流星

流星は、口語的には流れ星として知られ、上層大気の空気分子との衝突によって白熱状態に加熱された後、地球の大気圏を通過する小さな物体（通常は流星体）の光る筋です。 ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}流星は、その高速な動きによって光の筋を作り出し、時にはその軌跡に光る物質を放出します。流星は通常、高度76～100 キロメートル（47～62 マイル）の中間圏で発生します。^{[ 5 ] [ 6 ]}流星の語源は、ギリシャ語のμετεωρίτης ( meteōrítēs )で、「空高く」という意味です。^{[ 3 ]}

地球の大気圏には毎日何百万もの流星が出現します。流星を引き起こす流星物質のほとんどは砂粒ほどの大きさで、通常は1 mm ( 1 ⁄ 25インチ)以下です。流星物質の大きさは質量と密度から計算でき、質量と密度は上層大気で観測された流星の軌道から推定できます。^{[ 7 ]}流星は、地球が彗星が残した塵の帯を通過するときに発生する流星群 として発生する場合もあれば、特定の宇宙塵の帯とは関係のない「ランダム」または「散発的」な流星として発生する場合もあります。多くの特定の流星が、主に一般の人々によって、そしてほとんどは偶然に観測されていますが、流星を生成する流星物質の軌道が計算できるほど詳細に観測されています。流星の大気速度は、地球が太陽の周りを約30 km/s (67,000 mph; 110,000 km/h)で運動していること、^{[ 8 ]}流星物質の軌道速度、および地球の重力井戸によって生じます。     

流星は地球上空約75 ～ 120 km (47 ～ 75マイル)で見えるようになります。通常、流星は高度50 ～ 95 km (31 ～ 59マイル)で分解します。^{[ 9 ]}流星が昼間 (または昼間に近い時間帯) に地球に衝突する確率は約 50 パーセントです。しかし、ほとんどの流星は夜間に観測されます。夜間は暗闇によってより暗い物体を識別できます。10 cm (4インチ)から数メートルより大きいサイズの物体の場合、流星が見える理由は、大気のラム圧(摩擦ではない) によって流星体が加熱され、光ってガスと溶けた流星粒子の輝く軌跡が作られるためです。ガスには、蒸発した流星物質と、流星体が大気圏を通過するときに加熱される大気ガスが含まれます。ほとんどの流星は約 1 秒間光ります。       

流星が天文学的な現象として認識されるようになったのは19世紀初頭になってからのことです。それ以前は、西欧では雷のような大気現象として見られており、空から岩が降ってくるという奇妙な話とは結びついていませんでした。1807年、イェール大学の化学教授ベンジャミン・シリマンは、コネチカット州ウェストンに落下した隕石を調査しました。^{[ 10 ]}シリマンは、その流星は宇宙起源であると考えていましたが、流星が天文学者の注目を集めるようになったのは、1833年11月の壮大な流星群までありませんでした。^{[ 11 ]}アメリカ東部全域の人々が、空の一点から放射状に広がる何千もの流星を目撃しました。注意深い観測者は、放射点と呼ばれるその点が星とともに移動し、しし座にとどまっていることに気づきました。^{[ 12 ]}

天文学者のデニソン・オルムステッドはこの嵐を徹底的に研究し、宇宙起源であると結論付けた。ハインリヒ・ヴィルヘルム・マティアス・オルバースは歴史記録を検証した後、 1867年に嵐が再び発生すると予測し、他の天文学者の注目をこの現象に集めた。ヒューバート・A・ニュートンのより徹底的な歴史研究により、1866年により洗練された予測が立てられ、それが正しかったことが証明された。^{[ 11 ]}ジョヴァンニ・スキアパレッリがしし座流星群（そう呼ばれている）とテンペル・タットル彗星を結びつけることに成功したことで、流星の宇宙起源は確固たるものとなった。それでも、流星は依然として大気現象であり、「大気の」を意味するギリシャ語から「流星」という名前が付けられている。^{[ 13 ]}

火球は、通常よりも明るい流星で、昼間でも見ることができます。国際天文学連合（IAU）は、火球を「どの惑星よりも明るい流星」（見かけの等級が-4以上）と定義しています。^{[ 14 ]}国際流星機構（流星を研究するアマチュア組織）は、より厳密な定義を採用しています。火球を、天頂で見た場合に少なくとも-3等級になる流星と定義しています。この定義は、地平線近くの流星と観測者との距離が大きいことを補正しています。たとえば、地平線から5度上の等級が-1の流星は、観測者が流星の真下にいた場合、等級が-6に見えるため、火球に分類されます。^{[ 15 ]}

見かけの等級が-14等級以上になる火球はボリドと呼ばれます。^{[ 16 ]}国際天文学連合 (IAU) には「ボリド」の公式な定義はなく、一般的にこの用語は「火球」と同義とみなされています。天文学者は、特に流星の空中爆発で爆発する非常に明るい火球を識別するために「ボリド」をよく使用します。^{[ 17 ]}それらは爆発する火球と呼ばれることもあります。可聴音を発する火球を意味する場合にも使用されることがあります。20 世紀後半には、ボリドは、その構成 (小惑星または彗星) に関係なく、地球に衝突して爆発するあらゆる物体を意味するようになりました。^{[ 18 ]}ボリドという言葉は、ミサイルまたは閃光を意味するギリシャ語のβολίς ( bolis ) ^{[ 19 ]}に由来します。ボリドの等級が-17等級以上になる場合は、スーパーボリドとして知られています。^{[ 16 ] [ 20 ]}火球のごく一部は地球の大気に突入して再び消滅します。これらは地球かすめ火球と呼ばれます。このような現象は1972年に北米上空で白昼に発生しました。もう1つのまれな現象は流星群で、流星が地球の表面とほぼ平行に移動する複数の火球に分裂します。

アメリカ流星協会では、毎年、火球の数が着実に増加している。 ^{[ 21 ]} 1日に数千個の火球が発生するが、^{[ 22 ]}そのほとんどは海上で発生し、半数は昼間に発生するため、ほとんどは気づかれない。ヨーロッパ火球ネットワークとNASA全天火球ネットワークは、多くの火球を検出し追跡している。^{[ 23 ]}

流星体が地球の大気圏に突入すると、主に3つの影響が生じます。大気分子の電離、流星体が放出する塵、そして通過音です。流星体や小惑星が上層大気に突入する際には、流星の通過によって空気分子が電離され、電離痕跡が形成されます。このような電離痕跡は、一度に最大45分間続くことがあります。

砂粒ほどの大きさの小さな流星物質が、大気圏のどの領域でも数秒ごとに絶えず大気圏に突入しており、そのため上層大気にはほぼ連続的に電離痕跡が見られます。これらの痕跡から電波が反射されると、流星バースト通信と呼ばれます。流星レーダーは、流星痕跡の減衰率とドップラーシフトを測定することで、大気密度と風を測定できます。ほとんどの流星物質は、大気圏に突入すると燃え尽きます。残った残骸は流星塵、または単に流星塵と呼ばれます。流星塵粒子は、数ヶ月間大気中に留まることがあります。これらの粒子は、電磁波を散乱させたり、上層大気で化学反応を触媒したりすることで、気候に影響を与える可能性があります。^{[ 24 ]}

流星体またはその破片は、終端速度まで減速して可視光を発しなくなると、暗黒飛行と呼ばれる段階に入ります。 ^{[ 25 ]}暗黒飛行は、流星体が約2～4 km/s (4,500 ～8,900 mph; 1.2～2.5 mi/s; 7,200～14,400 km/h)まで減速したときに始まります。 ^{[ 26 ]}より大きな破片は、散布域のさらに下方に落下します。    

色

流星によって生成される可視光は、流星物質の化学組成と大気中を通過する速度に応じて、さまざまな色合いを帯びることがあります。流星物質の層が摩耗して電離すると、放出される光の色は鉱物の層状構造に応じて変化する可能性があります。流星の色は、流星物質の金属含有量と、流星物質の通過によって生じる超高温の空気プラズマとの相対的な影響に依存します。^{[ 27 ]}

• オレンジイエロー（ナトリウム）
• 黄色（鉄）
• 青緑色（マグネシウム）
• 紫（カルシウム）
• 赤色（大気中の窒素と酸素）

流星群は、地球などの惑星と、彗星やその他の天体からの塵の流れとの相互作用の結果です。地球が彗星やその他の天体からの宇宙塵の中を通過することは、多くの場合、繰り返し起こる現象です。彗星は、1951年にフレッド・ウィップルによって実証されたように、水蒸気抵抗によって塵を生成することができ、 ^{[ 39 ]}また、分裂によっても塵を生成します。彗星が軌道上で太陽の近くを通過するたびに、氷の一部が蒸発し、一定量の流星物質が放出されます。流星物質は彗星の軌道全体に沿って広がり、流星物質の流れ、別名「塵の道」を形成します（太陽放射圧によってすぐに吹き飛ばされる非常に小さな粒子によって生じる彗星の「塵の尾」とは対照的です）。

火球の目撃頻度は春分の数週間で約 10〜30% 増加します。^{[ 40 ]}北半球の春の季節には隕石の落下もより一般的です。この現象はかなり前から知られていますが、この異常の背後にある理由は科学者によって完全には理解されていません。一部の研究者は、これを地球の軌道に沿った流星体の集団の固有の変動によるものとし、春から初夏にかけて大きな火球を生成するデブリがピークを迎えると考えています。他の研究者は、この期間、黄道が（北半球では）午後遅くから夕方にかけて空高くにあることを指摘しています。これは、小惑星を起源とする火球の放射点が空高く（比較的高い発生率を促進する）、流星体が地球に「追いつく」瞬間に、地球と同じ方向に後ろからやってくることを意味します。これにより相対速度が比較的低くなり、その結果、突入速度が低くなり、隕石の生存が容易になります。^{[ 41 ]}また、夕方早い時間帯に火球の発生率が高くなるため、目撃報告の可能性が高まります。これは季節変動の一部を説明するものですが、おそらくすべてを説明するものではありません。この現象をよりよく理解するために、流星の軌道をマッピングする研究が進行中です。^{[ 42 ]}

1992年–ニューヨーク州ピークスキル 

ピークスキル隕石は 、1992年10月9日に少なくとも16人の独立したビデオ撮影者によって記録されました。 ^{[ 43 ]}目撃者の証言によると、ピークスキル隕石の火球の突入は、協定世界時23時48分（±1 分）にウェストバージニア州上空で始まりました。北東方向に移動した火球は、顕著な緑色をしており、推定最大視等級は-13に達しました。40秒を超える発光飛行時間の間、火球は地上を約430～500マイル（700～800km ）移動しました。^{[ 44 ]}ニューヨーク州ピークスキルで回収された1つの隕石は、この出来事と物体にその名前が付けられ、質量は27ポンド（12.4kg ）で、後にH6モノミクト角礫岩隕石と特定されました。^{[ 45 ]}ビデオ記録によると、ピークスキル隕石は広範囲にわたって複数の伴隕石を持っていたことが示唆されている。伴隕石はピークスキル近郊の丘陵地帯や森林地帯では回収される可能性は低い。    

2009年–インドネシア、ボネ 

2009年10月8日、インドネシアのスラウェシ島ボネ付近の空に巨大な火球が観測された。これは直径約10メートル（33フィート）の小惑星が原因と考えられている。火球のエネルギーはTNT換算で50キロトン、長崎原爆の約2倍と推定されている。負傷者は報告されていない。^{[ 46 ]} 

2009年–米国南西部 

2009年11月18日、南東カリフォルニア、北アリゾナ、ユタ、ワイオミング、アイダホ、コロラド上空で大きな火球が目撃されたと報告された。現地時間0時07分、海抜2,930m （9,610フィート）の高地にあるWLエクルズ天文台の監視カメラが、北へ向かう物体の映像を記録した。^{[ 47 ] [ 48 ]}映像には、主物体のわずかに後方に球状の「ゴースト」像（おそらく強烈な火球のレンズ反射）と、物体のかなりの部分が分裂したことに伴う明るい火球の爆発が映っていた。火球の後、物体の軌跡は北へ続いた。最終的な分裂による衝撃で、ユタ州北部の7つの地震観測所が震源を感知した。地震データから、物体の最終位置は北緯40.286度、西経113.191度、高度27キロメートル（17マイル、89,000フィート）と判明した。ここは、閉鎖された陸軍の試験基地であるダグウェイ試験場の真上に位置する。  

2013 –ロシア、チェリャビンスク州 

チェリャビンスク隕石は、直径約17～20メートル（56～66フィート）、質量約11,000トン（12,125ショートトン）の非常に明るい爆発火球、またはスーパーボリドであり、比較的小さな小惑星が地球の大気圏に突入した。^{[ 49 ] [ 50 ]}これは、1908年のツングースカ大爆発以来、地球の大気圏に突入したことが知られている最大の自然物である。2013年2月15日、ロシアのチェリャビンスク近郊の上空約25～30km （15.5～18.6マイル）で発生した空中爆発により、割れた窓ガラスの破片で1,500人以上が負傷した。朝の日中に、大きな飛行機雲が後に残る、ますます明るくなる筋が観測された。物体が強度のピークに達してから少なくとも1分後から3分後（軌跡からの距離による）、窓ガラスを割ったり車の警報を鳴らしたりする大きな衝撃音が聞こえ、その後、小さな爆発が数回続いた。^{[ 51 ]}  

2019年–アメリカ合衆国中西部 

2019年11月11日、流星がアメリカ中西部の空を横切るのが目撃された。セントルイス地域では、防犯カメラ、ドライブレコーダー、ウェブカメラ、ビデオドアベルが、地球の大気圏で燃え尽きる物体を捉えた。この超流星は、南タウルス座流星群の一部であった。 ^{[ 52 ]}東から西へ移動し、ミズーリ州ウェルズビル付近で飛行を終えた。^{[ 53 ] [ 54 ]}

流星を監視するために、多くの国で天体観測施設のネットワークが設置されている。

• フリポン
• 北米流星ネットワーク
• デザート・ファイアボール・ネットワーク
• 欧州ファイアボールネットワーク

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  ハワイ、ジェミニ北近くのマウナケア上空の火球
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  オリオン座流星群
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  中央オーストラリアの砂漠上空に散発的に現れる火球と、こと座流星群（上端）
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  国際宇宙ステーションから見た流星（中央）
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  2004年3月7日、MER Spiritによって火星から撮影された可能性のある流星（中央）。
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  シューメーカー・レヴィ第9彗星が木星に衝突：この映像は、木星の暗い側でWの破片が火球に変わる様子を示している。