Plop

Voor het eerst is aangetoond dat meteoren geluid maken. Maar hoe dat ontstaat is een raadsel.

Twee keer klonk er een `plop'. Het duurde slechts een fractie van een seconde. De eerste keer hoorden twee onderzoekers het, de tweede keer waren het er zes. De apparatuur die de wetenschappers ergens in de woestijn van Mongolië hadden opgesteld, registreerde een geluid op een frequentie van ongeveer 40 Hz. De onderzoekers, een groep Europeanen, deden hun waarneming in 1998 nabij Ulaan Baator, de hoofdstad van Mongolië. Ze namen daar de Leoniden waar, een bekende `regen' van meteoren die elk jaar in november de aarde passeert. Vorige maand beschreven ze hun resultaten in de Journal of Geophysical Research. Het is de eerste keer dat onderzoekers daadwerkelijk aantonen dat meteoren geluid voortbrengen.

Meteoren zijn stofjes en grotere deeltjes uit de ruimte die met hoge snelheden de aardatmosfeer binnendringen en daarin vergloeien. Soms gaat dit gepaard met explosies, waarbij geluid wordt opgewekt dat enige tijd later op aarde kan worden gehoord. De geluidsgolven hebben enige minuten nodig om vanaf die hoogte, ongeveer 100 kilometer, de waarnemer te bereiken. Heel af en toe wordt echter tegelijk met de meteoor geluid gehoord: een zwak `plop' of `krak'.

Al eeuwen is er discussie over de vraag of meteoren geluid maken, en of dat dan hoorbaar zou zijn. Al in 1676 merkte de Italiaanse astronoom Geminiano Montanari op dat de afstand tot een meteoor veel te groot is om hem gelijktijdig te kunnen horen. Hetzelfde werd later opgemerkt door de Britse astronoom Edmond Halley, die het geluid `pure fantasie' noemde. Latere onderzoekers spraken wat genuanceerder over `inbeelding als gevolg van een schrikeffect'. Maar hoe kan het dan dat sommigen eerst het geluid hoorden, soms zelfs in huis, en dan pas een meteoor zagen?

In het begin van de vorige eeuw beweerden enige onderzoekers dat het om een fysisch verschijnsel zou gaan. Anderen meenden dat het geluid van een bepaald object in hun omgeving kwam. Dit leidde tot de theorie dat een meteoor laagfrequente radiogolven uitzendt die objecten op aarde in trilling brengen. Tijdens de Koude Oorlog zag het Pentagon hierin zelfs een nieuwe communicatiemogelijkheid en liet het verschijnsel door de Rand Corporation onderzoeken. Het leverde echter niets op.

Maar in de jaren tachtig bewoog de balans weer in de richting van een fysisch verschijnsel. Dat was vooral te danken aan de Australische fysicus Colin Keay, die met behulp van proeven in het laboratorium liet zien dat laagfrequente elektromagnetische golven in uiteenlopende materialen elektrofoon geluid kunnen voortbrengen: in aluminiumfolie, dennennaalden, brilmonturen en zelfs mensenhaar! En in 1990 werd voor het eerst, na vele decennia vergeefse pogingen, laagfrequente radiostraling van een meteoor geregistreerd: een puls die nog geen 0,2 seconde duurde.

Sindsdien is van meer meteoren radiostraling waargenomen. En de groep Europese onderzoekers heeft nu ook geluid geregistreerd. Dat gebeurde met twee elektreet-microfoons, waarin geluid langs elektrostatische weg wordt omgezet in een elektrisch signaal. De ene was vrij in het veld opgesteld, terwijl de andere zich in een kastje bevond dat akoestisch van de omgeving was geïsoleerd. Hierin hingen ook blaadjes papier met aluminiumfolie voor het omzetten van zeer laagfrequente elektromagnetische golven.

Van twee Leoniden werd geluid op frequenties rond 40 Hz geregistreerd dat ongeveer eentiende seconde duurde. De eerste meteoor werd door twee waarnemers als `plop' gehoord, de tweede door zes. De akoestisch geïsoleerde microfoon hoorde het trillen van het papier met aluminiumfolie, terwijl de open microfoon en de waarnemers geluid hoorden dat door iets in de omgeving werd opgewekt. Volgens Slaven Garaj, een van de Zwitserse onderzoekers, is het fysiologisch vrijwel onmogelijk de richting van een geluid van zo'n lage frequentie te bepalen. ``Onze beste inschatting is dat het werd voortgebracht door de tent die wij in het basiskamp gebruikten'', laat Garaj via email weten.

radiogolven

Tijdens de waarnemingen verschenen vele heldere meteoren die géén geluid voortbrachten. Aangezien alle Leoniden vrijwel dezelfde fysische eigenschappen hebben, roept dit de vraag op waarom niet alle vuurbollen te horen zijn. Volgens de onderzoekers zou dit komen doordat de radiogolven van een vuurbol tussen de ionosfeer en het aardoppervlak staande golven met heel specifieke kenmerken veroorzaken. Het hangt van de exacte onderlinge positie van de meteoor en de waarnemer af of deze laatste in de bundel van de radiogolven zit en dus een kans maakt om ook geluid te horen.

De nu geregistreerde geluiden bewijzen dat het geluid van meteoren niet (altijd) inbeelding is. Volgens de meest recente theorie worden de laagfrequente elektromagnetische golven die voor dit geluid verantwoordelijk zijn veroorzaakt door het ionisatiespoor van een meteoor. Dit zou magnetische veldlijnen insluiten en `samenbundelen' en tijdens het verdwijnen van dit spoor zou deze magnetische energie in één keer vrijkomen en elektromagnetische golven op frequenties tussen enkele en 20.000 Hz produceren.

Uit de nu gemeten geluidssterkten kan echter worden berekend dat het ionisatiespoor van een meteoor alléén niet voldoende energie bevat om geluid voort te brengen. De onderzoekers suggereren daarom dat dit spoor als trigger fungeert voor een ander, nog onbekend proces in de ionosfeer dat sterkere elektromagnetische straling produceert. Zij denken hierbij aan het proces dat samenhangt met sprites en jets: lichtschijnselen tussen hoge onweerswolken en de ionosfeer. Ook die duren slechts een fractie van een seconde en werden meer dan een eeuw naar het rijk der fabelen verwezen voordat zij, nu ruim tien jaar geleden, voor het eerst konden worden gefotografeerd.