Kometen

Der Staub eines Kometen besteht aus Silikaten sowie organischen Bestandteilen. Die Größe der Staubteilchen, die ein Komet in seiner Bahnebene zurückläßt, variiert von einem Tausendstel Millimeter bis zur Größe eines Felsbrockens. Kreuzt die Erde eine Kometenbahn, so trifft ein Teil des Staubes auf die Erdatmosphäre. In diesem Fall leuchten größere Staubteilchen verglühend auf und werden als Sternschnuppen sichtbar. Kometenstaub kann sogar von Flugzeugen, die in großer Höhe fliegen, aufgefangen werden.

Ultraviolettstrahlung ist elektromagnetische Strahlung eines dem sichtbaren Licht benachbarten Wellenlängenbereiches. Die Sonne sendet elektromagnetische Strahlung in einem weiten Wellenlängenbereich aus, wovon wir nur einen schmalen Anteil mit unseren Augen wahrnehmen können. Die Infrarotstrahlung, die etwas langwelliger als das sichtbare Licht ist, empfinden wir auf der Haut als Wärme. Die etwas kurzwelligere Ultraviolettstrahlung ist energiereicher und kann deshalb mehr bewirken. Sie bräunt unsere Haut beim Sonnenbaden, verursacht allerdings auch Sonnenbrand und Hautkrebs. Glücklicherweise schirmt uns die Erdatmosphäre größtenteils gegen sie ab.

Unter einem Plasma versteht man ein Gas, das ganz oder zu einem großen Teil aus geladenen Teilchen (Ionen, Protonen und Elektronen) besteht. Während auf der Erde unter dem Schutzschild der Atmosphäre und bei milden Temperaturen fast alle Atome und Moleküle ihre Elektronen behalten und damit elektrisch neutral bleiben, sind unter den rauhen Bedingungen im Weltraum fast alle Teilchen elektrisch geladen. Von einem Kometen abdampfende Gasteilchen bleiben im Mittel nur etwa 10 Tage neutral, bis sie durch die UV-Strahlung der Sonne ionisiert werden. Dabei wird ihnen ein Elektron "entrissen", so daß Ionen entstehen. Diese Ionen und Elektronen bilden zusammen mit den Protonen und Elektronen des Sonnenwindes den Plasmaschweif des Kometen.

Der Sonnenwind ist ein von der Korona ausgehender Strom geladener Teilchen. Die Sonne ist umgeben von der ein bis zwei Millionen Grad heißen, sozusagen "überkochenden" Sonnenkorona, wovon sich ein ständiger Strom an Protonen und Elektronen mit einer Geschwindigkeit von etwa 400 km/s in den interplanetaren Raum ausbreitet. Dieser sogenannte Sonnenwind trifft nach etwa vier Tagen auf die Erde und übt einen starken Einfluß auf das Erdmagnetfeld aus. Von einem Kometenkern abdampfende, elektrisch geladene Gasteilchen formt der Sonnenwind aufgrund elektromagnetischer Wechselwirkung zu einem langen, geraden Plasmaschweif.

Sonnenausbrüche sind durch starke Magnetfelder verursachte riesige Explosionen auf der Sonnenoberfläche. In den Sonnenflecken vorherrschende starke Magnetfelder werden durch Bewegungen der Flecken gedehnt und verdrillt. Dabei wird Energie im Magnetfeld gespeichert. Sobald sich magnetische Felder gegenseitig aufheben, entlädt sich deren Energie in Form eines Ausbruchs. Diese in einer solchen Explosion innerhalb von Stunden freigesetzte Energie entspricht der mehrerer Milliarden Atombomben. Solche Sonnenausbrüche, auch Eruptionen genannt, können auf der Erde zu Störungen des Funkverkehrs führen sowie Satelliten in einer Erdumlaufbahn beschädigen.

Wenn in einem Gas oder einer Flüssigkeit eine Störung auftritt (etwa durch eine Explosion), die so stark ist, dass sie durch "normale" Vorgänge, wie Strömung oder Wellen, nicht mehr ausgeglichen werden kann, dann entsteht eine Stoßwelle. In dieser ändern sich Dichte, Druck und Geschwindigkeit sprunghaft. Ein Beispiel aus dem Alltagsleben ist der Überschallknall, der von Flugzeugen verursacht wird. Die unstetige Druckwelle wird vom Ohr als Knall wahrgenommen.

Das vom Sonnenwind mitgeschleppte Magnetfeld bleibt am Kometen hängen. Es legt sich wie ein Hufeisenmagnet um den Kern und presst zwischen den beiden Polen den Schweif zu einem flachen Band zusammen. Diese Form des Schweifes kann man sehr deutlich sehen, wenn sich das Magnetfeld dreht, denn dann dreht sich der Schweif mit, und zwar läuft die Drehung von vorne nach hinten durch den Schweif. In dem Bild vom Kometen Austin sieht man im vorderen Teil schon auf die breite Seite des Schweifes, während man im hinteren Bereich noch auf die schmale Kante schaut. Durch diesen geometrischen Effekt entstehen die Strahlen im Schweif.

Ein Komet ist ein großer schmutziger Schneeball, der aus Eis und Staub besteht. Nähert sich dieser der Sonne, so verdampft die äußere Schicht des Eises und es entsteht eine riesige Gaswolke. Dabei wird der im Eis eingelagerte Staub freigesetzt und bildet einen breiten gekrümmten Staubschweif, der im gestreuten Sonnenlicht rötlich schimmert. Dagegen werden die Moleküle der Gaswolke durch die Ultraviolettstrahlung der Sonne elektrisch aufgeladen. Dadurch können sie vom Sonnenwind mit seinem eingebetteten Magnetfeld mitgerissen werden. Sie bilden so den langen geraden Plasmaschweif, der im Sonnenlicht bläulich fluoresziert. In einigen Fällen löst sich der Plasmaschweif vom Kometen völlig ab. Dies deutet auf ein dramatisches Ereignis im Sonnenwind oder auf der Sonne selbst hin. In der vorliegenden UV-Licht-Aufnahme der Sonnenoberfläche sind Explosionen, sogenannte Sonnenausbrüche, als helle Bereiche erkennbar. Diese breiten sich in Form von Stoßwellen in den Sonnenwind hinein aus. Die Computersimulation zeigt die Wirkung einer solchen Stoßwelle auf den Plasmaschweif des Kometen. Hierbei markieren rote Bereiche die hellen Teile des Plasmaschweifes, blaue Bereiche gehören zu lichtschwächeren Teilen. Wie deutlich zu erkennen ist, wird der größte Teil des Schweifes weggerissen. Nach mehreren Stunden kehrt der Sonnenwind wieder in seinen ungestörten Zustand zurück und der Plasmaschweif bildet sich neu.