Sternschnuppen

Ein Perseiden-Meteor

Meteore (griech. metéoros (μετέωρος) = „schwebend, in der Luft“) sind im weiteren Sinne lokale, sporadische Erscheinungen am Himmel und an der Erdoberfläche. Viele derartige Erscheinungen wurden bereits in der Antike zum Beispiel von Aristoteles in seinem Werk Meteorologie beschrieben^[1].

Allgemein

Im engeren Sinne werden damit die Leuchterscheinungen bezeichnet, die von in die Erdatmosphäre eindringenden Meteoroiden erzeugt werden. Meteoroide sind meist Staubkörner, kleine Metall- oder Gesteinskörner aus dem interplanetaren Raum, von denen pro Tag etwa 10 Milliarden vom Weltall aus mit einer Gesamtmasse von 1.000 bis 10.000 Tonnen in die Atmosphäre der Erde einfallen.^[2] Wegen ihrer enormen Geschwindigkeit von etwa 11,2 bis 72 km/s – je nach Einfallswinkel zur Bahnbewegung der Erde – verdampfen die meisten in etwa 80 Kilometer Höhe durch Luftreibung; dabei ionisieren sie die Luftmoleküle, was helle Leuchtspuren hervorruft.

Die Wissenschaft der Meteore im engeren Sinne ist die Meteorkunde. Die bis zur Erdoberfläche herabfallenden Körper nennt man die Meteoriten.
Hingegen befasst sich die Meteorologie mit der Beobachtung und Beschreibung des Wettergeschehens in der Erdatmosphäre und am Rande mit den damit im Zusammenhang stehenden Leuchterscheinungen. Einige von ihnen werden ebenfalls als Meteore bezeichnet (siehe unten). Polarlichter und alle sehr hohen Phänomene sind Gegenstand der Aeronomie.

Sternschnuppen und Feuerkugeln

Meteorstrom

Der überwiegende Teil der Meteore ist interplanetaren Ursprungs; nur sehr wenige erreichen die Erde aus dem interstellaren Raum. Wie die Erde und die anderen Planeten die Sonne umkreisen, so umkreisen auch Meteorströme die Sonne.

Neben einzeln auftretenden Meteoren (sogenannte sporadische Meteore) gibt es sogenannte Meteorströme. Diese entstehen, wenn die Erde die Flugbahn eines Kometen kreuzt. Da für den Beobachter der Eindruck besteht, als träfen sich die Spuren all dieser Meteoriten in einem Punkt, wenn man sie entgegengesetzt der Bewegungsrichtung verlängert, sind die Meteorströme nach dem Sternbild benannt, in dem dieser sogenannte Radiant liegt.

Bekannte Meteorströme sind die Quadrantiden im Januar, die Perseiden im Juli und August, die Leoniden im November sowie die Geminiden im Dezember. Besonders sternschnuppenreich sind in der Regel die Tage zwischen dem 8. und dem 14. August, wenn aus dem Sternbild Perseus die „Perseiden“ auf die Erde „regnen“.

Auch künstliche Erdsatelliten sowie Raketenteile (Weltraumschrott) rufen beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre meteorartige Leuchterscheinungen hervor. Sie sind jedoch wesentlich langsamer, daran kann man sie von Meteoren unterscheiden.

Größe und Einteilung

Im Volksmund werden kleine Meteore auch Sternschnuppen genannt (vgl. Schnuppe). Deren Ursprungsobjekte haben Durchmesser um 1 mm. Größere Objekte (>10 mm) heißen Boliden, Feuerkugeln oder Feuerbälle.

Als teleskopische Meteore werden solche bezeichnet, die nicht mehr mit bloßem Auge sichtbar sind, und als Radarmeteore jene , deren Ionisationsspuren mit Radargeräten auch am Tage beobachtbar sind.

Bezeichnung	Durchmesser des Ursprungskörpers	Masse	Gesamtmasse aller Objekte, die die Erde jeden Tag erreichen
Feuerkugeln, Bolide	größer als 10 mm	mehr als 2 g	1 t
Sternschnuppen (-4mag bis +6mag)	1 mm bis 10 mm	2 mg bis 2 g	5 t
Teleskopische Meteore	0,1 mm bis 1 mm	0,002 mg bis 2 mg	20 t
Mikrometeore	kleiner als 0,1 mm	weniger als 0,002 mg	1000 t bis 10.000 t

Die meisten Meteorerscheinungen dauern nur Sekundenbruchteile und werden von Teilchen erzeugt, die unter einem Millimeter groß sind und im Allgemeinen mit 30 bis 70 Kilometern pro Sekunde auf die Erdatmosphäre auftreffen. Sie verglühen dabei vollständig. Meteoroiden mit der Größe eines Reiskorns liefern schon recht eindrucksvolle Leuchterscheinungen mit einer Dauer >1 s.

Viel seltener sind dagegen größere Objekte von mindestens einigen Kilogramm Masse, die unter Umständen nicht vollständig verglühen, als Meteorit auf der Erdoberfläche auftreffen und dort je nach Größe beträchtliche Spuren hinterlassen können (z. B. das Nördlinger Ries, der Barringer-Krater und der Krater auf Yucatán). Das ist insbesondere bei Eisenmeteoriten der Fall. Steinmeteoroiden zerfallen jedoch selbst bei noch größeren Abmessungen zu einem Schwarm, der dennoch nicht die Erde erreicht, jedoch eine beachtliche Druckwelle erzeugen kann (siehe Tunguska-Ereignis).

Effekte

Abbremsung eines Meteors in der Atmosphäre.

Der auftretende Leuchteffekt entsteht dabei nur zum kleinen Teil durch das Verglühen des Teilchens selbst, denn Meteore leuchten in über 100 Kilometern Höhe. Durch Luftreibung und abdampfendes Material bildet sich hinter dem Körper eine Plasmaspur, die durch strahlende Rekombination angeregter Elektronen der Luftatome leuchtet. Die Spuren können daher noch leuchten, nachdem der Meteoroid bereits verglüht ist. Sie lassen sich anhand der Reflexion von Funkwellen am leitfähigen Plasma noch minutenlang nachweisen (Meteorscatter). Der Bereich der angeregten Teilchen ist nur wenige Millimeter breit. Da sich die Teilchen jedoch für etwa 0,7 Sekunden im angeregten Zustand befinden, können sie sich bis zu 300 Meter vom Ort der Kollision entfernen, sodass eine mehr oder weniger breite Leuchtspur entsteht.^[3] Die durch Meteore hervorgerufenen Leuchteffekte werden vom Europäischen Feuerkugelnetz systematisch beobachtet und aufgezeichnet.

Außer der sichtbaren Erscheinung sind bei größeren Meteoren manchmal auch Geräusche wahrnehmbar – etwa als fernes Donnergrollen (wegen der niedrigen Schallgeschwindigkeit aber erst nach einigen Minuten) – doch manchmal auch nach sehr kurzer Zeit. Letzteres Phänomen wurde oft für eine Einbildung gehalten, weil man normalerweise bei jeder nahen Leuchtspur (wie bei einem Feuerwerk) eine Art Zischen hört. Heute geht man davon aus, dass die Geräusche durch niederfrequente Radiowellen erzeugt werden können, die durch Verwirbelungen im durch den Meteor hervorgerufenen Plasma zusammen mit dem Erdmagnetfeld entstehen (siehe Magnetohydrodynamik).

Die Meteore werden fast unabhängig von ihrer Geschwindigkeit in etwa 40 km Höhe durch den zunehmenden Luftwiderstand stark gebremst, wie im Bild rechts zu sehen ist. Mit Tabellenkalkulation kann man mit relativ geringem Aufwand nachrechnen, welche Auswirkungen die Änderung einzelner Parameter wie Masse und Durchmesser hat. Das Verfahren wird in Freier Fall im Detail erklärt.

Helligkeitsentwicklung

Wenn ein Meteor sehr hell wurde, bedeutet es nicht zwangsläufig, dass der Eindringling recht groß war. Lediglich die Ablation des eindringenden Materials pro Zeiteinheit bestimmt die Helligkeit des Meteors. Wird plötzlich sehr viel Material pro Sekunde vom Meteoroid abgetragen, wird der Meteor zwar bedeutend heller, aber der Eindringling verliert nun auch viel schneller Masse. Genau aus diesem Grund kommt es oft vor, dass Meteoroide aus weichem Material (zum Beispiel kometare Objekte) in sehr kurzer Zeit in einem spektakulären Boliden aufgehen und andere harte Materialien (beispielsweise steinige Objekte) in einer viel lichtschwächeren Feuerkugel verbraucht werden. Meteore beginnen schwach und steigern sich in ihrer Leuchtkraft. Das Ende der Lichterscheinung tritt meist plötzlich ein und bedeutet einen rapiden Helligkeitsabfall. Die scheinbare Helligkeit kann durchaus stark schwanken.

Meteorrate

Das Ereignis eines sporadischen Meteors kann man im Mittel viermal pro Stunde beobachten. Meteorereignisse an sich werden aber eher auf der Frontseite der Erdatmosphäre aufleuchten. Dies ist täglich die Zeit zwischen Mitternacht und Mittag, wobei die lichtschwachen Meteore an sich nur nachts zu sehen sind und dann am Besten weit weg von künstlichen Lichtquellen. Auch das Mondlicht kann sehr störend sein. Es gibt aber im Jahr Zeiten, wo die Meteorrate höher ist als normal. Ein Meteorstrom ist eine Art „Wolke“ oder „Schlauch“ von meteoroiden Partikeln auf zueinander etwa parallelen Bahnen um die Sonne. Beim Durchgang der Erde durch einen solchen Bereich treten gehäuft Meteore auf, die von einem Radianten ausstrahlen. Ein Meteorstrom wird nach dem Sternbild benannt, in dem sich der Radiant befindet. So ein Strom entsteht, wenn ein Komet durch seine Reise um die Sonne viele kleine Partikel aus gefrorenen Gasen und Staub verliert. Als Meteorschauer bezeichnet man eine sehr starke Aktivität eines Meteorstromes, wenn die Raten nach Tausenden pro Stunde geschätzt werden muss.

Radiometeore

Auch wenn optische Beobachtungen von Meteoren auf die Dunkelheit der Nacht angewiesen sind, so lassen sich mit Hilfe von Radioverfahren auch untertags Meteore nachweisen. Dabei wird ausgenutzt, dass der vom Meteoriten erzeugte Plasmaschlauch Radiowellen reflektiert. Mit dieser Methode können auch kleinste Meteorite bis zu 1 μg erfasst werden.^[4]

Bekannte Meteorströme

Name des Stroms	Zeitraum	Maximum	ZHR[5]
Quadrantiden	1. Jan. - 5. Jan.	3. Januar	120
Lyriden	16. Apr. - 25. Apr.	22. April	30
Perseiden	17. Jul. - 24. Aug.	12. August	200
Tauriden	15. Sep. - 25. Nov.	10. November	variabel
Leoniden	14. Nov. - 21. Nov.	17. November	variabel
Geminiden	7. Dez. - 17. Dez.	14. Dezember	110

Für eine ausführlichere Liste, siehe Liste der Meteorströme.

Andere Arten von Meteoren

Abgesehen von den oben beschriebenen Meteoroiden, die Leuchterscheinungen hervorrufen, wird zwischen den folgenden Kategorien von als Meteore bezeichneten Erscheinungen unterschieden, die nicht durch verglühende Körper entstehen:

• Elektrometeore im Zusammenhang mit geladenen Teilchen
• Hydrometeore im Zusammenhang mit Wasser in den Aggregatzuständen fest und flüssig
• Lithometeore im Zusammenhang mit Schwebeteilchen, die nicht aus Wasser bestehen
• Photometeore durch Reflexion, Brechung, Beugung oder Interferenz von Licht hervorgerufen

Bei Erdbeben handelt es sich explizit nicht um Meteore, obschon sie durch einen solchen durchaus ausgelöst werden können. Ferner sind auch astrophysikalische Phänomene außerhalb des Sonnensystems, wie zum Beispiel veränderliche Sterne, Novae oder Supernovae keine Meteore.

Meist handelt es sich bei Meteoren um Naturerscheinungen, einige sind jedoch anthropogenen Ursprungs, wie zum Beispiel Kondensstreifen von Flugzeugen, Rauch aus Schornsteinen oder Iridium-Flares, die durch Spiegelung der Sonnenstrahlung an Satelliten entstehen.

Aberglaube

Im volkstümlichen Aberglauben vieler Länder hat jemand, der zufällig eine Sternschnuppe am nächtlichen Himmel sieht, einen Wunsch frei, der angeblich in Erfüllung geht. Sobald man die Sternschnuppe gesehen hat, solle man die Augen schließen und sich etwas wünschen. Wichtig sei, dass man niemand anderem von dem Wunsch erzählt, sonst gehe er nicht in Erfüllung.

Siehe auch

• Radiant (Astronomie)
• Liste von Meteoriten
• Freier Fall#Berechnung mit Tabellenkalkulation Meteorbremsung in der Atmosphäre ab 120 km Höhe

Literatur

• Heinrich Müller: Vater Beresfort’s naturhistorische Unterhaltungen mit seinen Söhnen über die Wunder, die Pracht und den Nutzen der Meteore. Anleitung zur Betrachtung und Kenntniß großer, mächtiger, freundlicher u. ergötzlicher Naturerscheinungen. Krappe, Leipzig 1837 (Digitalisat).
• Cuno Hoffmeister: Meteore, ihre kosmischen und irdischen Beziehungen. Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig 1937.
• Cuno Hoffmeister: Meteorströme. J. A. Barth Verlag, Leipzig 1948.
• Jürgen Rendtel: Sternschnuppen. Urania Verlag 1991. ISBN 3-332-00399-2
• Robert Hawkes, Ingrid Mann, Peter Brown: Modern Meteor Science. An Interdisciplinary View. Berlin 2005. ISBN 1-402-04374-0.
• Edmond Murad, Iwan P. Williams: Meteors in the earth's atmosphere - meteroids and cosmic dust and their interactions with the earth's upper atmosphere. Cambridge Univ.Press, Cambridge 2002, ISBN 0-521-80431-0
• O. Richard Norton, Lawrence A. Chitwood: Field guide to meteors and meteorites. Springer, London 2008, ISBN 978-1-8480-0156-5

Weblinks

• Sternschnuppe bzw. Meteor im Astrolexikon
• Sternschnuppen-Highlights, Der Meteorschauer-Kalender
• Feuerkugel über Berlin
• Arbeitskreis Meteore e. V.
• Blitzender Kometenschmutz – Über die Rolle der Perseiden und Leoniden in der Forschungsgeschichte, von Chr. Pinter
• Filmaufnahme Feuerball Peekskill (englisch)

Einzelnachweise

1. ↑ Meteorologie von Aristoteles
2. ↑ solarsystem.nasa.gov: Meteoroids
3. ↑ Die Spur der Feuerbälle bei www.wissenschaft.de
4. ↑ R.-H. Giese Einführung in die Astronomie, Wissenschaftliche Buchgesellschaft Darmstadt, 1981, ISBN 3-534-06713-4.
5. ↑ ZHR – Abkürzung für Zenithal Hourly Rate. Sie gibt an, wieviel Meteore pro Stunde ein Beobachter bei absolut klarem und dunklem Himmel sehen würde, wenn der Radiant (aus dem der Meteorstrom kommt) im Zenit (also senkrecht über dem Beobachter) stehen würde.