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Komet


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Kern des Halleyschen Kometen; Größe: ca. 16 8 x 8 km (Giotto 1986)

Ein Komet (v. griechisch kométes Haarstern abgeleitet von komé Haupthaar) oder Schweifstern ist ein kleiner Himmelskörper der sich auf einer stark elliptischen Bahn um die Sonne bewegt und zumindest in den sonnennahen seiner Bahn eine durch Ausgasen erzeugte Koma

In Sonnennähe ist der meist nur Kilometer große Kometenkern von einer diffusen nebligen genannten Hülle umgeben die eine Ausdehnung von zu 100.000 km erreichen kann. Kern und zusammen nennt man auch den Kopf des Das auffälligste Kennzeichen der von der Erde aus sichtbaren Kometen ist jedoch der der eine sichtbare Länge von 10 bis Millionen Kilometern erreichen kann.

Im Altertum und dem Mittelalter wurden häufig als Schicksalsboten oder Zeichen der Götter den Beginn der wissenschaftlichen Sichtweise kann man der Erkenntnis Tycho Brahes ansetzen dass Kometen keine Erscheinungen der Atmosphäre sind. Ein latenter Aberglaube ist jedoch auch heute noch vorhanden 1997 der Massenselbstmord der Sekte Heaven's Gate beim Erscheinen des Kometen Hale-Bopp zeigt.

Inhaltsverzeichnis

Übersicht

Charakterisierung

Kometen werden aufgrund ihrer Umlaufzeiten in und kurzperiodische Kometen eingeteilt.

  • Langperodische Kometen mit einer Umlaufzeit von mehr 200 Jahren kommen vermutlich aus der Oortschen Wolke ihre Bahnneigungen sind statistisch verteilt und sie umlaufen Sonne sowohl im gleichen Umlaufsinn wie die als auch retrograd. Die Exzentritäten ihrer Bahnen liegen nahe bei 1 die Kometen sind in der Regel aber durch die Schwerkraft an die Sonne gebunden obwohl sie ihren Umlauf bis zu 100 Millionen Jahre Exzentritäten größer als 1 ( Hyperbelbahnen ) werden nur in seltenen Fällen durch der großen Planeten hervorgerufen. Diese Kometen kehren nicht mehr Sonnennähe zurück sondern verlassen das Sonnensystem .

  • Kurzperiodische Kometen mit Umlaufzeiten kleiner als 200 stammen vermutlich aus dem Kuipergürtel . Sie bewegen sich meist im üblichen und ihre Bahnneigung liegt im Mittel bei etwa 20° liegen also in der Nähe der Ekliptik . Bei mehr als der Hälfte der Kometen liegt der größte Sonnenabstand (Aphel) in Nähe der Jupiterbahn bei 5 und 6 Astronomischen Einheiten Jupiter-Familie ). Es handelt sich dabei um ursprünglich Kometen deren Bahnen durch den gravitativen Einfluss Jupiter verändert wurden.

Benennung

Neu entdeckte Kometen erhalten von der Internationalen Astronomischen Union zuerst einen Namen der sich aus Entdeckungsjahr und einem grossen Buchstaben zusammensetzt der mit A am 1. Januar und B am 16. Januar im Halbmonatsrhythmus nach Zeitpunkt der Entdeckung festgelegt ist. Zusätzlich kommt eine Ziffer damit man mehrere Kometen im Monat unterscheiden kann. Sobald die Bahnelemente des Kometen genauer bestimmt sind wird Namen nach der folgenden Systematik ein weiterer vorangestellt:
P die Umlaufzeit ist kleiner als 200 (Periodischer Komet)
C die Umlaufzeit ist größer als 200
X die Bahn ist nicht bestimmbar
D Periodischer Komet der verlorenging oder nicht existiert
A man stellt nachträglich fest daß es nicht um einen Kometen sondern um einen handelt

Der Komet Hyakutake zum Beispiel wird auch unter der C/1996 B2 geführt. Hyakutake war also der zweite der in der zweiten Hälfte des Januars entdeckt wurde. Seine Umlaufzeit ist größer als Jahre

Üblicherweise wird ein Komet zusätzlich nach Entdeckern benannt so ist z.B. Shoemaker-Levy 9 der neunte Komet den Eugene und Carolyn Shoemaker zusammen mit David entdeckt haben.

Aufbau

Kern

Der 5 km große Kern von Wild (Stardust NASA)

In grosser Entfernung von der Sonne Kometen nur aus dem Kern der im wesentlichen aus gefrorenem Wasser Methan und Ammoniak mit Beimengungen aus meteoritenähnlichen kleinen Staub- und Mineralienteilchen (z.B. Silikate Nickeleisen) besteht man bezeichnet Kometen deshalb als schmutzige Schneebälle oder dirty snowballs . Aus Beobachtungen der Raumsonde Giotto am Kometen Halley weiss man dass Kometen von einer Kruste umgeben sind die nur ca. 4 des Lichts reflektiert (Albedo) - obwohl Kometen spektakuläre Leuchterscheinungen beobachtet werden sind ihre Kerne ironischerweise die schwärzesten Objekte des Sonnensystems wesentlich als z.B. Asphalt der ca. 7 % des Lichts

Da nur kleine Regionen des Kerns wie im Abschnitt Koma näher erläutert wird man nach neueren Vorstellungen davon aus das Oberfläche von einer Art Gesteinsschutt gebildet wird aus Gesteinsbrocken besteht die zu schwer sind die gravitative Anziehung des Kerns zu überwinden. entdeckte auch winzige Partikel die reich an Elementen Kohlenstoff (C) Wasserstoff (H) Sauerstoff (O) und Stickstoff (N) sind und deswegen auch CHON-Partikel werden. Diese könnten aus einer dünnen Russschicht stammen die die Oberfläche Kerns überzieht damit die niedrige Albedo erklären würde. Nähere soll die aktuelle Rosettamission liefern.

Koma

Sobald ein Komet bei der Annäherung die Sonne bei einen Abstand von etwa AE die Jupiterbahn kreuzt bildet sich die Koma die in Kernnähe auch strahlenartige Strukturen Sie entsteht durch Sublimation leicht flüchtiger Substanzen auf der sonnenzugewandten die ins Eis eingebette Staubteilchen mitreissen. Nach Beobachtungen der Sonde Giotto findet diese Sublimation an etwa 10 bis 15 % der statt die flüchtigen Substanzen entweichen offenbar nur brüchigen Stellen der schwarzen Kruste. Die an Stellen entweichenden Muttermoleküle bilden die innere Koma. Durch weitere Ionisation und Dissoziation vergrößert sich die Koma weiter und die schließlich sichtbare Koma aus Ionen und Diese wird noch von einem im Ultravioletten strahlenden atomaren Wasserstoffhalo umgeben der auch genannt wird und beim Kometen Hale-Bopp 1997 Durchmesser von 150 Millionen Kilometern erreichte. Da atmosphärische Ozonschicht für die UV-Strahlung undurchlässig ist kann UV-Koma nur mit Satelliten untersucht werden.

Schweif

Die Bestandteile der Koma werden durch und Sonnenwind "weggeblasen" so dass sich etwa innerhalb Marsbahn ein Schweif ausbildet oder exakter zwei Schweife:

  • Ein schmaler langgestreckter Schweif ( Typ-I Schweif ) der im wesentlichen aus Molekülionen besteht auch Plasmaschweif genannt wird. Für diese Teilchen reicht Strahlungsdruck als Erklärung nicht aus so dass Biermann 1951 eine von der Sonne ausgehende Partikelstrahlung heute Sonnenwind genannt wird als Erklärung hierfür postulierte. geht man davon aus das die kometaren durch eine Wechselwirkung mit dem solaren Magnetfeld werden das von den geladenen Teilchen des mitgeführt wird.
  • Ein diffuser gekrümmter Schweif ( Typ-II Schweif ) der auch Staubschweif genannt wird. Die kleinen Staubteilchen die Schweif bilden werden durch den Strahlungsdruck der beeinflusst dessen Wirkung durch eine Aufspaltung in Komponenten erklärt werden kann:

    Hale-Bopp aufgenommen von Peter Barvoets am 1. 1997

    • Eine radiale Komponente die der Gravitationskraft entgegengerichtet und wie diese quadratisch mit der Entfernung Sonne abnimmt. Dies wirkt wie eine effektive der solaren Gravitationskraft die Staubteilchen bewegen sich auf "Pseudo-Keplerbahnen" die sich für Staubteilchen verschiedener unterscheiden da der Strahlungsdruck von der Teilchengröße ist. Dies führt zu einer relativ starken des Staubschweifs im Vergleich zum Plasmaschweif.
    • Die andere wirksame Komponente des Strahlungsdruckes ist Bewegungsrichtung der Staubteilchen entgegengerichtet und führt zu Abbremsung der Teilchen die größer als die des Lichtes sind das heißt größer als 0 5 µm. Diese Teilchen bewegen sich genauso wie der sonstige interplanetare Staub auf Spiralbahnen Richtung Sonne (Poynting-Robertson-Effekt).

Der Materialverlust eines Kometen während einer ist nicht besonders groß so dass sich Durchmesser nach Schätzungen nur um wenige (?) verringert das heißt dass die Schweife nur sehr geringe Dichte aufweisen. Die enorme Helligkeit Schweife erklärt sich im Falle des Staubschweifs die große Oberfläche der mikroskopisch kleinen Staubteilchen Plasmaschweif trägt sogar jedes Atom bzw. Molekül Leuchtkraft bei. Dies führt im Vergleich zur des Kometenkerns zu einer Erhöhung der Leuchtkraft viele Größenordnungen .

Entstehung

Der hohe Anteil an leicht flüchtigen wie z.B. Wasser und Kohlenmonoxid bedeutet dass die Kometenkerne im äusseren des Sonnensystems entstanden sein müssen. Die Planetesimale aus dem Bereich der äusseren Planeten die nicht durch die Gasriesen aufgesammelt wurden wurden dabei zu einem Teil so stark gestreut dass sie das verließen. Nur etwa 10 Prozent dieser gestreuten bilden die Oortsche Wolke. Die Objekte jenseits Neptunbahn unterlagen diesem Streuprozess nicht und bilden Kuipergürtel .

Die Kometen verlieren mit jedem Umlauf die Sonne einen Teil ihrer Masse und vor allem ihrer flüchtigen Bestandteile haben deshalb nur eine endliche Lebensdauer die kürzer ist als das Alter des Sonnensystems. langperiodischen Kometen werden zudem bei ihrer Durchquerung inneren Bereichs des Sonnensystems von den großen dass heißt vor allem durch Jupiter so gestreut dass sie nur für wenige Durchgänge ehemalige Mitglieder der Oortschen Wolke identifiziert werden Es ist also ein Mechanismus notwendig der heute noch sichtbaren Kometen aus ihren sonnenfernen in Sonnennähe bringt. Für die kurzperiodischen Kometen dem Kuipergürtel vermutet man hierfür Kollisionen originärer Kuipergürtelobjekte wodurch Bruchstücke ins Innere des Sonnensystems Der Streuprozess langperiodischer Kometen ist noch nicht es wird allerdings häufig der Einfluss vorbeiziehender oder noch nicht entdeckte Planeten ( Planet X ) bzw. ein noch unbekannter Begleitstern der ( Nemesis ) als Ursache genannt.

Kometenforschung

Schicksalsboten

Der Halleysche Komet auf dem Teppich von (rechts oben)

Kometen haben die Menschen schon immer Anders als die Sterne und die Planeten tauchten sie immer wieder aus dem Nichts und ohne erkennbare Regelmäßigkeiten auf. Sie deshalb als Zeichen der Götter betrachtet. In den ersten Versuchen einer wissenschaftlichen Betrachtung wurden Kometen als atmosphärische Erscheinungen so beschrieb Aristoteles in seinem Buch meteorologika wie brennbare Gase aus Felsspalten entweichen und sich in Welt unter dem Mond (sublunar) entzünden. Durch eine schnelle Freisetzung Gase entstehen Sternschnuppen durch eine langsame hingegen Kometen .

Im Laufe der Zeit wurde die Kausalität umgekehrt indem die Kometen ihrerseits das auf der Erde beeinflussen sollten. Kometenerscheinungen wurden Ankündigung oder Verursacher von Natur- oder anderen Katastrophen angesehen z.B. wurde der Komet von 79 n. Chr. als Ankündigung des Vesuvausbruchs mit dem folgenden Untergang von Pompeji angesehen und bei der auf dem Teppich von Bayeux verewigten Niederlage der Angelsachsen in der Schlacht von Hastings ( 1066 ) wurde der damals sichtbare Halleysche Komet böses Omen gedeutet.

Im christlichen Mittelalter stand hinter den Kometen der Wille sie waren gottgesandte Zeichen: "Es wird gewaltige Erdbeben und an vielen Hungersnöte geben und am Himmel wird man Zeichen sehen" ( Lukas 21 11). Der Ausbruch der Pest 1635 bei der allein in London mehr als 90.000 Menschen starben wurde Strafe Gottes angesehen da ihr im selben ein Komet vorausging. Selbst 1835 wurde dem erneut sichtbaren Halleyschen Kometen eine Reihe von Katastrophen zugeordnet unter anderem Großbrand in New York der Ausbruch mehrerer Kriege in Mittel- und Südamerika und ein Massaker in Afrika.

Wissenschaftliche Anfänge

Erst Tycho Brahe konnte durch genaue Untersuchungen der Kometen 1577 und 1585 zeigen dass sich Kometen jenseits der bewegen. Nachdem Isaac Newton mit seiner neuen Gravitationstheorie nachwies dass sich Kometen auf langgestreckten bewegen verfeinerte Edmond Halley die Methodik und bestimmte die Bahnperiode Kometen von 1682 zu ungefähr 76 Jahren übereinstimmend mit Kometenerscheinungen von 1531 und 1607 . Damit konnte er erstmals das Wiederkehren Kometen für 1758 vorhersagen das er jedoch nicht mehr

Der nächste Komet mit einem periodischen wurde von Johann Franz Encke gefunden für den Kometen von 1821 fand er eine Umlaufdauer von 3 Jahren. Die Bahn des Enckeschen Komets wurde der Folge regelmässig vermessen und man stellte erstmals Abweichungen vom Newtonschen Gravitationsgesetz fest.

Moderne Kometenforschung

Viele Historiker sehen den Beginn der modernen Kometenforschung der spektroskopischen Untersuchung der Kometen von 1864 und 1866 . Ebenfalls 1866 konnte Giovanni Schiaparelli zeigen dass die starke Perseidenaktivität von 1863 in Zusammenhang mit dem Kometen Swift-Tuttle

Über die Natur der Kometen wurde spekuliert aber erst Friedrich Wilhelm Bessel war im frühen 19. Jahrhundert auf der richtigen Fährte als er Helligkeit von Kometen auf die Dämpfe eines Körpers zurückführte. Diese Ausdampfungen boten auch eine für die Bahnabweichungen des Enckeschen Kometen aber 1951 griff Fred Lawrence Whipple die Idee auf seine Theorie des schmutzigen Schneeballs ist heute noch gültig.

Jan Hendrik Oort untersuchte 1950 die Bahnen langperiodischer Kometen und stellte Häufung bei Apheldistanzen zwischen 50.000 und 150.000 fest wobei Bahnneigungen und Umlaufrichtungen statistisch verteilt Er postulierte deshalb in dieser Entfernung ein Kometenreservoir die aus etwa 1 Billion Objekten Oortsche Wolke . Da diese Wolke weder die Anzahl die Bahneigenschaften der kurzperiodischen Kometen erklären kann Gerard Kuiper ein weiteres Kometenreservoir zwischen 35 und AE den aus ca. 100 Millionen bis Milliarden Objekten bestehenden Kuipergürtel .

Kometenmissionen

In den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts wurden erstmals Raumfahrtmissionen durchgeführt die vorwiegend der Untersuchung von dienten. 1985 durchflog der International Cometary Explorer den Schweif des Kometen Giacobini-Zinner und 1986 war der Halleysche Komet das Ziel von fünf Sonden :

  • Die japanischen Sonden Sakigake und Suisei näherten sich dem Kern bis auf Millionen bzw. 150.000 Kilometer
  • Die sowjetischen Sonden Vega 1 und Vega 2 näherten sich auf 8.000 bis 9.000 und durchquerten damit die Koma
  • Die europäische Sonde Giotto flog in 600 Kilometer am Kern und lieferte erstmals Aufnahmen von einem Kometenkern

Die amerikanische Sonde Deep Space 1 flog 2001 am Kern des Kometen Borelly vorbei bestätigte die Ergebnisse der Giotto-Mission. Im Januar 2004 sammelte die amerikanische Stardust-Sonde Teilchen aus der Koma des Kometen 2 auf und soll die Probenkapsel 2006 zur Erde zurückbringen. Im März 2004 startete Rosetta -Mission der ESA und soll im Jahre 2014 auf Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko landen.

Verschiedenes

Abgrenzung zu anderen Himmelskörpern

Die Unterscheidung zwischen Asteroiden und Kometen nicht immer ganz eindeutig. Man vermutet dass der als Asteroiden klassifizierten Objekte mit stark Bahnen z.B. die Centauren "ausgebrannte" Kometenkerne sind die von einer Schicht nichtflüchtige Substanzen bedeckt sind. Andererseits wird ursprünglich als Asteroid 2060 Chiron eingestufte Objekt seit der Entdeckung einer als Komet klassifiziert und gemäß der Kometennomenklatur 95P/Chiron genannt.

Heute wird der Begriff Komet sowohl populärwissenschaftlichen als auch im wissenschaftlichen Sprachgebrauch entgegen ursprünglichen Definition oft für alle vermutlich eisigen verwendet. Beispiele hierfür sind die Objekte des und der Oortschen Wolke die zwar leichtflüchtige enthalten aber aufgrund ihrer Entfernung von der niemals stark genug erwärmt werden um eine zu bilden. Von solchen Objekten wird aber dass ihr Aufbau eher den Kometenkernen gleicht den Asteroiden aus dem Asteroidengürtel aber erst Periheldistanzen innerhalb der Jupiterbahn ist die Sonnenstrahlung genug dass durch einen Sublimationsprozess eine Koma werden kann.

Meteorströme und Meteoriten

Die Teilchen des Staubschweifs verteilen sich der Kometenbahn um die Sonne. Wie Giovanni Schiaparelli gezeigt hat treten Meteorströme auf wenn die Erde diese Bahn Bekannte Meteorströme sind die Leoniden oder die Perseiden .

Diese Ströme sind als Sternschnuppen leicht das heißt es fällt Kometenmaterial auf die Es wurden jedoch bisher noch keine Meteoriten die zweifelsfrei von Kometen stammen. Für einige seltene Meteoritentypen wie z.B. die CI-Chondriten wurde zwar eine Verbindung zu Kometen ein Beweis konnte allerdings bisher noch nicht werden. Auch Mikrometeoriten stammen überwiegend aus dem Asteroidengürtel obwohl hier eine kometare Komponente diskutiert wird. Bisher also kein Material für Forschungen zur Verfügung zweifelsfrei kometaren Urspungs ist. Die direkte Untersuchung Kometenmaterial ist jedoch für das Verständnis der unseres Sonnensystem von großer Bedeutung so dass komplexe Raumfahrtmissionen mit Raumsonden wie Rosetta oder Stardust durchführt die das Kometenmaterial vor Ort oder sogar Proben zur Erde zurückbringen können.

Besonders erwähnenswerte Kometen

  • Der Enckesche Komet hat mit 3 31 die kürzeste Umlaufzeit aller bekannten Kometen kann nicht mehr mit bloßem Auge beobachtet werden.
  • Der Komet Hale-Bopp war von 1996 bis 1997 mehr als 18 Monate mit bloßem sichtbar und hält damit den Rekord unter bekannten Kometen.
  • Der Halleysche Komet war der erste Komet der (von Edmond Halley ) als periodisch erkannt wurde und dessen von einer Raumsonde fotographiert werden konnte.
  • Der Komet Wild 2 ist der erste aus dessen Koma von einer Sonde Teilchen wurden die im Jahre 2006 zur Erde zurückgebracht werden sollen.
  • Auf dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko soll 2014 während Rosetta -Mission erstmals eine Sonde landen.
Weitere Kometen siehe Liste der Kometen

Kometen und der Stern von Bethlehem

Als Folge einiger eindrucksvoller Kometenerscheinungen wurde 16. und 17. Jahrhundert ein Komet als Erklärung für den der Bibel erwähnten Stern von Bethlehem vorgeschlagen. den heute bekannten Kometen war keiner zur Zeit (7-4 v.Chr.) am Himmel sichtbar obwohl Chinesische Astronomen von einem Kometen im Jahr v.Chr. berichten. Dies war aber ein eher kleines Objekt und deshalb wahrscheinlich nicht mit Stern von Bethlehem identisch. In früheren Zeiten ein Komet zudem meist als Unheilsbote und kaum als Ankündigung für die Geburt des Gottes gedeutet worden.

offene Fragen

In den letzten 20 Jahren sind der Erforschung der Kometen sowie des Kuipergürtels Fortschritte erzielt worden es gibt jedoch noch viele offene Fragen:

  • Durch Spektralanalysen ist die Zusammensetzung der Koma sehr gut verstanden über die vom Kern Muttermoleküle ist jedoch noch sehr wenig bekannt.
  • Nach den derzeitigen Theorien sind die Kometen der Oortschen Wolke in geringerer Entfernung zur entstanden als diejenigen aus dem Kuipergürtel. Um zu bestätigen sollten Unterschiede in der chemischen nachgewiesen werden.
  • Der Mechanismus durch den die Objekte der Wolke ins Innere des Sonnensystems gestreut werden noch nicht bekannt.
  • Es gibt Anzeichen für eine leichte Häufung langperiodischen Kometen in Richtung des Sonnenapex. Sollte dies bei genaueren Untersuchungen bestätigen hätte dies nur Auswirkungen auf unser Verständnis der Oortschen sondern auch des interstellaren Mediums in der des Sonnensystems.

Siehe auch: Portal Astronomie - Astronomische Objekte - Meteoroid - Perseiden - Leoniden - Chiron (Planetoid)

Weblinks


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