kometen - Fundus.org

"Dread" <[email protected]>
K O M E TE N *
Es wurden Grafiken aufgrund ihrer Größe entfernt
Inhalt
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Allgemein
Koma
Schweif
Lang und Kurzperiodische Kometen
Bahnen von Kometen
„Schneebälle“ oder „eisige Dreckbälle“
Bilder einiger Kometen und Asteroiden
Die Geburtsstunde der Kometen
Geschichte der Kometen
1.-Allgemein
Kometen (selten Schweifstern oder Haarstern): Kleiner Himmelskörper des Planetensystems,
der in Sonnennähe große Mengen flüchtiger Gase und von ihnen mitgerissener feste Teilchen
freisetzt, wodurch er ein Allgemein neblig-verwaschen, zuweilen mit einem leuchtenden
Schweif versehen in Erscheinung tritt. Die meisten Kometen sind nur mit einem Fernrohr,
ganz wenige mit dem bloßen Auge sichtbar, die hellsten sind eindrucksvolle
Naturerscheinungen.
Bei einem Kometen unterscheidet mahn den Kern, die Koma, den Schweif. Kern und Koma
bilden zusammen den Kopf des Kometen. Der Kern ist der am wenigsten auffällige Teil, er
leuchtet im reflektierten Sonnenlicht. Er besteht aus einem lockeren Konglomerat
verschiedener Eissorten. Vor allem aus Wassereis sowie gefrorenem Ammoniak, Methan und
geringen Mengen anderer Verbindungen (zum Beispiel Kohlenmonoxid, Kohlendioxid,
Cyanwasserstoff, Ethylen) und festen, staubförmigen Bestandteilen. Diese haben einen
Durchmesser von etwa, 0,1-5µm, doch kommen auch Partikel bis zu Metergröße vor. Die
festen Teilchen bestehen zum Teil aus Meteorit. Material zum Teil Kohlenstoffverbindungen.
Der Anteil der festen Bestandteile an der Kern Masse beträgt vermutlich die Hälfte, variiert
aber in weiten Grenzen. Die Kometenkerne sind unregelmäßig geformte Körper mit einem
Durchmesser von etwa 0,5 bis 10 km, doch wurden auch Kern Durchmesser bis zu 100 km
beobachtet. Im Kern ist die Hauptmasse eines Kometen vereinigt, sie liegt bei der Mehrzahl
der Kometen in der Größenordnung von etwa 1011 bis 1012 kg.
Bei der Annährung eines Kometen an die Sonne auf weniger als etwa 4-5 AE erwärmt sich
die Kernoberfläche derart, dass die leicht flüchtigen Substanzen sublimieren und beim
Abströmen die festen Staubteilchen mitreißen.
2.-Koma
Es bildet sich eine ständig erneuernde, als Koma erscheinende Gasatmosphäre um den Kern.
Gröbere Teilchen und Gesteinsbrocken bilden eine poröse Kruste, sie werden nur bei
größeren Gasausbrüchen mitgerissen. Freigesetzte vielatomige Molekühle (Muttermolekühle)
werden durch die kurzweilige Sonnenstrahlung in einfachere Verbindungen zerlegt und zum
leuchten angeregt. Das Komaspektrum ist ein Emissionslinienspektrum der
1
"Dread" <[email protected]>
Zerlegungsprodukte (Tochtermolekühle), wobei unter anderem die Radikale bzw. Molekühle
C2, C3, CH, CN, NH, NH2, CO,CO2, CS, HCN und CH3CN in neutraler, zum Teil auch in
ionisierter Form nachgewiesen wurden. In atomarer Form wird außer Wasserstoff unter
anderem Natrium, Calcium, Kalium, Nickel, Chrom und Eisen beobachtet. Von der Erde aus
ist die Koma bis zu einer Kernentfernung von rund 105 km nachweisbar, die Gasdichte liegt
max. Bei etwa 104 Molekühle je cm3. Die äußerste, vor allem von Wasserstoffatomen gebildet
Koma kann einen Radius von Mehr als 107 km erreichen und ist nur bei extraterrestrischer
Beobachtungen wahrnehmbar . Die Größe der sichtbaren Koma ist zeitlich veränderlich,
ebenfalls die Helligkeit eines Kometen, die wesentlich von der Koma bestimmt wird und stark
mit der Entfernung von der Sonne variiert.
3.-Schweif
Ein sichtbarer Schweif bildet sich nur bei Kometen, die der Sonne auf weniger als etwa 1,5-2
AE nahe kommen. Man unterscheidet Ionenschweife (Plasma- oder Gasschweife) und
Staubschweife. Die Ionenschweife sind lang und schmal. Sie bestehen aus ionisierten Atomen
und Molekühlen, die von den geladen Teilchen des Sonnenwindes aus der Koma mitgerissen
und stark beschleunigt werden. Die Ionenschweife weisen daher fast genau von der Sonne
weg. Sie können zur Zeit ihrer größten Ausbildung 1-10Mio. km erreichen, beim großen
März-Kometen von 1843 betrug die Schweiflänge sogar 250 Mio. km. Die Materialdichte im
Schweif ist wesentlich geringer als in der Koma und verringert sich mit wachsendem
Kernabstand. Die Staubteilchen der Koma werden auch aus ihr ausgetrieben, da sie
Sonnenlicht absorbieren und so dem Strahlungsdruck unterliegen. Sie bilden den
Staubschweif der im reflektierten Sonnenlicht leuchtet. Er weißt auch von der Sonne weg, ist
aber stärker gekrümmt als der Ionenschweif. Staubschweife sind seltener als Ionenschweife.
Beide Typen können gemeinsam (sieh Bild von Hale Bop unten), aber auch alleine auftreten.
4.-Lang- und kurzperiodische Kometen
Periodische Kometen bewegen sich auf Ellipsenbahnen, unperiodische Kometen auf Parabeloder Hyperbelbahnen. Bei extrem lang gestreckten Bahnen ist diese Unterscheidung zum Teil
sehr schwierig. Die periodischen Kometen unterteilt man in kurzperiodische Kometen mit
Umlaufzeiten um die Sonne kürzer als 200 Jahre (Bahnexzentrizität <0.97) und lang
periodischen Kometen mit Umlaufzeiten größer als 200 Jahre. Die Bahnen der
kurzperiodischen Kometen haben im Allgemeinen eine geringere Neigung gegen die
Erdbahnebene als die der langperiodischen und sind zu rund 90% rechtsläufig. Zu den
wenigen rückläufigen Kometen gehört der Halley-Komet. Am häufigsten wurden bislang der
Enkesche Komet mit 54 Periheldurchgängen (Umlaufzeit 3,3 Jahre) und der Halley-Komet
mit 29 Periheldurchgängen (Umlaufzeit 76 Jahre) registriert.
5.-Bahnen von Kometen
Die Kometen unterliegen dem Gravitationseinfluss der Planeten, wodurch ihre Bahnen
verändert werden. Alle Kometen deren Aphelen in der Nähe einer Planeten Bahn liegen,
werden zu einer Kometenfamilie gerechnet, von denen die Jupiterfamilie die meisten
Mitglieder zählt und am deutlichsten ausgeprägt ist. Die Kometen einer Kometengruppe sind
durch das zerbrechen des Kerns eines Mutter-Kometen hervorgegangen, die Bahnelemente
der Kometen einer derartigen Gruppe stimmt fast alles genau überein. Kometen-Bahnen
werden nicht allein durch gravitative, sonder auch durch nichtgravitative Kräfte verändert, die
auf den Rückstoßeffekt der aus dem Kern abströmenden Gase zurückgehen. Dies kann zu
einer Zu- oder Abnahme der Umlaufperiode führen.
Aus der Zahl der beobachteten langperiodischen Kometen schließ man auf eine Gesamtheit
von 1011 bis 1012 Kometen die, die Sonne in einer riesigen Wolke (Ortsche Wolke) umgeben,
2
"Dread" <[email protected]>
während die kurzperiodischen Kometen vorwiegend dem Kuiper Gürtel entstammen dürfen.
Die Kometen haben seit ihrer Entstehung keine grundlegenden Differenzierungsprozesse
durch gemacht, sie können damit Auskunft über die Verhältnisse in den Äußeren Gebieten
des Sonnennebels während der Entstehung des Sonnensystems geben.
6.-"Schmutzige Schneebälle" oder "eisige Dreckbälle"
Als "schmutzigen Schneeball" bezeichnete bereits 1950 der amerikanische Astronom Fred
Whipple den Kern eines Kometen. Die Mission der europäischen Raumsonde Giotto im Jahr
1986 zum Halleyschen Kometen korrigierte dieses Bild zum "eisigen Dreckball". Giotto
verdanken die Wissenschafter einen Quantensprung im Wissen über die Himmelsvagabunden.
Immerhinnähertee sich die Sonde im Rahmen der spektakulären Mission dem Kern auf nur
600 Kilometer. In der Regel ist der Aufbau der Kometen gleich: Um den Kern bilden sich bei
der Annäherung an die Sonne als Folge der intensiven Bestrahlung ein Schweif, Koma und
Wasserstoffhülle. In Sonnenferne reisen die Himmelsvagabunden als unattraktive kalte Kerne.
Der Kern wird als der einzig massive Teile des Kometen angesehen. Er ist, gemessen an der
Größe anderer kosmischer Gebilde, winzig, misst zwischen einigen hundert Metern und zehn
Kilometern und ist unregelmäßig geformt. Er besteht aus Staub und Eis und wird als Quelle
für alle umgebenden Kometengase und Stäube angesehen. Die unmittelbare Umgebung des
Zentralkörpers wird als Koma bezeichnet. Sie ist eine sphärische Hülle aus Staub und Gas.
Der Halleysche Komet hat gezeigt, dass auf der Sonnenseite des Kerns aus sogenannten
"Aktive Spots" das Material jetartig ausströmt. Das Staub-Gas-Gemisch wird fast
ausschließlich in Richtung Sonne emittiert und erst durch Sonnenwind und Strahlungsdruck
in den Schweif umgelenkt. Die Koma umgibt den Kern bis in eine Entfernung von 100.000
bis einer Million Kilometer. Daran schließt eine riesige, bis zu mehrere Millionen Kilometer
durchmessende Wasserstoffwolke an. Der Schweif stellt wohl den spektakulärsten Teil eines
Kometen dar. Er wird durch Einwirken des Sonnenwinds und des Strahlungsdrucks der Sonne
aus den emittierten Gas- und Staubmassen des Kometen gebildet. Es wurden zwei Arten von
Schweifen beobachtet: einerseits die geradlinigen Plasmaschweife, die aufgrund des
Sonnenwinds genau vom Zentralgestirn wegzeigen und bis zu 100 Millionen Kilometer lang
sein können, andererseits Staubschweife, deren weitgeschwungene Bögen maximal zehn
Millionen Kilometer lang werden. Die meisten Kometen haben Bahnen, die weit über das
Planetensystem hinausreichen. "Langperiodische" Kometen haben Umlaufzeiten von bis zu
mehreren Millionen Jahren. Dagegen bewegen sich die "kurzperiodischen"
Himmelsvagabunden auf planetenähnlichen Bahnen mit einer Umlaufzeit von weniger als
zehn Jahren um die Sonne
7.-Bilder einiger Kometen und Asteroiden.
Aufnahme entstand am 5 Mai 1997 als der Komet Hale Bopp von Norden nach Süden die
Erdumlaufbahn durchquerte. Man kann deutlich die einzelnen Strukturen des Kometen sehen. Auf
diesem Bild erkennt man wie unterschiedlich der Schweif ist. Der gerade aus Staub und der nach
unten geblasene aus Gasmoleküle bestehende Schweif.
1993 entdeckte man den Kometen Hale Bopp als er in der nähe vom Jupiter in Richtung Sonne
vorbeizog. 1997 wurden spektakuläre Bilder des hellsten Kometen gemacht. Diese Aufnahme wurde
in Arizona hinter dem Superstition Mountains aufgenommen. Eindeutig zu sehen ist der weiße Schweif
3
"Dread" <[email protected]>
der aus Staub, und der blaue Schweif der aus Gasmoleküle besteht. Der Sonnenwind bläst die
Gasmoleküle immer in die der Sonne entgegengesetzte Richtung, so verändert sich das Aussehen
der Kometenschweife dauernd.
Auf der langen Reise zur Erforschung des Jupiters, fotografierte die Raumsonde Galileo diesen
Asteroiden. Sein Name ist Ida und hat eine Größe von ca. 58 Km Länge und 25 Km Breite. Im
Hintergrund erkennt man noch schwach den Mond Dactyl.
8.-Die Geburtsstunde der Kometen
Entstehung von Hale-Bopp erst nach Bildung der Sonne.
Wann und wo die Kometen unseres Sonnensystems entstanden sind, lässt sich im Prinzip an
der Zusammensetzung ihrer Materie erkennen. Diese ist allerdings nicht leicht zu ermitteln.
Der Beobachtung sind nämlich meist nur die Bestandteile von Kometenköpfen und
Kometenschweifen zugänglich. Dort finden aber chemische Reaktionen statt die, die
Verhältnisse verändern. Amerikanischen Forschern ist es jetzt trotzdem durch eine
Kombination von Beobachtungen und Rechnungen gelungen, das Verhältnis von gefrorenem
Kohlenmonoxyd zu Wasserreis im Kern des Kometen Hale-Bopp (siehe Bild oben) zu
bestimmen, der im Frühjahr 1997 an der Erde vorbeigeflogen ist.
Die Forscher um Michael D. Disanti von der Catholic University of America in Washington,
D.C., haben den Kometen Hale-Bopp in großer Distanz von der Sonne mit der Infrared
Telescope Facility der Nasa auf dem Mauna Kea/Hawaii beobachtet. Ihre Messergebnisse
verglichen sie mit Daten aus der Zeit, als sich Hale-Bopp im sonnennächsten Abschnitt seiner
Bahn befunden hat. Damals hat die Sublimation von Wasser die Freisetzung von Gas und
Staub dominiert. Seit sich der Komet wieder von der Sonne entfernt hat, steht zunehmend die
Sublimation von Kohlenmonoxyd im Vordergrund.
Aus den Daten haben die Forscher errechnet, wie groß der aus dem Kometenkern
stammende Anteil des Kohlenmonoxyds im Kopf und im Schweif des Kometen ist. Der Rest
hat sich erst außerhalb des Kerns durch die Aufspaltung komplexerer Moleküle gebildet. Den
Rechnungen zufolge beträgt der Anteil von Kohlenmonoxyd im Kern von Hale-Bopp 12
Prozent des Anteils von gefrorenem Wasser.
Aus dem Wert schließen die Forscher, dass der Komet erst entstanden ist, als die Sonne
bereits existierte. In kalten molekularen Wolken, aus denen Sterne und Planeten
kondensieren, ist der Anteil an Kohlenmonoxyd nämlich erheblich größer. Das Verhältnis von
Kohlenmonoxyd zu Wasser ändert sich, wenn die Temperatur steigt, beispielsweise durch die
Strahlung eines jungen Sterns. Dies zeigen auch die Messungen an den Staub- und Gashüllen,
die protostellare Systeme umgeben. In solchen Hüllen ist das Verhältnis von Kohlenmonoxyd
und Wasser ungefähr so groß wie im Kern von Hale-Bopp. Eine genauere Analyse der Daten
gibt auch eine grobe Auskunft über die Region, in der Hale-Bopp entstanden ist. Er muss
4
"Dread" <[email protected]>
irgendwo zwischen den Bahnen von Jupiter und Neptun geboren worden sein. Von dort
wurde er wahrscheinlich durch das Schwerefeld eines der Planeten in größere Sonnenferne
katapultiert.
9.-Geschichte der Kometen
Die Erscheinung eines Kometen galt in früheren Zeiten als Zeichen bevorstehenden Unheils,
selten dagegen als Glücksbote. Kometen-Erscheinungen spielen daher eine Große Rolle in der
Astrologie. Die Prodigienliteratur der früheren Neuzeit und das gleichzeitige Flugblattwesen
kommentierten jede Kometen-Erscheinung .Das Endzeitgefühl des 16.Jh.fand in solchen
Wunderzeichen Bestätigung, doch auch die naturwissenschaftlichen Entdeckungen des 17. Jh.
Über Bahnen und Periodizität der Kometen steigerten nur die Weltuntergansfurcht Auch der
Stern von Bethlehem wurde als Komet gedeutet. Schutzbriefe Medaillen, Glockenläuten und
fasten sollten Schutz vor Kometen gewähren.
J. Kepler schrieb den Kometen eine geschlossene Bahn zu. J.Hevelius dagegen schloss auf
eine parabolische Bahn . die der Amateur Astronom Georg Samuel Dörffel dann für den
Kometen von 1680/81 mit der Sonne als Brennpunkt berechnen konnte. I. Newton bezog
daraufhin die Kometen in seiner allgemeinen Gravitationshypothese ein. Auf seine Anregung
hin berechnete E.Halley (1705) die Bahnelemente von 24 Kometen der Jahre 1337 bis 1698
und konnte für viele eine exakte Ellipsenbahn nachweisen. Er zeigte, dass die Kometen von
1531, 1607 und 1682odentisch waren.Durch die Vorhersage der Wiederkehr dieses Kometen
(Hally-komet) für 1758 durch A.C. Clairaut konnte die Entdeckung eines der periodischen
Kometen 1759 bestätigt werden. Der erste kurzperiodische Komet wurde von J.F. Encke
1818/19 entdeckt
Die Erforschung der Materiellen Beschaffenheit der Kometen begann mit der Erfindung der
Spektralanalyse, während Erklärungen über den Entstehungsprozess der Kometen-Schweife
unter dem Einfluss der Sonnenstrahlung durch die Fortschritte der Molekühlspektroskopie
möglich wurden.
*Komet: Von griechisch kớmẽ >Haar<; eigentlich >Haar tragende< bildlicher vergleich mit
dem Schweif des Kometen.
5