Techniklexikon

Kometen

Haarsterne, Schweifsterne, kleine Körper des Sonnensystems, die in Sonnennähe grosse Mengen an Gasen und Staub freisetzen. Diese Materie sammelt sich in einer Koma um den eigentlichen Kometenkern und eventuell in einem langen Schweif auf der sonnenabgewandten Seite des Kometenkerns an (siehe Abb.).

Von der Erde aus ist der im Innern der Koma verborgene Kometenkern nicht sichtbar. Die einzige Aufnahme eines Kometenkerns gelang 1986 mit der europäischen Raumsonde Giotto beim Vorbeiflug an Komet Halley. Auf den Messdaten der Giotto-Mission basiert ein Grossteil des heutigen Wissens über Kometen.Aufbau. Sowohl die Giotto-Aufnahmen als auch Beobachtungen mit erdgebundenen Teleskopen bestätigen für den Kometenkern das Modell des "schmutzigen Schneeballs", das schon 1949 der amerikanische Astronom Fred Whipple vorschlug. Demnach besteht der Kern aus einem Konglomerat aus Wassereis (80 %) und anderen gefrorenen Gasen, wie Ammoniak, Methan, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid sowie aus festem Staub und eventuell grösseren Gesteinsbrocken. Der Staub besteht wahrscheinlich aus Silikatkörnchen und organischen Verbindungen. Die Kometenkerne sind offenbar sehr locker aufgebaut und besitzen geringe mittlere Dichten um 0,1 g / cm³. Die Oberfläche ist von einer dunklen Kruste überzogen. Die Durchmesser der Kometenkerne überdecken einen grossen Bereich von schätzungsweise einigen hundert Metern bis zu einigen zehn Kilometern.

Nähert sich ein Komet der Sonne, so beginnen die Gase zu sublimieren. Sie treten aus dem Kern aus und sammeln sich zunächst um diesen herum in einer nahezu sphärischen Koma an. Es wurde beobachtet, dass die Gase auf der sonnenbeschienenen Seite aus lokal begrenzten Stellen, vermutlich Rissen und Spalten, fontänenartig aus dem Kern herausschiessen. Diese sogenannten Jets reissen auch grössere Mengen an Staub mit. Die Koma kann einen Radius bis zu 10⁵ km erreichen. Der äusserste Komabereich wird von neutralen Atomen, vor allem Wasserstoff, gebildet. Diese Wasserstoffkoma kann einen Durchmesser von einigen 10⁷ km einnehmen. In Sonnennähe verlieren die Kometenkerne auf diese Weise erhebliche Mengen an Materie. Die Massenverlustraten liegen typisch zwischen 10² und 10⁴ kg / s. Der Komet Halley verliert bei jedem Umlauf etwa 2,5 × 10¹¹ kg Materie, was 0,25 % seiner Gesamtmasse entspricht.

Auf die Komateilchen wirken der Strahlungsdruck des Sonnenlichts sowie der Sonnenwind ein. Der Strahlungsdruck verleiht den kleinen Staubteilchen einen Impuls und treibt sie in einem langen Schweif vom Kometen fort. Dieser sogenannte Staubschweif ist stets von der Sonne weggerichtet und leicht gekrümmt, da sich der Komet auf seiner Bahn weiterbewegt. Er kann bis zu 10⁸ km lang werden und erscheint gelblich, da er das Sonnenlicht reflektiert.

Die ionisierten Atome und Moleküle (Ionisation) sowie die Elektronen der Koma gehen mit den Teilchen des Sonnenwindes und dem von ihnen mitgeführten interplanetaren Magnetfeld eine komplizierte Wechselwirkung ein. Der Sonnenwind beschleunigt die Schweifteilchen auf Geschwindigkeiten von über 100 km / s und treibt sie vom Kern fort. Dadurch bildet sich der Plasma- oder Ionenschweif aus, der ebenfalls stets von der Sonne wegweist. Er kann eine Länge von über 10⁸ km erreichen und leuchtet in bläulichem Licht, was auf die Emission von ionisierten Atomen und Molekülen wie Kohlenstoff, Kohlenmonoxid und Wasser zurückzuführen ist.Umlaufbahnen und Herkunft. Die Kometen bewegen sich auf stark exzentrischen elliptischen, parabel- oder hyperbelförmigen Bahnen um die Sonne. Eine Analyse von 658 Bahnen ergab rund 42 % elliptische, 43 % parabolische und 15 % hyperbolische Bahnen. In einigen Fällen konnte gezeigt werden, dass eine parabolische oder hyperbolische Bahn durch die Gravitationswirkung der Planeten aus einer stark elliptischen Bahn hervorgegangen war. Man unterscheidet langperiodische Kometen mit Umlaufzeiten von mehr als 200 Jahren und kurzperiodische Kometen mit Umlaufzeiten bis zu 200 Jahren. Etwa 40 % der bekannten Kometen sind kurzperiodisch. Alle Kometen sind Mitglieder des Sonnensystems. Die langperiodischen Kometen stammen wahrscheinlich aus einem ausgedehnten kugelschalenähnlichen Gebiet, das die Sonne in einem Entfernungsbereich zwischen etwa 20 000 und 70 000 AE umgibt und in dem sich 10¹¹ bis 10¹² Kometenkerne aufhalten mit einer geschätzten Gesamtmasse von grössenordnungsmässig 10²⁴ kg, was etwa der Erdmasse entspricht. Dieses Kometenreservoir heisst auch Oortsche Wolke. Die kurzperiodischen Kometen stammen hingegen aus einem gürtelförmigen Bereich in 50 bis 500 AE Entfernung von der Sonne, dem Kuiper-Ring. Hier sollen sich weitere 10⁸ bis 10¹⁰ Kometenkerne aufhalten. Es wird vermutet, dass die Kometenkerne im Kuiper-Ring entstanden sind und eine grosse Zahl durch gravitative Wechselwirkung mit den Planeten in die Oortsche Wolke katapultiert wurden.

Kometen: Aufbau eines Kometen.