Kunstmatige meteoren

Fritz Zwicky (1889-1974) was een Zwitserse natuur- en sterrenkundige, die in 1943 hoofd van het onderzoeksdepartement werd van de toen nieuwe ‘Aerojet Engineering Corporation in Pasadena’ (Californië). Na de Tweede Wereldoorlog maakte hij deel uit van het Amerikaanse team dat naar Europa kwam om de Duitse rakettechologie te bemachtigen. Die technologie gebruikte hij later om kunstmatige meteoren te onderzoeken.

Toen Fritz Zwicky weer terug was in de Verenigde Staten begon hij uit te zoeken hoe de Duitse V2-rakettechologie kon worden ingezet voor de bestudering van  de hogere lagen van de aardatmosfeer. In die tijd werden de eigenschappen van de buitenste lagen van de dampkring onder meer gekarakteriseerd door het waarnemen van meteoren. Die methode had de nodige haken en ogen, en daarom stelde Zwicky voor kunstmatige meteoren te creëren, met behulp van raketten.

Kunstmatige meteoren met bekende eigenschappen

Met behulp van een raket, zo redeneerder Zwicky, kon een explosieve lading tot op grote hoogte worden gebracht, waarna de lading bij ontploffing metaalslakken wegslingert met een hypersnelheid. Die snelheid is vergelijkbaar met de 10 tot 15 kilometer per seconde waarmee de detonatiegolf van het explosief voortbeweegt. Een dergelijk hoge snelheid is voldoende om een kunstmatige meteoor te verkrijgen, waarvan de massa en samenstelling exact bekend is; aldus kan nauwkeurig de fysische en chemische eigenschappen van de dampkring op hoogten van 40 tot 110 kilometer worden bepaald.

Van tegenslag naar succes

De eerste proefneming met een explosieve lading gebeurde op 17 december 1947 met een van de Duitsers geconfisqueerde V2-raket. De kunstmatige meteoren die hij zou veroorzaken, zouden door telescopen op de grond kunnen worden waargenomen. Hoewel de V2-raket de beoogde hoogte van 188 kon bereiken, gingen de explosieve ladingen niet volgens planning af op hoogten van 37, 46 en 55 kilometer; de proef mislukt.

Jaren van meer testen volgden. In 1955 waren er succesvolle proeven met gebruikmaken van grote-hoogte-ballonnen. Deze successen maakten de weg vrij voor nieuwe experimenten met een raket, waarbij deze keer de tweetraps Aerobee-sondeerraket (onderzoeksraket) werd ingezet.

Op 16 oktober 1957 was het eindelijk zover. Een Aerobee-raket met het kunstmatige-meteoorexperiment aan boord, werd gelanceerd vanaf Holloman Air Force Base in New Mexico. Na 45 seconden was de tweede trap door zijn brandstof heen en klom de raket verder. Tien seconden later, op 56 kilometer hoogte, werd de experimentele lading afgescheiden. Na 36 seconden ontplofte die lading op ongeveer 85 kilometer hoogte. De flits die daarop volgde, kon gemakkelijk worden waargenomen, niet alleen met camera’s en telescopen in de omgeving, maar ook met de 46 centimeter en 1,2 meter Schmidt-telescopen van Mount Palomar Observatory, 1000 kilometer verderop. Die registreerden een groene flits van magnitude -5 tot -6.

Kunstmatige meteoor. De helderste lichtvlek op de opname is de kunstmatige meteoor die op 16 oktober 1957 met een Aerobee-sondeerraket werd veroorzaakt. Volgcamera’s wezen uit, dat ten minste één jet (bij pijl) de aarde ontsnapte en in een baan om de zon terechtkwam. De foto werd op 24 november 1957 door het ANP en andere persbureaus wereldkundig gemaakt. Foto: uit het archief van Sterrenwacht Halley.

In een baan om de zon

De explosie op 16 oktober veroorzaakte twee jets met aluminium kogeltjes, die met hypersnelheid uitdijden. Een ervan ging trager dan de ander, zo’n 3 tot 5 kilometer per seconde, en boog af naar de aarde; deze jet bestond uit zwaardere metalen slakken. De snellere en ook helderste jet had een snelheid van ten minste 15 kilometer per seconde. Aangezien de dampkring op 85 kilometer hoogte uiterste ijl is, is zo goed als zeker dat sommige van deze deeltjes boven de ontsnappingssnelheid van de aarde (11,2 kilometer per seconde) zijn uitgekomen en in een baan om de zon zijn aanbeland. Het onderzoek aan de dampkring door middel van kunstmatige meteoren, bracht dus een onverwachte primeur voor de Verenigde Staten met zich mee: de lancering van de eerste door mensen vervaardigde voorwerpen in een baan om de zon. Dat gebeurde twaalf dagen nadat de Russen de eerste kunstmaan, Spoetnik 1, in de kosmos brachten en daarmee het begin van het ruimtevaarttijdperk inluidden.

Het experiment van Zwicky met kunstmatige meteoren werd een groot succes. Maar zijn plannen om met zijn verbeterde technologie een bijdrage te leveren aan de verkenning van de ruimte legden het af tegen meer conventionelere rakettechnologie die voor dat doel werd ontwikkeld. Zwicky’s experiment bleek slechts een interessante voetnoot te zijn bij de ontstaansgeschiedenis van het ruimtetijdperk.

Kunstmatige meteoren op bestelling

Decennia later is er een nieuwe toepassing van kunstmatige meteoren bedacht en wel door een bedrijf in Tokio, ALE genaamd, dat zich presenteert als ‘Creator of the world’s first artificial shooting star creation technology’. Het bedrijf is opgericht door de ondernemer Lena Okajima, die op het idee kwam toen hij eind jaren 90 als student sterrenkunde de Leonidenregens zag.

ALE bereidt een spectaculair hemels vuurwerk voor, dat in 2020 boven de hoofden van de inwoners van Hiroshima zal worden ontstoken. ALE ontwikkelt sinds 2011 een technologie die het mogelijk maakt ‘vallende sterren’ na te bootsen door vanuit microsatellieten in een baan om de aarde kleine balletjes de dampkring in te sturen. Door de wrijving met de luchtmoleculen verbranden de balletjes, waarbij zij een heldere lichtgloed in allerlei kleuren uitzenden. Op deze wijze wordt een prachtige kleurrijke meteorenregen gesimuleerd, die op de grond in een gebied van 200 kilometer in diameter kan worden waargenomen. De balletjes verbranden helemaal, en vormen dus geen risico op de grond. Als deze meteorenshow een succes wordt in Hiroshima, zal die waarschijnlijk ook elders in de wereld worden vertoond.

Bronnen:

 


Tekstbijdrage: Urijan Poerink

‘Zonderling lugtverschijnsel’ bracht republiek in rep en roer

Ruim twee eeuwen geleden zorgde een heel heldere meteoor of vuurbol met een langdurig nalichtend spoor voor flink wat opschudding in ons land.

Nederland heette toen de Bataafse Republiek en het was nog een tijd dat zich hoog boven de hoofden van onze voorouders lucht- en lichtverschijnselen voordeden die niemand goed begreep. Een vallende ster was zo’n verschijnsel. Er bestonden wel theorieën volgens welke de oorzaak van dit fenomeen buiten de aarde moest worden gezocht, maar bewijzen waren er nog niet. Pas in de loop van de negentiende eeuw begonnen de geleerden de ware aard van meteoren te doorgronden.

Op woensdagavond 23 oktober 1805 werd de drost van het elfde drostambt van Friesland (Menaldumadeel, Het Bilt en Ferwerderadeel) opgeschrikt door een “zonderling lugtverschijnsel”. De drost heette Daniël Hermannus Beucker Andreae,  Hij gaf een zakelijke weergave van zijn waarneming  en waagde zich niet aan een verklaring:

 “23-10 [-1805] ’s av. tusschen 7 en 8 uur vertoonde zich een zonderling lugtverschijnsel, door mij zelfs gezien digt bij Harlingen, doch niet in ’t begin. In ’t eerst was het even een zich zeer snel bewegende vuurbal of liever een vurige lijn, gevende een uitnemend helder ligt van zich, zoo dat alles meer verligt was als volle maan, weldra deelde zich deze lijn in twee evenwijdige allengs weer meer zich krommende als een S, bij na int zenith war het ligt langszaam verflauwde, veel hebbende van den glans van het noorderligt, of flauwe phosphorische damp, war door heen men de starren kon zien, ’t wierd eindelijk een klein wolkje of vlokje, doch heeft van ’t begin af wel een groot quartier zeer zichtbaar geweest in de hele republiek, waaruit blijkt dat het in ’t allerhoogste deel der dampkring heeft plaats gehad.

Ook Bartholomeus Doorenweerd wist niet wat hem op die woensdagavond 23 oktober 1805 overkwam toen hij getuige was van het vurige verschijnsel aan het firmament. Hij was de pastoor van Emmeloord, destijds een dorpje op het eiland Schokland in de Zuiderzee, hemelsbreed 65 kilometer van Harlingen verwijderd. Doorenweerd schreef er het volgende over in zijn Pastoraal Handboekje:

Ik ben wel geene bijgelovige aanschouwer der natuurverschijnzelen, dog hij die de geheele natuur in zijne magt heeft kan dezelve na zijn welgevallen gebruiken. Het ontbreekt in de geschiedenissen aan geene voorbeelden, dat buitengewoonlijke luchtsvernevelingen van God tot voorbetekenissen en waarschouwingen gediend hebben. 

Het mogte eens zóó zijn, dan verdiend het geweeten te worden, dat ik den 23 october dezes 1805, iets over zeven uuren ‘s avonds, te Emmeloord een vurig luchtverschijnzel zage. De wind was oost‑noord‑oost, de hemel zeer helder, de koude koelde. Een vuurstraal kwam met den wind over, zettende zich boven Emmeloord, hadt aan het westelijke einde een groote vuurkring, die een kop konde verbeelden, en was oostwaards in gekronkeld, zoodat het een vuurdraak kan genoemd worden. Het verdween in eene lichte wolkje.

God behoede deze Gemeente van pest en brand! Geeve zijnen volke Godsdienstige harten. Dat luchtverschijnzel moet ongemeen hoog in den dampkring geweest zijn, dewijl het niet alleen bijna door de geheele Republiek gezien is, maar ook veele menschen, die eenige uuren van elkanderen af waaren, het als recht boven hunne hoofden gezien hebben.

Merkwaardig luchtverschynsel, of vuurbol op 23 oktober 1805. Klik op de afbeelding voor de volledige afbeelding van de pagina.

Meer verslagen van de vuurbol

In de dagen en weken na 23 oktober 1805 verschenen in de couranten en andere publicaties berichten over de vuurbol. De correspondent van De Haagsche Courant in Duitsland meldde op 4 november 1805:

“Verleden woensdag den 23 dezer, hadden wy alhier te Hamburg in den avond omstreeks zeven uuren, een schoon luchtverschynsel, namentlyk, er vertoonde zich aan de zichteinder een groote vuurbol, die met een sterke slag uit een berstte, en daar door een zeer lange slangswyzen vuurstaart formeerde, die naa de uitbersting over de tien minuten zichtbaar was.” De redactie van de courant voegde hieraan toe: “Men heeft alhier in den Haag op dienzelfden dag en omstreeks dezenzelfden tijd, iets dergelyks buitengewoon in het Noord-Oosten aan den luchthemel in een kleine wolk, vry hoog boven den horisont gezien.

In een andere publicatie werd uitvoerige stilgestaan met het “Merkwaardig luchtverschynsel of vuur-bol, welke op den avond van den 23sten october 1805, te Amsterdam, en op vele andere plaatsen is gezien geworden, en waar van duizenden menschen ooggetuigen zyn geweest.

In deze uiteenzetting wordt de lezer gewaarschuwd tegen bijgeloof dat nog volop tierde over tekens aan de hemel. Bijgeloof waaraan zelfs pastoor Bartholomeus Doorenweerd zich schuldig maakte. Uitgelegd wordt dat kometen en luchtverschijnselen, zoals vuurbollen, net zo goed voortbrengselen zijn van de natuur als de Nieuwe en Volle Maan of wind en regen. Waarachtige Christenen moeten zich niet gedragen als bijgelovige heidenen. De goedertieren God gebruikt immers geen ‘onwisse’ en twijfelachtige middelen of wondertekens om de mensen te waarschuwen.

Als voorbeeld werd een komeet genoemd die hier was verschenen; er gebeurde niets merkwaardigs, maar na enige tijd brak in ons land de veepest uit. Was die ziekte een gevolg van de komeet? De komeet had zich aan “alle volken der aarde” vertoond, maar hebben al die volken ook de veepest gehad? Inderdaad, zo was de conclusie, dit is een te zotte vraag om er ook maar een moment bij stil te staan.

De schrijver legde uit, dat de vuurbol van 23 oktober 1805 een gewoon luchtverschijnsel was, dat alle overeenkomsten heeft met de zogenaamde vallende sterren, die heel vaak te zien zijn. Ze zijn van dezelfde aard, doch verschillen in grootte “want indien het vurige verschynsel der vallende of verschietende sterren eenige malen grooter was, dan het gewoonlyk is, zoude het ook een helder en glansryk licht van zich geven, en in een heldere lucht rondöm zich verspreiden, en die meerdere groote en snelle beweging, zou noodwendig, een grooter tegenstand der lucht ontmoeten, en daar door allerlei kromme en slangsgewijze gedaanten vertoonen, net zoo als by het groote luchtverschynsel is gebeurd.” In deze publicatie werd ook in het kort verwezen naar andere vuurbollen:

Den 8 Maart 1798, te Geneve in Zwitserland, een verbazend groote vuurbol, die een helder licht en veele vonken van zich gaf.

Den 6 november 1803. Zag men in het naburige Engeland, des avonds half 9 uuren een merkwaardig groote vuurbol, zo sterk van glans; dat het volkomen helder dag geleek; dit verschynsel scheen veele vonken en vuurvlammen uit te braken.

Behalven deze, zoo groote vuurbollen, zouden wy nog van eene menigte andere kunnen verhalen: als te Roquefort 1 en L ‘Aigle 2 in Frankrijk enz. en waarlyk er gaat geen jaar voorby, of men ziet zoo hier als elders verscheidenemale vurige verschynsels.

De publicatie bevat een ‘toe-zang’ of vers, waarin de dichter, geïnspireerd door de vuurbol, de spot drijft met bijgeloof. Hier volgen de laatste drie coupletten van dat vers:

Wat Luchtverschynsel zag men niet
In stille Vredens dagen;
Hoe menig onverwagt verdriet
Kwam zonder voorboo plagen!
Of heeft men in den Sterrekring,
Toen Lissabon ten gronde ging 3,
Ook al voor af gelezen,
Wat ramp er stond te vrezen?

Nog nader ! toen het Oorlogsvuur
Onlangs Noord-Holland blaakte 4,
Zeg my, welk wonder der Natuur
Zulks vooraf kenbaar maakte!
Ach! Had gy toen zoo’n bol gezien,
Dan had de Landman kunnen vliën,
Dan konden dankb’re toonen,
Den Ramp-voorspeller lonen.

Neen! Zoekt geen nad’rend ongeval
Aan ’t Lucht-gewelf te lezen;
Maar dank den Schepper van ’t Heeläl
Voor ’t goede ons nog bewezen:
Toont dat gy braaf en eerlyk denkt;
Weest dapper als de nood u wenkt;
Zoo hoor’ GOD onze beede,
En schenke ’t Menschen VREDE!.

De verhandelingen in de artikelen geven een intrigerend inzicht in de beleving van de hemelverschijnselen die wetenschappelijk nog niet op dezelfde wijze doorgrond werden als vandaag de dag.

Voetnoten:

1 Meteorietdropping nabij Roquefort, Zuid-Frankrijk, 24 juli 1790
2 Meteorietenregen in L’Aigle, Normandië, 26 april 1803
3 op 1 november 1755 werd Lissabon vrijwel geheel verwoest door een aardbeving, gevolgd door brand en een tsunami.
4 Mogelijk bedoeld de (mislukte) Brits-Russische militaire invasie van Noord-Holland (1799) gericht tegen Frankrijk, waarvan de Bataafse Republiek een vazalstaat was.

Bronnen:
  • Aantekeningen Daniël Hermannus Beucker Andreae (uit Almanakken in Museum van Haren, Heerenveen);
  • Pastoor B. Doorenweerd, ‘Pastoraal Handboekje of verzameling van gedagten, waarneemingen en gebeurtenissen, dienstig voor eenen Harder der Gemeente’, blz. 371‑373;
  • Bruno Klappe, Schokker Erf 58, januari 2005;
  • De Haagsche Courant, 4 november 1805;
  • ‘Merkwaardig luchtverschijnsel, of vuurbol, welke op den avond van den 23sten october 1805 te Amsterdam, en op veele andere plaatsen is gezien geworden, en waar van duizende menschen ooggetuigen zijn geweest, Volume 1’, uitgever M. van Kolm, 1806, Koninklijke Bibliotheek.

 


Tekstbijdrage: Urijan Poerink

International Meteor Conference 2018 in Slovakia: an in-depth look back

It is already two weeks since the annual International Meteor Conference (IMC) took place. This year the conference was hosted by Modra Observatory of the Comenius University in Bratislava and took place in Pezinok, not far from the capital. With 127 participants from 28 countries and fully booked, the conference thanks to its splendid organization, excelled in being a great success.

The IMC was just after the General Assembly of the International Astronomical Union (IAU) and attracted an extra number of professionals. As always: the conference is a great opportunity to meet with participants around the globe, works as magnet, being the ideal place for cross fertilization!

A field where professionals and amateurs meet

Meteor science is one of the very few astronomy specializations were amateurs and professionals have a tight relation. Even today they work together and make use of each other’s work. An excellent example is the visual work which would be impossible without amateurs as they take care of the majority of (if not all) observations. All visual recordings are stored in a central database and together form the biggest long-term archive on meteor shower activity and due to the standardized observing method, provide a wealth of information for shower evolution studies and models, including prediction work. Video networks, I think, are the other area where amateurs significantly contribute. But video technology quickly evolves, resulting in many different technical solutions, and thus standardization unfortunately is much more difficult. This is -even today- the power of visual work!

Workshops

This year the conference was preceded by two workshops: one on visual data reduction; the other one on spectroscopic work. For conference participants that could not attend these workshops, exciting summaries were given in the main conference. Great highlight was that the new visual ‘R’ analysis software was applied to a very recent set of data: the Perseids 2018, which soon will result in a paper in WGN, being very encouraging news.

Spectroscopy among amateurs has since long been a rare field. Since a few years, it gains interest, thanks to the availability of sensitive video cameras and relatively cheap gratings. A link to the scientific use (and needs) still seemed missing and many questions arose. The spectroscopy workshop exactly focused on this, dug into problems with calibration and which spectral resolution is needed to contribute to our scientific understanding. Two great talks clearly showed what can be done, if next to flux and orbital elements also the spectral composition is known.

Fireballs are a hot topic in the community

Fireballs and meteorites are evidently becoming an increasingly large topic: they are ‘hot’. Fireball networks, hunting for new meteorites, grow and gain in quality. Knowing that worldwide there are not more than a few tens of meteorite recoveries that also have an accurate orbit, explains maybe why: the combination of meteorite and orbit is very valuable. At the IMC it became clear that fireball cameras still gain in accuracy, and networks spread around the world. Although meteorites are not precisely our topic, nor are asteroids and comets, the chain comets/asteroids – meteoroids – meteors – meteorites is an exciting one, as together they learn so much on the formation of our solar system. The space (sample and/or recovery) missions to asteroids and comets add (new) knowledge to our parameter space.

The IMC also showed how our modern ‘social network’ world (a.) creates enhanced awareness among the public on meteor showers and fireballs and (b.) provides a source of new information (‘citizen science’). The largest fireball event captured by the IMO fireball form contains no less than 2000 reports!

Diverse and still diversifying

Meteor science, as other areas of astronomy, both contains observational work as well as theoretical work (models) to explain these observations, gain our understanding in, e.g., predicting new events. A typical IMC now covers it all: observations (balloon missions!, automated radio data analysis), simulations (a new realistic meteor shower simulator), neural network software development, high-tech lab experiments and even backyard experiments with an air cannon! This year we learned on meteorite ablation, that most shower meteors fragment, and almost all of them decelerate. Hyperbolic orbits are still frequently seen and the Geminid shower, while already being the ’shower of the year’ will keep doing that by slowly but steadily increasing its activity.

If you are interested, then put the IMC 2019 in your agenda (Bollmansruh, Germany, October 3-6, 2019), and maybe also Meteoroids 2019 (June 17-21, Bratislava, Slovakia). This tri-annual conference is a real professional one but has one session on amateur work too, which so well illustrates how well appreciated amateur work is. Meteor science indeed is exciting. But we should never forget that meteor astronomy is our hobby, and the fun of it is our biggest motivator. IMCs with their splendid atmosphere clearly contribute to it. Organizers, thanks again for this wonderful event!

Did you miss this IMC? Go to the program and check most of the presentations given by the participants. And stay tuned for the Proceedings of the IMC!

 


Tekstbijdrage: Felix Bettonvil. Dit bericht is oorspronglijk gepubliceerd op de website de internationale meteorenvereniging IMO.

Internationale Meteorenconferentie in Slowakije

Dit weekend (30 augustus – 2 september) vond de jaarlijkse International Meteor Conference (IMC) weer plaats, dit jaar in Slowakije, niet ver van Wenen en nét na de General Assembly van de International Astronomical Union (IAU).

Amateurs en professionals presenteerden en bediscussieerden drie dagen lang hun resultaten met wederom veel hoogtepunten. Opvallend was de enorme groei van cameranetwerken wereldwijd en de steeds verdergaande automatisering daarvan. Het installeren van een eigen waarneemstation is tegenwoordig zeer eenvoudig, zowel op optische als op radiogolflengten en zelfs akoestisch (infrageluid). Ook de suite aan bruikbare ‘open source software tools’  wordt daarbij steeds groter.

Op de agenda stonden daarnaast twee specifieke onderwerpen: analyse van visuele tellingen, en spectroscopie. Het laatste is belangrijk voor verkrijgen van kennis over de samenstelling van meteoroïden. De conferentie liet ook duidelijk zien dat er steeds meer aandacht is voor het waarnemen van vuurbollen en vinden van meteorieten.

Zoals gebruikelijk was de conferentie weer een hoogtepunt van inspiratie, genoeg om een jaar te vullen. Het volgende IMC vind hoogstwaarschijnlijk in Brandenburg (Duitsland) plaats, in oktober 2019. Volgend jaar wordt sowiezo een interessant jaar voor conferentiebezoeken, want ook de conferentie ‘Meteoroids’ vindt in juni 2019 plaats in Bratislava.

 


Tekstbijdrage: Felix Bettonvil

Eerste visuele resultaten Perseïden 2018

Deelnemers aan een workshop op de International Meteor Conference in Pezinok, Slowakije, hebben zich afgelopen week verdiept in de analyse van visuele waarnemingen van het voorbije Perseïden maximum.

Tijdens de workshop gebruikten de deelnemers de nieuwe R ‘MetFns’ software die door de Petnica Meteor Group is ontwikkeld. De data leverde meteen interessante resultaten op: een verhoging van de activiteit en een tegelijkertijd dalende populatie-index lijkt samen te vallen met een door Peter Jenniskens voorspeld oud filament dat voorspeld was op zonslengte 139,79. Met andere woorden, toen de aarde dit filament doorkruiste, waren er tijdelijk méér meteoren zichtbaar dan gebruikelijk die bovendien ook iets feller waren.

Alle visuele waarneemdata van de afgelopen Perseïdenzwerm is welkom (in te sturen via www.imo.net) aangezien dit nog kan worden meegenomen in de  laatste analyse.

 


Tekstbijdrage: Felix Bettonvil