In der Serie “Fragen zur Astronomie” geht es heute wieder mal um mein Lieblingsthema: Asteroiden. Beziehungsweise Meteoriten (was ja aber das gleiche ist). Meteoriten sind eine enorm wichtige Informationsquelle für die Wissenschaftler, denn sie erlauben uns das Material zu untersuchen, aus dem Asteroiden aufgebaut sind (und da die Asteroiden auch das Baumaterial für die Planeten waren, lernen wir auch was über deren Entstehung). Normalerweise müssten wir dazu lange durchs Weltall fliegen und komplizierte Landemissionen auf den kleinen Felsbrocken durchführen. Die Meteoriten aber kommen netterweise zu uns auf die Erde und warten nur darauf, dass sie jemand findet und einsammelt. Aber: Ist das nicht gefährlich? Ist ein Meteorit glühend heiß, wenn er auf der Erde gelandet ist?

Eine gute Frage. In Kinofilmen sieht man die Dinger ja oft, wie sie nach dem Einschlag in rauchenden Kratern herumliegen oder alles in Brand setzen, mit dem sie in Verbindung geraten. Und ganz so unplausibel klingt die Vorstellung der glühend heißen Meteoriten ja auch nicht. Immer kann man sie bei ihrem Flug durch die Atmosphäre als leuchtende Feuerbälle am Himmel sehen. Warum sollten sie also nicht heiß sein, wenn sie unten ankommen?

Heiß! Oder doch nicht? (Bild: Nikita Plekhanov, CC-BY-SA 3.0

Heiß! Oder doch nicht? (Bild: Nikita Plekhanov, CC-BY-SA 3.0

So ein Meteorit kommt aber aus dem Weltall und dort ist es ziemlich kalt. Der Stein, der da auf die Erde fällt ist also äußerst gut und äußerst lange gekühlt worden. Trifft er dann auf die Atmosphäre der Erde, wird es zuerst tatsächlich heiß. Es ist übrigens nicht so, dass so ein Meteorit durch die Reibung mit der Luft aufgeheizt wird. Zumindest nicht so, wie man sich das vorstellt. Die Objekte aus dem All treffen mit enorm hohen Geschwindigkeiten von bis zu einigen Dutzend Kilometern pro Sekunde auf die Atmosphäre. Dabei entsteht eine Druckwelle vor dem Asteroid und dieses extrem komprimierte Gas heizt sich dann auch sehr stark auf. Die Luft vor dem Asteroid ist also heiß, der Asteroid selbst muss es nicht zwingend sein; zumindest nicht überall. Auf der (aus der Flugrichtung gesehenen) Vorderseite beginnt er dank des superheißen Gases wirklich aufzuschmelzen; die schnell über ihn hinweg strömende Luft trägt diese erhitzten Schichten aber gleich wieder ab. Dieser Vorgang nennt sich Ablation und leitet die Hitze ziemlich gut. Außerdem leitet Gestein Wärme sowieso nicht sonderlich gut und der Flug durch die Atmosphäre bremst den Felsbrocken auch sehr schnell sehr stark ab.

Er wird also auch schnell so langsam, dass die Luft vor ihm nicht mehr stark komprimiert und aufgeheizt wird. Danach fällt er nur noch vergleichsweise langsam durch die Atmosphäre, die ja tendenziell auch viel kühler ist als die Luft direkt über dem Erdboden. So ein Meteorit hat also genug Zeit, um abzukühlen. Und da von Anfang an ja sowieso nur die äußersten Schichten aufgeheizt worden sind, ist nicht damit zu rechnen, dass er “glühend heiß” am Boden ankommt. Es gibt leider kaum vernünftige Berichte über Meteoriten, die direkt nach dem Fall eingesammelt worden sind – so etwas kommt einfach zu selten vor. Aber bei den paar Berichten die es gibt, sind einige darunter, die von Meteoriten sprechen, die nicht nur nicht heiß waren, sondern regelrecht kalt…

Meteoriten sind also aller Wahrscheinlichkeit nicht heiß, wenn sie auf dem Erdboden landen. Natürlich ist es schwer, hier allgemeine Antworten zu geben. Meine Erklärungen bezogen sich auf vergleichsweise kleine Brocken. Wenn da ein kilometergroßer Asteroid auf die Erde fällt, dann darf man durchaus mit einem sehr großen, rauchenden Krater auf der Erde rechnen! Aber da hat man dann sowieso ganz andere Probleme als die Angst, sich die Hände beim Meteoritensammeln zu verbrennen…

Mehr Antworten findet ihr auf der Übersichtsseite zu den Fragen, wo ihr selbst auch Fragen stellen könnt.

Kommentare (29)

  1. #1 Higgs-Teilchen
    Im Standardmodell oben rechts
    11. Mai 2015

    @florian

    “Meteoriten sind also aller Wahrscheinlichkeit nicht heiß,”

    Gilt das ganz unabhängig von der Größe oder gibt es da auch Grenzen?
    Und was passiert wenn der Meteor im Flug auseinander bricht?

    Lg H.

  2. #2 Florian Freistetter
    11. Mai 2015

    @Higgs-Teilchen: “Gilt das ganz unabhängig von der Größe oder gibt es da auch Grenzen?”

    Das habe ich doch extra am Schluss noch erwähnt?? Natürlich gibts da Grenzen…

    “Und was passiert wenn der Meteor im Flug auseinander bricht?”

    Nicht viel. Wenn er auseinanderbricht ist er ja sowieso schon sehr langsam unterwegs.

  3. #3 Higgs-Teilchen
    Im Standardmodell oben rechts
    11. Mai 2015

    @florian

    “Das habe ich doch extra am Schluss noch erwähnt?”

    Ach so, ja, tatsächlichen. Sorry, habe ich anscheinend überlesen… 🙁

  4. #4 Alderamin
    11. Mai 2015

    @Florian

    So ein Meteorit kommt aber aus dem Weltall und dort ist es ziemlich kalt.

    Wie kalt müsste er denn sein? Der Abkühlung durch strahlung gegen die Schwärze des Alls steht ja noch die Sonnbestrahlung mit ca. 1400 W/m² auf der Erdbahn gegenüber, und alles, was da oben herumschwirrt, rotiert, ein kleiner Asteroid sicher in ein paar Minuten oder weniger.

    Es heißt, die mittlere Temperatur der Erde ohne Atmosphäre, alleine durch die Sonnenbestrahlung, wäre -13°C; Ungefähr so kalt müsste doch dann auch der Meteorit sein, da er sich wenigstens ein paar Tage in der Gegend der Erdbahn aufgehalten haben muss, bevor er hier ankommt, was reichen sollte, damit sich die innere Temperatur an das Strahlungsgleichgewicht an der Oberfläche angleichen kann.

  5. #5 Nordlicht_70
    11. Mai 2015

    Und wieder etwas gelernt, danke. 🙂
    Das die entstehende Hitze vor allem durch komprimiertes Gas und nicht durch die Reibung entsteht, wusste ich so nicht. Das erklärt auch, warum bei Raumschiffen (genauer, den Wiedereintrittskörpern) ein Hitzeschild reicht und nicht das ganze Vehikel so ausgelegt sein muss.

    Eine Frage noch zur Aussage, der Weltraum sei “ziemlich kalt”. Nach meinem Verständnis hat der Weltraum doch keine Temperatur? Temperatur kann doch nur ETWAS haben, nicht NICHTS. Die Stoffe (Meteoriten etc.) sind doch nur deswegen kalt, weil die Wärmeabstrahlung größer ist, als die Aufnahme von der Sonne?

  6. #6 Hobbes
    11. Mai 2015

    Der Meteorit (bzw. ein Teil Davon) der vorletztes Jahr über Russland runter gekommen ist hat sich doch in einen See geschmolzen und ein weit größeres Loch hinterlassen als er selber einen Durchmesser hatte oder irre ich da? Wobei es da ja auch einen Airburst gegeben hat.

  7. #7 Spritkopf
    11. Mai 2015

    Wie heiß ein herunterkommender Meteorit ist, wird zum Teil auch vom Material abhängen, aus dem er besteht. Ein Nickel-Eisen-Meteorit wird eine wesentlich bessere Wärmeleitfähigkeit haben als Steinmeteorite und die beim Atmosphäreneintritt auftretenden Temperaturen besser in sein Inneres leiten. Den würde ich jedenfalls nicht sofort anpacken, wenn mir mal einer vor die Füße fallen sollte.

  8. #8 Gerrit
    11. Mai 2015

    @Nordlicht_70:

    Die Stoffe (Meteoriten etc.) sind doch nur deswegen kalt, weil die Wärmeabstrahlung größer ist, als die Aufnahme von der Sonne?

    Stoffe sind im Mittel im Strahlungsgleichgewicht: Sie geben also genau soviel Strahlung ab, wie sie Energie von der Sonne bekommen. Bei einem Strahlungsungleichgewicht würde die Temperatur ab oder zunehmen.

    @Alderamin:

    wäre -13°C; Ungefähr so kalt müsste doch dann auch der Meteorit sein

    Eher höher, weil der Albedo eines Meteoriten sicherlich kleiner als der Erdalbedo ist.

  9. #9 phunc
    11. Mai 2015

    @Gerrit

    Es geht keine Energie verloren – die Beträge die aufgenommen werden, werden auch wieder abgegeben. Aber es findet doch eine Umwandlung statt.

    Unterschiedliche Strahlung regt Elektronen an, dadurch werden diese auf verschiedene Energieniveaus angehoben und relaxieren wiederum unterschiedlich, dh es wird Energie abgegeben bis alle Elektronen wieder im Grundzustand (niedrigstes Energienievau) vorliegen. Aber die Emission entspricht nicht unbedingt der Absorption.

    Bei Wärmestrahlung kommt es zB zur Erhöhung der Molekularbewegung bzw Vibrationen innerhalb der Moleküle, dh es wird Wärme aufgenommen die in kinetische/potentielle Energie umgewandelt wird. Da hat man auch eine Umwandlung in eine andere Energieform, insofern also einen “Verlust” an Wärmeenergie.

    Ich glaube Nordlicht_70 ziehlt mit der Frage aber eher auf die Wärmekapazität ab?

  10. #10 Alderamin
    11. Mai 2015

    @phunc

    Die abgestrahlte Wärme eines Körpers hängt (neben Konstanten wie Reflexionsgrad und Oberfläche) stark von seiner Temperatur ab, und zwar mit der 4. Potenz. Er erwärmt sich also so lange unter Einstrahlung, bis die aufgrund der steigenden Temperatur zunehmende Abstrahlung im Gleichgewicht zur Einstrahlung steht (bzw. kühlt sich ein heißer Körper so lange ab, bis die temperaturbedingte Abstrahlung bis zum Betrag der Einstrahlung reduziert ist). Diese Temperatur wird dann beibehalten, solange sich ansonsten nichts ändert. Abstrahlung und Einstrahlung müssen schließlich (bei konstanter Einstrahlung) exakt gleich groß sein, anonsten würde sich unbegrenzt Wäremeenergie im sammeln oder verloren gehen.

    Die Wärmekapazität bestimmt, wie lange es dauert, bis der Körper diese Gleichgewichtstemperatur erreicht. Ein Hohlkörper wird bei gleicher Oberfläche z.B. schneller warm (oder kalt) als ein Vollkörper aus dem gleichen Material. Die Gleichgewichtstemperatur unter Bestrahlung wäre aber bei gleicher Farbe und Beschaffenheit dieselbe.

  11. #11 Erva
    Hamburg
    11. Mai 2015

    Wann wird ein Asteroid die Erde kollidieren?

  12. #12 Nordlicht_70
    11. Mai 2015

    @ Gerrit
    Ja, so denke ich mir das. Je nach Entfernung von der Sonne muss sich ja irgendwo das Gleichgewicht zwischen Sonneneinstrahlung und Abstrahlung einpendeln.
    Nur das dieses Gleichgewicht eben nicht “handwarm”, sagen wir, bei 300 Grad Kelvin ist, sondern deutlich kälter.

  13. #13 Gerrit
    11. Mai 2015

    @Nordlicht_70
    Die Temperatur lässt sich ausrechnen [1] und beträgt im Erdorbit etwa 279 K (=6°C) für einen Körper, der die komplette Sonneneinstrahlung absorbiert. Wenn 5% der Strahlung reflektiert werden sind es etwa 2°C. Das ist sicherlich nicht “handwarm”, aber auch nicht deutlich kälter als “handwarm”.

    [1] http://en.wikipedia.org/wiki/Stefan%E2%80%93Boltzmann_law#Temperature_of_the_Earth

  14. #14 Steffmann
    11. Mai 2015

    @Erva:

    In welcher Grösse ? Eigentlich haben die Dinger die Eigenschaft, dass dauernd zu tun. Du kennst das als Sternschnuppen. Aber keine Sorge, von den grösseren wird uns zu deinen Lebzeiten keiner treffen. Die allermeisten werden beobachtet und man kann sehr genau die Bahn berechnen, auf der sie sich bewegen.

  15. #15 Cakir
    12. Mai 2015

    Mal ne frage, entstanden die Meteoriten, die auf der Erde landen im Sonnensystem? (Frühphase des Sonnensystems)
    Oder gibt es Gesteinsbrocken, die auch von anderen Sternen kommen?

  16. #16 Cakir
    12. Mai 2015

    Die ganzen Asteroid, Kometen und Meteoriten, die man bereits beobachtet hat, entstanden die alle in unseren Sonnensystem?
    Oder hat man auch beobachten können, das Gesteinsbrocken nicht von unseren Sonnensystem stammt, die sich aber im Sonnensystem befinden bzw. befanden?

    Das man Gesteinsbrocken im anderen Sternen beobachten kann, ist mir bereits klar.
    http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2014/05/26/ein-hoch-auf-das-archiv-fuenf-extrasolare-asteroidenguertel-in-alten-daten-entdeckt/

    Mich würde aber gerne interessieren, ob die Dinger mal zu uns kommen. Wäre es möglich?

  17. #17 Franz
    12. Mai 2015

    @Gerrit, Alderamin
    Kann man die Meteoriten mit der Erde vergleichen ? Die Erde heizt ja selbst noch mit (flüssiger Erdkern), oder ist das vernachlässigbar ?

  18. #18 Thomas
    Chemnitz
    12. Mai 2015

    “Aber bei den paar Berichten die es gibt, sind einige darunter, die von Meteoriten sprechen, die nicht nur nicht heiß waren, sondern regelrecht kalt…”

    Hast Du mal Quellen dazu?
    Irgendwie finde ich nix…

  19. #19 Florian Freistetter
    12. Mai 2015

    @Thomas: Die Aussage über die Berichte stammt von einer Seite der Uni Cornell (bin gerade unterwegs und kann den Link nicht raussuchen). Dort stand aber auch nicht, wer und wann einen “frostigen” Meteoriten gefunden hat. Aber da es sich sowieso um sehr wenige und nicht nachvollziehbare subjektive Beobachtungen handelt, kann man die eh nicht wirklich für irgendwas verwenden.

  20. #20 Gerrit
    12. Mai 2015

    @Franz

    Kann man die Meteoriten mit der Erde vergleichen ? Die Erde heizt ja selbst noch mit (flüssiger Erdkern), oder ist das vernachlässigbar ?

    Die Berechnung oben basiert nur auf der Sonnenstrahlung (~1400 W/m² bei 1 AU) und ist damit auch auf Meteoriten anwendbar.

    Der Eigenwärme der Erde ist vernachlässigbar. Wir bekommen von der Sonne etwa 100 Billiarden Watt während die Erdkern etwa 47 Billionen Watt [1] liefert. Das ist mehr als 1000 mal weniger als von der Sonne.

    Der größte Unterschied zwischen Meteoriten und Erde ist die Erdatmosphäre. Wegen Wolken reflektiert die Erde etwa 30% der Sonnenstrahlung wodurch die Temperatur etwa -15°C ist. Wie in #4 von Alderamin schon geschrieben. Das ist auch wirklich die mittlere Temperatur der Erde! Glücklicherweise gibt es noch den Treibhauseffekt wodurch es am Boden etwa 30°C wärmer ist. Dafür ist es in den oberen Luftschichten deutlich kälter.

    [1] http://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_internal_heat_budget

  21. #21 Alderamin
    12. Mai 2015

    @Cakir

    Alle bekannten Meteoriten stammen meines Wissens nach aus dem Sonnensystem. Bestenfalls einzelne extrasolare Staubkörner wurden gefunden:

    http://www.researchgate.net/post/Are_there_any_meteorites_that_are_generally_believed_to_have_originated_outside_the_Solar_System

  22. #22 advanced deep space propeller
    12. Mai 2015

    da ist es auch schön zusammengefasst:

    “…we don’t really know what temperature meteorites are when they fall. The problem is that there really isn’t much quantitative data to base an answer on! However, many astronomers believe that small meteorites should be barely warm, or even cool when they hit the ground. The temperature probably varies depending on the size and composition of the original rock…”

  23. #23 advanced deep space propeller
    12. Mai 2015
  24. #24 Cakir
    12. Mai 2015

    @Alderamin

    Danke! 😉

    Auch sagt der Herr Henning Haack folgendes:

    “We know that fragments of asteroids escape our Solar System and it thus follows that fragments must also escape other Solar System provided they include minor bodies. It should therefore be possible to find an extrasolar rock in our Solar System.”

    Also möglich wäre es ja 🙂

  25. #25 Alderamin
    12. Mai 2015

    @Cakir

    Er sagt aber auch weiter unten:

    I have seen an estimate concluding that we should expect a extrasolar meteorite fall here on Earth every 10 billion years.
    In other words, extrasolar meteorites are not impossible but the exceedingly low fall rates makes it less than likely that we will ever come across one.

    Wobei ja kaum ein Stein, der auf die Erde fällt, wirklich gefunden wird; 2/3 fallen in’s Meer, und es gibt kaum Gegenden, wo Meteoriten ziemlich leicht zu finden sind, weil sie im Gelände auffallen (Sandwüsten oder Antarktis, wenn der Wind sie freilegt). Die Chance, so was jemals zu finden, ist also völlig unterirdisch.

    Wie sagt der Angelsachse so schön:

    “Don’t hold your breath.”

  26. #26 Cakir
    12. Mai 2015

    @Alderamin

    Stimmt, aber wie genau würde man erkennen, ob so ein Stein vom anderen Stern kommt? Ist die Zusammensetzung dann anders, als die Steine im Sonnensystem?
    Sterne und Planeten enstehen ja letztendlich immer gleich, egal wo im Universum oder?
    Beispiel: Wenn ein Gesteinsbrocken vom anderen Stern (Gelber Zwerg) kommt, dann wäre doch die Zusammensetzung mehr oder weniger ähnlicher, als wenn ein Stein vom Blauen/Roten Zwerg kommt oder?
    Es gibt ja genug Sterne, die sehr ähnlich wie unsere Sonne ist, wie z.B. Tau Ceti, HD 69830 etc.
    Ich kenne mich da nicht so gut aus, deswegen will nichts falsches behaupten. 😉

  27. #27 Alderamin
    12. Mai 2015

    @Cakir

    Stimmt, aber wie genau würde man erkennen, ob so ein Stein vom anderen Stern kommt?

    In der verlinkten Diskussion ist davon die Rede, dass man bisher noch keinen Ursprungskörper für einen Meteoriten identifiziert hat, dessen Bahn um die Sonne hyperbolisch ist – das wäre ein eindeutiger Hinweis auf extrasolare Herkunft, da in diesem Fall die Geschwindigkeit größer als die Fluchtgeschwindigkeit des Sonnensystems wäre; dies würde für jeden Körper gelten, der sich aus großer Entfernung der Sonne näherte und nicht von einem der Planeten zufällig eingefangen würde. Die Identifizierung der Bahn eines Meteoriten gelingt allerdings äußerst selten und natürlich nur, wenn es ein paar Beobachtungen des Meteoritenfalls gibt. Bei der miserablen Rate an extrasolaren Meteorfällen braucht man darauf schon gar nicht zu warten.

    Ist die Zusammensetzung dann anders, als die Steine im Sonnensystem?

    Dazu habe ich einen Link gefunden, der besagt, nein, die Zusammensetzung ist die gleiche (obwohl ich mal gelesen habe, dass man die individuellen Isotop-Signaturen mehrerer Supernovae in Meteoriten gefunden hätte, die wären dann doch ein Fingerabdruck der Kinderstube unseres Sonnensystems, zu deren Baumaterial diese Supernovae beigetragen hatten). Aber der lange Aufenthalt im interstellaren Raum, außerhalb der schützenden Heliosphäre, der würde erkennbare Spuren im Material hinterlassen.

  28. #28 advanceddeepspacepropeller
    13. Mai 2015

    Der Pultuskmeteorit wurde mal verdächtigt ein interstellarer Meteorit zu sein.
    http://adsabs.harvard.edu/abs/1997JRASC..91…68H

    http://en.wikipedia.org/wiki/Pultusk_%28meteorite%29

  29. #29 advanceddeepspacepropeller
    13. Mai 2015

    sorry das lässt sich jetzt irgendwie im ads nicht verlinken, aber der titel des papers ist Do some meteorites come from interstellar space? von RL Hawkes – ‎1997, Journal of the Royal Astronomical Society of Canada, 91, 68-73