Pomalý bolid a polární záře

Na pozadí zuřících poruch v magnetosféře Země způsobených slunečním větrem, které byly nejsilnější od listopadu 2003, byl kamerami sítě CEMeNt zaznamenán 10. 5. 2024 v pozdních večerních hodinách (22h43m23s SELČ) velmi pomalý bolid. Bolid byl zaznamenán dvěma kamerami na Hvězdárně Valašské Meziříčí, kamerami na Hvězdárně Vsetín, Ždánice a Kysucké Nové Mesto a na soukromé stanici v Jablonci u Trnavy. Rovněž bylo zaznamenáno spektrum tohoto poměrně jasného a pomalého meteoru. V kombinaci s probíhající geomagnetickou bouří se tak pozorovatelům naskytl velmi zajímavý pohled na kombinaci obou úkazů probíhajících v atmosféře Země.

Polární záře v noci z 10. 5. na 11. 5. 2024 se zapsala do historie tím, že byla zachycena z Portorika a Mexika, což z ní činí nejjižněji zachycenou polární záři na severní polokouli v historii pozorování. Z jižní polokoule byla pak pozorována např. z Jihoafrické republiky. Důvodem výskytu tohoto mohutného úkazu byla bouřlivá aktivita Slunce, které vyprodukovalo den před úkazem 10 silných erupcí, a to zejména z aktivní oblasti slunečních skvrn AR 3664. Kombinace obou jevů je pak viditelná na úvodní fotografii, kterou pořídil Marek Macko. Polární záře byla zaznamenána přehledovými kamerami sítě CEMeNt na mnoha snímcích, výběr těch nejzajímavějších za stanic Valašské Meziříčí (CZ), Partizánske (SK) a Jablonec u Trnavy (SK) je uveden na konci článku (Obr. 11-25).

Bolid 20240510_204323 byl zaznamenán kamerami sítě CEMeNt dne 10. 5. 2024 ve 20h43m23,9 ± 0,1s UT. V rámci sítě CEMeNt (Central European MetEor NeTwork) byl bolid zaznamenán přímo na šesti širokoúhlých kamerách (Obr. 1-6). Záznam letu bolidu je k dispozici ze stanic Valašské Meziříčí SE a NE (CZ, Hvězdárna Valašské Meziříčí), Ždánice E (CZ, Hvězdárna Ždánice), Vsetín E (CZ, Hvězdárna Vsetín), Kysucké Nové Mesto (SK, Hvezdáreň Kysucké Nové Mesto) a Jablonec u Trnavy (SK, Jakub Kapuš). Kromě těchto stanic bylo zaznamenáno spektrum průletu bolidu spektrografy na Hvězdárně Valašské Meziříčí (spektrograf VM_SPSE a VM_SPNE). Spektrum je bohužel velmi slabé a pro jeho vyhodnocení není dostatečný odstup signál/šum, nicméně pohled na spektrum ukazuje, že se v případě tohoto bolidu jednalo o těleso bohaté na sodík (Na-enhanced nebo Na-rich).

Obr. 1: Souhrnný snímek bolidu 20240510_204323, pořízený kamerou Valašské Meziříčí SE. Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o.

Obr. 2: Souhrnný snímek bolidu 20240509_021944, pořízený kamerou Valašské Meziříčí NE. Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o.

Obr. 3: Souhrnný snímek bolidu 20240510_204323, pořízený kamerou Ždánice E. Autor: Hvězdárna Ždánice

Obr. 4: Souhrnný snímek bolidu 20240510_204323, pořízený kamerou Vsetín E. Autor: Hvězdárna Vsetín

Obr. 5: Souhrnný snímek bolidu 20240510_204323, pořízený kamerou Kysucké Nové Mesto W. Autor: Hvezdáreň Kysucké Nové Mesto

Obr. 6: Souhrnný snímek bolidu 20240510_204323, pořízený kamerou Jablonec N. Autor: Jakub Kapuš

Atmosférická dráha, radiant a heliocentrická dráha bolidu

Pro výpočet atmosférické dráhy bolidu a dráhy meteoroidu ve Sluneční soustavě byly použity nahrávky pořízené ze stanic Valašské Meziříčí NE a SE, Kysucké Nové Mesto, Vsetín E, Jablonec N. Záznam z těchto stanic byl proveden programem UFO Capture, zpracování záznamu v programu UFO Analyzer a výpočet atmosférické a heliocentrické dráhy v programu UFO Orbit. Průmět počátku atmosférické dráhy se nacházel na souřadnicích N49,622467° E18,939476° poblíž obce Cienków (PL) východně od Wisly (PL), výška meteoru v tomto okamžiku činila 78,9 km nad povrchem Země. Průmět konce atmosférické dráhy se nacházel na souřadnicích N49,22398° E19,080387° poblíž obce Štefanová (SK) východně od Žiliny (SK), výška meteoru v tomto okamžiku činila 35,3 km nad povrchem Země (Obr. 7). V tomto případě se jedná o zeměpisné souřadnice a výšky z výpočtu dráhy bolidu, kde dochází k odstranění snímků bolidu ze začátku a konce ablační dráhy. Se započítáním všech snímků ablační dráhy bolidu je pak počáteční výška pozorované atmosférické dráhy bolidu 81,1 km a koncová 32,6 km. Bolid dosáhl absolutní jasnosti -3,2m a během 6,2 s letu urazil v atmosféře Země vzdálenost 63,4 km.

Obr. 7: 3D projekce celé atmosférické dráhy bolidu 20240510_204323 na povrch Země. Autor: Jakub Koukal

Obr. 8: Projekce dráhy bolidu 20240510_204323 ve Sluneční soustavě do roviny ekliptiky, včetně vlivu decelerace. Autor: Jakub Koukal

Těleso vstoupilo do atmosféry Země pod ideálním úhlem 44,2°, rychlost před vstupem do atmosféry byla 12,51 km/s. Jednalo se tedy o velmi pomalý bolid, geocentrická rychlost meteoroidu byla 5,73 km/s (Tab. 1). Těleso nepatřilo k žádnému známému meteorickému roji, jednalo se tedy o sporadický meteor. Před vstupem do atmosféry se těleso pohybovalo po málo výstředné dráze (Obr. 8) s nízkou excentricitou e= 0,179, nízkým sklonem k rovině ekliptiky i= 7,28° a periheliem q= 0,9336. Těleso bylo asteroidálního původu s neznámým mateřským tělesem, na základě kritéria podobnosti drah je nejbližším známým asteroidem 2014 HG197 (DD= 0,097).

Tab. 1: Atmosférická dráha, heliocentrické a geocentrické orbitální elementy dráhy bolidu 20240510_204323, včetně vlivu decelerace na dráhu bolidu. (*) označuje počáteční a koncovou výšku z výpočtu heliocentrické dráhy tělesa. Autor: Jakub Koukal

Fyzikální vlastnosti meteoroidu

Pro odhad počáteční hmotnosti tělesa a jeho dalších fyzikálních vlastností lze v případě bolidu 20240510_204323 vycházet z heliocentrických dráhových elementů a atmosférické dráhy. Pro počáteční zjištění parametrů heliocentrické dráhy meteoroidu byl počítán Tisserandův parametr dráhy ve vztahu k Jupiteru. V závislosti na hodnotě Tisserandova parametru, sklonu dráhy a vzdálenosti afélia lze tělesa rozdělit do 4 skupin. Bolid 20240510_204323 má hodnotu Tisserandova parametru TJ = 5.489, bolid podle tohoto členění patří do skupiny AST, tedy do skupiny meteoroidů s asteroidálním původem. Nicméně podle parametru KB (7.542), který je funkcí vlastností materiálu a povrchové teploty, patří do skupiny uhlíkatých chondritů. Podle parametru PE (-4.126) pak bolid patří do skupiny obyčejných chondritů. S využitím parametrů, které charakterizují tvar, rychlost a další vlastnosti tělesa (Tab. 1) bylo možné provést výpočet počáteční a koncové hmotnosti tělesa.

Obr. 9: Průběh fragmentace tělesa v průběhu ablační dráhy ze stanice Vsetín E. Autor: Jakub Koukal

Obr. 10: Průběh světelné křivky (absolutní jasnost) ze stanice Valašské Meziříčí SE. Autor: Jakub Koukal

Paralelně s výpočtem dynamické vstupní hmotnosti md byl proveden výpočet fotometrické vstupní hmotnosti mf. Počáteční dynamická hmotnost meteoroidu před vstupem do atmosféry Země tedy byla 0,77 kg (md). Výpočet fragmentační pevnosti meteoroidu vychází z rovnosti dynamického tlaku a pevnosti tělesa jako celku v okamžiku rozpadu meteoroidu. Parametry modelu atmosféry v dané výšce rozpadu jsou počítány podle modelu NRLMSISE-00 (2002).

Okamžik rozpadu (fragmentace) tělesa byl určen z průběhu hodnot absolutní jasnosti bolidu ze stanice Valašské Meziříčí SE (Obr. 10) a také z rozboru záznamu ze stanice Vsetín E. V průběhu ablační dráhy tělesa došlo k několika oddělením částí tělesa (Obr. 9). Fragmentační pevnost hlavní části tělesa je 0,120 MPa (fragment A), 0,164 MPa (fragment B) a 0,200 MPa (fragment C), což řadí těleso spíše do skupiny obyčejných chondritů (OC). Zjištěná mineralogická hustota tělesa (3,28 g/cm3) rovněž naznačuje, že v případě bolidu 20240510_204323 se jednalo o těleso patřící k obyčejným chondritům s původem ve skupině planetek typu Apollo.

Obr. 11-16: Snímky polární záře v noci 10/11. 5. 2024 pořízené přehledovou kamerou Valašské Meziříčí NE. Autor: Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o.

Obr. 17-22: Snímky polární záře v noci 10/11. 5. 2024 pořízené přehledovou kamerou Jablonec N. Autor: Jakub Kapuš

Obr. 23-25: Snímky polární záře v noci 10/11. 5. 2024 pořízené přehledovou kamerou Partizánske NW. Autor: Hvezdáreň Partizánske

Poděkování

Poděkování patří všem operátorům a majitelům stanic sítí CEMeNt. Poděkování dále patří všem zainteresovaným institucím za podporu aktivit a růstu sítě. Projekt RPOS (Rozvoj přeshraniční observační sítě) byl spolufinancován z programu Fond malých projektů programu Interreg V-A Slovenská republika – Česká republika 2014 - 2020, kód výzvy 5/FMP/11b, reg. č. CZ/FMP/11b/05/058. Projekty KOSOAP (Kooperující síť v oblasti astronomických odborně-pozorovatelských programů) a RPKS (Rozvoj přeshraniční kooperující sítě pro odbornou práci a vzdělávání) byly realizovány hvězdárnami Valašské Meziříčí (ČR) a Kysucké Nové Mesto (SR) v kooperaci se SMPH (Společnost pro MeziPlanetární Hmotu). Projekty byly spolufinancovány z Fondu mikroprojektů Operačního programu příhraniční spolupráce Slovenská republika – Česká republika 2007-2013. Projekt nákupu a provozu spektroskopických kamer s vysokým rozlišením je částečně dotován Programem pro regionální spolupráci AV ČR, reg. č. R200402101 a grantem APVV-0517-12 (FMFI UK). Na pořízení přístrojové techniky umístěné na Hvězdárně Valašské Meziříčí, p. o. přispěly také společnosti DEZA, a. s. a CS CABOT, spol. s r. o.