Tulipallot ja bolidit

Ilmiönä tulipallo ja tavallinen tähdenlento eli meteori ovat yksi ja sama asia. Ero on vain suuruusluokassa. Tähdenlennon aiheuttaja on pölyhiukkanen tai hiekanmuru. Venuksen kirkkaudella loistavan tulipallon aiheuttaja on sormenpään kokoinen kappale. Ylärajaa ei periaatteessa ole. Esimerkiksi Tseljabinskin aurinkoa 3x kirkkaamman (absoluutinen kirkkaus -28 magnitudia) tulipallon 15.2. 2013 Venäjällä aiheutti n. 20 metrin läpimittainen asteroidi.

Tulipallo ja bolidi ovat melkein synonyymit samasta asiasta. Usein tehdään kuitenkin sellainen ero että bolidi on lennon jossain vaiheessa räjähtävä tai välähtävä tulipallo. Lisäksi eräät törmäyskraattereita tutkivat geologit puhuvat aina bolidista kun he puhuvat törmäyskraatterin synnyttävästä kappaleesta. Törmäävä kappale kun kirjaimellisesti räjähtää törmäyksessä. Erottelu jossa tulipallo ei räjähdä ja bolidi välähtää tai räjähtää on ihan hyvä käytäntö.

Tulipallon määritelmällä taikka sen kirkkaudella ei ole yhteyttä siihen selviääkö tulipallosta mitään alas asti. Tutkimusten mukaan raja on jossain -6 magnitudin kohdalla. Tätä himmeämmät tulipallot ovat yleensä sen verran pienten kappaleiden aiheuttamia että ne tuhoutuvat ilmakehässä kokonaan tai jos selviävät alas asti, ovat liian pieniä löydettäviksi. Toisaalta jopa auringon kirkkaudella loistava tulipallo saattaa tuhoutua kokonaan jo korkealla ilmakehässä.

Todella pienikokoiset kappaleet eivät aiheuta valoilmiötä ilmakehään tullessaan ja tätä "avaruuspölyä" sataa maapallolle eräiden arvioiden mukaan jopa 100 tonnia vuorokaudessa.

Ilmiö kaavakuvana

Alla oleva kaavakuva yrittää selvittää mitä tulipallossa (ja tähdenlennoissa yleensä) oikein on kyse. Kappale lentää kuvassa nuolen suuntaan.

Kirjainten selitykset:

1. Kappaleen eteen kappaleen ja paineaallon (E) väliin puristuu kaasupatja. Tällä alueella ilmakehän kaasut (typpi ja happi) ionisoituvat ja lämpötila nousee useisiin tuhansiin asteisiin. Syntyvä ionisoitunut kaasu eli plasma sulattaa kappaleen pintaa ja virtaa sen sivuilta kappaleen taakse. Se myös säteilee voimakkaasti valoa ja mm. lämpö- ja UV-säteilyä. 
2. Kappaleen pinnasta sulava ja kaasuuntuva kivimateriaali (punainen) valuu kohti kappaleen takaosaa ja siirtää samalla lämpöä pois kappaleesta. Vaikka tämä sula kiviaines voi olla valkohehkuista, ei sen kirkkaus ole riittävä maasta käsin havaittavaksi.
3. Ionisoituneen kaasun pallo, joka syntyy kappaleen eteen puristuneen ilmapatjan (A) lämpösäteilystä. Nyrkin kokoisen kappaleen ympärillä voi olla jopa 100 metrin läpimittainen ionisoituneen kaasun pallo, joten se ei oheisessa kaaviossa ole mittakaavassa. Varsinkin nopeissa meteoreissa tämä ionisoitunut kaasu voi jättää tulipallon perään nopeasti hiipuvan vanan. Tämä ionisoituneen kaasun pallo voidaan havaitaan maasta käsin.
4. Toinen alue tulipallosta joka synnyttää huomattavan osan maanpinnalle asti näkyvää valoa on kappaleen perässä oleva rekompinaatioalue. Siinä paineen alennettua ionisoitunut kaasu rekompinoituu takaisin typpi- ja happimolekyyleiksi. Reaktiossa vapautuu fotoni. Tämä voi olla merkittävämpi valolähde kuin kappaleen eteen puristunut ionisoitunut kaasu.
5. Kappaleen etupuolelle syntyy kartiomainen shokki- eli paineaalto (engl. detached tai bow shock). Tämä on se mikä kuullaan maassa yliäänipamauksena kun se ohittaa havaitsijan. Paineaalto voi olla hyvinkin voimakas kuten Tunguskassa 1908, jossa paineaalto kaatoi 2000 neliökilometriä metsää tai Tseljabinskissa 2013 kun tuhansia ikkunoita hajosi ja ihmisiä kaatui paineaallon voimasta. Lähes puolet kappaleen liike-energiasta vapautuu paineaaltona ja toinen puoli lämpösäteilynä. Jos kappaleita on useampia niin pamauksia kuullaan useampia. Yksi kappale synnyttää käytännössä aina vain yhden paineaallon. Todellisuudessa kappaleen perään syntyy toinen paineaalto, kun kappaleen ohi kulkenut virtaus hidastuu alle äänennopeuden. Sitä ei ole piirretty kuvaan. Näiden paineaaltojen välimatka vain on yleensä niin lyhyt (n. kappaleen läpimitta) että ne sulautuvat yhteen.
6. Kappaleen taakse jäävä ionisoituneen kaasun vana. Tämä usein katoaa sekunneissa ja vaikuttaa vihertävältä revontulisäikeeltä. Ionisoitunut vana syntyy kappaleen lämpösäteilyn ionisoimasta ilmasta.
7. Kappaleen pinnasta irronneet sulapisarat ja kaasuuntunut kiviaines muodostavat kappaleen perään pöly- eli savuvanan, joka voi jäädä tunneiksi taivaalle. Kaasuuntunut aines tiivistyy pieniksi pallosiksi eli ns. sferuleiksi jäähtyessään. Ajan myötä tämä materiaali putoaa alas maanpinnalle. Savuvana ei itse loista, joten sen näkee vain jos jokin valaisee sen tai sen taustan. Erityisen hyvin se näkyy jos esim. jo laskenut tai pian nouseva aurinko paistaa siihen, mutta kuun valokin voi tuoda sen esille. Savuvanassa voi nähdä ajan myötä tapahtuvaa mutkittelua joka voi olla hyvinkin voimakasta sotkien vanan mutkikkaaksi kuvioksi. Tämän mutkittelun aiheuttaa yläilmakehässä vallitsevat erisuuntaiset tuulet. Tosin suurissa tulipalloissa pölyvanan sekaan voi jäädä hyvin kuumaa plasmaa joka näkyy hetken aikana punaisena ylöspäin kohoavana liekkinä kuten eräissä Tseljabinskin tulipallon videoista voi nähdä.

www.somerikko.net
© Jarmo Moilanen 2013