Meteorstrom

Geminiden

Alexander Pikhard

Daten und Fakten zu den Geminiden (GEM)

Unter den Meteorströmen im Jahr sind zwar die Perseiden im August der bekannteste, die Geminiden im Dezember aber der verläßlichste und auch meistens der schönste. Wegen der kalten Jahreszeit und der in dieser häufig vorkommenden Hochnebellagen im Flachland werden sie aber viel weniger beachtet.

Im Fall der Geminiden ist das erzeugende Objekt der heute als Asteroid klassifizierte Phaeton (Asteroid 3200). Es kann allerdings davon ausgegangen werden, dass Phaeton ein "erloschener" Komet ist, also kein Gas und daher keinen Staub mehr absetzt. Jedes Jahr um den 14. Dezember kreuzt die Erde die Bahn dieses Asteroiden (ohne dass jemals die Gefahr einer Kollision bestünde).

Die Bahn des Asteroiden (3200) Phaeton

Aufgrund der Lage von Erd- und Asteroidenbahn entsteht der Eindruck, dass die Teilchen aus der Richtung des Sternbilds der Zwillinge (Gemini) kommen.

Warum der Eindruck entsteht, die Meteore kommen aus den Zwillingen

Die Geminiden treten im Zeitraum 4. bis 17. Dezember auf, mit einem Maximum um den 14. mit bis zu 150 Erscheinungen pro Stunde unter idealen Bedingungen. Da die Teilchen von hinten auf die bewegte Erde treffen, sind sie relativ langsam (35 km/s) und erscheinen am Himmel daher langsamer als übliche Sternschnuppen. Helle Erscheinungen (heller als die hellsten Sterne) sind häufig. Eine Charakteristik des Stroms ist, dass die Meteorrate bis zum Maximum flach ansteigt, nach dem Maximum aber steil abfällt.

In mittleren und höheren nördlichen Breiten sind die Beobachtungsbedingungen ideal. Die Zwillinge gehen gegen 18 Uhr MEZ im Ostnordosten auf und bleiben bis zur Morgendämmerung sichtbar, wenn sie im Westen verschwinden. Der Meteorstrom kann also fast die ganze Nacht lang beobachtet werden.

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 (m_gr). 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 ZHR von 150. N(x) ist die zu erwartende stündliche Rate zur angegebenen Stunde bei einer Grenzhelligkeit von x.

Uhrzeit	Höhe Radiant	N(3)	N(3.5)	N(4)	N(4.5)	N(5)	N(5.5)	N(6)	N(6.5)
17:00 Uhr MEZ	1.6°	0	0	0	1	1	2	3	4
18:00 Uhr MEZ	8.5°	1	1	2	3	5	9	14	22
19:00 Uhr MEZ	16.6°	2	2	4	6	10	16	27	43
20:00 Uhr MEZ	25.5°	2	4	6	10	15	25	40	65
21:00 Uhr MEZ	35.1°	3	5	8	13	21	33	53	86
22:00 Uhr MEZ	45.0°	4	6	10	16	25	41	66	106
23:00 Uhr MEZ	55.0°	4	7	11	18	29	47	76	123
00:00 Uhr MEZ	64.0°	5	8	12	20	32	52	84	135
01:00 Uhr MEZ	71.8°	5	8	13	21	34	55	88	142
02:00 Uhr MEZ	74.7°	5	8	13	21	35	56	90	145
03:00 Uhr MEZ	70.2°	5	8	13	21	34	54	88	141
04:00 Uhr MEZ	61.7°	5	8	12	20	32	51	82	132
05:00 Uhr MEZ	52.0°	4	7	11	17	28	45	73	118
06:00 Uhr MEZ	41.9°	4	6	9	15	24	39	62	100

Zu erwartende stündliche Meteorrate in Österreich für die Geminiden unter Annahme einer ZHR von 150.

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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