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Kometen (Wissenschaft • Astronomie • Planetologie)

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Begriffsbestimmung

Ein Komet ist ein nicht selbstleuchtender Himmelskörper mit bestimmten Eigenschaften.

Definition

Kometen sind kleine oder sehr kleine Himmelskörper, die um die Sonne kreisen. Im Gegensatz zu den Planeten sind ihre Bahnen meist stark elliptisch und sind nicht auf die Ekliptik konzentriert.

Es gibt je nach Umlaufzeit so genannte kurzperiodische und langperiodische Kometen. Die kurzperiodischen Kometen umkreisen die Sonne in geringerem Abstand, meist sogar innerhalb der Planetenzone des Sonnensystems in wenigen oder einigen Jahren. Die langperiodischen Kometen bewegen sich in Jahrzehnten, Jahrhunderten oder sogar Jahrtausenden einmal um die Sonne. Ihre Bahnen führen sie weit über die Zone der Planeten heraus.

Koma des Kometen Machholz
Quelle: Lausitzer Sterngucker

Abb.: Komet Machholz. Amateuraufnahme aus dem Januar 2005. Eben noch erkennbar die zwei schwachen Schweife links von der hellen Koma, die in ungewöhnlich grossem Winkel von fast 90° aufeinanderstehen. Dieser Komet war auch mit bloßem Auge sichtbar, was relativ selten ist.

Aufbau der Kometen

Ein Komet besteht aus einem undifferenzierten Gemisch von locker zusammengeballtem Eis und Staub, dem Kometenkern. Der Kometenkern misst meist nur wenige Kilometer im Durchmesser. Der grosse amerikanische Astronom Fred Whipple hat die Kometen mit "schmutzigen Schneebällen" verglichen.

Kommt der Komet auf seiner Bahn der Sonne näher, dann beginnt das Eis im Kern zu verdampfen, reisst Staubpartikel mit sich und hüllt den Kometenkern in eine Wolke aus Gas und Staub, die Koma. Die Koma kann einen bis zu 100.000 km durchmessenden Halo um den Kern bilden. Diese zeitweilige und extrem dünne Atmosphäre des Kometen wird im Sonnenwind lang ausgezogen und bildet den Schweif. Der Schweif zeigt immer von der Sonne weg und kann aus zwei eigentlichen, im Winkel zueinander stehenden Schweifen bestehen. Staubteilchen werden vom Strahlungsdruck des Sonnenlichts weggeblasen, während ionisierte Gase den Magnetfeldlinien der Sonne folgen. Der oder die Schweife können eine Länge von mehreren Millionen Kilometern erreichen.

Komet mit Koma und Schweifen
Quelle: NASA/JPL

Abb.: Ein Komet am Himmel. Der helle kugelige Berich rechts im Bild ist die Koma, die Kometenatmosphäre, während sich links der zweifache, oben aus ionisierten Gasen und unten aus wegdriftenden Staubpartiklen bestehende Schweif zeigt.

Von der Erde aus ist nur die Koma und vor allem der oft spektakuläre Schweif zu sehen, der Kern ist immer zu klein, um mit unbewaffnetem Auge erkannt zu werden.

Aus der Nähe betrachtet haben Kometen bzw. deren eigentliche Massen, die Kerne, eine unregelmässige Form, die eher an eine Kartoffel als an einen Ball erinnert. Die Oberfläche ist von Kratern zernarbt, die von Zusammenstößen mit anderen Kometenbruchstücken des äußeren oder Meteoriten des inneren Sonnensystems zeugen. Einige der Vertiefungen des Kometenkerns scheinen keine Krater zu sein, sondern eher Trichter, die durch Ausbrüche von Dampf und Gasen aus dem Inneren des Kerns gebildet wurden. Der Komet verdampft in Sonnenähe nicht gleichmäßig sondern an bestimmten einzelnen Brüchen und Spalten. Die Gasausbrüche dauern nicht unbedingt kontinuierlich an, sondern laufen periodisch ab.

Durch diese Ausbrüche verliert der Komet bei jedem seiner Umläufe jeweils in Sonnennähe an Masse. Unter Umständen kann die Masse des Kometen nach einer bestimmten Anzahl von Umläufen ganz aufgebraucht sein, oder es kann ein unverdampfbarer Rest übrigbleiben. Häufig scheint der Kometenkern auch zu zerbrechen, sei es weil sein innerer Zusammenhalt durch die Ausgasung verlorengeht oder weil ihn die Gravitationskräfte der Sonne oder zufällig nahestehender Planeten zerreisst. Dann verteilen sich die Bruchstücke auf der Bahn des ursprünglichen Kerns. Kommt die Erde einer solchen Bahn eines ehemaligen Kometen nahe, entstehen Meteoritenschauer. Meteoritenschauer können periodisch auftreten, immer wieder dann, wenn die Erde die Bahn wieder kreuzt.

Kern des Kometen Wild Gasausbrüche auf dem Kern des Kometen Halley
Quelle: ESA und NASA/JPL

Abb.: Links: Der Kern des Kometen Wild aus 500 km Entfernung aufgenommen, er durchmisst etwa 5 Kilometer, Rechts: Gas- und Staubausbrüche auf dem etwa 16 km langen Kern Kern des Halley'schen Kometen.

Ursprung der Kometen

Die Kometen stammen aus der Urzeit der Entstehung des Sonnensystems. Sowohl ihre Zusammensetzung aus undifferenzierten Eis- und Staubzusammenballungen, als auch statistisch gesehen die Verteilung ihrer Bahnen im Raum, zeigen, dass wir in den Kometen verklumpte Reste der Staubwolke vor uns haben, aus der sich vor 5 Milliarden Jahren das Sonnensystem gebildet hat.

Es kann sein, dass einige wenige Kometen auf dann notwendigerweise hyperbolischen Bahnen auch von benachbarten Sonnensystemen stammen. Die langperiodischen Kometen mit stark elliptischen bis fast parabolischen Bahnen entstammen alle direkt der Oort'schen oder zirkumsolaren Kometen-Wolke (siehe dort). Die Bahnen der kurzperiodischen Kometen sind erst im Laufe der Zeit durch den gravitativen Einfluss der Planeten entstanden, auch sie stammen ursprünglich aus der zirkumsolaren Wolke, sind aber nunmehr in der Zone der Planeten eingefangen.

Die Bedeutung der Kometen

Die Kometen sind trotz ihrer vergleichsweise verschwindenden Größe von mehrfacher Bedeutung:

1 Für die Wissenschaft, vor allem die Planetologie, sind die Kometen ein Fenster in die Frühzeit des Sonnensystems, weil in ihnen primordiale Materie aus der Enstehungszeit des Sonnensystems vorliegt. Kometen, die der Sonne nicht besonders nahe kommen oder solche, die womöglich Jahrmilliarden von den äußersten Rändern des Sonnensystems bis in dessen Inneres unterwegs waren, haben diese Materie unverändert konserviert. Es werden daher grosse Anstrengungen unternommen, diese Kometen möglichst sogar vor Ort zu erforschen (Einzelheiten unter Raumfahrt/Kometenmissionen).

2 Für die Entstehung des Lebens auf der Erde oder sonst an anderen, bisher unbekannten Orten im Sonnensystem könnten die Kometen eine entscheidende Rolle gespielt haben. Wahrscheinlich haben sie die biochemischen Grundbausteine des Lebens mitgebracht, vielleicht aber sogar den Beginn desselben in Form hochentwickelter organischer Moleküle oder sogar erster primitiver Vorstufen von Lebensformen. Auf Kometen sind inzwischen sehr viele organische Verbindungen bis hinauf zu Enzymen gefunden worden.

3 Auch auf die geologische Entwicklung der Planetenoberflächen und im Falle der Erde auf die Erdgeschichte und damit die Geschichte des Lebens haben die Kometen durch zahlreiche Impakte Einfluss genommen. Ein grosser Teil der Krater auf den alten Oberflächen des Mondes, Mars, Merkur und anderen Himmelskörpern dürfte von Kometeneinschlägen stammen, während auf der Erde die Faunenschnitte nicht nur des Perm und am Ende der Kreide entweder auf Asteroiden oder aber Kometen zurückgeführt werden.

Simulation eines Kometen

Der Aufbau eines Kometen kann in einem einfachen Experiment nachempfunden werden. Eine gleichteilige Mischung aus gestossenem Wassereis oder Schnee, Trockeneis (gefrorenes Kohlendioxid) und Sand wird in einer Plastiktüte zu einem Klumpen zusammengedrückt. Die Plastiktüte wird entfernt und der Klumpen der Zimmertemperatur ausgesetzt. Es kann beobachtet werden, wie das Trockeneis sowohl an der Oberfläche verdampft als auch an einzelnen Stellen, durch Spalten oder Löcher im Schnee aus dem Inneren fontänenartig entweicht und zusammen mit verdamfendem Wassereis einen deutlich sichtbaren Nebel um den Kern bildet.

Interne Links

Die Oort'sche- oder zirkumsolare Kometen-Wolke
Raumfahrtmissionen zu Kometen

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