Un essaim, mieux connu sous le nom de pluie d'étoiles filantes ou de météores, est une augmentation temporaire et périodique de la quantité d'étoiles filantes observées dans le ciel. Le phénomène est causé par le passage de la Terre dans l'orbite d'une comète, ce qui engendre la pénétration d'une grande quantité de poussière cométaire dans l'atmosphère terrestre. Ces étoiles filantes semblent provenir d'un même point dans le ciel, le radiant.
On recense plusieurs dizaines d'essaims. Les noms de ces pluies d'étoiles filantes sont majoritairement dérivés de la constellation où se trouve leur radiant. Chaque essaim se produit chaque année à la même période avec une intensité variable.
L'intensité des Léonides de novembre 1833, qui aurait compté de dix à cent mille météores à l'heure, a suscité beaucoup d'interrogations. Ces dernières ont mené à de nombreux développements et théories scientifiques sur l'origine des météores. C'est à cette époque que l'américain Denison Olmsted (1791-1859) donne une explication à ce phénomène qu'il publie dans l'American Journal of Sciences and Arts. Il y affirme que le maximum d'intensité n'a été observé qu'en Amérique du Nord et que les météores provenaient de la constellation du Lion. Il émet l'hypothèse que les météores étaient originaires d'un nuage de particules dans l'espace.
En 1890, les astronomes George Johnstone Stoney (1826-1911) et Arthur Matthew Weld Downing (en) (1850-1917) tentent de calculer la position de la poussière par rapport à l'orbite de la Terre. Ils ont étudié la poussière éjectée par la comète 55P/Tempel-Tuttle en 1866 avant le retour des Léonides attendu en 1898 et 1899. Les calculs ont démontré que la poussière serait loin à l'intérieur de l'orbite terrestre. Les mêmes résultats ont été déterminés indépendamment par Adolf Berberich de l'Institut de calcul astronomique. Ces calculs ont été confirmés puisque la pluie de météores n'a pas eu lieu.
En 1981, Donald K. Yeomans du Jet Propulsion Laboratory a révisé l'historique des Léonides et de l'orbite dynamique de la comète Tempel-Tuttle. Il a déduit les conditions les plus propices pour une pluie de météores. Un graphique de ses recherches a été publié. Il présente les positions relatives de la Terre et de Tempel-Tuttle et montre où la Terre rencontre de la poussière dense. Cela démontre que les météorites sont, la plupart du temps, derrière et en dehors de la trajectoire de la comète.
En 1985, E. D. Kondrat'eva et E. A. Reznikov de l'Université de Kazan réussissent à déterminer les années où la poussière responsable des quelques tempêtes de météores passées a été formée.
En 1995, Peter Jenniskens a prédit l'Alpha monocérotides grâce à son hypothèse selon laquelle ces tempêtes sont causées par la traînée de poussière qui suit une comète. En 2006, Jenniskens publie des prévisions qui s'échelonnent sur 50 ans pour les prochaines rencontres de traînées de poussière de comète.
Une pluie de météores se produit lorsque la Terre traverse l'orbite d'une comète ou d'un astéroïde qui a laissé un nuage de poussière sur son passage. Ce nuage est appelé « essaim de météores » ou, par abus de langage[réf. nécessaire], un « essaim météoritique ». Les comètes sont en fait des débris de roches recouverts de glace que l'astronome Fred Lawrence Whipple décrit comme des « boules de neige sales ». La glace peut être composée d'eau, de méthane ou d'autres composés volatils. En s'approchant du Soleil, la glace se sublime, ce qui veut dire qu'elle passe directement de l'état solide à gazeux. Les particules formées sont éjectées à une vitesse pouvant aller jusqu'à quelques dizaines de mètres par seconde. Lorsque l'orbite de la Terre entre dans un essaim de météores, on assiste alors à une pluie de météores.
Ainsi, par exemple, la pluie de météores des Léonides se produit quand la Terre traverse l'orbite de la comète 55P/Tempel–Tuttle et que les débris suivant cette comète se subliment et entrent dans l'atmosphère de la Terre.
Lors d'une pluie de météores, on peut apercevoir typiquement entre 5 et 50 météores en une heure. Ces météores entrent dans l'atmosphère à la même vitesse (qui varie de 11 à 72 km/s). Le phénomène peut durer de quelques heures à plusieurs jours, et revient habituellement annuellement.
Les météores ne proviennent pas toujours nécessairement d'un essaim. Il arrive aussi que des météores dits « sporadiques » surviennent. Ce sont des météores isolés qui ne proviennent pas du nuage cométaire.
Le radiant d'un essaim est le point d'où semblent provenir les étoiles filantes qui la constituent.
Ce point est un effet d'optique causé par le mouvement des courants météoritiques. En effet, ceux-ci se déplacent dans l'espace en suivant des routes parallèles entre elles. La droite menée de la Terre au radiant d'une pluie de météores est donc la direction relative, commune à tous les météores qui constituent l'essaim.
Chaque pluie de météores se produit tous les ans à la même période de l'année. Cette période peut durer de plusieurs semaines à quelques heures. Elle présente généralement un pic d’activité plus bref. Par exemple, les perséides, la plus célèbre des pluies d’étoiles filantes, se produisent entre le 17 juillet et le 24 août avec un maximum d’activité vers le 12 août.
L'intensité d'une pluie de météores est mesurée à partir du Taux Horaire Zénithal (THZ). Ce taux correspond au nombre d'étoiles filantes que pourrait voir un observateur sous un ciel noir parfait de magnitude visuelle de 6,5 et sous un radiant situé au zénith. Les conditions pour calculer le THZ sont très rarement remplies au même moment. C'est pourquoi nombre d'étoiles filantes y est surestimé.
Le North American Meteor Network a développé une équation permettant de calculer le THZ. Cette dernière met à contribution le nombre de météores comptabilisés (
) sur une plage d'observation en tenant compte de l'indice de population (
) de l'essaim observé et de la magnitude limite visuelle (