Meteorstrom

Leoniden

Alexander Pikhard

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Daten und Fakten zu den Leoniden (LEO)

Sichtbarkeitsperiode beginnt um den10. November
Maximum um den17. November
Beobachtungszeitraum23 bis 06 Uhr MEZ
Sichtbarkeitsperiode endet um den23. November
maximale stündliche Zenitalrate (ZHR)stark variabel
Populationsindex (r)2,5
mittlere Eintrittsgeschwindigkeit71 km/s
Erzeugendes ObjektKomet 55P/Tempel-Tuttle
Radiant zur Zeit des MaximumsKopf des Löwen zwischen γ und ε

Unter den Meteorströmen im Jahr sind zwar die Perseiden im August der bekannteste, die Geminiden im Dezember der verläßlichste, die Leoniden mitunter der populärste. Ihrem Maximum um den 17. und 18. November fiebern jährlich viele entgegen. Der Grund mag sein, dass die Leoniden in den Jahren 1833, 1866 und 1966 für spektakuläre Erscheinungen gesorgt haben und der Leoniden-Sturm in der Nacht vom 12. auf den 13. November 1833 mit 200.000 Erscheinungen pro Stunde - das sind 60 pro Sekunde! - in der Tat ein himmlisches Feuerwerk gewesen sein muss, wenn man den ausschließlich mündlichen Überlieferungen glaubt. Leider liefern die Leoniden nur selten eine Stärke, die über 15 Meteore pro Stunde im Idealfall hinausgeht. Das nächste Mal wird dies erst im Jahr 2099 erwartet.


Der Leoniden-Sturm vom 12./13. November 1833 über den Niagara-Fällen.
Kolorierter Holzschnitt aus "Bilderatlas der Sternenwelt : Eine Astronomie für jedermann."
von Edmund Weiß [Direktor der Wiener Universitätssternwarte!], 1888.

Im Fall der Leoniden ist das erzeugende Objekt der kurzperiodische Komet 55P/Tempel-Tuttle. Jedes Jahr um den 17. November kreuzt die Erde die Bahn dieses Kometen (ohne dass jemals die Gefahr einer Kollision bestünde).


Die Bahn des Kometen 55P/Temple-Tuttle

Aufgrund der Lage von Erd- und Kometenbahn entsteht der Eindruck, dass die Teilchen aus der Richtung des Sternbilds Löwe (Leo) kommen.


Warum der Eindruck entsteht, die Meteore kommen aus dem Löwen

Die Leoniden treten im Zeitraum 6. bis 30. November auf, mit einem Maximum in der Nacht vom 17. auf den 18. November mit normalerweise nur 15 Erscheinungen pro Stunde unter idealen Bedingungen. Da die Teilchen extrem inhomogen in der Bahn des erzeugenden Kometen 55P/Temple-Tuttle verteilt sind, kommt es nur alle 33 Jahre zu einem starken Maximum, wenn die Erde die Bahn des Kometen kurz nach dessen Periheldurchgang kreuzt (der Komet hat eine Umlaufzeit von etwas mehr als 33 Jahren um die Sonne). Dies war 1833, 1866 und auch 1966 der Fall. Leider geht sich eine solche Passage nicht immer alle 33 Jahre aus, so dass das nächste starke Maximum der Leoniden erst im Jahr 2099 erwartet wird.

Mit 71 km/s sind die Leoniden sehr schnell, da sie uns fast frontal treffen. Feuerkugeln sind häufig. Es gibt zahlreiche Beobachtungen von hellen Meteoren mit lange nachglühenden Leuchtspuren und langsam sich auflösenden Staubspuren.

Wie kommt es zu einem Meteorstrom?

Das Weltall ist nicht "sauber", sondern reich an Staub, ganz besonders in einem Planetensystem. Eine der Quellen für den Staub sind Kometen, die aus Staub und Eis bestehen und bei jeder Annäherung an die Sonne einen Teil ihrer Materie verlieren. Dabei gelangen Staubteilchen in das Sonnensystem, die entlang der Bahn des Kometen die Sonne wie winzigste Planeten umkreisen.

Kreuzt die Erde die Bahn eines solchen Staubteilchen, dann dringt es mit hoher Geschwindigkeit in die Erdatmosphäre ein, wo es in ca. 100 km Höhe praktisch schlagartig verdampft. Hinter dem verdampften Teilchen bildet sich ein Kanal ionisierter Atmosphäre, der durch Rekombination leuchtet. Wir sprechen von einem Meteor oder einer Sternschnuppe.

Mehrmals im Jahr kreuzt die Erde die Bahn eines Kometen um die Sonne. Diese Bahnen enthalten besonders viel Staub, da Kometen bei jeder Annäherung an die Sonne viel Gas und Staub verlieren. Es kommt zu einem Meteorschauer oder Sternschnuppenschauer.

Dabei entsteht dabei der Eindruck, dass die Meteore alle aus einem bestimmten Sternbild kommen, das dem Strom auch seinen Namen gibt. Natürlich liegt das Sternbild viel, viel weiter von uns entfernt als der Staub in der Kometenbahn. Erst die Perspektive erzeugt den Eindruck der aus einem bestimmten Sternbild strömenden, "fallenden Sterne".


Wie es zum "Radianten" kommt

Der Radiant eines Meteorstroms ist genau genommen ein Wandelgestirn, das langsam im Lauf eines Jahres vor dem Hintergrund der Sterne wandert. Namensgebend für den Meteorstrom ist jenes Sternbild, aus dem die Meteore zur Zeit des Maximums zu kommen scheinen.

Wieviele Meteore sind jetzt wirklich zu erwarten?

In den Medien wird leider immer die stündliche Zenitalrate (Zenithal Hourly Rate, ZHR) als die tatsächlich zu erwartende Anzahl an Meteoren (Sternschnuppen) pro Stunde angegeben. Das ist aber ein gravierender Fehler, denn wie viele Meteore wirklich zu sehen sind, hängt von drei Faktoren ab:

  • Der Höhe des Radianten des Meteorstroms über dem Horizont (H). Die ZHR heisst ja deshalb so, weil sie die Anzahl der Meteore unter der Annahme, dass sich der Radiant im Zenit befindet, angibt. Das ist aber so gut wie niemals der Fall und beeinflusst die Beobachtung erheblich. Steht der Radiant unter dem Horizont, sind praktisch keine Meteore dieses Stroms zu erwarten.

  • Der visuellen Grenzhelligkeit, also der scheinbaren visuellen Helligkeit der schwächsten mit freiem Auge sichtbaren Sterne (mgr). Die ZHR geht hier von einem Wert von 6,5 aus. Dieser wird nur in mondlosen Nächten ohne jegliches Streulicht erreicht, also im Hochgebirge oder in Wüsten abseits menschlicher Siedlungen mit nächtlicher Beleuchtung.

  • Dem Populationsindex (r) des Meteorstroms. Dieser Wert beschreibt die Helligkeitsverteilung der Meteore eines Stroms. Der Wert besagt genau, wieviel Meteore mehr zu sehen sind, wenn die Grenzhelligkeit um eine Größenklasse besser wird.


Formel zur Bestimmung der ZHR aus der stündlichen Anzahl an Meteoren N
bzw. zur Bestimmung stündlichen Anzahl an Meteoren N aus der ZHR.
r ist der Populationsindex des Stroms und H die Höhe des Radianten
über dem Horizont in Grad.

Die ZHR ist variabel und es wird der Wert zum Maximum angegeben. Manche Meteorströme haben ein kurzes, spitzes Maximum und die ZHR liegt nur wenige Stunden vor und nach dem Maximum schon erheblich niedriger. Das ist natürlich auch zu berücksichtigen. Andere Ströme haben ein breites Maximum und die angegebene ZHR gilt praktisch für eine ganze Nacht.

Der Populationsindex eines Meteorstroms ist konstant und wurde über viele Jahre hinweg aus Beobachtungen ermittelt. Die Höhe des Radianten über dem Horizont hängt vom Beobachtungsort, dem Datum und der Uhrzeit ab und lässt sich ganz exakt berechnen. Die Lage des Radianten am Himmel wurde ebenfalls durch Beobachtungen über viele Jahre hinweg ermittelt.

Die visuelle Grenzhelligkeit hängt von vielen Faktoren ab wie Mondphase, Luftfeuchtigkeit, Wetterlage und natürlich Streulicht. Sie ist allgemein nicht vorhersagbar, aber Sie können sie leicht ermitteln:

Suchen Sie mit Hilfe der hellsten Sterne des Großen Bären (als Asterismus "Großer Wagen" genannt) und mit seiner Hilfe den Polarstern und den Kleinen Bären.


Auffinden des kleinen Bären mit Hilfe des Großen Wagens

Finden Sie anhand der folgenden Karten heraus, bis zu welcher scheinbaren Helligkeit Sie die Sterne noch sehen können (nach einer Idee des Vereins Kuffner-Sternwarte und der International Dark Sky Association IDA):


Bestimmung der Grenzhelligkeit mit Hilfe des Kleinen Bären

Welche Werte sind typisch?

  • Ein Wert von 3 ist typisch für eine große Stadt, aber auch dunstigen Himmel bei hellem Mondlicht.

  • Ein Wert von 4 ist typisch für das nähere Umland einer großen Stadt ohne Mondlicht oder auch für weiter entlegene Plätze bei hellem Mondlicht.

  • Ein Wert von 5 ist typisch für das weitere Umland einer großen Stadt bei mondlosem Himmel oder für sehr gute Plätze auch bei Mondlicht.

  • Ein Wert von 6 ist typisch für sehr dunkle Lagen ohne nennenswertes Streulicht, aber auch Lagen im entfernteren Umland großer Städte, wenn der Blick von der Richtung zur Stadt abgewandt ist.

Unter diesen Umständen ergeben sich für Österreich die folgenden zu erwartenden tatsächlichen stündlichen Meteorraten unter Annahme einer mittleren ZHR. N(x) ist die zu erwartende stündliche Rate zur angegebenen Stunde bei einer Grenzhelligkeit von x.

  
UhrzeitHöhe RadiantN(3)N(3,5)N(4)N(4,5)N(5)N(5,5)N(6)N(6,5)
23:00 MEZ5 °00000011
00:00 MEZ14 °00001122
01:00 MEZ24 °00011234
02:00 MEZ34 °00111246
03:00 MEZ43 °00112347
04:00 MEZ53 °01112358
05:00 MEZ60 °01112359
06:00 MEZ64°01112469

Zu erwartende stündliche Meteorrate in Österreich für die Leoniden unter Annahme einer ZHR von 10.

Die Tabelle macht deutlich, wie sehr die tatsächlichen stündlichen Raten von der ZHR abweichen. Lassen Sie sich also von der Ankündigung eines "Sternschnuppenregens" nicht in die Irre leiten! Die Tabelle macht aber auch sehr deutlich, wie wichtig es ist, zur richtigen Zeit zu beobachten.

Meteorbeobachtung

Zur Beobachtung von Meteorschauern braucht man keine optischen Hilfsmittel; am besten geht es mit dem freien Auge. Am bequemsten ist die Beobachtung im Liegen. Wer wissenschaftlich interessante Daten liefern möchte, stellt eine Statistik auf: Anzahl und Helligkeit der Meteore in einer bestimmten Himmelsregion (da man nicht den ganzen Himmel auf einmal überblicken kann) pro Zeiteinheit.

Meteore sind meist nicht sehr hell; eine sehr gute Statistik hat Thomas Weiland im Jahr 2010 für die Perseiden ermittelt:


Helligkeitsverteilung der Perseiden im Jahr 2010

Demnach sind die meisten Meteore der Perseiden so schwach wie die schwächeren mit freiem Auge sichtbaren Sterne. Sehr helle Meteore oder gar Boliden sind die Seltenheit.

Aber auch "einfach nur Schauen" kann sehr schön sein. Das mit dem Wünschen ist eine andere Sache; wissenschaftlich betrachtet funktioniert da gar nichts. Aber da man den Wunsch ja nicht verraten darf, kann auch niemand überprüfen, ob's geklappt hat oder nicht ... und so lange man es nicht zu ernst nimmt, ist es ein netter Spaß, und Spaß hat bekanntlich noch niemandem geschadet.

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Ein Beobachtungstipp der WAA
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