Der Perseiden-Meteorschauer kommt! Warum haben Sternschnuppen unterschiedliche Farben?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Denovo Team

Hersteller: China Science Expo

Der Perseiden-Meteorschauer ist einer der berühmtesten und aktivsten Meteorschauer des Jahres. Er tritt normalerweise von Mitte Juli bis Ende August auf und erreicht seinen Höhepunkt normalerweise zwischen dem 12. und 14. August.

Die Perseiden werden so genannt, weil ihr Radiant (der Punkt am Himmel, von dem die Meteore zu stammen scheinen) in Richtung des Sternbilds Perseus liegt. Der Meteorschauer der Perseiden geht vom Kometen 109P/Swift-Tuttle aus. Pro Stunde können 60 bis 100 Meteore beobachtet werden. Aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit, großen Helligkeit und seines deutlichen Schweifes ist er zu einem der beliebtesten astronomischen Phänomene am Sommernachthimmel geworden.

Meteorschauer

(Bildquelle: generiert durch die KI des Autors)

Warum gibt es Sternschnuppen in verschiedenen Farben?

Meteore erscheinen in unterschiedlichen Farben, weil ihre Zusammensetzung durch die intensive Hitze beim Eintritt in die Erdatmosphäre aufgeheizt wird. Dadurch verbrennen verschiedene Elemente und Verbindungen und geben spezifische Spektren ab.

Wenn Meteoroiden in die Erdatmosphäre eintreten, kollidieren sie heftig mit einer großen Anzahl von Luftmolekülen. Diese Kollisionen führen aufgrund der hohen Temperatur dazu, dass das Material auf der Oberfläche des Meteoroiden verdampft und Dampf aus Atomen wie Natrium, Eisen und Magnesium entsteht.

Bei nachfolgenden Kollisionen werden die Elektronen auf Bahnen geschleudert, die im Mittel einen größeren Abstand zum Atomkern aufweisen. Wenn die Elektronen in ihre Ruheposition zurückfallen, wird Licht emittiert, der gleiche Vorgang wie bei einer Gasentladungslampe.

Meteore unterschiedlicher Zusammensetzung verbrennen bei hohen Temperaturen und erzeugen Licht in verschiedenen Farben, was der Flammenfarbreaktion ähnelt, die wir in der Mittelschule gelernt haben . Bei der Flammenfarbreaktion verbrennen Metallsalze bei hohen Temperaturen und erzeugen dabei spezifische Farben, was auch die Grundlage der Flammenanalyse ist. Zum Beispiel:

Natrium (Na): gelb

Magnesium (Mg): blaugrün

Calcium (Ca): violett

Eisen (Fe): gelb bis orange

Silizium (Si): rot oder orange

Wenn ein Meteor in die Erdatmosphäre eintritt, verursacht seine Hochgeschwindigkeitsbewegung neben dem Meteor selbst auch heftige Kollisionen mit Stickstoff- (N2) und Sauerstoffmolekülen (O2) in der Luft. Die Energie dieser Kollisionen führt dazu, dass die Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle angeregt und ionisiert werden, wodurch sie Licht aussenden. Unter Anregung versteht man die Energieaufnahme der Elektronen eines Moleküls und den Übergang vom Grundzustand in den angeregten Zustand. Unter Ionisierung versteht man den Vorgang, bei dem die Elektronen eines Moleküls genügend Energie aufnehmen, um sich vom Molekül zu lösen und Ionen zu bilden. Beispielsweise erzeugt die Verbrennung von Sauerstoff grünes oder rotes Licht, während die Verbrennung von Stickstoff violettes Licht erzeugt.

Warum ändert derselbe Meteor seine Farbe?

Während des Perseiden-Meteorschauers im August 2023 sah der Autor einen Feuerball, der seine Farbe änderte. Ein Feuerball ist ein extrem heller Meteor, normalerweise mit einer Helligkeit von -4 oder mehr, also deutlich heller als ein gewöhnlicher Meteor. Feuerbälle halten normalerweise lange an, kommen in verschiedenen Farben vor und können explodieren, sogar mit einem lauten Überschallknall und verstreuten Trümmern.

Farbwechselnder Feuerball

(Bildnachweis: Foto vom Autor aufgenommen)

Die Veränderung der Meteorfarbe kann durch andere Faktoren beeinflusst werden, beispielsweise durch die Geschwindigkeit, mit der der Meteor in die Erdatmosphäre eintritt, seine Höhe und seine Größe. Diese Faktoren bestimmen gemeinsam die spezifischen Farbveränderungen, die ein Meteor während seines Brennens zeigt.

Ein Feuerball

(Bildquelle: generiert durch die KI des Autors)

1. Verschiedene Zutaten

Meteore bestehen normalerweise aus einer Vielzahl von Elementen und Verbindungen und verschiedene Komponenten geben beim Verbrennen bei hohen Temperaturen unterschiedliche Farben ab. Beispielsweise kann ein Teil eines Meteors reich an Magnesium sein, während ein anderer Teil reich an Natrium ist. Während der Meteor brennt, leuchten diese verschiedenen Komponenten blaugrün bzw. gelb.

2. Änderungen der Verbrennungstemperatur

Wenn ein Meteor durch die Atmosphäre beschleunigt und dem Luftwiderstand ausgesetzt ist, ändert sich seine Brenntemperatur. Die Verbrennung bei unterschiedlichen Temperaturen führt zu Veränderungen in den Spektren verschiedener Elemente oder Verbindungen. Beispielsweise kann bei relativ niedrigen Temperaturen das gelbe Licht des Natriums überwiegen, während bei höheren Temperaturen das blaugrüne Licht des Magnesiums auftreten kann.

3. Änderungen der atmosphärischen Dichte

Wenn ein Meteor in die Erdatmosphäre eintritt, bewegt er sich von der dünnen Atmosphäre in großer Höhe in die dichte Atmosphäre in geringer Höhe. Änderungen der atmosphärischen Dichte können den Verbrennungsprozess und die Leuchteigenschaften von Meteoren beeinflussen. In größeren Höhen kann die Verbrennung unvollständig sein und einige Komponenten können in einer Farbe leuchten. In niedrigeren Höhen hingegen ist die Atmosphäre dichter und die Verbrennung intensiver, sodass möglicherweise eine andere Farbe emittiert wird.

Beobachtungshandbuch

Der Meteorschauer der Perseiden, eines der spektakulärsten astronomischen Phänomene des Jahres, steht kurz bevor. Lassen Sie uns in einer besonderen Nacht gemeinsam in den Sternenhimmel blicken und den wunderschönen Anblick der über den Himmel ziehenden Sternschnuppen genießen. Nachfolgend finden Sie einen Beobachtungsleitfaden für jedermann, der Ihnen das beste Seherlebnis bieten soll.

Sternschnuppen beobachten

(Bildquelle: generiert durch die KI des Autors)

Beste Beobachtungszeit : 12.–14. August 2024 Aufgrund des Einflusses des Mondes ist Mitternacht bis wenige Stunden vor Sonnenaufgang die beste Zeit, um den Perseiden-Meteorschauer zu beobachten. Der Mond wird am 12. um 23:28 Uhr untergehen; der Mond wird am 13. um 00:09 Uhr unter dem Horizont untergehen; und der Mond wird am 14. um 00:57 Uhr unter dem Horizont untergehen, da Sie 1–2 Stunden vor Monduntergang wählen können.

Auswahl des Beobachtungsorts : Vermeiden Sie die Lichtverschmutzung der Stadt. Am besten fährt man an einen Ort mit weiter Aussicht und Dunkelheit, der mehr als 100 Kilometer von der Stadt entfernt ist, etwa aufs Land oder auf einen Berggipfel. Sorgen Sie für klares und wolkenloses Wetter, um die beste Sicht zu gewährleisten.

Vorbereitung : Bringen Sie einen Liegestuhl oder eine Decke mit, damit Sie bequem liegen und in den Nachthimmel schauen können. Bringen Sie ausreichend warme Kleidung sowie Mückenschutz und einen Bluetooth-Lautsprecher mit.

Beobachtungstipps : Am besten legen Sie sich auf einen Stuhl oder eine Decke. Sie können einige Apps verwenden, um Perseus zu orten. Sie müssen sich nicht nur auf die Perseiden konzentrieren; Meteore können überall am Nachthimmel erscheinen und es ist wichtig, ein weites Sichtfeld zu haben. Seien Sie geduldig und Sie können bis zu 100 Meteore pro Stunde sehen, und vielleicht sehen Sie sogar einen atemberaubenden Feuerball!

Tipps zum Aufnehmen mit einer Spiegelreflexkamera : Eine Spiegelreflexkamera muss mit einem Weitwinkelobjektiv oder einem Festbrennweitenobjektiv mit großer Blendenöffnung und einem stabilen Stativ ausgestattet sein. Stellen Sie die Blende der Kamera auf maximales Licht, mit einer langen Belichtungszeit von 15-30 Sekunden und einer hohen Empfindlichkeit (ISO800-3200) ein. Und stellen Sie den manuellen Fokus auf unendlich, nutzen Sie die Intervallaufnahmefunktion oder die Fernbedienung für kontinuierliche Aufnahmen und wählen Sie interessante Vordergründe wie Bäume oder Berge. Durch Rauschunterdrückung, Stapelsynthese und Farbanpassung nach der Aufnahme werden noch schönere Meteormomente festgehalten.

Zusammenfassen

Der Meteorschauer der Perseiden ist jedes Jahr eines der beliebtesten astronomischen Phänomene. Seine große Anzahl an Meteoren, die herrlichen Farbwechsel und das einzigartige Beobachtungserlebnis machen ihn zu einem Highlight des sommerlichen Nachthimmels. Ich bin davon überzeugt, dass jeder nicht nur ein tieferes Verständnis von Meteorschauern hat, sondern auch die Fähigkeiten beherrscht, Meteorschauer besser zu beobachten und zu fotografieren. Möge jeder Sterngucker eine Nacht voller Wunder und Romantik verbringen, begleitet vom Perseiden-Meteorschauer. Freuen wir uns gemeinsam darauf, blicken wir in den Sternenhimmel und begegnen ab und zu der Sternschnuppe, die ihre Farbe wechselt!

Quellen:

1.Zhilyaev, Boris Ephimovich, et al. „Methoden zur Schätzung einiger Eigenschaften von Meteoroiden im Gefolge von Intrusionen.“ 22. Internationale wissenschaftliche Konferenz der Astronomical School of Young Scientists. 11.–12. Dezember 2020, S. 1. 20.-22. 2020.