атмосфери, де поширюється звук.

Американський геофізик О. Рівелл, який розробляє теорію інфразвукових спостережень болідів, встановив, що сучасним приладам доступні метеорні тіла діаметром більше 10 см, що мають кінетичну енергію вище 10¹⁶ ерг, що породжує боліди яскравіше – 8. Ударну хвилю, що виникає вздовж траєкторії метеора Рівелл розглядає як циліндричний вибух. Лінійна енергія вибуху не що інше, як втрата кінетичної енергії тілом на одиницю шляху. Вона пов’язана з діаметром, масою та швидкістю тіла.

Втрати енергії, які зазнає хвиля, поширюючись з метеорних висот до земної поверхні, також можна розрахувати. Рівелл визначив за акустичними спостереженнями характеристики кількох великих болідів, записи про які він знайшов на старих мікробарограмах. Всі ці боліди виявилися досить потужними.

Як часто в атмосфері гримлять космічні вибухи? Яка притока на Землю великих метеорних тіл? Ця важлива проблема має важливе космогонічне значення. Поки що існують лише дуже орієнтовні дані. Так, згідно зі спостереженнями американської мережі фотографічних болідних станцій, за ніч над територією США з’являється не більше одного метеориту масивніше 10 кг. Подібну по порядку величини частоту метеоритних ударів дають сейсмографи, встановлені на поверхні Місяця експедиціями «Аполлон».

Акустичні спостереження, можливо, скажуть нове слово у метеорній астрономії. Але поки що зроблено лише перші кроки. Найближчими роками передбачається оснастити акустичною апаратурою болідні фотографічні мережі в Канаді та США. Звичайно, ці спостереження застосовні лише для великих болідів, що проникають в атмосферу на висоту не більше 50 км. Вище повітря розріджене, і звукова хвиля там просто не виникає. Перед дослідниками відкривається приваблива перспектива: прослуховуючи небо, визначати місця падіння метеоритів.