Kometen

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Quellen:
Blockhaus-Enzyklopaedie Das Sonnensystem, Joachim Guertler, Johann Dorschner ISBN 3-335-00281-4
dtv-Atlas zur Astronomie, Joachim Herrmann ISBN 3-423-03006-2
Cambridge Enyklopaedie der Astronomie ISBN 3-572-03667-4
Die Physik des Sonnensystems und der Kometen, Wolfgang Kundt ISBN 3-416-04006-6

1. Was ist ein Komet?
Ein Komet ist ein kleiner Himmelskörper unseres Sonnensystems. In Sonnenferne erscheinen die Kometen wie kleine Planetoiden. Wenn sie sich der Sonne annähren, bilden sie zuerst die als Koma, bezeichnete Gashülle, die sich um den festen Kometen- kern legt. Dann bilden sie den Kometenschweif, das auffälligste Merkmale der Kometen.
Kometen mit einer Umlaufbahn von mehr als 100 Jahre werden langperiodische Kometen genannt, die mit einer kürzeren Umlaufbahn kurzperiodische Kometen.
Im Altertum glaubte man daran, dass Kometen Vorboten fuer Not, Krieg und Katastrophe waren. Aristoteles fasste Kometen als atmosphärische Verbrennungserscheinungen auf. Erst im 17.Jh. wurde man sich bewusst, dass Kometen Himmelskörper gleich den Planeten sind. Der erste Komet, dessen Bahn berechnet und dessen Rückkehr vorhergesagt wurde, war der berühmten Halley-Komet.

2. Woher stammt das Wort Komet?
Das Wort kommt aus dem Griechischen und bedeutet "Behaarte", "Haartragende" (weil der Schweif mit einem Haarbueschel verglichen wurde). Ursprünglich stammt das Wort von Kome (Haare).

3. Wo kommen die Kometen her?
Man hat lange Zeit die Bahnen der Kometen erforscht und ist Dabei folgende Gesetzmaessigkeiten gestossen:

1). Die meisten Kometen laufen auf einer (wenn auch sehr exzentrischen) Ellipsebahn. Dies deutet darauf hin, dass die Kometen zu Objekten des Sonnensystems gerechnet werden. Man vermutet, dass auch die Kometen, die auf einer Parabel- oder Hyperbelbahn laufen, ursprünglich eine Ellipsebahn besessen haben. Durch den Einfluss ferner Sterne oder äusserer Planeten haben diese Kometen ihre elliptische Bahn verlassen. Man vermutet, die Kometen ursprünglich in eine Entfernung von etwa 1-2 Lichtjahren die Sonne umkreisten. Durch die Gravitationswirkung der Sonnennachbarsterne geraten einige dieser Körper in eine instabile Bahn, wodurch sie in die Nähe der Sonne gelangen. Man schätzt, dass die Zahl dieser "Urkometen" um die 10^11 betragen muss, da es sonst nicht zu erklären wäre, wieso jedes Jahr 10-30 und mehr Kometen ins innere Sonnensystem eintauchen. Man kann also ruhig von einer Kometenwolke um die Sonne sprechen. Diese Wolke nennt man auch nach ihrem Postulierer Oortscher Wolke.

2). Ferner stellt man fest, dass die Bahn der Kometen nicht zufällig ueber den Himmel verteilt sind, sondern seit einem Jahrhundert ist bekannt, dass ueber 60% der Kometen ihren Sonnennächsten Punkt dort haben, wo die Sonne sich hinbewegt. Die meisten Kometen ueberholen also die Sonne in ihrer Bewegung um das galaktische Zentrum, machen vor ihr eine Kehrtwendung und rauschen wieder in die Tiefe des Alls. Auch dies spricht dagegen, dass die Kometen aus interstellarem Raum kommen sollen. Weiterhin zeigt sich, dass die meisten Kometen aus der Richtung kommen, die zur galaktischen Ebene zeigt. Wegen dieser Anzeichen vermutet man, dass die Kometen dichte Ansammlungen interstellaren Staubes darstellen. Waehrend sich die Sonne längs ihrer Bahn in der Galaxis bewegt, durchquert sie von Zeit zu Zeit riesigen Gas-Staub-Wolken, die in der Nähe der galaktischen Ebene zahlreich vorhanden sind. Die Gravitationskraft der Sonne bewirkt dann, dass das Staub zusammenballt und zu Kometenkörper in der Oortschen Wolken werden. Kurzperiodische Kometen haben ihre Bahn wahrscheinlich durch die Störung der grossen Planeten, v.a.Jupiter erlangt.

4. Wie ist ein Komet aufgebaut?
Der Komet setzt sich aus drei Bereichen zusammen: der Kern, das Koma und der Schweif. Die hauptsächliche Bestandteile des Kometen sind Staub und Eispartikel. Ein grosser Teil der Eispartikel ist Wassereis. Es kommt dann noch Eis anderer interstellaren Gasen hinzu: Ammoniak (NH3), Methan (CH4), Dicyan (C2N2) oder Kohlenmonoxid (CO).
Der Kern eines Komets hat ein Durchmesser zwischen 1 und 100 km und wiegt 100 Millionen bis 10 Milliarden Tonnen (letztere ist etwa ein Billionstel der Erdmasse). Er reflektiert nur etwa 2-4% des Lichts, das auf ihn trifft, was darauf hindeutet, dass er recht schmutzig ist ("schmutziger Schneeball").
Wenn ein Komet ins innere Sonnensystem gelangt, wird er vom Sonnenlicht erwärmt (dieser Vorgang tritt erst ein, wenn der Komet bei Jupiter angelangt ist). Die Gase verdampfen und bilden um den Kometen eine Gaswolke, welche ihn diffus erscheinen laesst. In diesem Zustand werden die meisten Kometen entdeckt. Die als Koma bezeichnete Gashuelle misst etwa 10.000 bis 100.000 km im Durchmesser. Die Dichte der Gaswolke ist jedoch sehr sehr niedrig. (Etwa 10.000 bis 1 Million Molekuele pro Kubikzentimenter. Die Erdatmosphaere ist an der Erdoberfläche mehr als 10^13 Mal dichter!) In Koma werden vor allem einfache chemische Verbindungen aus C, N, H, O wie CO, CN, C2, C3, CH, NH, NH2 und OH gefunden, aber auch Eisen-, Nickel- und Natriumpartikel. Die Moleküle werden vom Sonnenlich zur Lichtemission stimuliert, ähnlich dem Prinzip einer Neonroehre. Beobachtungen per Erdsatelliten zeigen, dass das Koma eines Komets von einem riesigen Wasserstoffkorona umgeben ist. Wenn ein Komet sehr nah an der Sonne herankommt, treten die Bestandteile des Koma in Wechselwirkung mit dem Sonnenwind und bilden den Schweif. Der Schweif kann ueber 100 Millionen km lang und einige Millionen km breit werden. Es gibt drei verschiedene Schweiftypen:

Typ I zeigt sich schnurgerade von der Sonne weg. Er besteht aus ionisierten Gasmolekuelen, die vom Sonnenwind weg gedrueckt werden.
Typ II ist meist etwas krummer als Typ I Schweif. Er besteht Staubpartikeln, die vom Strahlungsdruck des Sonnenlichtes beschleunigt werden.
Typ III, der Gegenschweif, der zur Sonne zeigt, wird sehr selten gesehen. Dieser Schweif besteht aus Staub und wird nur unter einem bestimmten Winkel gesehen. Die Dichte des Schweifs ist noch kleiner als die des Komas. In einem Kubikzentimeter findet man gerade 10 bis 100 Molekuele. Dies ist etwa 1/1000 der Dichte, die man heute auf der Erde im Labor herstellen kann.

5. Wie lang leben Kometen?
Die Lebensdauer eines Kometen hängt von 4 Fakoren ab: von seiner Masse, von seinem Aufbau, der Dauer der Sonneneinstrahlung und der Stärke der Sonneneinstrahlung.
Die nicht periodischen Kometen tauchen nur einmal im Sonnensystem auf, aus diesem Grund kann man ihre Entwicklung nicht mitverfolgen. Die kurzperiodische Kometen verlieren bei jedem ihrer Sonnendurchgänge an Gas und Staub, daher nimmt ihre Aktivitaet deren und Helligkeit ständig ab. Je nach Ausgangsgrösse verlieren die Kometen bei jedem ihres Sonnendurchgangs 0,2 bis 0,03% ihrer Masse.
Die Staubteilchen breiten sich entlang der Kometenbahn aus. Wenn die Erde diese Schwamm aus Staubteilchen kreuzt, treten vermehrt Meteoren auf, welche aus einem Radiant austreten. Man nennt dieses Phenomen Meteorstrom. Heute werden fuer die meisten Meteorstroeme deren Ursprungskometen gefunden. Der Kern eines Kometen verliert seine Aktivitaet, wenn alle Gase verflüchtigt sind. Einigen entwickeln sich zu Planetoiden. Es wird vermutet, dass die Planetoiden der Apollon-Gruppe verdampfte Kometenkerne sind. Die Planetoiden dieser Gruppe haben alle einen recht kleinen Durchmesser, bewegen auf extrem exzentrischen Bahnen, die auch die Erdbahn kreuzen und somit eine Gefahr fuer die Erde darstellen. Es gibt auch Kometen, die sich wie Planetoiden verhalten. Zum Beispiel der Komet Encke, der sich auf einer stabilen, ähnlich der Apollon-Gruppe, bewegt; oder der Komet Arend-Rigaux, der kaum noch Aktivität zeigt. Es wird vermutet, dass einige Kometenkerne sich am Ende einfach auflösen.

6. Wie werden die Kometen entdeckt?
Es gibt sowohl bei Berufsastronomen als auch unter Amateuren Menschen, die sich darauf spezialisiert haben, Kometen zu entdecken: Die Kometenjäger. Die Kometenjäger sind sehr geduldige Menschen, die Nacht fuer Nacht den Himmel mit ihren Feldstecher durchforsten. Auf Grund der günstigen Lage und der Wetterbedingungen haben bislang besonders die australischen und die amerikanischen Kometenjäger Erfolg. In Deutschland gibt es eine Kometen-Arbeitsgruppe in der Amateur-Vereinigung VdS

7. Wie werden die Kometen benannt?
Ein Komet erhält einem provisorischen Namen mit der Jahreszahl seiner Entdeckung und einem Buchstaben in Folge, wie z.B. 1994a, 1994b, etc. Im Jahr 1987 reichten zum ersten Mal in der Geschichte die Buchstaben nicht mehr aus, woraufhin eine Zahl dahinter gesetzt wurde, nach 1987z folgten 1987a1 und 1987a2. Die Familiennamen der Entdecker werden ebenso auf die Kometen übertragen, welche die geläufigen Namen sind, die in der Presse erscheinen. Bei gleichzeitiger, unabhäniger Entdeckung kann der Komet einen Doppel- oder gar Dreifachname erhalten. Entdeckt ein Mensch mehr als einen Kometen, folgt hinter dem Namen eine Zahl, wie z.B. Shoemaker-Levy 9, d.h.der neunte Komet, der von den beiden Kometenjäger entdeckt wurde. Im Jahr 1983 erhielt zum ersten Mal ein Komet den Namen eines Satelliten (IRAS, InfraRed Astronomy Satellite).
Wenn die Bahn des Kometen feststeht, erhält der Komet einen endgueltigen Namen. Dieser Name besteht aus einer Jahreszahl, den Jahr, in dem der Komet seinen sonnennächsten Punkt durchschreitet und eine lateinische Ziffer, die die Reihenfolge des Durchgangs zeigt, z.B. 1994I, 1994II, etc.

8. Wie erforscht man Kometen?
Kometenforschung ist eins der Gebiete in der Astronomie, in dem die Amateuren immer noch grosse Beiträge leisten können. Viele Kometen werden von Amateuren entdeckt. Die Möglichkeit, Kometen zu erforschen und damit aktiv zur Astronomie beizutragen, ist vielfältig. Im Jahr des Halley-Rückkehrs, 1986 riefen die Fachwelt die Amateurastronomen auf einen ununterbrochenen Beobachtungsring zu bilden. Viele Staaten errichteten Koordinationsstellen, um die Daten der Amateure zu sammeln und weiterzuleiten. Positionsbestimmung der Amateure wurden herangezogen, um die Bahn der Raumsonden zu korrigieren.
Helle Kometen kann man mit kleinen Teleskopen, Feldstechern, oder gar blossen Augen schon beobachten. Die Erscheinung der Kometenschweife und des Komas erfolgt unter Umstaenden sehr schnell. Plötzlich auftauchende Helligkeitsschwankungen, Farberscheinungen, Struckturänderungen in Schweife und Koma, Jets liefern nicht nur Hinweise für den Aufbau des Kometen, sondern auch Hinweise fuer den um den Kometen herrschenden Sonnenwind. Diese Änderungen können mit unter sehr schnell auftauchen und verschwinden, daher ist es auch wichtig, den Zeitpunkt der Änderung festzuhalten (bis auf Minuten genau). Man kann diese Beobachtungen als Notizen aufschreiben, oder in Zeichnungen bzw. photographisch festhalten.
Die Helligkeitsschwankungen eines Kometen kann man ferner mit Helligkeitsmessgeräten quantitativ messen. Die Bestimmung der Helligkeit der Schweife erfordert jedoch recht aufwendig gebaute Geräte. In diesem Zeitalter, in dem zunehmend auch Amateure Zugang zu Geräte wie CCD-Kameras finden, wagen sich auch immer mehr Amateurastronomen an diese, früher den Berufsastronomen vorbehaltene, Gebiete ran.
Um die chemische Verbindungen eines Kometen von der Erdoberfläche aus zu beobachten, muss man mit einem Spektrometer das Licht des Kometen analysieren. Je nach dem, welche Moleküle, Ionen, in dem Kometen vorhanden sind, tauchen im Spektrum des Kometen verschiedene Absorbtionslinien auf. Die Doppler-Verschiebung der Linie geben ferner Hinweise für die Bewegungsgeschwindigkeit und Richtung der Teilchen in Koma oder Schweif.
Je nach Struktur und Verteilung der Gasmoleküle in Koma oder Schweif, sowie den Winkel Sonne-Komet-Erde, treten unterschiedliche Polarisierung des Kometenlichtes auf. Mit einem Ellipsometer oder einem Polarisationsfilter am Teleskop kann man dieses Phänomen beobachten. Die gewonnenen Daten geben ebenfalls Rückschluesse für die Struktur des Kometen. Mit zunehmenden technischem Vorschritt wird auch dieses Gebiet heute zunehmend von Amateuren erschlossen.
Mit Satelliten kann man Kometen auch in anderen Spektralbereichen beobachten, die früher wegen der atmosphärischen Absorption für erdgebundene Messgeräte unmöglich gewesen waren. Im Jahr 1983 entdeckte zum ersten Mal ein künstlicher Satellit (IRAS) einen Kometen (IRAS entdeckte in seinem knapp ein Jahr dauernden Leben mehrere Kometen und wurde damit einer der schärfsten Konkurrenten der erdgebundenen Kometenjäger). Bei der Beobachtung des Shoemaker-Levy 9 spielte der Weltraum-Teleskop eine entscheidende Rolle.
Als im Jahr 1986 der Halley-Komet sich wieder der Sonne näherte, starteten NASA, die damalige Sowjet Union, Japan und ESA Sonden, die den Kometen "hautnah" erforschten. An Bord führten sie nicht nur herkömmliche Messgeraete wie Photoaparat, Spektrometer, sondern auch Massenspektrometer, Magnetometer mit, um die Bestandteile und das Magnetfeld um den Kometen direkt zu messen.
Es gibt kaum ein anderer Himmelskörper, der mehr Phantasie und Neugier bei den Menschen erregt hat. Auch wenn der mystische Nebel um den Kometen immer mehr dahin schwindet, wird die anziehende Schönheit dieser vielfältigen Himmelskörper nicht vergehen. Und der Traum, seinen Namen auf den Schweif eines Kometen zu binden, der das All durchkreuzt, welch ein ernstzunehmender Amateur hat diesen Traum nicht gehabt?

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