Zijn meteoren ook te horen?4 minuten leestijd

Zien, dat kunnen we ze allemaal: de lichtsporen die ontstaan als stofdeeltjes de atmosfeer van de aarde binnenvliegen en verbranden. Of je deze meteoren ook kunt horen, dát was nog altijd de grote vraag. Twee recent gepubliceerde studies proberen op verschillende manieren op deze vraag een antwoord te geven.

Meteoorwaarnemers rapporteren al enkele decennia sissende en suizende geluiden tegelijk met hun visuele waarnemingen van meteoor en vuurbollen. Dat lijkt echter in strijd met het verschil in voortplantingssnelheid van licht en geluid door de atmosfeer. De twee zouden simpelweg nooit tegelijk een waarnemer kunnen bereiken als het geluid ook op dezelfde grote hoogte als de meteoor zou ontstaan. Voor een verklaring voor het gelijktijdige geluidsfenomeen bleven onderzoekers lange tijd in het ongewisse. Dit voorjaar zijn er twee nieuwe studies gepubliceerd die beiden op een eigen manier een mogelijke verklaring geven voor het gelijktijdig waarnemen van geluid.

Van licht naar hoorbaar geluid

In februari berichtte een team onderzoekers onder leiding van Sandia National Laboratories in het wetenschappelijke tijdschrift Nature over een mogelijke verklaring voor geluidseffecten bij vuurbollen die helderder zijn dan een magnitude rond -11 tot -13 (feller dan de volle maan). Hun idee is gebaseerd op het fotoakoestisch effect, een fenomeen waarbij materialen door blootstelling aan licht geluidsgolven kunnen opwekken. Specifieke materialen zoals grassen, haar, bladeren en donkere verf- en textielsoorten kunnen onder invloed van fel licht zorgen voor een snelle en kortstondige opwarming van de lucht die de materialen omringt. Dat leidt tot de vorming van snel afwisselende drukgolven die mensen vervolgens kunnen waarnemen als geluid. Met behulp van experimenten en modelberekeningen kwamen de onderzoekers tot de conclusie dat de koppeling tussen het licht en geluid van een vuurbolwaarneming tot stand kan komen door lichtflitsen die plaatsvinden in het meteoorspoor; pulsen in de orde van milliseconden of andersoortige helderheidsvariaties. Via de juiste materialen in de omgeving van een meteoorwaarnemer produceren die flitsen drukgolven in de lucht, waardoor het licht van een meteoor wordt omgezet in hoorbaar geluid. Voor deze studie werden meteoorwaarnemingen van het Tsjechische vuurbolnetwerk gebruikt.

Onderzoek naar de koppeling van licht en geluid van vuurbollen. (a) All-sky foto van vuurbol EN091214 van het het Tsjechische vuurbolnetwerk door Pavel Spurný. (b) Intensiteit van de vuurbol EN091214 gemeten over een afstand van 100 km. (c) Fourier transform analyse en geluidsniveau’s in relatie tot het menselijk gehoor. Bron: Spalding, R. et al. Photoacoustic Sounds from Meteors. Sci. Rep. 7, 41251; doi: 10.1038/srep41251 (2017).

Toch lijkt daarmee de kous niet af. Want ook voor lichtzwakkere meteoren worden de geluidseffecten soms waargenomen. Dergelijke waarnemingen zijn beduidend zeldzamer; er werden slecht 40 gevallen in het afgelopen jaar bij de American Meteor Society gemeld. De helderheid van dergelijke meteoren lijkt echter te laag om via het voorgestelde fotoakoestisch effect voor geluid te kunnen zorgen.

Of zijn het toch radiogolven?

In hun publicatie in het wetenschappelijk vakblad Geophysical Research Letters gooien onderzoekers van Cornell University en de Universiteit van Tel Aviv het over een geheel andere boeg. Volgens de onderzoekers van deze studie is niet het zichtbare licht verantwoordelijk voor de geluidsproductie van materialen in de directe omgeving van de meteoorwaarnemer, maar zouden juist radiogolven daarvoor verantwoordelijk zijn. Voor de wijze waarop een meteoren de benodigde radiogolven kunnen uitzenden, cruciaal om dit idee aannemelijk te kunnen maken, lijkt dit onderzoeksteam nu een verklaring gevonden te hebben.

Een meteoroïde die op hoge snelheid door de atmosfeer vliegt, ioniseert de lucht. Atomen van luchtmoleculen verliezen een of meer negatief geladen elektronen zodat een mengsel ontstaat uit de positief geladen luchtatomen (ionen) en de losgeslagen elektronen. Doordat de elektronen een lagere massa hebben dan de ionen, worden ze sterker afgebogen onder invloed van het aardmagnetisch veld. Dit zorgt voor het uiteen waaieren van de positieve en negatieve ladingen zodat er langs het meteoorspoor een elektrisch geladen veld ontstaat. En precies dát elektrische veld zou verantwoordelijk zijn voor het vormen van laagfrequente elektromagnetische straling (radiogolven) die voorwerpen aan het aardoppervlak gelijktijdig met het lichtfenomeen doen trillen. Dat niet elke meteoor geluid produceert, is volgens het onderzoek bovendien erg logisch; het effect is sterk afhankelijk van de afmetingen van meteoroïden en de snelheden waarmee ze de atmosfeer in vliegen. Bovendien is het onderliggende principe voor elke meteoor van toepassing, en dus niet alleen voor de aller helderste vuurbollen.

Beide studies illustreren dat geluiden van meteoren hun oorsprong lijken te hebben in de directe omgeving van de meteoorwaarnemer. Gelijktijdig een meteoor zien én horen, lijkt dus weldegelijk mogelijk. Let daarom ook eens op mogelijke geluiden tijdens een volgende waarneemnacht, of crashactie, en meldt eventueel waargenomen geluiden bijvoorbeeld bij een vuurbolmelding.

 


Lees de volledige studie die onder leiding van Sandia National Laboratories in het tijdschrift Nature werd gepubliceerd (full access) en hun persbericht.

Kom meer te weten over het werk van de onderzoekers van Cornell University en de Universiteit van Tel Aviv in hun publicatie, of lees een extra achtergrondartikel.

Interessant? Deel deze pagina:
Share on Facebook
Facebook
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on LinkedIn
Linkedin
Pin on Pinterest
Pinterest
Print this page
Print
Email this to someone
email