Beobachtungsgeschichte von Kometen - Observational history of comets

Das Buch der Wunder (Augsburg, 16. Jahrhundert).

Kometen werden seit Jahrtausenden von der Menschheit beobachtet, aber erst in den letzten Jahrhunderten als astronomische Phänomene untersucht. Vor der Neuzeit verursachten große Kometen weltweite Angst, die als schlechte Vorzeichen für Katastrophen und Aufruhr galten, zum Beispiel die Passage des Halleyschen Kometen von 1066, die als Vorbote der normannischen Eroberung Englands dargestellt wurde . Als die Wissenschaft der Astronomie planetare Theorien entwickelte, wurde das Verständnis der Natur und Zusammensetzung von Kometen zu einem herausfordernden Rätsel und zu einem großen Studiengebiet.

Der Halleysche Komet, der alle 75–76 Jahre wieder auftaucht, war von zentraler Bedeutung für die Erforschung von Kometen, insbesondere ihrer Umlaufbahnen. Denker wie Immanuel Kant stellten im 18. Jahrhundert Hypothesen über die physikalische Zusammensetzung von Kometen auf. Kometen werden heute wohl als "schmutzige Schneebälle" auf exzentrischen Bahnen um die Sonne verstanden, aber sie sind weiterhin Objekte von wissenschaftlicher und populärer Faszination. 1994 stürzte der Komet Shoemaker-Levy spektakulär in die Atmosphäre des Jupiter. 1997 beging eine Sekte Massenselbstmord, inspiriert von der Passage des Kometen Hale-Bopp . Seit 1985 wurden insgesamt 8 Kometen von Raumfahrzeugen besucht .

Frühe Beobachtungen und Gedanken

Es ist wenig darüber bekannt, was die Leute vor Aristoteles über Kometen dachten, und das meiste, was bekannt ist, stammt aus zweiter Hand. Aus astronomischen Keilschrifttafeln und Werken von Aristoteles, Diodorus Siculus, Seneca und einer, die Plutarch zugeschrieben wird, aber jetzt als Aetius gilt, wird beobachtet, dass sich die antiken Philosophen in zwei Hauptlager aufteilten. Einige glaubten, Kometen seien astronomische Wesen; andere bestätigten ihre meteorologische Natur.

Bis ins 16. Jahrhundert galten Kometen meist als schlechte Vorzeichen für den Tod von Königen oder Adligen oder kommende Katastrophen oder wurden sogar als Angriffe himmlischer Wesen auf irdische Bewohner gedeutet. Aus alten Quellen, wie chinesischen Orakelknochen , ist bekannt, dass ihr Aussehen seit Jahrtausenden von den Menschen wahrgenommen wird. Das älteste Bild eines Kometen ist , dass der Komet Halley in der Nürnberger Chronik für AD 684. Eine sehr berühmte Aufnahme eines Kometen ist das Erscheinen des Halleyschen Kometen als eine erschreckende Omen auf dem Teppich von Bayeux , der die Aufzeichnungen normannischen Eroberung von England in AD 1066.

Meteore und Kometen waren für die Ureinwohner Mexikos von großer Bedeutung. Meteore wurden alternativ als Pfeile von Sternengöttern, als ihre Zigarrenstummel und sogar als ihre Exkremente angesehen. Die Pfeile könnten Tiere oder Menschen treffen und waren beim nächtlichen Gehen gefürchtet. Kometen galten als rauchende Sterne und als schlechtes Omen, um zB den Tod eines Herrschers anzukündigen.

Alte chinesische Aufzeichnungen von Kometenerscheinungen waren für moderne Astronomen besonders nützlich . Sie sind genau, umfangreich und über drei Jahrtausende hinweg konsistent. Die vergangenen Bahnen vieler Kometen wurden vollständig aus diesen Aufzeichnungen berechnet und vor allem im Zusammenhang mit dem Halleyschen Kometen verwendet . Die alten Chinesen trafen wichtige Entscheidungen, indem sie sich himmlische Omen ansahen, und Kometen waren ein wichtiges Omen, immer katastrophal. Nach der Theorie von Wu Xing (auch bekannt als fünf Elemente) wurde angenommen, dass Kometen ein Ungleichgewicht von Yin und Yang bedeuten . Chinesische Kaiser beschäftigten speziell Beobachter, um nach ihnen Ausschau zu halten. Dabei wurden einige wichtige Entscheidungen getroffen. Zum Beispiel dankte Kaiser Ruizong von Tang nach einem Kometenauftritt im Jahr 712 n. Chr. ab. Kometen galten als militärische Bedeutung. Zum Beispiel wurde das Aufbrechen eines Kometen im Jahr 35 n. Chr. als Hinweis auf die Zerstörung von Gongsun Shu durch Wu Han interpretiert .

Laut der nordischen Mythologie waren Kometen tatsächlich ein Teil des Schädels des Riesen Ymir. Der Legende nach töteten Odin und seine Brüder Ymir nach der Schlacht von Ragnarok und machten sich daran, die Welt (Erde) aus seiner Leiche zu bauen. Sie formten die Ozeane aus seinem Blut, die Erde aus seiner Haut und seinen Muskeln, die Vegetation aus seinem Haar, Wolken aus seinem Gehirn und den Himmel aus seinem Schädel. Vier Zwerge, die den vier Himmelsrichtungen entsprechen, hielten Ymirs Schädel über der Erde. Nach dieser Geschichte waren Kometen am Himmel, wie die Nordmänner glaubten, Flocken von Ymirs Schädel, die vom Himmel fielen und dann zerfielen.

Der einzige Ort auf der ganzen Welt, an dem ein Komet verehrt wird, ist in einem Tempel in Rom. Es war ein Komet, den sich der göttliche Augustus als besonders günstig empfand, da er zu Beginn seiner Herrschaft während der Spiele erschien, die er zu Ehren der Venus Genetrix nicht lange nach dem Tod seines Vaters gab, als er Mitglied der religiösen Körperschaft war, die Caesar hatte gefunden.

Im ersten Buch seiner Meteorologie vertrat Aristoteles die Ansicht von Kometen, die das westliche Denken fast zweitausend Jahre lang beherrschen würden. Er lehnte die Ideen mehrerer früherer Philosophen ab, dass Kometen Planeten oder zumindest ein mit den Planeten zusammenhängendes Phänomen seien, mit der Begründung, dass Kometen in jedem Teil des Himmels erscheinen könnten , während die Planeten ihre Bewegung auf den Kreis des Tierkreises beschränkten . Stattdessen beschrieb er Kometen als ein Phänomen der oberen Atmosphäre , wo sich heiße, trockene Ausdünstungen sammelten und gelegentlich in Flammen aufgingen. Aristoteles machte diesen Mechanismus nicht nur für Kometen, sondern auch für Meteore , die Aurora borealis und sogar die Milchstraße verantwortlich . Aristoteles führte seine Theorie über die Entstehung von Kometen ein, indem er zunächst feststellte, dass die Welt in zwei Teile geteilt ist: die Erde und den Himmel. Die oberen Teile der Erde, unterhalb des Mondes, enthielten Phänomene wie die Milchstraße und Kometen. Diese Phänomene wurden aus einer Mischung von vier Elementen geschaffen, die auf der Erde natürlich vorkommen: Wasser, Erde, Feuer und Luft. Er stellte die Theorie auf, dass die Erde das Zentrum des Universums sei, das von verschiedenen anderen Planeten und Sternen umgeben war. Das Universum oder besser bekannt als der Himmel füllte die Leere über der Erdatmosphäre mit einem fünften Element namens "Äther". Aristoteles glaubte, dass Kometen Sternschnuppen waren, die sich zu etwas ganz anderem entwickelten. Dies bewies, dass Kometen aus einer Kombination der auf der Erde gefundenen Elemente stammen. Kometen können nicht vom Himmel kommen, da sich der Himmel nie ändert, aber Kometen ändern sich ständig, während sie sich durch den Weltraum bewegen. Aristoteles glaubte, dass Kometen Sternschnuppen waren, die sich zu etwas ganz anderem entwickelten. Aristoteles betrachtete Kometen als eine spezielle Form von Sternschnuppen, die unter einer sehr heiklen Kombination von physikalischen Bedingungen auftreten können. Es ist nicht bekannt, wie viele Kometenerscheinungen Aristoteles und seine Zeitgenossen miterlebten oder wie viele quantitative Beobachtungsinformationen sie über die Flugbahn, Bewegung und Dauer von Kometen hatten.

Die Theorie von Anaxagoras und Demokrit wich von der des Aristoteles ab, da sie glaubten, Kometen seien nur Nachbilder oder Schatten von Planetenfinsternissen. Pythagoräer behaupteten, Kometen seien Planeten, die sich über einen längeren Zeitraum am Rand der Sonne um die Sonne drehten. Hippokrates von Chios und Aischylos hatten einen ähnlichen Glauben wie Pythagoräer, da beide glauben, Kometen seien Planeten mit besonderen Eigenschaften. Chios und Aischylos stellten die Theorie auf, dass Kometen Planeten sind, deren immaterieller Schweif von der Atmosphäre erzeugt wird. Die Theorie von Aristoteles über die Entstehung und Eigenschaften eines Kometen war bis ins 17. Jahrhundert weit verbreitet. Viele Philosophen und Astrologen entwickelten ihre eigenen Theorien, um das Phänomen zu erklären, das ein Komet ist, aber nur zwei waren von Bedeutung. Die Theorie von Aristoteles setzte sich neben Senecas Theorie durch.

Seneca glaubte, dass Kometen aus der Himmelsregion des Universums stammten. Er widersetzte sich entschieden der Theorie von Aristoteles, dass Kometen aus dem Element Feuer gebildet wurden, indem er feststellte, dass das Feuer der Kometen wachsen würde, wenn es jemals in die tieferen Tiefen der Atmosphäre eindringen würde. Seneca erkannte die Fehler in seiner Theorie, da er verstand, dass die genaue und konsistente Beobachtung eines Kometen einen hohen Schwierigkeitsgrad hatte. Seneca der Jüngere beobachtete in seinen Naturfragen , dass sich Kometen regelmäßig durch den Himmel bewegten und vom Wind nicht gestört wurden, ein Verhalten, das eher für himmlische als für atmosphärische Phänomene typisch ist. Während er zugab, dass die anderen Planeten nicht außerhalb des Tierkreises erscheinen, sah er keinen Grund dafür, dass sich ein planetenähnliches Objekt nicht durch irgendeinen Teil des Himmels bewegen könnte.

Vormoderne Ansichten über Kometen

Im islamischen Reich benutzte Nasir al-Din al-Tusi das Phänomen der Kometen, um die Behauptung des Ptolemäus zu widerlegen , dass eine stationäre Erde durch Beobachtung bestimmt werden kann. Ali Qushji , in seinem die vermeintliche Abhängigkeit der Astronomie auf Philosophie bezüglich wies aristotelische Physik und völlig natürliche Philosophie von der Astronomie getrennt. Nach der Beobachtung von Kometen kam Ali Qushji auf der Grundlage empirischer Beweise und nicht aufgrund spekulativer Philosophie zu dem Schluss, dass die Theorie der bewegten Erde genauso wahrscheinlich ist wie die Theorie der stationären Erde und dass es nicht möglich ist, empirisch abzuleiten, welche Theorie wahr ist.

Mitte des 16. Jahrhunderts widersetzte sich ein Mathematiker namens Jean Pena der Kometentheorie des Aristoteles, indem er die Physik und Mathematik hinter den Phänomenen studierte. Er leitete daraus ab, dass Kometen ihr visuelles Erscheinungsbild beibehalten, unabhängig von der Sicht und dem Winkel, in dem sie nahe dem Horizont der Sonne beobachtet werden. Pena argumentierte, dass die Ausrichtung und das Aussehen der Kometen auf die Physik des Weltraums zurückzuführen seien. Pena behauptete, Kometen seien weiter von der Erde entfernt als der Mond, da sie den Mond aufgrund der Schwerkraft der Erde mit größerer Geschwindigkeit passieren würden . Der Schweif eines Kometen zeigt in Richtung der Sonne, während er sich aufgrund der Brechungsgesetze durch den Raum bewegt. Der Schweif des Kometen besteht aus einem luftähnlichen Element, das im Weltraum durchsichtig ist, jedoch nur, wenn es von der Sonne abgewandt ist. Die Sichtbarkeit des Schwanzes wird durch die vom Schwanz reflektierten Sonnenstrahlen erklärt. Die Brechungsgesetze ermöglichen es dem menschlichen Auge, den Schweif eines Kometen im Weltraum aufgrund der Reflexion von der Sonne an einer anderen Position zu sehen, als er tatsächlich ist.

Tycho Brahes Skizzieren seiner Beobachtungen des Großen Kometen von 1577 in seinem Notizbuch .

1577 n. Chr. erschien ein großer Komet am Himmel über Europa. Tycho Brahe beschloss, die Entfernung zu diesem Kometen zu schätzen, indem er seine Parallaxe misst , den Effekt, bei dem sich die Position oder Richtung eines Objekts aus verschiedenen Positionen zu unterscheiden scheint. Er schlug vor, dass Kometen (wie Planeten) zu ihren jeweiligen Positionen am Himmel zurückkehren, was bedeutet, dass auch Kometen einer elliptischen Bahn um die Sonne folgen. Andererseits glauben Astronomen wie Johannes Kepler, dass diese Himmelskörper sich auf einer linearen Bahn durch den Kosmos bewegen. Die Parallaxe des näheren Objekts am Himmel ist größer als die Parallaxe für entfernte Objekte am Himmel. Nach der Beobachtung des Großen Kometen von 1577 erkannte Tycho Brahe, dass die Position eines Kometen am Himmel gleich blieb, unabhängig davon, von wo in Europa man ihn misst. Der Positionsunterschied des Kometen hätte größer sein müssen, wenn sich der Komet in der Erdumlaufbahn befand. Nach Brahes Berechnungen muss der Komet innerhalb der Genauigkeit der Messungen mindestens viermal weiter entfernt sein als von der Erde bis zum Mond . Skizzen, die in einem von Brahes Notizbüchern gefunden wurden, scheinen darauf hinzuweisen, dass der Komet nahe der Venus gereist sein könnte . Darüber hinaus beobachtete Tycho die Kometenreise von Merkur, Mars und auch der Sonne. Nach dieser Entdeckung schuf Tycho Brahe ein neues Modell des Universums – eine Mischung aus dem klassischen geozentrischen Modell und dem heliozentrischen Modell, das 1543 vom polnischen Astronomen Nicolaus Copernicus vorgeschlagen wurde – um Kometen hinzuzufügen. Brahe machte Tausende von sehr präzisen Messungen der Bahn des Kometen, und diese Ergebnisse trugen zu Johannes Keplers Theorien der Gesetze der Planetenbewegung und der Erkenntnis bei, dass sich die Planeten auf elliptischen Bahnen bewegten .

Orbitale Studien

Die Bahn des Kometen von 1680, paßt zu einer Parabel , wie in gezeigt , Isaac Newton ‚s Principia

Obwohl nun nachgewiesen wurde, dass Kometen im Weltraum waren, würde die Frage, wie sie sich bewegten, für den größten Teil des nächsten Jahrhunderts diskutiert werden. Auch nachdem Johannes Kepler 1609 festgestellt hatte, dass sich die Planeten auf elliptischen Bahnen um die Sonne bewegten , wollte er nicht glauben, dass die Bewegungsgesetze der Planeten auch die Bewegung anderer Körper beeinflussen sollten; er glaubte, dass Kometen entlang gerader Linien zwischen den Planeten wandern, und Edmond Halley musste beweisen, dass ihre Umlaufbahnen tatsächlich gekrümmt sind. Galileo Galilei , obwohl ein überzeugter Kopernikanist , lehnte Tychos Parallaxenmessungen ab und sein Diskurs über Kometen hielt sich an die aristotelische Vorstellung von Kometen, die sich auf geraden Linien durch die obere Atmosphäre bewegen.

Die Angelegenheit wurde durch den hellen Kometen gelöst, der am 14. November 1680 von Gottfried Kirch entdeckt wurde. Astronomen in ganz Europa verfolgten seine Position mehrere Monate lang. 1681 legte der sächsische Pfarrer Georg Samuel Dörfel den Beweis vor, dass Kometen sich in Parabeln bewegende Himmelskörper sind, deren Mittelpunkt die Sonne ist. Dann bewies Isaac Newton in seiner Principia Mathematica von 1687, dass ein Objekt, das sich unter dem Einfluss seines inversen quadratischen Gesetzes der universellen Gravitation bewegt , eine Bahn wie einer der Kegelschnitte verfolgen muss , und er demonstrierte, wie man die Bahn eines Kometen anpasst durch den Himmel auf eine parabolische Umlaufbahn am Beispiel des Kometen von 1680.

Die Theorien, die Astrologen und Philosophen vor dem 17. Jahrhundert aufgestellt hatten, waren noch weit verbreitet, als Isaac Newton mit dem Studium der Mathematik und Physik begann. John Flamsteed, einer der führenden Astronomen des Newtonschen Zeitalters, revidierte die Theorie von Descartes, um zu beweisen, dass Kometen Planeten sind. Die Bewegung der Kometen kam von magnetischen und Wirbelteilchenkräften, und die Schweife der Kometen waren physisch nicht nur eine Reflexion. Flamsteeds Revision widersprach Aristoteles und vielen anderen Kometentheorien, da sie glaubten, dass Kometen von der Erde stammten und ihre eigenen besonderen Eigenschaften von den übrigen Phänomenen im Weltraum hatten. Allerdings lehnte Newton Flamsteeds Revision dieser Theorie ab. Newton stellte die Theorie auf, dass die Eigenschaften dieser Phänomene nicht auf magnetische Kräfte zurückzuführen sind, da magnetische Kräfte mit Wärme ihre Wirkung verlieren. Newton beendete seine Kometenstudien, als er Flamsteeds Theorie revidierte, dass die Bewegung eines Kometen auf eine auf ihn einwirkende Kraft zurückzuführen ist. Isaac Newton glaubte, dass die Bewegung von Kometen von einer anziehenden Kraft stammte, die entweder von den natürlichen Wirkungen der Sonne oder einem anderen Phänomen herrührte. Newtons Entdeckung der Kometenbewegung trieb die umfassende Untersuchung von Kometen als Teil des Himmels voran.

Halley stimmte zunächst dem langjährigen Konsens zu, dass jeder Komet eine andere Einheit sei, die das Sonnensystem nur einmal besuchte. Im Jahr 1705 wandte er Newtons Methode auf 23 Kometenerscheinungen an, die zwischen 1337 und 1698 stattgefunden hatten. Halley bemerkte, dass drei davon, die Kometen von 1531, 1607 und 1682, sehr ähnliche Bahnelemente aufwiesen , und er konnte dies auch erklären die geringfügigen Unterschiede in ihren Bahnen in Bezug auf Gravitationsstörungen durch Jupiter und Saturn . Zuversichtlich, dass diese drei Erscheinungen drei Erscheinungen desselben Kometen waren, sagte er voraus, dass er 1758-59 erneut erscheinen würde. (Zuvor hatte Robert Hooke den Kometen von 1664 mit dem von 1618 identifiziert, während Giovanni Domenico Cassini die Identität der Kometen von 1577, 1665 und 1680 vermutet hatte. Beide waren falsch.) Halleys vorhergesagtes Rückkehrdatum wurde später von einem Team verfeinert von drei französischen Mathematikern: Alexis Clairaut , Joseph Lalande und Nicole-Reine Lepaute , die das Datum des Perihels des Kometen 1759 mit einer Genauigkeit von einem Monat vorhersagten. Halley starb vor der Rückkehr des Kometen; als er wie vorhergesagt zurückkehrte, wurde er als Halleyscher Komet (mit der neueren Bezeichnung 1P/Halley) bekannt. Der Komet erscheint als nächstes im Jahr 2061.

Im 19. Jahrhundert war das Astronomische Observatorium von Padua ein Epizentrum für die Beobachtung von Kometen. Unter der Leitung von Giovanni Santini (1787–1877) und gefolgt von Giuseppe Lorenzoni (1843–1914) widmete sich dieses Observatorium der klassischen Astronomie, hauptsächlich der Bahnberechnung neuer Kometen und Planeten, mit dem Ziel, einen Katalog von fast zehntausend Sterne und Kometen. Im nördlichen Teil Italiens gelegen, waren die Beobachtungen dieses Observatoriums der Schlüssel zur Erstellung wichtiger geodätischer, geographischer und astronomischer Berechnungen, wie zum Beispiel des Längenunterschieds zwischen Mailand und Padua sowie Padua nach Fiume. Neben diesen geographischen Beobachtungen zeigt die Korrespondenz innerhalb des Observatoriums, insbesondere zwischen Santini und einem anderen Astronomen am Observatorium Giuseppe Toaldo, die Bedeutung von Kometen- und Planetenbahnbeobachtungen nicht nur für das Observatorium insgesamt, sondern auch für den Rest Europas und die wissenschaftliche Welt.

Unter den Kometen mit ausreichend kurzen Perioden, um mehrmals in der historischen Aufzeichnung beobachtet zu werden, ist der Halleysche Komet einzigartig, da er konstant hell genug ist, um mit bloßem Auge sichtbar zu sein, während er das innere Sonnensystem durchquert. Seit der Bestätigung der Periodizität des Halleyschen Kometen wurden durch den Einsatz des Teleskops andere periodische Kometen entdeckt . Der zweite Komet mit einer periodischen Umlaufbahn war der Komet von Encke (mit der offiziellen Bezeichnung 2P/Encke). Zwischen 1819 und 1821 berechnete der deutsche Mathematiker und Physiker Johann Franz Encke die Bahnen für eine Reihe von Kometen, die 1786, 1795, 1805 und 1818 beobachtet worden waren, und schloss daraus, dass es sich um denselben Kometen handelte, und sagte erfolgreich dessen voraus Rückkehr im Jahr 1822. Bis 1900 wurden siebzehn Kometen durch mehr als einen Durchgang durch ihr Perihel beobachtet und dann als periodische Kometen erkannt. Bis Juli 2014 haben 305 Kometen diese Auszeichnung erreicht, obwohl mehrere von ihnen zerfallen oder verloren gegangen sind.

Um 1900 wurden Kometen als "periodisch" mit elliptischen Bahnen oder "nicht periodisch", einmalig mit parabolischen oder hyperbolischen Bahnen, kategorisiert. Astronomen glaubten, dass Planeten nichtperiodische Kometen in elliptische Bahnen einfingen; jeder Planet hatte eine "Familie" von Kometen, die er einfing, wobei Jupiter der größte war. Im Jahr 1907 schlug AO Leuschner vor, dass viele nichtperiodische Kometen bei längerer Untersuchung elliptische Umlaufbahnen haben würden, was die meisten Kometen zu einem dauerhaften Bestandteil des Sonnensystems macht, selbst solche mit Umlaufzeiten von Tausenden von Jahren. Dies implizierte eine große Gruppe von Kometen außerhalb der Umlaufbahn von Neptun, die Oortsche Wolke .

Physikalische Eigenschaften

Isaac Newton beschrieb Kometen als kompakte und haltbare Festkörper, die sich in einer schrägen Umlaufbahn bewegen, und ihre Schweife als dünne Dampfströme, die von ihren Kernen abgegeben , von der Sonne entzündet oder erhitzt werden. Newton vermutete, dass Kometen der Ursprung der lebenserhaltenden Komponente der Luft waren. Newton glaubte auch, dass die von Kometen abgegebenen Dämpfe die Wasservorräte der Planeten (die durch Wachstum und Verfall von Pflanzen allmählich in Erde umgewandelt wurden) und die Brennstoffversorgung der Sonne auffüllen könnten.

Bereits im 18. Jahrhundert hatten einige Wissenschaftler richtige Hypothesen über die physikalische Zusammensetzung der Kometen aufgestellt. 1755 stellte Immanuel Kant die Hypothese auf, dass Kometen aus einer flüchtigen Substanz bestehen, deren Verdampfung ihre brillanten Darstellungen in der Nähe des Perihels hervorruft. Im Jahr 1836 schlug der deutsche Mathematiker Friedrich Wilhelm Bessel nach der Beobachtung von Dampfströmen während des Erscheinens des Halleyschen Kometen im Jahr 1835 vor, dass die Strahlkräfte des verdunstenden Materials groß genug sein könnten, um die Umlaufbahn eines Kometen signifikant zu verändern, und argumentierte, dass die nicht- Gravitationsbewegungen des Enckeschen Kometen resultierten aus diesem Phänomen.

Eine andere kometenbezogene Entdeckung überschattete diese Ideen jedoch fast ein Jahrhundert lang. Im Zeitraum von 1864 bis 1866 berechnete der italienische Astronom Giovanni Schiaparelli die Bahn der Perseiden- Meteore und stellte basierend auf Bahnähnlichkeiten die richtige Hypothese auf, dass die Perseiden Fragmente des Kometen Swift-Tuttle waren . Die Verbindung zwischen Kometen und Meteoritenschauern wurde dramatisch unterstrichen, als 1872 ein großer Meteoritenschauer aus der Umlaufbahn des Kometen Biela auftrat , der während seiner Erscheinung im Jahr 1846 in zwei Teile gespalten worden war und nach 1852 nie wieder gesehen wurde. Kiesbank" Modell der Kometenstruktur, wonach Kometen aus losen Haufen kleiner Gesteinsobjekte bestehen, die mit einer Eisschicht überzogen sind.

Mitte des 20. Jahrhunderts litt dieses Modell an einer Reihe von Mängeln: Insbesondere konnte es nicht erklären, wie ein Körper, der nur wenig Eis enthielt, nach mehreren Durchgängen im Perihel weiterhin eine brillante Darstellung von verdunstendem Dampf zeigen konnte. Im Jahr 1950 schlug Fred Lawrence Whipple vor, dass Kometen keine felsigen Objekte mit etwas Eis seien, sondern eisige Objekte mit etwas Staub und Gestein. Dieses „schmutziger Schneeball“ -Modell wurde bald angenommen und erschien durch die Beobachtungen von einer Armada von unterstützt werden Raumschiff (einschließlich der Europäischen Weltraumorganisation ist Giotto - Sonde und der Sowjetunion Vega 1 und Vega 2 ) , die durch das Koma der Halleysche Komet flog 1986 fotografierte er den Kern und beobachtete Jets aus verdunstendem Material.

Große Kometen mit einem Radius von über 10 Kilometern könnten laut Forschung durch den Zerfall radioaktiver Isotope von Aluminium oder Eisen in ihren Kernen flüssiges Wasser enthalten.

Beobachtungen deuten derzeit darauf hin, dass die Kerne von Kometen Eisstaubkonglomerate mit Massen ~ 10 ¹³ bis 10 ¹⁹ g, Radien ~ wenige km, mittleren Rotationszeiten ~ 15 h und Zugfestigkeit ~ 10 ⁵ dyn cm ^{−2 sind} . Letzteres weist darauf hin, dass Kometenkerne sehr zerbrechliche Einheiten sind. Alle Beobachtungen stützen das Grundkonzept eines Kometenkerns basierend auf Whipples eisigem Konglomeratmodell von H ₂ O-Eis plus einer Mischung aus anderen Eissorten und Staub.

Die Ausgangsstruktur eines Kometenkerns ist höchstwahrscheinlich ein feinkörniges poröses Material, das aus einer Mischung aus Eis, überwiegend H ₂ O, und Staub besteht. Das Wassereis ist vermutlich amorph und enthält eingeschlossene Gase. Diese Struktur wird während des langen Aufenthalts des Kerns in der Oort-Wolke oder dem Kuiper-Gürtel aufgrund der internen radiogenen Erwärmung zwangsläufig erheblichen Veränderungen unterliegen. Die entwickelte Struktur eines Kometenkerns ist daher alles andere als homogen: Die Porosität und die durchschnittliche Porengröße ändern sich mit der Tiefe und die Zusammensetzung wird wahrscheinlich geschichtet. Solche Veränderungen entstehen vor allem durch die Gasströmung durch das poröse Medium: Verschiedene flüchtige Stoffe – freigesetzt durch Sublimation oder Kristallisation des amorphen Eises – gefrieren in unterschiedlicher Tiefe bei entsprechenden Temperaturen wieder und der sich im Inneren aufbauende Gasdruck ist in der Lage Brechen der fragilen Struktur und ändern die Porengröße und Porosität. Diese Prozesse wurden modelliert und numerisch verfolgt. Es sind jedoch viele vereinfachende Annahmen erforderlich und die Ergebnisse hängen von einer großen Anzahl unsicherer Parameter ab. So können poröse Kometenkerne aus der langfristigen Entwicklung fern der Sonne in drei verschiedenen Konfigurationen hervorgehen, abhängig von der Wärmeleitfähigkeit, der porösen Struktur, dem Radius usw.: a) die vollständige Erhaltung ihrer ursprünglichen Struktur; b) fast vollständig kristallisiert (mit Ausnahme einer relativ dünnen Außenschicht) und beträchtlich an flüchtigen Bestandteilen außer Wasser verarmt und c) mit einem kristallisierten Kern, Schichten mit großen Anteilen anderer Eise und einer Außenschicht aus unverändertem, unberührtem Material. Flüssige Kerne können erhalten werden, wenn die Porosität sehr gering ist. Die Ausdehnung solcher Kerne und die Zeitdauer, während der sie flüssig bleiben, werden wiederum durch die Anfangsbedingungen sowie durch die physikalischen Eigenschaften des Eises bestimmt. Wenn zusätzlich zu der sehr geringen Porosität die effektive Leitfähigkeit gering ist, scheint es möglich, sowohl einen ausgedehnten flüssigen Kern über einen beträchtlichen Zeitraum als auch eine äußere Schicht von beträchtlicher Dicke zu haben, die ihre ursprüngliche ursprüngliche Struktur beibehalten hat.

Die Rosetta-Mission

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Die Rosetta-Mission. Die Raumsonde Rosetta mit dem Kometen, den sie jagt.

Die Rosetta-Mission wurde Anfang 2004 vom Raumfahrtzentrum Guayana in Französisch-Guayana gestartet. Die Mission der Raumsonde Rosetta bestand darin, einem Kometen zu folgen und Daten über ihn zu sammeln. Als erstes Raumschiff einen Kometen umkreisen, war das Ziel , die physikalischen und chemische Zusammensetzungen von vielen Aspekten des Kometen zu verstehen, die Kometen beobachten Kern , sowie zu Verbindungen über das Sonnensystem . Der Komet, dem die Mission folgte, heißt 67P/Churyumov-Gerasimenko und wurde von Klim Ivanovich Churyumov und Svetlana Ivanova Gerasimenko entdeckt. Nach dem Kontakt mit dem Kometen wurden viele Beobachtungen gemacht, die unser Wissen über Kometen veränderten. Eine sehr überraschende Entdeckung ist, dass der Komet auf seiner Reise immer mehr Wasserdampf freisetzt . Dieses Wasser unterscheidet sich auch von dem auf der Erde, da es schwerer ist, weil es mehr Deuterium enthält . Es wurde auch festgestellt, dass dieser Komet aus einer kalten Weltraumwolke besteht, weshalb er aus locker verdichtetem Staub und Eis besteht. Um den Kern des Kometen zu untersuchen, schickte die Raumsonde Rosetta Radiowellen durch den Kometen. Dieses Experiment zeigte, dass der Kopf des Kometen sehr porös war . Ein Computermodell zeigt, dass es überall auf dem Kometen viele Vertiefungen gibt, die sehr breit und tief sind. Die Zusammensetzung des Kometen führte dazu, dass die Wissenschaftler auf die Entstehung des Kometen schließen konnten. Sie glauben, dass es sich um eine eher sanfte Formation handelte, da der Komet so locker verdichtet ist. Die Mission dauerte über ein Jahrzehnt und war eine sehr wichtige Mission für die Erforschung von Kometen.

Raumfahrzeugziele

Seit 1985 wurden insgesamt 8 Kometen von Raumfahrzeugen besucht . Dabei handelte es sich um die Kometen Halley , Borrelly , Giacobini–Zinner , Tempel 1 , Wild 2 , Hartley 2 , Grigg–Skjellerup und Churyumov–Gerasimenko , die zu einer Vielzahl neuer Erkenntnisse führten . Außerdem durchquerte die Raumsonde Ulysses unerwartet den Schweif des Kometen McNaught .

Verweise

Quellen

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