Meteoroid
Ein Meteor, umgangssprachlich auch als Sternschnuppe oder Sternschnuppe bezeichnet, ist der sichtbare Durchgang eines glühenden Meteoroiden, Mikrometeoroiden, Kometen oder Asteroiden durch die Erdatmosphäre, nachdem er durch Zusammenstöße mit Luftmolekülen in der oberen Atmosphäre zum Glühen gebracht wurde, wobei er durch seine schnelle Bewegung und manchmal auch durch das Abwerfen von glühendem Material in seinem Kielwasser einen Lichtstreifen erzeugt. Obwohl ein Meteor nur wenige tausend Meter von der Erde entfernt zu sein scheint, treten Meteore normalerweise in der Mesosphäre in Höhen von 76 bis 100 km auf. Der Wortstamm Meteor stammt aus dem Griechischen meteōros, was „hoch in der Luft“ bedeutet.
Millionen von Meteoren treten täglich in der Erdatmosphäre auf. Die meisten Meteoroide, die Meteore verursachen, sind etwa so groß wie ein Sandkorn, d.h. sie sind in der Regel millimetergroß oder kleiner. Meteore können in Schauern auftreten, die entstehen, wenn die Erde einen Strom von Trümmern eines Kometen durchquert, oder als „zufällige“ oder „sporadische“ Meteore, die nicht mit einem bestimmten Strom von Weltraummüll verbunden sind. Eine Reihe spezifischer Meteore wurden beobachtet, größtenteils von der Öffentlichkeit und größtenteils zufällig, aber mit ausreichender Genauigkeit, so dass die Bahnen der Meteoroiden, die die Meteore erzeugen, berechnet werden konnten. Die atmosphärischen Geschwindigkeiten der Meteore ergeben sich aus der Bewegung der Erde um die Sonne mit etwa 30 km/s, den Umlaufgeschwindigkeiten der Meteoroiden und der Schwerkraft der Erde.
Meteore werden in einer Höhe von etwa 75 bis 120 km über der Erde sichtbar. Sie zerfallen normalerweise in einer Höhe von 50 bis 95 km (160.000 bis 310.000 ft). Meteore haben eine etwa fünfzigprozentige Chance auf einen Zusammenstoß mit der Erde bei Tageslicht (oder in der Nähe des Tageslichts). Die meisten Meteore werden jedoch nachts beobachtet, wenn die Dunkelheit es erlaubt, schwächere Objekte zu erkennen. Bei Körpern mit einer Größenskala von mehr als 10 cm bis zu mehreren Metern ist die Sichtbarkeit von Meteoren auf den atmosphärischen Staudruck (nicht auf die Reibung) zurückzuführen, der den Meteoroiden so erhitzt, dass er leuchtet und eine leuchtende Spur aus Gasen und geschmolzenen Meteoroidpartikeln erzeugt. Zu den Gasen gehören verdampftes Meteoritenmaterial und atmosphärische Gase, die sich beim Durchgang des Meteoroiden durch die Atmosphäre erhitzen. Die meisten Meteore leuchten etwa eine Sekunde lang.
GeschichteBearbeiten
Obwohl Meteore schon seit dem Altertum bekannt sind, wurden sie erst zu Beginn des neunzehnten Jahrhunderts als astronomisches Phänomen erkannt. Davor galten sie im Westen als atmosphärisches Phänomen wie Blitze und wurden nicht mit seltsamen Geschichten über vom Himmel fallende Felsen in Verbindung gebracht. Im Jahr 1807 untersuchte der Chemieprofessor Benjamin Silliman von der Yale University einen Meteoriten, der in Weston, Connecticut, niederging. Silliman glaubte, dass der Meteor einen kosmischen Ursprung hatte, aber erst nach dem spektakulären Meteoritensturm im November 1833 erregten Meteoriten die Aufmerksamkeit der Astronomen. Überall im Osten der Vereinigten Staaten sahen die Menschen Tausende von Meteoren, die von einem einzigen Punkt am Himmel ausstrahlten. Aufmerksamen Beobachtern fiel auf, dass der Radiant, wie der Punkt heute genannt wird, sich mit den Sternen bewegte und sich im Sternbild Löwe aufhielt.
Der Astronom Denison Olmsted untersuchte diesen Sturm eingehend und kam zu dem Schluss, dass er einen kosmischen Ursprung hatte. Nach Durchsicht historischer Aufzeichnungen sagte Heinrich Wilhelm Matthias Olbers 1867 die Wiederkehr des Sturms voraus, was die Aufmerksamkeit anderer Astronomen auf das Phänomen lenkte. Die gründlichere historische Arbeit von Hubert A. Newton führte zu einer verfeinerten Vorhersage von 1866, die sich als richtig erwies. Als es Giovanni Schiaparelli gelang, die Leoniden (wie sie nun genannt werden) mit dem Kometen Tempel-Tuttle in Verbindung zu bringen, war der kosmische Ursprung der Meteore nun fest etabliert. Dennoch bleiben sie ein atmosphärisches Phänomen und behalten ihren Namen „Meteor“ vom griechischen Wort für „atmosphärisch“.
FeuerkugelEdit
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Eine Feuerkugel ist ein heller als gewöhnlicher Meteor. Die Internationale Astronomische Union (IAU) definiert eine Feuerkugel als „einen Meteor, der heller ist als jeder der Planeten“ (scheinbare Helligkeit -4 oder größer). Die International Meteor Organization (eine Amateurorganisation, die Meteore untersucht) hat eine strengere Definition. Sie definiert eine Feuerkugel als einen Meteor, der bei Betrachtung im Zenit eine Helligkeit von -3 oder heller aufweisen würde. Diese Definition berücksichtigt die größere Entfernung zwischen einem Beobachter und einem Meteor in der Nähe des Horizonts. So würde beispielsweise ein Meteor der Helligkeit -1 in 5 Grad Höhe über dem Horizont als Feuerkugel eingestuft, denn wenn sich der Beobachter direkt unter dem Meteor befunden hätte, wäre er mit der Helligkeit -6 erschienen.
Feuerkugeln, die eine scheinbare Helligkeit von -14 oder heller erreichen, werden Boliden genannt. Die IAU hat keine offizielle Definition für „Bolide“ und betrachtet den Begriff im Allgemeinen als Synonym für „Feuerkugel“. Astronomen verwenden den Begriff „Bolide“ häufig, um außergewöhnlich helle Feuerkugeln zu bezeichnen, insbesondere solche, die explodieren. Sie werden manchmal auch als detonierende Feuerkugeln bezeichnet (siehe auch Liste der Meteor-Luftexplosionen). Der Begriff kann auch verwendet werden, um eine Feuerkugel zu bezeichnen, die hörbare Geräusche erzeugt. Im späten zwanzigsten Jahrhundert wurde der Begriff Bolide auch für jedes Objekt verwendet, das die Erde trifft und explodiert, unabhängig von seiner Zusammensetzung (Asteroid oder Komet). Das Wort Bolide stammt aus dem Griechischen βολίς (bolis), was soviel wie Geschoss oder Blitz bedeutet. Erreicht ein Bolide eine Helligkeit von -17 oder heller, wird er als Superbolid bezeichnet. Ein relativ kleiner Prozentsatz der Feuerkugeln trifft die Erdatmosphäre und verlässt sie wieder: Diese werden als erdgrabende Feuerkugeln bezeichnet. Ein solches Ereignis ereignete sich 1972 am helllichten Tag über Nordamerika. Ein weiteres seltenes Phänomen ist eine Meteor-Prozession, bei der der Meteor in mehrere Feuerkugeln zerfällt, die sich nahezu parallel zur Erdoberfläche bewegen.
Jedes Jahr wird eine stetig wachsende Zahl von Feuerkugeln von der American Meteor Society registriert. Es gibt wahrscheinlich mehr als 500.000 Feuerkugeln pro Jahr, aber die meisten bleiben unbemerkt, weil die meisten über dem Ozean und die Hälfte tagsüber auftauchen. Ein europäisches Feuerkugelnetzwerk und ein All-sky Fireball Network der NASA entdecken und verfolgen viele Feuerkugeln.
| Jahr | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nummer | 724 | 668 | 941 | 1,653 | 2,172 | 3,556 | 3,778 | 4,233 | 5,371 | 5,470 | 4,301 |
Wirkung auf die AtmosphäreBearbeiten
Der Eintritt von Meteoroiden in die Erdatmosphäre hat drei Haupteffekte: die Ionisierung der atmosphärischen Moleküle, den Staub, den der Meteoroid abwirft, und das Geräusch des Durchgangs. Beim Eintritt eines Meteoroiden oder Asteroiden in die obere Atmosphäre entsteht eine Ionisierungsspur, bei der die Luftmoleküle durch den Vorbeiflug des Meteors ionisiert werden. Solche Ionisierungsspuren können bis zu 45 Minuten andauern.
Kleine, sandkorngroße Meteoroide treten ständig in die Atmosphäre ein, im Wesentlichen alle paar Sekunden in einer bestimmten Region der Atmosphäre, und daher können Ionisierungsspuren in der oberen Atmosphäre mehr oder weniger kontinuierlich gefunden werden. Wenn Radiowellen von diesen Spuren zurückgeworfen werden, spricht man von Meteor-Burst-Kommunikation. Meteorradargeräte können die atmosphärische Dichte und die Winde messen, indem sie die Zerfallsrate und die Dopplerverschiebung eines Meteorschweifs messen. Die meisten Meteoroiden verglühen, wenn sie in die Atmosphäre eintreten. Die zurückbleibenden Trümmer werden als Meteorstaub oder einfach als Meteorstaub bezeichnet. Meteorstaubpartikel können bis zu mehreren Monaten in der Atmosphäre verbleiben. Diese Partikel können das Klima beeinflussen, indem sie sowohl elektromagnetische Strahlung streuen als auch chemische Reaktionen in der oberen Atmosphäre katalysieren. Meteoroide oder ihre Fragmente können nach der Abbremsung auf Endgeschwindigkeit in den Dunkelflug übergehen. Der Dunkelflug beginnt, wenn sie auf etwa 2-4 km/s (4.500-8.900 mph) abgebremst werden. Größere Fragmente fallen weiter unten im Streufeld.
FarbenBearbeiten
Das von einem Meteor erzeugte sichtbare Licht kann verschiedene Farbtöne annehmen, je nach der chemischen Zusammensetzung des Meteoroiden und der Geschwindigkeit seiner Bewegung durch die Atmosphäre. Wenn sich Schichten des Meteoroiden abschleifen und ionisieren, kann sich die Farbe des ausgestrahlten Lichts je nach der Schichtung der Mineralien ändern. Die Farben der Meteore hängen vom relativen Einfluss des Metallgehalts des Meteoroiden gegenüber dem überhitzten Luftplasma ab, das sein Durchgang erzeugt:
- Orange-gelb (Natrium)
- Gelb (Eisen)
- Blau-grün (Magnesium)
- Violett (Kalzium)
- Rot (atmosphärischer Stickstoff und Sauerstoff)
Akustische ErscheinungenBearbeiten
Schall, der von einem Meteor in der oberen Atmosphäre erzeugt wird, wie z. B. ein Überschallknall, tritt normalerweise viele Sekunden nach dem Verschwinden des sichtbaren Lichts eines Meteors auf. Gelegentlich, wie beim Leoniden-Meteoritenschauer 2001, wurde von „knisternden“, „zischenden“ oder „zischenden“ Geräuschen berichtet, die im selben Moment wie ein Meteoritenflare auftraten. Ähnliche Geräusche wurden auch während intensiver Polarlichter auf der Erde beobachtet.
Theorien über die Entstehung dieser Geräusche können sie teilweise erklären. Wissenschaftler der NASA vermuten zum Beispiel, dass der turbulente ionisierte Nachlauf eines Meteors mit dem Magnetfeld der Erde interagiert und dabei Pulse von Radiowellen erzeugt. Wenn sich der Nachlauf auflöst, könnte eine elektromagnetische Leistung im Megawattbereich freigesetzt werden, wobei das Leistungsspektrum bei den Tonfrequenzen einen Höhepunkt erreicht. Die von den elektromagnetischen Impulsen ausgelösten physikalischen Schwingungen wären dann zu hören, wenn sie stark genug sind, um Gräser, Pflanzen, Brillengestelle, den eigenen Körper (siehe Mikrowellen-Audioeffekt) und andere leitfähige Materialien in Schwingung zu versetzen. Dieser vorgeschlagene Mechanismus hat sich zwar in Laborversuchen als plausibel erwiesen, wird aber durch entsprechende Messungen in der Praxis nicht bestätigt. Tonaufnahmen, die 1998 in der Mongolei unter kontrollierten Bedingungen gemacht wurden, stützen die Behauptung, dass die Geräusche echt sind. (Siehe auch Bolide.)
MeteoritenschauerBearbeiten
Ein Meteorschauer ist das Ergebnis einer Wechselwirkung zwischen einem Planeten, wie der Erde, und Trümmerströmen von einem Kometen oder einer anderen Quelle. Die Passage der Erde durch kosmische Trümmer von Kometen und anderen Quellen ist in vielen Fällen ein wiederkehrendes Ereignis. Kometen können Trümmer durch den Luftwiderstand von Wasserdampf erzeugen, wie Fred Whipple 1951 nachwies, und durch Aufbrechen. Jedes Mal, wenn ein Komet auf seiner Umlaufbahn an der Sonne vorbeizieht, verdampft ein Teil seines Eises, und eine bestimmte Menge an Meteoroiden wird abgeworfen. Die Meteoroiden verteilen sich entlang der gesamten Umlaufbahn des Kometen und bilden einen Meteoritenstrom, der auch als „Staubschweif“ bezeichnet wird (im Gegensatz zum „Staubschweif“ eines Kometen, der durch die sehr kleinen Teilchen verursacht wird, die durch den Strahlungsdruck der Sonne schnell weggeblasen werden).
Die Häufigkeit von Feuerkugelsichtungen nimmt in den Wochen des Frühlingspunktes um etwa 10-30% zu. Auch Meteoriteneinschläge sind während der Frühlingszeit auf der Nordhalbkugel häufiger. Obwohl dieses Phänomen schon seit langem bekannt ist, ist der Grund für diese Anomalie unter Wissenschaftlern noch nicht vollständig geklärt. Einige Forscher führen dies auf eine intrinsische Schwankung der Meteoroidenpopulation entlang der Erdumlaufbahn zurück, mit einem Höhepunkt an großen, Feuerbälle produzierenden Trümmern im Frühjahr und Frühsommer. Andere haben darauf hingewiesen, dass die Ekliptik in diesem Zeitraum (auf der Nordhalbkugel) am späten Nachmittag und frühen Abend hoch am Himmel steht. Das bedeutet, dass die Radianten von Feuerkugeln mit asteroidem Ursprung zu dem Zeitpunkt hoch am Himmel stehen (was relativ hohe Geschwindigkeiten ermöglicht), wenn die Meteoroiden die Erde „einholen“, da sie von hinten kommen und in dieselbe Richtung wie die Erde fliegen. Dies führt zu relativ niedrigen Relativgeschwindigkeiten und damit zu niedrigen Eintrittsgeschwindigkeiten, was das Überleben der Meteoriten erleichtert. Dies führt auch zu hohen Feuerballraten am frühen Abend, was die Wahrscheinlichkeit von Augenzeugenberichten erhöht. Dies erklärt einen Teil, aber vielleicht nicht alle jahreszeitlichen Schwankungen. Derzeit wird an der Kartierung der Umlaufbahnen der Meteore geforscht, um ein besseres Verständnis des Phänomens zu erlangen.
Bemerkenswerte MeteoreBearbeiten
1992-Peekskill, New York Der Peekskill-Meteorit wurde am 9. Oktober 1992 von mindestens 16 unabhängigen Videofilmern aufgenommen. Augenzeugenberichten zufolge begann der Eintritt der Feuerkugel des Peekskill-Meteoriten über West Virginia um 23:48 UT (±1 Minute). Die Feuerkugel, die sich in nordöstlicher Richtung bewegte, hatte eine ausgeprägte grünliche Farbe und erreichte eine geschätzte maximale visuelle Helligkeit von -13. Während einer leuchtenden Flugzeit von mehr als 40 Sekunden legte die Feuerkugel eine Strecke von etwa 700 bis 800 km (430 bis 500 Meilen) am Boden zurück. Ein in Peekskill, New York, geborgener Meteorit, nach dem das Ereignis und das Objekt benannt wurden, hatte eine Masse von 12,4 kg (27 lb) und wurde später als monomiktischer Brekzienmeteorit H6 identifiziert. Die Videoaufzeichnungen deuten darauf hin, dass der Peekskill-Meteorit mehrere Begleiter über ein weites Gebiet hatte. Es ist unwahrscheinlich, dass die Begleiter in dem hügeligen, bewaldeten Gelände in der Nähe von Peekskill geborgen werden. 2009-Bone, Indonesien Am 8. Oktober 2009 wurde in der Nähe von Bone, Indonesien, ein großer Feuerball am Himmel beobachtet. Man nimmt an, dass sie von einem Asteroiden mit einem Durchmesser von etwa 10 m verursacht wurde. Der Feuerball enthielt eine geschätzte Energie von 50 Kilotonnen TNT, was etwa dem Doppelten der Atombombe von Nagasaki entspricht. Es wurden keine Verletzten gemeldet. 2009-Südwestliche USA Ein großer Bolide wurde am 18. November 2009 über Südostkalifornien, Nordarizona, Utah, Wyoming, Idaho und Colorado gemeldet. Um 00:07 Uhr Ortszeit zeichnete eine Überwachungskamera des hoch gelegenen W. L. Eccles Observatory (2.930 m über dem Meeresspiegel) den Durchgang des Objekts in Richtung Norden auf. Besonders bemerkenswert in diesem Video ist das kugelförmige „Geisterbild“, das dem Hauptobjekt leicht hinterherläuft (dies ist wahrscheinlich eine Linsenreflexion der intensiven Feuerkugel), sowie die helle Feuerkugelexplosion, die mit dem Auseinanderbrechen eines wesentlichen Teils des Objekts verbunden ist. Nach der hellen Feuerkugel ist eine Objektspur zu erkennen, die sich weiter in Richtung Norden bewegt. Die Erschütterung des endgültigen Aufbrechens löste sieben seismologische Stationen im Norden Utahs aus; eine zeitliche Anpassung der seismischen Daten ergab eine Endposition des Objekts bei 40,286 N, -113,191 W, Höhe 90.000 ft (27 km). Dies liegt über den Dugway Proving Grounds, einem geschlossenen Armeetestgelände. 2013 – Gebiet Tscheljabinsk, Russland Der Tscheljabinsk-Meteor war eine extrem helle, explodierende Feuerkugel, bekannt als Superbolide, mit einem Durchmesser von etwa 17 bis 20 m und einer geschätzten Masse von 11.000 Tonnen, als der relativ kleine Asteroid in die Erdatmosphäre eintrat. Es handelte sich um das größte bekannte natürliche Objekt, das seit dem Tunguska-Ereignis im Jahr 1908 in die Erdatmosphäre eingetreten ist. Mehr als 1.500 Menschen wurden verletzt, die meisten durch zersplitterte Fensterscheiben, die durch den Lufteinschlag am 15. Februar 2013 etwa 25 bis 30 km über der russischen Stadt Tscheljabinsk entstanden. Bei Tageslicht wurde am Morgen ein zunehmend heller Streifen mit einem großen Kondensstreifen dahinter beobachtet. Nicht weniger als 1 Minute und bis zu mindestens 3 Minuten nach dem Höhepunkt der Intensität des Objekts (je nach Entfernung vom Streifen) war ein großer erschütternder Knall zu hören, der Fensterscheiben zersplittern ließ und Autoalarme auslöste, gefolgt von einer Reihe kleinerer Explosionen. 2019 – Mittlerer Westen der USA Am 11. November 2019 wurde ein Meteor gesichtet, der über den Himmel des Mittleren Westens der USA flog. In der Gegend um St. Louis fingen Sicherheitskameras, Dashcams, Webcams und Videotürklingeln das Objekt ein, als es in der Erdatmosphäre verglühte. Der superbolide Meteor war Teil des Meteoritenschauers South Taurids. Er bewegte sich von Osten nach Westen und beendete seine sichtbare Flugbahn irgendwo über dem US-Bundesstaat South Carolina, wo er wieder sichtbar wurde, als er in die Erdatmosphäre eintrat und einen großen Feuerball erzeugte. Die Feuerkugel war heller als der Planet Venus am Nachthimmel.
Galerie der MeteoreBearbeiten
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Orionidenmeteor
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Sporadischer Bolide über der Wüste von Zentralaustralien und ein Lyrid (oben Rand)
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Meteor (Mitte) von der Internationalen Raumstation aus gesehen
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Möglicher Meteor (Mitte) vom Mars aus fotografiert, 7. März 2004, von MER Spirit
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Comet Shoemaker-Levy 9 beim Zusammenstoß mit Jupiter: Die Sequenz zeigt, wie sich Fragment W in einen Feuerball auf der dunklen Seite des Planeten verwandelt