Warum hat ein Komet zwei Schweife, und warum zeigen sie in verschiedene Richtungen?

Der Ionenschweif besteht aus leichten, geladenen Molekülen: das Feld des Sonnenwinds treibt sie geradlinig von der Sonne weg. Der Staubschweif besteht aus schwereren, neutralen Körnern: der Strahlungsdruck der Sonne schiebt sie, aber sie behalten Bahndrehimpuls — der Schweif wird breiter und gekrümmt.

Kann man sehen, wie ein Komet in die Sonne stürzt?

Nein: das Modell setzt eine geschlossene Ellipse voraus. Sonnenstreifer brauchen andere Störungen. Hier ist der typische Umlauf eines periodischen Kometen, wie beim Halleyschen Kometen.

Warum ist die Koma nur nahe der Sonne hell?

Die Koma wächst, wenn die Sonnenwärme die Eise des Kerns sublimiert. Die Erwärmung fällt mit dem Kehrwert des Abstandsquadrats: in der Ferne ist der Komet gefroren, im Perihel starkes Ausgasen und mehr reflektiertes Licht.

Was zeigt das Abschalten des Sonnenwinds?

Der gerade Ionenschweif verschwindet, der gekrümmte Staubschweif bleibt. Den Ionenschweif formt also nicht nur der Lichtdruck, sondern der Strom geladener Teilchen und das Magnetfeld des Winds.

Kometenbahn, Koma und Schweife

Exzentrische Bahn, Helligkeit der Koma nahe der Sonne, Ionen- und Staubschweif, Schalter für den Sonnenwind.

Zum Modell

Kometenbahn, Koma und Schweife: Auf einer gestreckten Ellipse (Keplersche Gesetze) wird der Komet nahe der Sonne lebendig — die Eise sublimieren, die Koma wächst, zwei Schweife erscheinen. Die Lage folgt aus großer Halbachse und Exzentrizität; die Geschwindigkeit ist im Perihel größer und im Aphel kleiner (2. Keplersches Gesetz). Die Helligkeit der Koma wächst näherungsweise mit dem Kehrwert des Quadrats des Sonnenabstands. Der Ionenschweif zeigt fast geradlinig von der Sonne weg (Sonnenwind); der Staubschweif bleibt auf der Bahn zurück (Strahlungsdruck). Der Schalter für den Sonnenwind macht dessen Rolle am Ionenschweif sichtbar. Die Koma ist eine symmetrische Kugel; Chemie und Größenverteilung der Staubkörner entfallen.

Für wen: Oberstufe und 1. Semester: Himmelsmechanik und Physik des Sonnensystems.

Wichtige Begriffe

kometenbahn
koma
ionenschweif
staubschweif
keplersche gesetze
perihel
sonnenwind
strahlungsdruck

So funktioniert es

Ein Komet ist ein Eiskörper auf einer exzentrischen Bahn. Im Perihel verstärkt sich die Sublimation, Koma und Schweife wachsen. Den Ionenschweif treibt der Sonnenwind fast geradlinig von der Sonne weg; der Staubschweif krümmt sich durch Strahlungsdruck und Bahnbewegung. Auf dem Bildschirm sieht man den Kegelschnitt der Bahn und die beiden Schweife; den Sonnenwind kann man abschalten.

Häufige Fragen

Warum hat ein Komet zwei Schweife, und warum zeigen sie in verschiedene Richtungen?: Der Ionenschweif besteht aus leichten, geladenen Molekülen: das Feld des Sonnenwinds treibt sie geradlinig von der Sonne weg. Der Staubschweif besteht aus schwereren, neutralen Körnern: der Strahlungsdruck der Sonne schiebt sie, aber sie behalten Bahndrehimpuls — der Schweif wird breiter und gekrümmt.
Kann man sehen, wie ein Komet in die Sonne stürzt?: Nein: das Modell setzt eine geschlossene Ellipse voraus. Sonnenstreifer brauchen andere Störungen. Hier ist der typische Umlauf eines periodischen Kometen, wie beim Halleyschen Kometen.
Warum ist die Koma nur nahe der Sonne hell?: Die Koma wächst, wenn die Sonnenwärme die Eise des Kerns sublimiert. Die Erwärmung fällt mit dem Kehrwert des Abstandsquadrats: in der Ferne ist der Komet gefroren, im Perihel starkes Ausgasen und mehr reflektiertes Licht.
Was zeigt das Abschalten des Sonnenwinds?: Der gerade Ionenschweif verschwindet, der gekrümmte Staubschweif bleibt. Den Ionenschweif formt also nicht nur der Lichtdruck, sondern der Strom geladener Teilchen und das Magnetfeld des Winds.

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