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Letzte Änderung / Last update: 2022-Mai-20

Sternschnuppenschwärme

Zunächst soll es um Kometen gehen, aber im Weiteren mehr um ein interessantes Phänomen, das eng mit ihnen zusammenhängt:

Warum kommen die Sternschnuppen eines Schwarms immer scheinbar aus demselben Punkt am Himmel, beispielsweise einem bestimmten Sternbild?

Ein Bild dazu in einem FR-Artikel.


Grundsätze

Fangen wir bei den Grundsätzen an:

A) Alle linearen Bewegungen sind relativ (Einstein).
Wenn man es also mit zwei Körpern zu tun hat, kann man nicht feststellen, ob sich einer von ihnen "in Ruhe" befindet und der andere sich bewegt, oder ob es anders herum ist, oder ob sich beide bewegen.

B) Rotatorische Bewegungen sind dagegen ABSOLUT!
D. h. man kann einerseits bei einem Körper feststellen, ob er um irgendetwas rotiert oder nicht. Zweitens steht dadurch die Bahnebene so einer rotierenden Bahn, also einer Umlaufbahn FEST IM RAUM. Physikalisch gesprochen geht es um den Vektor des [WP Drehimpuls]es, der senkrecht auf dieser Fläche steht. Und für diesen gilt ein Erhaltungssatz ähnlich dem Massenerhaltungsgesetz, d. h. ohne Einsatz von zusätzlicher Kraft und Aufwendung von Energie ändert sich daran nichts.

Beispiel: Unsere Erde rotiert auf einer elliptischen Bahn um die Sonne. Man kann sich diese Ellipse als eine Scheibe vorstellen, und die Winkellage dieser Scheibe steht FEST IM RAUM.

Nun bewegt sich nicht nur die Erde auf einer derartigen Bahn, sondern auch alle anderen Planeten, überhaupt alle Planeten um irgendwelche Sterne in irgendwelchen Galaxien. UND eben auch alle Kometen. Jetzt kommen wir langsam auf den Punkt.


Kometen

[WP Komet]enbahnen um die Sonne unterscheiden sich von den fast kreisförmigen Planetenbahnen dadurch, dass sie sehr viel exzentrischer verlaufen, also im sonnennahen Punkt ihrer Umlaufbahn der Sonne recht nahe kommen, im sonnenfernen Punkt aber extrem weit von ihr entfernt sind. Trotzdem kann man diese Umlaufbahnen als schmale Ellipsen ansehen, die wieder FEST IM RAUM stehen.

Nun sind Kometen außerdem ziemlich zerbrechliche Gesellen: Man betrachtet sie als "schmutzige Schneebälle", zusammengebacken aus viel Staub und gefrorenem Wasser. Manche haben auch einen festeren Kern, da gibt es wohl eine große Variationsbreite. Jedenfalls führt diese Struktur dazu, dass Kometen ständig Teilchen verlieren, die sie nicht auf Dauer festhalten können. Sie bröseln sozusagen so vor sich hin. Diese Bröselteilchen sind aber bloß vom Kometen abgebrochen und nicht weggeschossen worden. D. h. sie laufen weiterhin in enger Nachbarschaft zum Kometen auf seiner Umlaufbahn mit. Mit der Zeit wird sich ihr Abstand zum Kometenkern durch äußere Einflüsse immer mehr vergrößern, in alle Richtungen, aber im Prinzip bleiben sie auf der elliptischen Umlaufbahn und ihrer Bahnscheibe, die weiterhin FEST IM RAUM steht.

Noch stärker wird dieser Effekt, wenn ein Komet besonders brüchig ist und der Sonne vielleicht etwas zu nahe kommt. Dann kann er in viele kleine Teile zerbrechen oder sogar komplett zerbröseln. Siehe auch den anfangs verlinkten FR-Artikel über einen Kometen, bei dem das gerade aktuell beobachtet wird. Aber weiter verbleiben alle diese Bruchstücke auf der besagten Umlaufbahn. Am Ende hat man nur noch diese Ellipse aus einer Unzahl von kleinsten Bruchstücken. Hatte ich schon erwähnt, dass diese Ellipse FEST IM RAUM steht?

So, und jetzt stellen Sie sich mal einen Kometen vor, dessen Umlaufbahn die Erdbahn schneidet. Sie meinen, da müsste er doch schon lange mit der Erde kollidiert sein? Nö, der Weltraum ist groß, und die Erde umkreist die Sonne auf einer Bahn mit 150 Millionen km Radius. Da ist viel, viel Platz, und es kann leicht passieren, dass der Komet die Erde immer verfehlt hat. Er hat ja eine viel längere Umlaufzeit um die Sonne als die Erde, also ist die Erde relativ zum Kometen jedes Mal an einer anderen Stelle ihrer eigenen Umlaufbahn, wenn der Komet mal wieder vorbeikommt.

Außerdem können Kometenumlaufbahnen so weit in den Außenbereich des Sonnensystems führen, dass ihre Umlaufzeiten so extrem lang sind, dass sie während der ganzen Lebensdauer der Erde (ca. 4,5 Milliarden Jahre) nur ein paar Mal überhaupt vorbeigekommen sind.

Wie kann man sich das veranschaulichen? Stellen wir uns eine Kettensäge vor: Die Kette läuft um ein längliches, ovales oder langgezogen elliptisches Blech herum. Am Vorderende, mit dem man schneidet, kann man sich im Mittelpunkt die Sonne vorstellen. Die Kette bildet dann die Umlaufbahn nach und das Blech die Bahnscheibe. Genau wie im wirklichen Leben, wo der Holzfäller die Säge je nach Situation auch mal schräg ansetzt, kann die Bahn eines Kometen fast beliebig im Raum liegen; Hauptsache in einem Brennpunkt der Ellipse steht die Sonne. Die Erdbahn mit ihrer Scheibe kann in einem völlig anderen Winkel im Raum liegen.

Auf [Wikipedia Commons] gibt es eine wunderschöne Illustration dazu. Sie ist zwar betagt, aber umso anschaulicher:

(Quelle: Wikipedia Commons, Lizenz: public domain)


Sternschnuppenschwärme

Noch einmal zusammengefasst: Ein Komet kann sich so auflösen, dass sich sein Material in Form von vielen kleinen bis kleinsten Bruchstücken entlang seiner elliptischen Umlaufbahn verteilt. Und diese Bahn STEHT FEST IM RAUM.

Wie gesagt, genauer gesagt steht der Drehimpulsvektor dieser Bahn mit seiner Richtung fest im Raum. Insgesamt bewegt sich aber die Sonne mitsamt ihren Planeten und Kometen und ihren Bahnscheiben auch wieder auf einer Umlaufbahn um das Zentrum unserer Milchstraße, unserer Galaxie. Dadurch zeigt eine solche Bahnfläche einmal mit ihrer Kante auf das Zentrum der Milchstraße und einmal mit der vollen Fläche. Das ist ähnlich wie bei der Schrägstellung der Achse unserer Erde und den dadurch entstehenden Jahreszeiten.

In der Analogie zur Kettensäge veranschaulicht die grobe Kette mit ihren Zähnen und Winkeln die vielen Einzelbröckchen des ursprünglichen Kometen, die sich auf seine Umlaufbahn verteilt haben.

Jetzt konzentrieren wir uns wieder auf Kometen, deren Umlaufbahn die unserer Erde schneidet oder ihr zumindest sehr nahe kommt. Wie oben erwähnt, verteilen sich die Bruchstücke nicht nur entlang der – ehemaligen – Umlaufbahn des Kometen, sondern auch ein bisschen seitlich darum herum. Das obige Bild zeigt genau so eine Situation.

Wenn der Komet alt genug ist, haben sich seine Bruchstücke praktisch über seine gesamte Umlaufbahn verteilt. Damit schneiden auch STÄNDIG, und eben nicht nur zu bestimmten Zeitpunkten, solche Bruchteilchen die Umlaufbahn der Erde. Nur dass Letztere eben auch ständig in Bewegung ist und diesen FESTEN Schnittpunkt mit der Kometenumlaufbahn nur einmal im Jahr passiert!

Und DANN, und nur dann, haben jene Bruchstückchen die Chance, mit der Erde zu kollidieren. Da die Kometenumlaufbahn fest im Raum steht, wie auch die Erdumlaufbahn, liegt auch dieser Schnittpunkt beider Bahnen fest. Also geschieht das an einem festen, konstanten Zeitpunkt innerhalb des Erdjahres.

Da diese Bruchstücke so klein sind, stellen sie für die Erde keinerlei Gefahr dar. Sie verglühen schon weit oben in der Erdatmosphäre. Und das nennen wir dann Sternschnuppen. Am Tag sieht man davon normalerweise nichts. – In der Wikipedia und im englischen Sprachraum läuft das alles übrigens eher unter "meteor showers" (Meteorschauern oder [WP Meteorstrom]).

Ich habe glaubich doch mal sowas gesehen, das war wohl ein etwas größerer Brocken. Der zog am blauen Sommerhimmel von unten gesehen eine schwarze Spur wie einen dünnen Kondensstreifen und endete dann mit einer kleinen Explosion. Details: Der Körper kam aus Süden und endete schätzungsweise in lediglich ein paar hundert Metern Höhe, also wie niedrige Wolken. Der schwarze Kondensstreifen hing noch ein paar Minuten in der Luft. Das fand in der Gegend um den Langener Waldsee südlich Frankfurt/M statt. Es könnte 2006 im Jahr der WM in Deutschland gewesen sein, so genau kann ich mich aber leider nicht mehr erinnern.

Also, erste Erkenntnis: Sternschnuppen regnen den ganzen Tag lang. Da sie aber meistens sehr lichtschwach sind, muss man schon die dunkelsten Nachtstunden abwarten, bevor man mit bloßem Auge etwas sehen kann.

Mit bloßem Auge kann es vor allem der nicht so Astronomie-feste Betrachter kaum erkennen: Die Sternschnuppen so eines Schwarms kommen immer scheinbar vom selben Punkt des Himmels und verlaufen dann in irgendwelche Richtungen von diesem weg und verlöschen dann irgendwann. Besser sieht man das auf Langzeitaufnahmen wie am Anfang verlinkt.

Sie werden es schon ahnen: Wenn ich schon so darauf herumgeritten bin, DAS hat nun gerade etwas mit diesen fest im Raum stehenden Umlaufbahnen zu tun. Da die Kometenbahn fest im Raum steht, weist ihr Verlauf an ihrem Schnittpunkt mit der Erdbahn in eine bestimmte Richtung, und zwar für einen bestimmten Kometen immer in ein und dieselbe. Und die ist je nach Kometen eben total unterschiedlich und kann normalerweise bestimmten Sternbildern zugeordnet werden. Die Orioniden kommen aus dem Orion, die Geminiden aus dem Sternbild Zwillinge usw.

Es muss nochmal darauf hingewiesen werden, dass sich das alles etwas um die originale Kometenbahn herum abspielt, und dass diese die Erdbahn auch nicht ganz präzise treffen muss. Das hat vor allem die Auswirkung, dass sich das ganze Schauspiel über mehrere Erdentage hinzieht, es aber auch einen wohl definierten Höhepunkt gibt. Der ist dann gegeben, wenn die Erde eben genau die (ehemalige) Kometenbahn passiert. Wenn dieser Zeitpunkt mal dummerweise am hellichten Tag liegt, sieht man leider eine Ecke weniger, als wenn der Zeitpunkt auf die dunklen Nachtstunden fällt.

Eine Übersicht über diverse Sternschnuppenschwärme bietet dieser FR-Artikel 2.




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