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光の“正体”は?

火球ってなんだろう?

火球の後で隕石が見つかった!

2020年7月2日の午前2時半ごろ、関東地方の空に満月よりも明るい「火球」が出現しました。また11月29日の未明にも、とても明るい火球が西日本で目撃されました。特に7月2日の火球出現の直後には、千葉県習志野市内で隕石がみつかっています。これまでに国内で見つかった隕石は53個ですが、火球といっしょに観測されたのははじめてのことです。火球とはどのような現象で、その観測から何がわかるのでしょうか。

火球の写真

火球の写真

流星と火球と隕石

宇宙空間には、たいへん小さなチリゴミや小石のような物体が無数に漂っています。これが地球に向かってきて毎秒10kmを超える猛スピードで大気に飛び込み、空気などの分子と衝突して光を出す現象が流れ星(流星)1です。そして火球は、流星の中でも特に明るいものを指します。
厳密なきまりはありませんが、地上で観測された明るさが-3~-4等級より明るくなるものを火球と呼んでいます2。ふつうの流星では飛び込んでくるチリの大きさは約1mmから数cmほどですが、それより大きなものだと火球になります。
ときには大気中で燃えつきずに地上にとどく場合があり、これが隕石です。

※1 流星はしばしば「燃えている」と言われますが、厳密には燃える(=酸素と結びつく)のではありません。大気の分子と衝突することで運動エネルギーが熱エネルギーに変わり、この熱でガス化した流星本体や大気の分子が光を出します。
※2 火球は、国際天文学連合(IAU)では「100km離れて見た場合に換算して-4等星よりも明るいもの」、国際流星機構(IMO)では「真上に見えたと換算して-3等星よりも明るいもの」とされています。

流星や火球の経路

流星や火球の経路

流星のもとはどこから来る?

明るい流星はなかなか目にすることはできませんが、暗いものを含めると流星は毎日いつも無数に降り注いでいます。でも、毎年決まった時期に、決まった方向からの流星が多く見えることがあり、これを「流星群」3と呼びます。地球は太陽のまわりを1年をかけて公転しているので、毎年同じ時期に見えるということは、その時期に地球が公転で通る道すじの宇宙空間に、たくさんのチリや小石がただよっているということです。

このチリは、彗星や小惑星がもたらしたものと考えられています。宇宙では、地球などの惑星ばかりでなく、彗星や小惑星も太陽のまわりを公転していて、途中でチリを出します。チリや小石は彗星と同じ軌道(運動の道すじ)で宇宙空間を帯になって移動しているため、その帯と地球の軌道が交差すると流星群になるのです。

※3 流星群の流星は天の一カ所から出ているように見えるため、その点がある星座の名前をとって「ペルセウス座流星群」「しし座流星群」などと呼ばれます。
また、大量の流星が同時に発生することを「流星雨」といいます。

火球は音がする?

明るい流星、特に火球では、発生したときに音が聞こえたという報告があります。空気との衝突で発生した衝撃波4が、音に変化して伝わるのではないかと言われています。この場合、観測している場所と流星は数10km以上離れているので、音が発生してから聞こえるまで、数分間以上かかります。この音が観測された例もありますが、発光したときの音が火球と同時に聞こえることはありません。また、火球によって電磁波(電波)が発生して光の速さで伝わり、その影響によって音のように感じられるという説もあります。まだ詳しくはわかっていませんが、火球からは目に見える光以外にも何かが届いているかもしれません。

※4 物体が音速より速い速度で空気中を移動すると、ぶつかる空気の圧力が異常に高くなり、衝撃波というエネルギーの波が発生します。衝撃波は周囲に広がるうちに普通の音に変化します。

原始太陽系からの贈り物

光や音以外にも、火球はさまざまな情報を私たちに伝えてくれます。そのひとつは、大気の上層がどんな様子か…ということです。流星が通ったあとに淡い光を出す煙のようなものが数分間にわたって残ることがあります。これを「流星痕」といいますが、明るい火球ではときどき見られる現象です。流星痕が変化していくようすから、高度数10kmの大気の動きを考えることができるのです。

火球が隕石になって落ちてきた場合、隕石はとても重要な研究材料になります。なぜなら隕石のもととなった宇宙空間のチリや小石は、彗星や小惑星が残したものだからです。彗星や小惑星は、約46億年前に太陽系が誕生したとき、惑星にならずに取り残された物質です。そのかけらである隕石は、宇宙空間に残されている、約46億年前を考える重要な手がかりです。流星や火球、そして隕石は、原始太陽系からの時を超えた贈り物なのです。

流星痕とその変化 画像提供:愛知県立一宮高校地学部

流星痕とその変化
画像提供:愛知県立一宮高校地学部

人工流星雨ってなに?

天然のチリや小石ではなく、人工的な物質が宇宙から飛び込んできても流星や火球になります。古い人工衛星が落下するときに見られますが、その他に、衛星軌道上から流星のもとになる物質をまいて、人工的にたくさんの流星を作る試みも検討されています。いつの日か、雨のように降り注ぐ人工流星が見られるかもしれません。

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