Les ones sonores dels meteors

Si l’astronomia mira, la geofísica escolta. I quan els meteors entren a l’atmosfera creen sons i infrasons.

“Escolta molt i estigues atent!”, deia un avi aquests dies al seu net quan el deixava a l’escola. Aquesta frase tan habitual reflecteix molt bé el que la geofísica pot aportar a l’astronomia quan vol estudiar els meteors més grans, també anomenats bòlids.

La geofísica i la sismologia fan ben bé això: estar alerta, sempre escoltant a l’espera de sentir alguna cosa. Podríem dir que l’astronomia mira i la geofísica escolta.

Sons i infrasons

Els meteors no generen només un fenomen lluminós en el moment que aquells polsims entren a l’atmosfera, sinó que la fricció a la qual estan sotmesos també fa que es creïn sons i infrasons.

El so és una ona (una ona mecànica longitudinal) que es propaga en un medi mitjançant una successió de canvis de pressió, compressions i dilatacions.

Els humans podem percebre les ones sonores mitjançant l’oïda quan les seves freqüències es troben entre 20 hertzs i 20 quilohertzs. L'infrasò és una ona de les mateixes característiques però que la nostra oïda no és capaç de sentir, ja que no pot detectar els canvis de pressió que tenen lloc a freqüències per sota de 20 Hz fins a 0,001 Hz. Els infrasons queden per sota del llindar audible per a l’home.

Com creen el so els meteors? 

Els meteors entren a l’atmosfera a altes velocitats creant ones de xoc.

Quan un objecte es mou més de pressa que la velocitat del so, els fronts d’ones sonores que es creen al seu pas van més lentes que l’objecte que les crea. D’aquesta manera comencen a apilar-se formant una àrea, dita con de Mach, d’aire comprimit.

Aquestes ones de xoc es degraden ràpidament a ones del tipus infrasò, infrasons que poden ser detectats a la superfície del nostre planeta. Aquestes ones, ones de pressió, fins i tot es poden arribar a acoblar amb el terra i viatjar en forma d’ones sísmiques, que en definitiva també són ones mecàniques.

Estudiant les característiques d’aquest conjunt d’ones es poden arribar a descobrir característiques interessants del meteor que les ha originat. Per exemple, es pot estimar l’energia del bòlid, quan ha tingut lloc el fenomen o localitzar-lo, entre d’altres.

La figura reproduïda aquí a sota (Edwards et al., 2008) representa un esquema de la generació d’aquestes ones infrasòniques a causa de la caiguda d’un meteor:

(a)    Generació d’ones de xoc durant l’entrada hipersònica. La propagació de l’ona és perpendicular a la trajectòria del meteor.

(b)   Generació d’ones de xoc si el meteor es fragmenta.

(c)    Generació d’ones sísmiques en l'impacte del meteor amb la superfície terrestre, és a dir, quan ja l’anomenem meteorit (meteor que ha tocat terra).

(d)   Generació d’ones sísmiques precursores (P, S o Rayleigh), degudes al fet que les ones infrasòniques que arriben a terra, arriben a velocitats semblants a les de les ones sísmiques i això fa que es produeixi un acoblament. Viatjar a velocitats d’ones sísmiques superficials permet que aquestes ones arribin abans que l’ona infrasònica.

(e)   Acoblament directe de l’ona infrasònica amb la superfície propera a l’estació sísmica. El triangle representa l’estació sísmica.

Fins al proper apunt, on us explicarem com utilitzem aquestes ones per conèixer més els meteors!

Referències

Wayne, N. Edwards; Eaton, David W.; Brown, Peter G. "Seismic Observations of Meteors: Coupling Theory and Observations". Reviews of Geophysics, 46, RG4007 / 2008.