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Sternengeschichten Folge 286: Meteorströme

“Meteorstrom” klingt wie etwas aus einem Jahrzehnte alten Science-Fiction-Film. Es ist aber tatsächlich ein astronomischer Fachbegriff. Man kann stattdessen auch “Meteorschauer”, “Sternschnuppenschauer” oder “Sternschnuppenschwarm” sagen. Nicht korrekt ist dagegen die Bezeichnung “Meteoritenschauer”, denn ein Meteor ist kein Meteorit. Aber bevor es komplett konfus wird, sollten wir lieber anfangen zu klären, worum es tatsächlich geht.

Es geht um Sternschnuppen. Eine Sternschnuppe ist das, was man am Himmel sehen kann, wenn ein kleines Objekt aus dem Weltall mit der Erde zusammenstößt. Und “klein” heißt in diesem Fall wirklich klein. Es geht um kleine Staubkörnchen; um Felsbrocken, die ein paar Millimeter oder ein paar Zentimeter groß sind. Solche kosmischen Staubkörner gibt es jede Menge im Sonnensystem. Der Kram schwirrt überall zwischen den Planeten herum und immer wieder treffen sie auf die Planeten und auch auf die Erde. Weil die Objekte dabei mit enorm hohen Geschwindigkeiten von bis zu einigen Dutzend Kilometern pro Sekunde auf die Atmosphäre der Erde treffen, bleibt das nicht ohne Folge. Bei ihrem rasanten Flug durch die Lufthülle unseres Planeten reißen sie Elektronen aus den Hüllen der Atome aus denen die Luft besteht. Wenn diese Atome sich die Elektronen wieder zurückholen, wird dabei ein wenig Energie abgegeben und das können wir als Leuchterscheinung wahrnehmen. Diese Leuchterscheinung heißt offiziell “Meteor” oder landläufig “Sternschnuppe”. Das Objekt selbst überlebt den Zusammenstoß im Allgemeinen nicht, es verglüht durch die hohen Temperaturen beim Flug durch die Atmosphäre.

Sternschnuppen! (Bild: NASA)

Sternschnuppen! (Bild: NASA)

Nur größere Brocken können den Eintritt in die Atmosphäre überleben, es bis zum Boden schaffen, wo man sie dann aufsammeln kann und dann “Meteorit” nennt. Aber um die soll es heute nicht gehen. Und auch nicht um die ganz normalen Sternschnuppen, die man in jeder klaren Nacht am Himmel sehen kann. Heute geht es um das Phänomen, bei dem während einer vergleichsweise kurzen Zeit überdurchschnittlich viele Sternschnuppen am Himmel zu sehen sind. Um Sternschnuppenschauer oder eben um “Meteorströme”.

Es gibt verschiedene Meteorströme mit unterschiedlichen Namen. Am bekanntesten sind vermutlich die Perseiden, die man jedes Jahr zwischen Mitte Juli und Ende August am Nachthimmel der Erde beobachten kann. In den kalten Winternächten sausen zwischen Mitte und Ende November die Leoniden über den Himmel. Es gibt aber auch die Draconiden, die Orioniden, die Geminiden, die Lyriden oder die Virginiden. Wer ein wenig Ahnung vom Himmel hat, dem wird auffallen, dass die Bezeichnungen der Meteorströme alle ähnlich klingen wie die lateinischen Namen bestimmter Sternbilder. Perseus, Leo der Löwe, Draco der Drache, Orion, Gemini die Zwillinge, Lyra die Leier, Virgo die Jungfrau. Das ist kein Zufall. Betrachtet man in den warmen Sommernächten zwischen 17. Juli und 24. August den Himmel auf der Suche nach Sternschnuppen, dann wird man jede Menge beobachten, die alle aus Richtung des Sternbilds Perseus auf die Erde zu fallen scheinen. Dieser scheinbare Ursprung des Meteorstroms wird “Radiant” genannt und der Meteorstrom selbst bekommt den Namen des Sternbilds, in dem der Radiant liegt.

Aber: Warum gibt es solche Sternschnuppenschauer überhaupt? Man sollte doch eigentlich davon ausgehen, dass die Kollisionen zwischen der Erde und dem kosmischen Staub zufällig und ohne Muster und zeitliche Häufungen auftreten. Und das wäre normalerweise auch so. Es wäre vor allem dann so, wenn der kosmische Staub gleichmäßig überall im Sonnensystem verteilt ist. Das aber ist nicht der Fall. Neben dem Staub, der tatsächlich überall zwischen den Planeten zu finden ist, gibt es auch Bereiche in denen der Staub gehäuft auftritt. Und schuld daran sind Asteroiden und vor allem die Kometen. So ein Komet ist die meiste Zeit über eine in der Kälte des Weltraums tiefgefrorene Mischung aus Gestein und Eis. Kommt er aber auf seiner Bahn der Sonne zu nahe, erwärmt er sich. Das Eis taut auf, wird gasförmig und dehnt sich dabei stark aus. Das entweichende Gas reißt Staub von der Oberfläche des Kometen mit sich hinaus ins All. So entsteht, wie ich in den Folgen 44 und 45 genau erklärt habe, der Kometenschweif. So entsteht aber auch eine regelrechte Spur aus Staub, die der Komet hinter sich her durchs Sonnensystem zieht.

Dort, wo sich die Kometen bewegen, findet man also mehr Staub als anderswo. Und wenn die Bahn der Erde die Drecksspur eines Kometen kreuzt, dann gibt es sehr viel mehr Sternschnuppen als normal. So ein Sternschnuppenschauer wiederholt sich dann einmal pro Jahr, immer zur gleichen Zeit, wenn die Erde auf ihrem Weg um die Sonne herum wieder bei den Hinterlassenschaften des Kometen angekommen ist.

Natürlich ist das alles nicht komplett exakt und vorhersagbar. Der Staub den ein Komet hinterlässt bleibt ja nicht einfach still im Sonnensystem stehen. Er wird durch die Gravitationskraft der Planeten beeinflusst. Er wird durch die Strahlung der Sonne beeinflusst. Ein Komet verteilt seinen Staub auch nicht völlig gleichmäßig; mal verliert er mehr; mal weniger Staub. Das alles führt dazu, dass es “klumpigere” Regionen in der Staubspur gibt und relativ “saubere” Bereiche. All das ändert sich auch im Laufe der Zeit. Deswegen kann man immer schwer vorhersagen, wie viele Sternschnuppen ein bestimmter Schauer in einem bestimmten Jahr produzieren wird. Bei den Perseiden zum Beispiel können das mehr als 100 Sternschnuppen pro Stunde sein. Es können aber auch deutlich weniger zu sehen sein.

Die Menge an Sternschnuppen hängt auch davon ab, wie lange es her ist, dass der Komet seinen Staub abgeladen hat. Wenn er gerade erst vorbei gekommen ist, gibt es noch jede Menge Staub und viele Sternschnuppen. Das ist etwas, was man bei den Leoniden gut beobachten kann. Sie werden vom Komet Tempel-Tuttle erzeugt. Der braucht ungefähr 33 Jahre für eine Runde um die Sonne. Das heißt, er lädt auch etwa alle 33 Jahre neuen Staub im inneren Sonnensystem ab. Wenn er das gerade dann tut, kurz bevor die Erde seine Spur kreuzt, kann es richtig viele Sternschnuppen geben. Im Jahr 1966 konnte man so im November ein paar tausend Sternschnuppen pro Stunde beobachten; im November 1833 sollen es sogar bis zu 200.000 Sternschnuppen in einer Stunde gewesen sein.

Viele Sternschnuppen!! (Bild: Public Domain)

Viele Sternschnuppen!! (Bild: Public Domain)

Sternschnuppen beobachten macht Spaß. Man braucht dafür kein Fernglas und kein Teleskop. Man braucht nur einen Ort mit gutem Blick über den Himmel und eine möglichst dunkle und klare Nacht ohne störende Lichter in der Nähe. Dann legt man sich einfach zurück, blickt hinauf zu den Sternen und früher oder später wird man eine Sternschnuppe sehen. Wenn man sich für die Beobachtungsnacht die Zeit eines Meteorstroms aussucht, dann kann man die Sternschnuppen in kurzen Abständen immer wieder über den Himmel sausen sehen. Man sollte sich dann aber auch etwas Zeit nehmen. Am besten klappt es mit der Beobachtung in der zweiten Nachthälfte; kurz vor der Morgendämmerung. Wenn man dann am Himmel Richtung Osten blickt, schaut man genau in die Richtung, in die sich auch die Erde selbst dreht. Dort ist mit den meisten Sternschnuppen zu rechnen (genau so wie es ja auch viel wahrscheinlicher ist, dass Insekten bei einem fahrenden Auto auf die vordere, in Fahrtrichtung gelegene Windschutzscheibe klatschen und nicht auf die hintere Heckscheibe).

Wenn man dann Sternschnuppe um Sternschnuppe über den Himmel sausen sieht, dann hat man fast das Gefühl, man könne sie angreifen oder aufsammeln, so nahe scheinen sie uns zu kommen. In Wahrheit sind sie aber viel weiter weg. Die meisten von ihnen verglühen in 80 bis 90 Kilometer Höhe; näher als 75 Kilometer kommt kaum eine Sternschnuppe an uns heran. Aber das muss uns ja eigentlich nicht stören. Wir müssen die Sternschnuppen nicht angreifen, um sie schön zu finden.

Kommentare (19)

  1. #1 Dampier
    18. Mai 2018

    Wir müssen die Sternschnuppen nicht angreifen, um sie schön zu finden.

    Solange sie uns nicht angreifen … 😉

  2. #2 Alderamin
    18. Mai 2018

    Das heißt, er lädt auch etwa alle 33 Jahre neuen Staub im inneren Sonnensystem ab. Wenn er das gerade dann tut, kurz bevor die Erde seine Spur kreuzt, kann es richtig viele Sternschnuppen geben.

    Leider hat sich das für dieses Jahrhundert erledigt. Mehr.

  3. #3 Captain E.
    18. Mai 2018

    Sternschnuppen angreifen? Wäre das nicht die richtige Aufgabe für Don Quichotte? Am besten gleich nach den Windmühlen… :-)

  4. #4 Ulrike
    Borgentreich
    19. Mai 2018

    Wie bewegt sich Staub im Weltall?
    Offensichtlich gehorcht Staub im Weltraum nicht den Kepler-Newtonschen Gesetzen, da die Massenträgheitseffekte klein sind im Verhältnis zu den Kräften zB. durch Strahlungsdruck. Ein Trägermaterial wie Luft auf der Erde fehlt, vielleicht spielt aber dunkle Materie eine Rolle, oder elektrische Kraftfelder . Sonst wäre Fluidmechanik die Lösung; die gibt aber ein Beispiel, wie mit dimensionslosen Kennzahlen, wie etwa der Rheynolds-Zahl, chaotisches Verhalten geordnet werden kann. Es wäre ja auch der Grenzbereich zwischen Staubbewegung und Newtonscher Bewegung interessant, wie bei planetaren Staubringen, wo ein Mond Störungen hervorruft. – Könnte ein Planet eigentlich auch einen festen Ring haben (künstlich wäre toll), der durch Rotation im Kräftegleichgewicht ist, oder würde der Ring anfangen zu eiern und abstürzen oder zerbrechen ? Sonst könnten nur Ringe aus Staub funktionieren. Und aus zerfallenden Kometen entstehen.

  5. #5 Florian Freistetter
    19. Mai 2018

    @Ulrike: “Offensichtlich gehorcht Staub im Weltraum nicht den Kepler-Newtonschen Gesetzen”

    Natürlich tut er das. Aber es wirken eben auch nicht-gravitative Kräfte wie eben der Strahlungsdruck, Yarkovsky-Effekt, etc. Dunkle Materie muss man da nicht extra ins Feld führen.

  6. #6 Ulrike
    19. Mai 2018

    Staub unterliegt sicher der Gravitation, aber die Kepler-Newtonschen Gesetze beschreiben die Bahnen von wenigen Einzelmassen, möglichst nur zwei. Bei 3 Massen hörts schon auf, und Staub besteht aus sehr sehr vielen Einzelmassen, die alle korrelieren, deren Gravitationskräfte untereinander aber vernachlässigbar sind. Kreisen Staubteilchen auf Orbits umeinander? Das kann ich mir nicht vorstellen. Ich denke, Staub verhält sich im Mikrobereich wie ein Kontinuum, andererseits im Makrobereich hat eine grosse Staubwolke sicher auch einen Schwerpunkt mit Gravitation.

  7. #7 Florian Freistetter
    19. Mai 2018

    @Ulrike: “ber die Kepler-Newtonschen Gesetze beschreiben die Bahnen von wenigen Einzelmassen, möglichst nur zwei. Bei 3 Massen hörts schon auf”

    Also Astronom mit dem Spezialgebiet der Himmelsmechanik ist mir das durchaus bekannt. Ebenso wie mir bekannt ist, dass man auch im Mehrkörpersystem durchaus mit Newton rechnen kann. Und das auch tut. Wenn Astronomen die Bahnen der Planeten berechnen oder Raumsonden zum Mars oder sonstwo hin schicken, tun sie das mit Newtons Gesetzen. Und Newton braucht man selbstverständlich auch, wenn man Staub berechnen will. Da muss man dann eben zusätzlich auch noch andere Kräfte berücksichtigen. Aber die Gravitation kann man nicht einfach vernachlässigen. Die ist immer wichtig.

  8. #8 Ulrike
    19. Mai 2018

    Die universelle Gültigkeit des Gravitationsgesetzes zweifelt ja niemand an. Ich meine nur, das Staub ein Eigenleben hat, welches mit Kepler und Newton allein nicht zu erklären ist, sondern eher ein Chaos höherer Ordnung darstellt, wie man sonst nur auf Planetenoberflächen kennt. Und Ringe um Planeten wie Saturn sind wahrscheinlich durch Materieflüsse dynamisch stabil, daher frage ich, ob ein fester, rotierender Ring um einen Planeten himmelsmechanisch überhaupt möglich wäre

  9. #9 Sven
    19. Mai 2018

    @Ulrike:
    Könntest du erklären, was genau du mit den “Kepler-Newtonschen Gesetzen” meinst?

    Die Keplerschen Gesetze gelten streng ja nur für das Zweikörperproblem bei dem die Gravitation die einzige Kraft ist. Die Gravitation der Staubteilchen untereinander kann man wohl meist vernachlässigen. Die nicht-gravitativen Kräfte hingegen nicht unbedingt. Also ist Kepler wohl oft nicht anwendbar.

    Aber warum sollten die Newtonschen Gesetze nicht gelten? Relativitätstheorie oder Quantenmechanik sind hier doch nicht notwendig. Für das Newtonsche Gravitationsgesetz ist es das selbe.

    Und was genau meinst du mit “Chaos höherer Ordnung”?

  10. #10 Florian Freistetter
    19. Mai 2018

    @Ulrike: Ich bin mir nicht sicher, ob du mir einfach nur (in etwas komplizierten Worten) sagen willst, dass man bei der Computersimulation zB einer Staubscheibe keine rein gravitativen Gleichungen nutzen darf/kann, sondern eben hydrodynamische Gleichungen bzw. andere nichtgravitative Erweiterungen – was in der Astronomie keine große Neuigkeit ist und genau so gemacht wird. Oder ob du mir irgendeine seltsame “Privattheorie” verkaufen willst (was soll ein “Chaos höherer Ordnung” sein?).

    “b ein fester, rotierender Ring um einen Planeten himmelsmechanisch überhaupt möglich wäre”

    Nein – siehe (bzw höre) hier: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2015/04/17/sternengeschichten-folge-125-james-clerk-maxwell-und-die-ringe-des-saturn/

  11. #11 Ulrike
    19. Mai 2018

    Kepler fand heraus, wie sich Himmelkörper geometrisch-kinematisch bewegen, nämlich auf elliptischen Bahnen, und mit welcher Geschwindigkeit, aber nicht warum. Er dachte an eine göttliche Maschine. Newton entdeckte die Gravitationskraft, die das bewirkt, also das Gleichgewicht von Gravitationskraft und Beschleunigungs- bzw. Zentrifugalkraft,
    Ein “Chaos höherer Ordnung” ( z.B. das Wetter auf der Erde ist chaotisch mit gewissen Regeln wie Hoch- und Tiefdrucksystemen) könnte sich in den Mustern ausdrücken, die sich auf den Saturnringen zeigt, wenn ein Mond vorbeifliegt, und in der Feinstruktur der Ringe, die die Sonden fotografiert haben. Ist wohl auf der ISS schon mal mit Staub im Vakuum bei Schwerelosigkeit experimentiert worden?
    Bei einem festen Ring um einen Planeten stelle ich mir bildlich vor, wie er taumelt und schliesslich zerbricht und abstürzt. Ein Seil aber könnte vielleicht halten – wie ein Lasso.

  12. #12 Florian Freistetter
    19. Mai 2018

    @Ulrike: Das war jetzt nicht wirklich eine Antwort auf meine Frage. Astronomen WISSEN wie sie die Bewegung von Staub im Sonnensystem korrekt (d.h. die Beobachtungen reproduzierend) beschreiben. Wie sie das tun, hab ich in den vorherigen Kommentaren zumindest kurz angedeutet. Ich weiß aber immer noch nicht, was du mir sagen willst.

  13. #13 Ulrike
    19. Mai 2018

    Dann sind Staub und Gase im All vielleicht doch nicht so geheimnisvoll wie ich dachte.
    Danke für den Dialog.

  14. #14 Karl-Heinz
    20. Mai 2018
  15. #15 Ulrike
    21. Mai 2018

    @Karl-Heinz
    Genau sowas schwebte mir vor. Ich dachte auch an Mikrostruktur in Aktion, Wellen, Interferenrmuster. Also Hydrodynamik bzw. Magnetohydrodynamik, wie ich dem Artikel entnehme. Es gibt Gleichungen, die das Gesamtsystem beschreiben können, wobei die Lösbarkeit wohl an den vielen Parametern scheitert. Der reale Allgemeinfall ist nur in Simulationen berechenbar. Dankesehr.

    z.B. Polarlichter sind 2-dimensionale Schnitte der 3- dimensionalen Wolken, mit denen der Sonnenwind auf die Erdatmosphäre trifft, diese Wolken, aus den Schnitten rekonstruiert, stelle ich mir folglich wie Fladen und Schlieren wellenähnlich vor, und.der Sonnenwind ist also auch wellenartig inhomogen. Zugleich chaotisch und regelmässig, wie Ozeanwellen.

    Oft enhalten Wellen Information, die, solange nicht entschlüsselt, nur Chaos zu sein scheint. Es ist aber Information über den Ursprung der Wellen und über ihren Weg.
    Ozeanwellen sagen, da war ein Sturm tausende Meilen entfernt, Wellenlänge entspricht der Windstärke, je nach Entfernung werden Wellen flacher, aber die Wellenlänge bleibt. Und vielleicht führt eine Insel auf ihrem Weg zu einem Beugungsmuster. Aus dem Beugungsmuster die Insel zu errechnen wäre sicher eine mathematische Meisterleistung, ist aber theoretisch möglich. Holographie funktioniert auch so, mit Laserlicht.
    Elektromagmetische Wellen sind perfekte Informationslieferanten, aber ich glaube, auch Materiewellen tragen Information – Schall tut es.

  16. #16 Karl-Heinz
    21. Mai 2018

    @ Ulrike

    Ist wohl auf der ISS schon mal mit Staub im Vakuum bei Schwerelosigkeit experimentiert worden?

    Ich hoffe, dass demnächst ein solches Experiment durchgeführt wird.
    http://main-riedberg.de/ihr-experiment-fliegt-zur-iss/

  17. #17 Ulrike
    21. Mai 2018

    Korrektur. Das Wort “Materiewelle” gehört in die Quantenphysik, wie ich feststelle, und davon weiss ich gar nichts. Ein faszinierendes Phänomen sind das Wabern in Staub- und Gaswolken, Schwingungen, Turbulenzen, Selbstorganisation, auch die Entwicklung vom der diffusen Wolke zum Himmelskörper (und andersrum(?)), und ob es ausser Kugeln und Scheiben wohl noch komplexere stabile Strukturen gibt, vielleicht Hanteln.

  18. #18 gcorp
    27. Mai 2018

    Wieso gibt es keine Folge 285?

  19. #19 Karl-Heinz
    27. Mai 2018

    @gcorp

    Folge 285 gibt es sehr wohl.
    Siehe Playlist