Physique des météores
Dans sa définition la plus globale, le terme "météore" désigne tous les phénomènes atmosphériques : il comprend donc aussi bien les précipitations (pluie, neige, grêle, etc) que les phénomènes lumineux (arc-en-ciel, parhélie, couronne, aurores polaires, etc.).
Ici, nous allons restreindre cette définition : le météore sera uniquement la manifestation lumineuse de la pénétration à haute vitesse dans l'atmosphère d'une poussière. Ce phénomène est plus commnunément appelé "étoile filante" et peut-être observé à tout moment de l'année, même s'il existe des périodes où elles apparaissent en plus grand nombre.
Nous allons ici employer de nombreux termes qui pourront paraître flous à ceux qui sont le moins familiarisés avec l'astronomie et les météores. Nous allons donc les définir ici avant d'attaquer les explications du phénomène. Pour ce faire, nous allons tout d'abord commencer pas des rappels très basiques : ceux liés au Système solaire. Ce dernier se compose en effet d'une étoile, le Soleil, de huit planètes ainsi que de planètes naines, d'astéroïdes et de comètes. Ce sont ces deux dernières catégories d'objets qui vont nous intéresser.
Les comètes sont des astres de quelques kilomètres à dizaines de kilomètres de diamètre majoritairement composés de glaces et de poussières. La plupart circulent dans un gigantesque réservoir aux confins du Système solaire, le nuage de Oort. Cependant, il arrive que l'orbite de certaines comètes soit perturbée et qu'elles soient amenées à plonger vers le Système solaire interne. Lorsqu'elles s'en rapprochent, la glace qui les constitue se sublime sous l'effet du Soleil, formant une "queue" typique de ces objets, et entraînant avec elle les poussières qui y étaient mêlées, qui sont ainsi libérées dans l'espace interplanétaire. Certaines comètes voient également leur orbite tellement modifiées qu'elles vont revenir régulièrement : ce sont les comètes dites "périodiques", dont la période (la durée entre deux passages à proximité du Soleil) est inférieure à 200 ans. Les comètes sont donc de très grandes pourvoyeuses de poussières, jusqu'à ce qu'elles "s'éteignent", c'est-à-dire que toute la glace à leur surface s'est sublimée.
Les astéroïdes sont de petites planètes dont la taille peut aller de quelques dizaines de mètres de diamètre à plusieurs dizaines voire centaines de kilomètres. La plupart d'entre eux circule entre les orbites des planètes Mars et Jupiter, mais quelques-uns ont des trajectoires qui les amènent à couper l'obite de la Terre. Les astéroïdes sont plutôt rocheux et/ou métalliques, et libèrent bien moins de poussières dans l'espace que les comètes. Cependant, certains essaims météoriques sont associés à des astéroïde, peut-être parce que ces derniers sont en fait d'anciennes comètes "éteintes".
Les poussières libérées dans l'espace ont plusieurs origine. Ce peuvent tout simplement être des résidus de la nébuleuse primitive, ou, comme il l'a été mentionné, des particules libérées par des comètes ou des astéroïdes. Mais quelle que soit leur origine, ces poussières navigant dans l'espace sont regroupées sous une dénomination commune : les météoroïdes. Ce terme désigne donc toutes les particules dont la taille varie de quelques centièmes de millimètres à ceux, plus imposants de taille centimétrique à décimétrique. Au-dessus, on a plutôt tendance à les désigner sous le terme d'astéroïdes. Ce sont ces météoroïdes qui vont être à l'origine du phénomène des météores, ou étoiles filantes.
En effet, étant présentes partout dans l'espace interplanétaire, certaines d'entre elles vont être amenées à rencontrer la Terre. Qui plus est à grande, voire très grande vitesse ! Car la Terre se déplace dans l'espace à la modique vitesse de 30 km/s en moyenne. Et que la vitesse de libération du Système solaire est de 42 km/s au niveau de l'orbite de la Terre. Un très rapide calcul peut donner une idée de la vitesse de collision frontale d'un météoroïde avec la Terre : elle est bien de 30+42 = 72 km/s ! C'est la vitesse de pénétration dans l'atmosphère maximale d'un météoroïde. Quant à la vitesse d'entrée minimale, ce sera celle de la vitesse de libération de la Terre. En effet, un météoroïde se déplaçant à proximité de la Terre avec une vitesse relative très lente sera capturé par l'attraction terrestre et ensuite accéléré jusqu'à cette vitesse de libération, qui est d'environ 11 km/s. Ainsi, toutes les poussières interplanétaires peuvent entrer dans l'atmosphère terrestre avec une vitesse comprise entre 11 et 72 km/s.
L'entrée à aussi haute vitesse d'une particule dans l'atmosphère terrestre n'est pas sans conséquence. Lorsque la poussière va commencer à croiser des molécules et atomes atmosphériques, elle va entrer en collision avec eux. Sous l'effet de cette collision, la surface du météoroïde va s'échauffer et se sublimer. Si le météoroïde est de petite taille, il va être complètement détruit par cet échauffement. S'il est suffisament massif, une partie de la roche survivra à cette traversée de l'atmosphère et pourra être retrouvée plus tard à la surface terrestre sous forme d'une météorite. Mais revenons à l'entrée dans l'atmosphère. La particule entre donc en collision avec les molécules atmosphériques, ce qui a pour effet d'échauffer le météoroïde. Mais qui a aussi pour effet de faire gagner de l'énergie aux atomes atmosphériques : ces derniers sont alors ionisés. Comme cet été d'ionisation n'est pas un état stable, l'atome a vite fait de revenir à son état initial : il perd alors de l'énergie, qui est émise sous forme lumineuse. C'est le météore. Ainsi, contrairement aux idées reçues, ce n'est jamais la surface échauffée du météoroïde que l'on observe pendant un météore, mais bel et bien la restitution sous forme lumineuse de l'énergie gagnée par les atomes atmosphériques lors de leur rencontre avec un météoroïde. Lorsque la particule est volumineuse, le météore ionise plus de molécules : le météore est plus lumineux, et parfois, les molécules mettent plus de temps à regagner leur état initial. On observe alors ce que l'on appelle une traînée persistante qui peut durer quelques secondes voire quelques minutes ou dizaines de minutes !
Ce phénomène commence très haut dans l'atmosphère terrestre : dès 120 km d'altitude, la densité de l'atmosphère est suffisante pour que le météoroïde rencontre suffisamment d'atomes pour donner naissance à un phénomène lumineux. Généralement, pour les météores classiques, ce phénomène prend fin vers 70 km d'altitude. Cela peut cependant descendre bien plus bas pour les plus gros météoroïdes, qui donnent alors naissance à ce que l'on appelle un bolide. Un bolide est tout simplement un météores dont la luminosité est inférieure à la luminsoité de la planète la plus brillante du ciel (donc généralement -4). Dans ce cas, le météore peut atteindre une altiude de 30 à 20 km avant d'entamer une période de "vol sombre" pendant lequel il continuera de tomber mais ne sera plus lumineux. Vol à l'issue duquel des météorites pourront être retrouvées.
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