Die Erforschung der Meteorströme im 19. Jahrhundert

Die Erklärung faszinierender Sternschnuppenschauer beschäftigte mehrere Wissenschaftlergenerationen.

Sternschnuppenschauer der Leoniden 1833

Sternschnuppenschauer der Leoniden 1833

Sternschnuppen, die zu den Meteorerscheinungen gehören lassen sich mit nur etwas Geduld in fast jeder klaren Nacht beobachten. Einige Male im Jahr können wir Meteorschauer mit einer großen Ereignishäufigkeit beobachten. Die spektakulärsten Berichte gibt es über den Leoniden-Meteorschauer, bei dem immer wieder Nächte mit mehreren Tausend Sternschnuppenfällen je Stunde auftreten.

Bis in das 19. Jahrhundert galten Meteore vor dem Hintergrund des scheinbar unveränderlichen Fixsternhimmels als atmosphärische Erscheinungen. Ihre Natur wurde in den 1860-er Jahren während der Beobachtung des Bielaschen Kometen engültig aufgeklärt. Der Bielasche Komet besitzt eine Umlaufzeit von 6 Jahren und 9 Monaten. Bei seiner Wiederkehr im Jahre 1846 beobachtete man, dass sich sein Kern teilte und sich die Fragmente voneinander entfernten. Die Bruchstücke waren eine Umlaufperiode später im Jahr 1852 noch weiter voneinander entfernt und konnten 1866 überhaupt nicht mehr beobachtet werden. Im gleichen Jahr stellte G. V. Schiaparelli fest, dass der Strom der Perseidenmeteore mit der Bahn des Kometen 109P/Swift-Tuttle zusammenfällt. Er vermutete deshalb einen Zusammenhang der Meteorerscheinungen mit dem Materie verstreuenden Kometen. Von dieser Idee ausgehend fanden H. L. d’Arrest und E. Weiss die Übereinstimmung der Bahn des Bielaschen Kometen mit der eines von Andromeda kommenden Sternschnuppenschwarms. Ihre Bahnberechnungen gestatteten es, einen Meteorschauer für 1872 vorherzusagen, der pünktlich am 27. November eintraf. Vier Beobachter im italienischen Moncalieri (Piemont) beobachteten vom Einbruch der Dunkelheit bis etwa Mitternacht 33400 Sternschnuppen, die ihren Radianten nahe dem Stern γ Andromedae hatten.

Frühe Untersuchungen

E. Chladni aus Wittenberg vertrat 1794 in seiner umstrittenen Schrift ”Über den Ursprung der von Pallas gefundenen und ähnlichen Eisenmassen” die Auffassung, dass Meteoriten ihren Ursprung im Kosmos haben. Am Ende des 18. Jahrhunderts führten H. W. Brandes und J. F. Benzenberg Sternschnuppenbeobachtungen von unterschiedlichen Orten aus durch und versuchten ihre Höhe zu bestimmen. Die Messungen ergaben Höhen in der Größenordnung von 100 Kilometern und damit einen Hinweis darauf, dass es sich um kosmische Erscheinungen handelt. Einen nächsten Anhaltspunkt fand J. Biot im Jahre 1803, indem er die Verbindung zwischen einem Steinregen und einer Feuerkugel in Frankreich herstellte. Nun kamen die Beobachtungen in Gang, die J. J. Scheuchzer bereits 1697 in seiner ”Charta Invitatoria” gefordert hatte.

Radiant eines Meteorstroms

Radiant eines Meteorstroms

L. A. J. Quetelet trug historische Beobachtungen zusammen und veröffentlichte sie 1842 in einen Katalog. Auffallend war, dass regelmäßig um den 10. August herum ein Sternschnuppenschauer auftritt. Auch A. v. Humboldt hatte ihn 1799 auf seiner Reise in Amerika beobachtet und in seinem Werk ”Kosmos” beschrieben. Ihm fiel auf, dass die Meteore alle aus der Gegend des Sterns γ Draconis zu kommen schienen, obwohl der im Laufe der Nacht über den Himmel wanderte. Dies galt ihm als Beweis für ihre kosmische Herkunft. Die Existenz dieser Konvergenzpunkte, der sogenannten Radianten der Meteorströme, wurde von D. Olmsted als perspektivischer Effekt gedeutet, der bei der Beobachtung von Partikeln, die sich auf parallelen Bahnen bewegen, auftritt. Der nächste Baustein im Wissen über Meteore war die Erkenntnis von H. A. Newton, dass die Leoniden des Monats November, anders als die Perseiden im August, mit verschiedenen Intensitäten auftreten und alle 33 Jahre ein Maximum zeigen. Diese Beobachtung erklärte man damit, dass Meteorschauer durch längs einer Bahn verteilte Partikel verursacht werden, wobei die Verteilung bei den Leoniden noch nicht so weit fortgeschritten ist.

Systematische Meteorbeobachtungen und die Bestimmung von Radianten waren der nächste logische Schritt bei der Untersuchung der Meteorströme. Sie allein reichten jedoch für die endgültige Erklärung nicht aus, da der beobachtete Radiant durch die Überlagerung der Erd- und der Meteorgeschwindigkeit bestimmt wird. Für die Berechnung des wahren Radianten ist es notwendig, die Geschwindigkeit der Meteore zu kennen.

Das Rätsel wird gelöst

Vorder- und Rückseitenhäufigkeit

Vorder- und Rückseitenhäufigkeit

Benzenberg und Brandes berechneten neben der Höhe auch Geschwindigkeiten und Weglängen der Sternschnuppen. Die Genauigkeit ihrer Messungen war jedoch zu gering. Schließlich hatte G. V. Schiaparelli im Jahre 1860 die Idee, wie er eine seit langem bekannte Beobachtungstatsache für die Geschwindigkeitsbestimmung verwenden kann. Während einer Nacht lässt sich die stetige Zunahme der Häufigkeit von Sternschnuppenfällen beobachten, in den frühen Morgenstunden kurz vor der Dämmerung erreicht sie ihr Maximum. Die zunehmende Häufigkeit wird mit Hilfe der Bewegung der Erde in ihrer Bahn und ihrer Rotation um ihre eigene Achse erklärt. Die Erdbahnbewegung erfolgt in Richtung des Apex, der in den frühen Morgenstunden seinen höchsten Stand am Himmel erreicht. Ein Beobachter bewegt sich während einer Nacht infolge der Erdrotation von der Rückseite zur Vorderseite der Bewegung in der Erdbahn. In den Abendstunden können nur die Meteore beobachtet werden können, die sich schneller als die Erde bewegen. Sind die Meteore langsamer, können abends überhaupt keine Erscheinungen beobachtet werden. In den Morgenstunden werden dagegen auch langsamere Objekte in der Atmosphäre verglühen und so für ein reichhaltigeres Schauspiel sorgen. Das Verhältnis zwischen der Vorder- und Rückseitenhäufigkeit wird in hohem Maße durch die mittlere Geschwindigkeit der Meteore beeinflusst. Schiaparelli berechnete, dass die mittlere Geschwindigkeit der Strommeteore ungefähr 1.45 mal so groß wie die Bahngeschwindigkeit der Erde ist. Körper auf parabelnahen Bahnen haben in Erdnähe eine solche Geschwindigkeit.

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Bahnen der Perseiden und Leoniden im Sonnensystem

Nun war es möglich die Bahn der August-Perseiden neu zu berechnen. Es zeigte sich, dass sie mit der des Kometen 1862 III (Swift-Tuttle) zusammenfällt. Schiaparelli, C. F. W. Peters und T. v. Oppolzer fanden danach weitere Beziehungen zwischen Kometen und Meteorströmen. es handelte sich um die November-Leoniden und den Kometen 1866 I (55P/Temple-Tuttle), die April-Lyriden und den Kometen 1861 I sowie die Andromediden und den Bielaschen Kometen. Offen war die Frage, ob alle Metore, eventuell sogar die sporadischen, kometaren Ursprungs seien. J. Zezioli führte zwischen 1867 und 1869 systematische Beobachtungen durch und registrierte ungefähr 7000 Sternschnuppenbahnen. Schiaparelli verwendete dieses Material in seiner Schrift ”Entwurf einer astronomischen Theorie der Sternschnuppen” (1871). In ihr waren 189 Radianten, also 189 vermutete Meteorströme und ihre parabolischen Bahnelemente, verzeichnet. W. F. Denning veröfentlichte 1899 den ”General catalogue of the radiant points of meteoric schowers and fireballs observed at more than one station”, der sogar 278 Ströme enthielt.

Ende einer Forschungsphase

Insgesamt verlief die Suche nach Zusammenhängen mit Kometenbahnen nicht sehr befriedigend. C. Hoffmeister fasste diese Periode der Forschung wie folgt zusammen (nach D. B. Herrmann).
Der sichere Nachweis des kometaren Ursprungs jährlich auftretender Ströme gelang nur in vier Fällen. Weitere Beziehungen wurden zwar vermutet, aber nicht bewiesen. Die Anzahl der Stromradianten ist so groß, dass man damit rechnen muss, dass einige Radiantenpositionen und Übereinstimmungen mit Kometenbahnen nicht in der Realität existieren. Radianten können durch die Verlängerung von Meteorbahnen in ein kleines Himmelsfeld hinein zufällig entstehen. Es wurde damals angenommen, dass ein wesentlicher Teil der Sternschnuppen interstellaren Ursprungs sei und zufällige Bewegungsrichtungen besitzen kann. Damit kann nicht endgültig gesagt werden, dass die Mehrheit der Meteore kometaren Ursprungs sei. Auch die Möglichkeit interstellarer Meteorströme besteht. Hier fortzusetzen war Aufgabe der Forscher des 20. Jahrhunderts.

Literatur

Dieter B. Herrmann. Geschichte der modernen Astronomie. Berlin : Deutscher Verlag der Wissenschaften, 1984.

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Kategorien: Astronomie

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