Verglühen

Als Verglühen bezeichnet man in der Astronomie und Raumfahrt

  • das Verdampfen kleiner Teilchen (Sternschnuppen oder Feuerkugeln), die in die Erdatmosphäre eintreten und sich durch ihre hohe Geschwindigkeit (etwa 20–80 km/s) schlagartig erhitzen. Da sie aus interplanetaren Bahnen (meist von ehemaligen Kometen) kommen, fallen sie mit dem Mehrfachen der zweiten kosmischen Geschwindigkeit ein. Vor dem Verdampfen ionisieren sie die Luftmoleküle, was die Lichterscheinung (Rekombinationsleuchten) und manchmal ein längeres Nachleuchten verursacht.
  • einen zerstörenden Wiedereintritt künstlicher Flugkörper (Raketenstufen, niedrig kreisende Satelliten usw.) in die Hochatmosphäre. Unterhalb von etwa 200 km Bahnhöhe wird der Strömungswiderstand so groß, dass die Flugkörper zerfallen und ihre einzelnen Teile schmelzen bzw. verdampfen. Nur größere Teile können – analog zu größeren Meteoriten – zur Erdoberfläche herabfallen.
Reibungskraft eines Meteors der Masse 4 g in der Atmosphäre

Im nebenstehenden Bild ist die berechnete Reibungskraft eines winzigen Meteors der Masse 4 g in der Atmosphäre dargestellt. Diese übersteigt die Gewichtskraft um den Faktor 500 und sorgt für eine sehr starke Erwärmung des Meteors. Aus der mittleren Reibungskraft 10 N auf einer Strecke von 30 km kann man die entstehende Thermische Energie abschätzen:

W = Eth = F·s = 10 N · 30000 m = 300 kNm

Nimmt man an, dass davon die Hälfte auf den Meteor übergeht und der Rest auf die Luft, ergibt sich mit

Eth = m·c·T

eine Temperaturerhöhung von etwa 80.000 °C – der Meteor verdampft vollständig.

Das ATV Jules Verne wurde am Ende seiner Mission zum Verglühen in der Erdatmosphäre gebracht.

Die Größe, ab der astronomische Körper (Meteoroide) als Ganzes zur Erdoberfläche gelangen, muss beim Eintritt in die Atmosphäre mehr als etwa 80 Meter betragen, was etwa dem vermuteten Durchmesser des Tunguska-Meteors (Sibirien 1908) entspricht. Dieser ist jedoch in mehrere Teile zerbrochen und bewirkte die weitreichende Zerstörung des Waldes durch seine Druckwelle.

In der Astronautik können auch wesentlich geringere Geschwindigkeiten ab etwa 3 km/s kritisch werden, wenn das Material an seine Wärme- oder Festigkeitsgrenze stößt. Bei den ersten Raketenstarts wurde festgestellt, dass die Luftdichte der Hochatmosphäre etwa siebenmal größer ist, als durch vorangehende Tests mit Höhenraketen zu vermuten war. In etwa 200 km Bahnhöhe konnten daher unerwartete Erhitzungen an die 1000 °C auftreten.

Bei interplanetaren Raumsonden, die in die Atmosphäre eines Himmelskörpers eintauchen (Abstieg oder Landung), kann der Energieabbau – also die Verringerung der Geschwindigkeit – durch die Reibungswärme des Luftwiderstandes erfolgen, wobei eine kontrollierte Erhitzung von über 2000 °C technisch möglich ist (z. B. geplante Atmosphärenbremsung oder Atmosphäreneinfang an einem Mond oder Planeten mit Atmosphäre).

Siehe auch

Siehe auch alternativ

Einzelnachweise

  1. ↑ Space Shuttle Columbia disaster in der englischsprachigen Wikipedia

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Jules Verne Automated Transfer Vehicle re-enters Earth's atmosphere.jpg
After completing its mission to re-supply the International Space Station, the European Space Agency's Jules Verne Automated Transfer Vehicle (ATV) entered the Earth's atmosphere, where researchers captured images of its fiery end.

In the early morning hours of September 29, 2008, the ATV entered the atmosphere above an uninhabited section of the Pacific Ocean, southwest of Tahiti. Researchers captured visible, infrared, ultraviolet and spectroscopic data during the re-entry. NASA's primary goal of the airborne project was to study the spacecraft's re-entry and compare it to meteor fragmentation.

The image was taken from high-definition video footage captured during the mission.
Meteor Reibungskraft.gif
Reibungskraft eines Meteors in der Atmosphäre