Laurentius’ Tränen und das gefährlichste Objekt, das die Menschheit kennt

Derzeit geistern sie wieder durch die Presse – die unvermeidlichen Perseiden.

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und so weiter…

Nicht, dass ich jemandem die Laune verderben möchte… aber zu hoch gesteckte Erwartungen dämpfen.

Laurentius’ Tränen

Die Perseiden (sprich: Perse-iden, nicht wie “Seide”, sondern wie “Seeigel”), volkstümlich auch “Tränen des Laurentius” genannt, sind der ergiebigste und konsistenteste Sternschnuppenschwarm des Jahres. Der volkstümliche Name geht auf ihr Erscheinungsdatum um den Festtag des heiligen Laurentius von Rom zurück, eines christlichen Märtyrers, der am 10. August 258 unter dem römischen Kaiser und Christenverfolger Valerian auf einem glühenden Rost hingerichtet worden sein soll.

Sternschnuppen (oder fachlich korrekt Meteore) sind die Leuchtspuren kleiner Partikel,k der Meteoroiden¹, von Sandkorn- bis Kieselsteingröße, die mit vielen Kilometern pro Sekunde in die Hochatmosphäre eintreten und dort verglühen. Dabei wird die umgebende Luft ionisiert, das heißt Elektronen werden den Atomen entrissen, ein Plasma entsteht. Die dann positiv geladenen Atome fangen die Elektronen rasch wieder ein und dabei geben diese ihre Energie als Licht ab – das sind die leuchtenden Meteore. Die elektrisch leitende Plasmaspur reflektiert übrigens Funk- und Radarwellen. Deswegen kann man sie mit Radar orten und so Meteore rund um die Uhr zählen (machen Profis). Oder sie identifizieren, indem man UKW-Radiostationen jenseits des Horizonts abhört und kurzzeitige Empfangsperioden registriert (kann jeder machen). Meteore werden sogar als Kommunikationsmedium verwendet, um Empfängern jenseits des Horizonts digitale Daten zukommen zu lassen – ein paar tausend Bits sind pro Meteor drin (hat früher das Militär gemacht, tun heute noch Funkamateure).

Sporadisch oder Schauer

Meteoroiden kollidieren ständig mit der Erde – je kleiner die Krümel, desto mehr davon gibt es. Man kann daher in jeder Nacht pro Stunde mit 6 bis 16 sogenannten sporadischen Meteoren rechnen – solchen die aus einer zufälligen Richtung am Himmel kommen. Wenn man sich mit dem Liegestuhl ein Stündchen bei dunklem, klarem Himmel hinlegt und den Himmel großflächig im Auge behält, wird man zu jeder Jahreszeit in klarer, möglichst mondloser Nacht Meteore beobachten können. Vor allem am frühen Morgen, denn zu dieser Zeit befindet man sich mitten auf derjenigen Seite der Erde, die in Richtung ihres Umlaufs um die Sonne weist und daher von den meisten Meteoroiden getroffen wird – wie die Frontscheibe eines fahrenden Autos, die im Regen die meisten Tropfen abbekommt , während die Heckscheibe fast trocken bleibt. Abends hingegen befindet man sich hingegen auf der Leeseite der Erde, die gewissermaßen im “Windschatten” liegt und am wenigsten getroffen wird. Es kommen allerdings auch manche Meteoroiden von Norden oder Süden, oder sie holen die Erde ein. Auch abends sieht man daher den einen oder anderen Meteor.

Mehrmals im Jahr zu festen Daten sieht man jedoch Meteorschauer. Wie ich bereits bei den Geminiden erklärt hatte, handelt es sich bei diesen um die Staubspuren von Kometen (oder bei den Geminiden ausnahmsweise um die eines Asteroiden), die sich allmählich über und um die Bahn des Objekts verteilt haben, die der Erdbahn nahe kommt. Wenn die Erde dann am Schnittpunkt mit der Kometenbahn eintrifft, sind immer einige Meteoroiden vorhanden, die eine Häufung von Meteoren verursachen, die alle aus der gleichen Richtung, dem Radianten, zu kommen scheinen – das ist aus der Sicht der Erde die Richtung entlang der Kometenbahn, den die Meteoroiden teilen und wo ihre Bahnen perspektivisch zusammenlaufen.

Der Schauer wird nach dem Sternbild, in dem sich der Radiant befindet, benannt. Gibt es mehrere Schauer im gleichen Sternbild, wird noch der Bayer-Name des nächsten Sterns beigefügt (z.B. bei den Eta-Aquariiden, deren Radiant folglich bei Eta Aquarii im Wassermann liegt).

Komposit der Perseiden über 170 Minuten. Bild: © mit freundlicher Genehmigung von Katja Seidel (Nacht-Lichter.de)

Luzifers Hammer

Die Perseiden gehen auf den Kometen 109P/Swift-Tuttle zurück, der die Sonne alle 133,28 Jahre umkreist und seine letzte Annäherung an die Erdbahn im Dezember 1992 hatte, als sich die Erde weit entfernt fast gegenüber auf ihrer Bahn befand. Seine Bahn nähert sich derjenigen der Erde bis auf 130000 km, etwa 1/3 Mondentfernung. Das ist ungemütlich nahe für ein Objekt von 26 km Durchmesser. Ein Einschlag ist langfristig nicht auszuschließen und er wäre fast 30-mal heftiger als derjenige, der mutmaßlich die Dinosaurier dahinraffte. Mit einer geschätzten Masse von 6,2·10¹⁵ kg  ist der Kometenkern etwa 4000mal so massereich wie der oft genannte 1-km-Asteroid, den man mit heutiger Technik und entsprechend langer Vorlaufzeit denkt, gerade noch ablenken zu können, was bei Swift-Tuttle somit auszuschließen ist, zumal das Objekt mit 60 km/s im nahe der Erdbahn gelegenen Perihel unterwegs ist, eine Menge Schwung, dem man da etwas entgegen zu setzen hätte. Der Komet wurde daher als das gefährlichste Objekt bezeichnet, das die Menschheit kennt.

Als die Bahn noch nicht so exakt bekannt war, schien eine Kollision mit der Erde schon bei der nächsten Annäherung im Jahre 2126 nicht ausgeschlossen. Bei der Perihelpassage 1992 konnte man die Bahn jedoch exakter bestimmen und man weiß nun, dass es am 5. August 2126 eine sicherlich schön zu beobachtende, aber vollkommen ungefährliche Annäherung auf 0,146 AE = 22 Millionen km = 60 Mondentfernungen geben wird. Glücklicherweise haben Analysen des Orbits auf der Basis früherer Beobachtungen ergeben (unter anderem berichten chinesische Schriften von Sichtungen 69 v.u.Z. und 188 n.u.Z.), dass die Bahn langfristig stabil ist und der Komet der Erde auch in den kommenden 2000 Jahren nicht gefährlich werden kann. Für die Zeit nach 4479 ist dies zwar nicht mehr auszuschließen, die Wahrscheinlichkeit eines Einschlags soll dann pro Umlauf aber nur bei etwa 1:50 Millionen liegen. Er könnte demnach noch Milliarden Jahre um die Sonne kreisen, ohne der Erde in die Quere zu kommen. Wir können uns also wieder entspannen.

Zuverlässiger Performer

Bei vielen Meteorschwärmen sind die Meteoroiden noch nicht vollständig über die Bahn verteilt, sondern bewegen sich als lange, schmale Partikelwolke oder sind in schlauchartigen Zonen gehäuft, welche der Erde nicht in jedem Jahr nahe kommen, wie das z.B. bei den Leoniden der Fall ist. Trifft die Erde eine dichte Zone von Meteoren, so kann es zu einem Meteorsturm kommen. Dafür ist es in anderen Jahren recht mau mit dem Schauer. Die Leoniden hatten ihre Show um den Jahrtausendwechsel, während sie derzeit fast nicht mehr vorhanden sind.

Die Perseiden sind hingegen gut über die Bahn verteilt und breit aufgestellt (bezüglich ihrer Ausbreitung um die Kometenbahn herum), so dass sie jedes Jahr eine verlässliche Rate abliefern. Der Schauer zeichnet sich schon im Juli ab und nimmt dann bis zum 12./13. August zu, um dann bis Ende August etwas rascher wieder abzuklingen (siehe Grafik). Stören kann bestenfalls schlechtes Wetter und der Mond mit seinem hellen Licht, denn die meisten Meteore sind lichtschwach. Dieses Jahr haben wir besonderes Glück, es ist Neumond. Die ganze Nacht wird also mondlos sein.

Perseiden vom 17. Juli bis 31. August 2017. Erläuterungen siehe folgende Grafik. Grafik generiert mit meteoflux.org.

Deckung suchen wäre übertrieben…

Aber jetzt kommt’s: Die eingangs verlinkten Medien suggerieren, dass am Himmel ständig helle Meteore aufleuchten würden. Die Leute, die solche Meldungen schreiben, haben anscheinend noch nie einen Meteorschauer gesehen. Die Intensität eines Meteorschauers wird als Zenithal Hourly Rate (ZHR; zenitale stündliche Rate) angegeben, um die Beobachtungen für verschiedene Situationen vergleichbar zu machen. Die ZHR gibt an, wieviele Meteore man sehen könnte wenn

• die wahrnehmbare Grenzgröße 6,5^m betrüge (also dunkelangepasstes Auge unter stockfinsterem Himmel frei von Lichtverschmutzung und bei kristallklarer Luft)
• eben so schwache Meteore mitgerechnet würden
• keinerlei Bewölkung vorhanden wäre
• der Radiant senkrecht über dem Beobachter im Zenit stehen würde und keine Abschattung durch den Horizont erfolgte
• und man dann die mehrminütige-stündliche Periode mit der höchsten Meteorrate betrachtete. Diese liegt eher in den Morgenstunden (s.o.; zur Varianz über die Tageszeit kommt die des Schauers selbst über sein zeitliches Profil, siehe Grafiken, die zusammen die beobachtete Rate bestimmen).

Wenn dies alles gegeben ist, kommt man auf die ZHR von 100-150, die in den Pressemeldungen genannt wird. Nun muss man wissen, dass der Radiant bei Anbruch der Dunkelheit, wenn die meisten schauen werden, erst ca. 25° hoch am Himmel steht. Eine annähernd zenitnahe Stellung wird erst kurz vor Sonnenaufgang am Morgen erreicht. Das Maximum des Schauers findet zudem erst am Montag früh gegen 3h MESZ statt – in der wesentlich arbeitnehmerfreundlicheren Nacht von Samstag auf Sonntag ist die Rate weniger als halb so hoch, am Samstagabend sogar nur ein Drittel (siehe Bild und Bildunterschrift unten), und das gilt für die ZHR mit den Voraussetzungen wie oben.

Zahl der Meteore pro 1000 km² und Stunde (linke Achse) bzw. ZHR (rechte Achse) der Perseiden gemittelt über die Jahre 2009-2017 für die Daten 10.-14.08, Mittag-Mittag. Die x-Achse gibt die Position der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne an, gemessen als Winkel ab Frühlingsanfang (Solar Longitude). 1° entspricht ziemlich genau 24h, jeder senkrechte Skalenstrich also 12 h. Das Maximum kurz vor 140° wird am 13.08.2018 gegen 3h MESZ erreicht. 139° entsprechen folglich Sonntag früh 3h MESZ. Der Samstagabend beginnt bei 138,8°, der Sonntagabend bei 139,8°. Sonntag auf Montag Nacht ist also deutlich ergiebiger. Grafik generiert mit meteoflux.org.

Man wird also ganz bestimmt keine 100 Meteore pro Stunde zählen, wenn man nicht Montag in der Frühe irgendwo auf einer einsamen Weide auf 1500 m liegt und sich vom Sternhimmel geradezu erschlagen fühlt. Der gemeine Stadtmensch hat die Chance auf hin und wieder mal einen hellen Meteor, einige wenige pro Stunde, am ehesten Sonntagnacht nach Mitternacht.  Fotos wie oben sind Komposite, in denen die (schönsten) Meteore mehrerer Stunden in einer Collage zusammengestellt werden (siehe unten).

Wer jetzt noch dabei ist…

Trotzdem möchte ich die Leser ermuntern, rauszugehen und rauszufahren, an den dunkelsten Ort, den Ihr erreichen könnt. Nehmt einen Klappstuhl oder Decke oder Luftmatratze mit, je mehr Himmel man überblickt, desto mehr Perseiden wird man sehen. Und eine Jacke, die Temperaturen sind nachts ja jetzt wieder etwas geringer und gerade gegen Morgen wird es kühl, vor allem, wenn man sich nicht bewegt.

Die Meteore können überall am Himmel auftauchen, man muss nicht in Richtung des Radianten schauen, man muss nicht einmal wissen, wo er ist (im Nordosten, zwischen Perseus und Kassiopeia, dem Himmels-W, das viele kennen werden). Man braucht auch kein Teleskop oder Feldstecher (obwohl man im Feldstecher auch noch ganz schwache Meteore sehen kann), sondern nur seine Augen (wenn nötig mit Fernbrille). Einfach abwarten und schauen.

Fotografiertipps

Fotografie der Perseiden habe ich bisher noch nicht versucht, aber im Prinzip würde ich eine DSLR- oder Systemkamera (mit weniger würde ich’s gar nicht erst versuchen) mit Weitwinkelobjektiv (für viel Himmel) auf Stativ verwenden, eine hohe Empfindlichkeit einstellen (800-1600 ISO, Blende eine Stufe unter ganz offen, RAW-Modus [Edit] ggf. JPEG-Modus, weil dann mehr Bilder auf den Chip passen und das spätere Durchsuchen nach Meteorbildern wegen der kürzeren Ladezeiten schneller geht [/Edit], Weißabgleich Sonnenlicht), denn die Meteore dauern nur kurz, und dann so lange belichten, wie die Himmelshelligkeit es zulässt (im Histogramm sollte das Maximum etwa im unteren Drittel liegen, das ist dann der aufgehellte Himmel). Belichtungszeiten von rund 20 Sekunden werden bei Weitwinkel noch scharfe Sterne ergeben. Und dann Aufnahme nach Aufnahme machen, ein paar hundert (gut, wenn die Kamera automatische Serienaufnahmen beherrscht; beachten, dass die langen Belichtungen schwer aufs Akku gehen werden, also alle Akkus volladen!). Auf einigen wenigen Bildern wird man Meteore erwischen. Die kann man dann nachher in einem Bildverarbeitungsprogramm kombinieren:

Im einfachsten Fall addiert man die Bilder mit Meteoren im Bildverarbeitungsprogramm seiner Wahl als transparente Ebenen und erhält dann kurze, unterbrochene, gebogene Strichspuren der Sterne und gerade, lange, durchgehende Linien der Meteore.

Wenn Landschaft und Sterne beide scharf abgebildet werden sollen, würde ich eine besonders lange Belichtung für die Landschaft im Vordergrund vorsehen, um diese erkennbar zu machen (muss man ausprobieren, kann Minuten erfordern), während die Landschaft aus allen anderen Bildern entfernt wird. Dann mit dem DeepSkyStacker (ausführliche Einführung) die Aufnahmen mit Meteoren addieren, wobei man die Stacking-Methode “Maximum” wählen wird, damit die Strichspuren nicht weggemittelt werden, was die anderen Methoden tun.

Idealerweise macht man ein paar Flat-Frames vom noch (oder schon wieder) blauen, unbewölkten Himmel (Kamera senkrecht nach oben richten und Fokus ein wenig unscharf stellen; gleiche Brennweite und Blende wie bei den Meteoraufnahmen verwenden!), sowie hin und wieder in der Serie ein Dark-Frame (Kappe aufs Objektiv, Schwarzbild aufnehmen), die kann der DeepSkyStacker später zur Eliminierung von Staub auf dem Sensor, Randabschattung (Flats) und Sensorrauschen (Darks) verwenden.

Soviel für heute und wieder: Viel Glück bei der Beobachtung!