Am 15. Februar 2013 leuchtete ein Feuerball über der russischen Stadt Tscheljabinsk kurzzeitig heller als die Sonne und war aus einer Entfernung von bis zu 100 Kilometern sichtbar. Es war physikalisch dieselbe Art von Ereignis wie eine gewöhnliche „Sternschnuppe", auf die man sich an einem Sommerabend etwas wünscht, nur ungeheuer größer und näher am Boden.
Ein Meteor ist überhaupt kein Stern, fallend oder anderweitig. Er ist der leuchtende Strahl, der entsteht, wenn ein kleiner Körper, normalerweise ein Meteoroid, durch den Stoß mit Luftmolekülen hoch in der Erdatmosphäre zum Glühen gebracht wird. Das Objekt selbst ist fast immer winzig; die Lichtshow, die es erzeugt, ist das, was beachtet wird. Dieser Artikel behandelt dieses Licht: Was es verursacht, wie groß und schnell die dahinter stehenden Objekte sind, und was passiert, wenn eines groß genug wird, um Schlagzeilen zu machen.
Der Sternschnuppenschweif, der kein Stern ist
Der Name „Meteor" ist älter als die Wissenschaft dahinter. Er stammt vom griechischen Wort meteōrítēs, das „hoch in der Luft" bedeutet, eine Beschreibung, die alte Beobachter auf alles Helle Vorübergehende anwandten, das sie am Himmel sahen, lange bevor jemand verstand, dass ein Meteor die sichtbare Passage eines kleinen Körpers ist, der in der Atmosphäre verglüht, anstatt ein echter Stern zu sein.
Diese Lücke zwischen dem alten Namen und der modernen Erklärung ist der Grund, warum „Sternschnuppe" und „Meteor" exakt das gleiche Phänomen beschreiben: einen kurzen Lichtstrahl, der durch eine Weltraummüllteilchen verursacht wird, nicht durch irgendetwas Stellares.
Wo die Show stattfindet
Meteore sind ein rein höhengebundenes Atmosphärenphänomen. Sie treten typischerweise in der Mesosphäre auf, in Höhen von 76 bis 100 Kilometern – viel höher als Verkehrsflugzeuge fliegen und höher als das meiste Wetter. Genauer gesagt, wird ein Meteoroid normalerweise irgendwo zwischen etwa 75 und 120 km über der Erde sichtbar und verbrennt wieder, bis er auf eine Höhe von 50 bis 95 km gesunken ist.
Diese enge Spanne ist wichtig, da sie bedeutet, dass sich fast nichts von einem typischen Meteor in der Nähe des Bodens abspielt. Was ein Beobachter auf der Erde über den Himmel schießen sieht, hat seine Show bereits Zehne von Kilometern über jedem Flugzeug oder Gebäude beendet.
Von Sandkorn zu Feuerball
Die Größenunausgeglichenheit zwischen Ursache und Wirkung ist der kontraintuitivste Teil dieses ganzen Phänomens. Die meisten Meteoroiden, die Meteore verursachen, sind etwa so groß wie ein Sandkorn – normalerweise 1 Millimeter oder kleiner – doch diese Teilchen können einen Strahl erzeugen, der hell genug ist, um die Aufmerksamkeit eines Fremden vom Boden zu erregen. Meteoroiden als Kategorie sind auch größer definiert, als Objekte, die deutlich kleiner als Asteroiden sind und von Körnern bis zu etwa einem Meter Breite reichen; alles Größere wird normalerweise stattdessen als Asteroid klassifiziert.
Geschwindigkeit leistet viel von der Arbeit, die Größe nicht leisten kann. Die schnellsten Meteoroiden bewegen sich mit etwa 42 km/s in der Nähe der Erdumlaufbahn, und die Erde selbst bewegt sich mit etwa 29,6 km/s um die Sonne. Addiert man diese zusammen, erklären die Zahlen, warum Meteore so gewalttätig aussehen können, obwohl sie so klein sind: Wenn ein Meteoroid frontal auf die Atmosphäre trifft, was nur für Meteore in einer rückläufigen Umlaufbahn wie die Leoniden (verbunden mit dem rückläufigen Kometen 55P/Tempel-Tuttle) geschieht, kann die kombinierte Annäherungsgeschwindigkeit etwa 71 km/s erreichen. Bei dieser Geschwindigkeit trägt ein Sandkorn genug kinetische Energie, um kurzzeitig alles andere am Himmel in seiner Nähe zu überstrahlen.
Sporadische Meteore und die mit Zeitplan
Nicht jeder Meteor gehört zu einem benannten Ereignis. Meteore treten entweder in Schauern auf, die auftreten, wenn die Erde einen Strom von Trümmern durchquert, die von einem Kometen zurückgelassen wurden, oder als sporadische Meteore, unverbunden mit irgendeinem bestimmten Trümmerstrom und fähig, an jeder Nacht des Jahres zu erscheinen. Ein Schauermetor folgt einem Weg, der mit unzähligen anderen aus derselben Quelle geteilt wird; ein sporadischer Meteor ist ein Einzelfall, der aus einer zufälligen Richtung ankommt, ohne anderen Trümmer in der Nähe.
Feuerball, Bolid, Superbolid: Eine Namenskala
Sobald ein Meteor hell genug wird, hören die Astronomen auf, ihn einen Meteor zu nennen, und beginnen, spezifischere Wörter zu verwenden, jedes mit seiner eigenen Schwelle. Die Internationale Astronomische Union definiert einen Feuerball als einen Meteor, der heller als einer der Planeten ist, mit einer scheinbaren Magnitude von -4 oder größer. Die Helligkeit weiter steigern und die Vokabeln ändern sich wiederum: Feuerbälle, die eine scheinbare Magnitude von -14 oder heller erreichen, werden Bolide genannt, und wenn die Magnitude -17 oder heller erreicht, wird das Ereignis als Superbolid bezeichnet.
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Die Leiter ist nicht perfekt ordentlich, allerdings. Die IAU hat keine offizielle Definition von „Bolid" überhaupt, und behandelt es in der Regel als nur ein anderes Wort für Feuerball, obwohl in der Praxis der Begriff dazu neigt, speziell auf Feuerbälle der Magnitude -4 oder heller angewendet zu werden. Mit anderen Worten, „Bolid" und „Feuerball" überlappen sich in der alltäglichen Nutzung viel mehr, als die ordentlichen Magnitudenschwellen oben vermuten lassen könnten.
Der Pfad, den ein Meteor hinterlässt
Ein Meteor verschwindet nicht unbedingt in dem Augenblick, in dem er aufhört zu leuchten. Sobald ein Meteoroid auf grob 2 bis 4 km/s verlangsamt hat, tritt er in den sogenannten dunklen Flug ein: immer noch fallend, aber nicht mehr heiß genug, um sichtbares Licht zu produzieren.
Darüber hinaus kann ein Meteor mehr als eine Erinnerung hinterlassen. Die Säule ionisierter Luft, die er beim Abstieg erzeugt, sein Ionisierungspfad, kann bis zu 45 Minuten lang bestehen bleiben, lange genug, dass Funkbetreiber und Radarsysteme kurze Reflexionen danach aufgreifen können, wenn der sichtbare Strahl schon lange weg ist.
Meteore können auch gehört werden, nicht nur gesehen, obwohl die beteiligten Geräusche so seltsam sind, dass es Wissenschaftler lange Zeit nicht trauten, die Berichte zu glauben. Während des Leoniden-Meteorschauers von 2001 beschrieben Beobachter „Knacken", „Schwingen" oder „Zischen" Geräusche, die im exakt gleichen Augenblick wie das Aufflackern eines Meteors auftraten, scheinbar unmöglich angesichts, wie weit weg und wie hoch oben der Meteor tatsächlich war. Kontrollierte Tonaufnahmen aus der Mongolei 1998 unterstützten die Berichte und unterstützten die Idee, dass diese gleichzeitigen Geräusche real sind anstatt imaginär.
Tscheljabinsk: Ein Meteor hell genug zum Sonnenbrand
Die meisten Meteore werden innerhalb von Sekunden von jedem, der sie sieht, vergessen. Der Tscheljabinsk-Meteor ist die Ausnahme, die zeigt, was geschieht, wenn die gleiche Physik hochskaliert. Es war ein Superbolid, das am 15. Februar 2013 gegen 09:20 Ortszeit über Russlands südlichem Uralgebiet in die Erdatmosphäre eintrat, produziert durch einen grob 18 Meter großen, 9.100 Tonnen schweren erdnahen Asteroiden, der die Atmosphäre in einem flachen Winkel von 18 Grad und einer Geschwindigkeit relativ zur Erde von etwa 19,2 km/s traf.
Für einige Sekunden war das Licht von jenem Meteor heller als die Sonne und blieb so weit wie 100 Kilometer weit sichtbar, weiter als die Entfernung der Stadt selbst zu mehreren umgebenden Städten. Es wird angenommen, dass es das größte natürliche Objekt ist, das seit dem Tunguska-Ereignis 1908 in die Erdatmosphäre eingetreten ist, und das einzige, das bestätigt wurde, um weit verbreitete Verletzungen verursacht zu haben: Russische Behörden berichteten, dass 1.491 Menschen in den folgenden Tagen in Tscheljabinsk Oblast ärztliche Hilfe suchten und 112 wurden hospitalisiert.
Tscheljabinsk ist eine Erinnerung daran, dass ein Meteor nicht immer ein harmloser Strahl zum Wünschen ist. Fast alle sind; dieser war eine seltene Ausnahme, und es ist die Skalierung des beteiligten Objekts, nicht irgendetwas anders an der zugrunde liegenden Physik, die den Unterschied gemacht hat.