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Leonids 1999 / Leoniden 1999

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Contents:
General information on the Leonids
Leonids 1999 and suitable locations
How the Earth passes the stream
 Inhalt:
Allgemeines zu den Leoniden
Leoniden 1999 - neue Prognosen
Mögliche Effekte der Leoniden
AKM Expeditionen
Welche Beobachtungen lohnen sich?
Leoniden-Wetter 17./18.11.1999

Leoniden-Sturm über Nordamerika am 12./13. November 1833. Die "verbogenen Spuren" beziehen sich auf die Meteorschweife, die ihre Gestalt durch Winde in der Hochatmosphäre rasch verändern.
Leonid meteor storm on November 12/13, 1833 over North America. The funny trails refer to the shapes of persistent meteor trains which are rapidly disturbed by high atmosphere winds.		 Leoniden 1966 - der letzte große Auftritt des Stromes. Visuelle Spitzenwerte: 40 Leoniden pro Sekunde. Das Foto von A.S. Murrell am New Mexico State University Observatory wurde etwa 10 Minuten belichtet.
The last great appearance of the Leonids in 1966. Visual observers reported up to 4o meteors per second. This photographic image was exposed for about 10 minutes (A.S. Murrell, New Mexico State University Observatory.


Leonids and satellites (press release from CRESTech) / Leoniden gefährden Satelliten (CRESTech Presseerklärung)


Informationen in deutscher Sprache

General Information

The Leonids are famous for the large meteor displays which accompany the return to perihelion of the parent comet, 55P/Tempel-Tuttle, every 33 years. The meteor storms are among the strongest recorded (Kresak, 1993). Indeed, almost half of all meteor storms reported during the last 1000 years are associated with the Leonids (Beech et al., 1995).
The particle density of the Leonids is highly variable along the cometary orbit. Hence the rates vary considerably from year to year near the comet's perihelion passages. Recent numerical modelling of the stream has explained some of the more basic features of the Leonids (cf. Wu and Williams, 1993; Brown and Jones, 1996).
The study of such meteoroid streams is also important from a practical standpoint, in view of the suggestion that satellites orbiting the Earth could be at risk from Leonid storms in 1998 and 1999.
On April 27-28, 1998 a conference about the possible threat caused by the expected Leonid storms in 1998 and 1999 took place in Manhattan Beach, CA, USA. Some statements and papers are given here. A follow-up meeting took place in 1999.
A summary of possible satellite effects is published by Ron Cowen of ScienceNewsOnline.

Leonids 1999

In 1999, the Leonids are expected to produce another great meteor shower. Although the estimates are more conservative after the 1998 return, the predictions for peak rates are of the order of 1000 per hour. The peak time is expected to be 1999 Nov 18, 02:30 UT, which is slightly after the nodal passage as observed at previous returns. (More details about the current predictions are given at Rainer Arlt's page.) This time is very favourable for all European locations, but the usual weather pattern will probably require an expedition as well. There are very few regions which tend to have better weather conditions. Analyses of weather data hint on the Mediterranean region, expecially the east (Israel, Jordan, Egypt) and North Africa (e.g. Marocco). The Canary Islands are also considered by some groups. Seen the predicted peak time, the eastern locations seem to be too far east: the morning twilight starts shortly after the peak. At the Canaries, on the other hand, the radiant is quite low in the sky at 02:30 UT. It is clear that a further southern location has a shorter observing window. So it could be an alternative to check the weather situation just a few days before the maximum and make a last minute decision for the observing site. Generally, a northern location provides a longer observing window. Germany is - astronomically - well placed, and also Scandinavia is at a favourable longitude. More weather related information will be added here soon.
Although peak rates comparable to the 1966 event are no longer expected, the 1999 return will probably be a challenge to visual meteor observers. In fact it will be quite difficult to obtain reliable activity data from visual counts. It is still not yet clear how to judge about the 1966 visual counts. A calibration of those data by imitating the 1966 method may provide us with more reliable ZHRs of the last Leonid return as well. Their method then was simply "estimate the number of meteors visible when looking at the sky for one second". This method can be simulated by the Meteor storm simulation software written by Sirko Molau, based on an idea of Hartwig Lüthen.

The 1999 Leonid peak on November 18, 02h UT can be observed from European locations, but the usual weather pattern will probably require an expedition as well.

All recent returns showed a short-lived peak mainly consisting of faint meteors. This is the feature which is connected with the freshly released meteoroids. We cannot expect another return of the broad fireball display which made the 1998 Leonids so remarkable.

Recent model calculations of Asher et al. (in MNRAS and WGN 1999) show that the evolution of the Leonid meteoroid stream is determined by the 5:14 resonance of the orbital periods of the meteoroids and Jupiter. So the particle stream consists of regions with relatively stable particle populations for several revolutions instead of a single filament of fresh material released 1 or 2 orbits before the current return. So we can expect the return of various of such filaments in the years until 2006. A list of possible meteor displays is given in WGN no. 2/1999.

The paper The Leonid Meteor Shower: Historical Visual Observations by Peter Brown (Icarus Volume 138, pp. 287-308) also summarizes the results from previous returns of the Leonids.

Hints for the observation of the Leonids 1999.

What kind of observations are useful?

Leonid Links

  • The International Meteor Organization Leonid Page
  • Leonid 99 Storm Page of The Aerospace Corporation
  • Leonid '98 Outburst page
  • Meteor Storm Hazard - Risk Assessment
  • Leonid links of the IMO web page

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    View of the Earth as seen by a Leonid particle a before burning in the atmosphere at the maximum of the activity and 1999.
    So sieht ein Leoniden-Teilchen die Erde zur Zeit des erwarteten Maximums der Aktivität kurz vor dem Aufglühen.
    (From the Leonid Storm Reporting Page)

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    Leoniden: Allgemeine Informationen

    Die Leoniden sind für ihre im Abstand von 33 Jahren auftretenden großen Meteorregen bekannt. Nach einer sehr interessanten Erscheinung im November 1998 wird in der Nacht zum 18. November 1999 mit einem erneuten starken Auftreten der Leoniden gerechnet. Das außergewöhnliche Feuerkugel-Maximum in der Nacht 16.-17. November 1998 hat nichts mit dem Peak zu tun, das von den "frischesten" Teilchen hervorgerufen wird, die sich auch am dichtesten an der Kometenbahn befinden. Diese Feuerkugel-Komponente geht vorrangig auf Teilchen zurück, die aus dem Kometen 55P/empel-Tuttle in der Nähe seines Periheldurchganges im Jahre 1333 (!) freigesetzt wurden. Diese Meteoroide befanden sich in einer solchen Position, dass sie nie stärkeren Bahnstörungen durch Jupiter unterlagen: 5 ihrer Umläufe entsprechen 14 Runden des Jupiter, so dass Teilchen in diesem Bereich durch gravitative Effekte zusammengehalten werden. Es sind solche Meteoroide, die sich von vornherein relativ nahe an der Kometenbahn befanden. (Der Komet ist seinerseits auch in einer 5:14-Resonanz mit Jupiter.) Größere Teilchen erhalten weniger Impuls beim Freisetzen aus dem Kometen und bleiben so näher an der Resonanzstelle. Kleine Teilchen entfernen sich schneller und unterliegen auch anderen Störungen. Daher hatte der "Staub-Schwarm" in der Nacht 16./17. November 1998 fast nur helle Meteore zu bieten. An der als Maximum genannten Position am 17. November gegen 20h UT befand sich "jüngeres" Material - jedoch mit weitaus geringerer Dichte als vorab erwartet. Womit also kann man nach diesen neuen Erkenntnissen in der Nacht 17./18. November 1999 rechnen?

    Leoniden 1999

    Die Überraschungen von 1998 veranlassten neue Rechnungen. Insbesondere Asher und McNaught gelang es, die Erscheinungen der Leoniden in den vergangenen Jahrhunderten in ihrem zeitlichen Auftreten und ihrer Intensität zu modellieren. Ihre Prognose für 1999: Das Maximum wird in der Nacht 17./18. November um 2h08m UT = 3h08m MEZ auftreten. Hauptsächlich werden wir auf Teilchen treffen, die 1899 aus dem Kometen frei kamen.
    Dieser Zeitpunkt des 1999er Maximums liegt für die europäischen Beobachter sehr günstig. Genauer ist das     auf Rainer Arlts Webseite dargestellt (Text englisch). Da braucht man dann "nur noch" klaren Himmel. Und genau da liegt für fast alle Bereiche Europas das Problem. Es gibt statistisch kaum einen "sicheren Ort". Natürlich ist der Mittelmeerraum wolkenärmer, doch zeigen die verfügbaren Daten sowie vorangegangene Reisen, dass z.B. Zypern, Spanien, Italien in dieser Jahreszeit auch unter dichten Wolken liegen können. Statistisch besser sind Israel, Jordanien und Ägypten in östlicher Richtung sowie Tunesien, Algerien, Marokko und die Kanaren in westlicher Richtung. Generell ist zu beachten, dass das "Beobachtungsfenster" - die Zeit zwischen Aufgang des Leoniden-Radianten und dem Einsetzen der Morgendämmerung nach Süden hin immer kürzer wird. Auf den Kanaren kommt hinzu, dass der Radiant zum erwarteten Maximum noch tief am Himmel steht (nur etwa 10 Prozent der Rate sichtbar) und auch der Mond noch nicht untergegangen ist (Himmelsaufhellung).
    Astronomisch gesehen ist Deutschland optimal gelegen! So ist eine Last-Minute-Entscheidung die günstige Alternative zu einer Vorab-Festlegung des Zielgebietes. Auch wenn die Temperatur in nördlicheren Gefilden vielleicht nicht jedermanns Geschmack ist: Skandinavien ist ebenfalls ein günstiges Gebiet für die Leoniden 1999 - mit einem noch breiteren Beobachtungsfenster als im mitteleren und besonders im südlichen Europa. Und die Teilnehmer an der ALEX '98 haben Erfahrungen bis unter -30oC sammeln können...
    Einige AKM-Mitglieder haben seit Mitte Oktober ein "Trainingsprogramm" begonnen: Zweimal wöchentlich wird ein Beobachtungsort für 3 Nächte im voraus aus den verfügbaren Wetterdaten prognostiziert - und dann per Stationsmeldungen und Satellitenbild kontrolliert. Bisher (10.11.) war die Trefferquote recht gut. Es wird immer dann schwierig, wenn die Geschwindigkeit einer Wetterentwicklung unsicher ist...
    In unseren mitteleuropäischen Breiten kann frühestens eine Stunde vor Mitternacht mit dem Beobachten begonnen werden. Erst dann erscheint der Radiant der Leoniden am der Horizont, und auch erst dann sind Meteore des Stromes sichtbar! Bis dahin stört ohnehin der zunehmende Mond merklich. Bei tiefem Radiantenstand sind nur wenige Meteore tatsächlich zu sehen. (Als Beispiel: h(Rad)=10o -> etwa 15% der Rate beobachtbar; also bei einer Rate von 200 sind gerade 30 pro Stunde wirklich zu sehen.)
    Schwerpunkte werden auch 1999 wieder optische Beobachtungen sein, die sowohl visuell als auch fotografisch und per Video erfolgen. Dabei sollten die Video-Daten eine zuverlässige Aussage über die tatsächliche Meteorzahl (und damit Teilchendichte) liefern. Sie sind somit der Referenz-Datensatz für weitere Auswertungen. Tests mit Simulationen von hohen Meteorraten auf dem PC lieferten recht interessante Ergebnisse. Dazu wurde von Sirko Molau ein Meteorsturm-Programm - ursprünglich von Hartwig Lüthen - entwickelt, das eine Reihe von Tests erlaubt. Zumindest scheint es danach in vernünftigem Maße möglich, Raten von einigen bis einigen -zig Meteoren pro Sekunde zu schätzen. Interessanterweise werden die Raten eher unter- als überschätzt

    Mögliche Auswirkungen des dichten Leonidenstromes

    Am 27. und 28. April 1998 fand in Manhattan Beach, CA, USA, eine     Konferenz zum Thema "Gefahren für Satelliten durch die Leonidenstürme" statt. Während bei dem außerordentlich dichten Teilchenstrom der Leoniden 1966 nur wenige Satelliten im Orbit waren, sind jetzt über 500 z.T. komplizierte und große Satelliten im Einsatz. Da die Leoniden-Teilchen mit 71 km/s in Erdnähe gelangen, können selbst verhätnismäßig kleine Partikel Schäden verursachen. Allerdings werden die Effekte weniger in Form von "Löchern" durch direkte Treffer erwartet, als vielmehr durch die Ausbildung eines Plasmas in der unmittelbaren Umgebung der Satelliten. Eine Aufladung könnte für den Ausfall empfindlicher elektronischer Komponenten sorgen. Vorsichtshalber werden die Kontrollzentren der Satellitenbetreiber besetzt sein, um kurzfristig aufgrund aktueller Daten Lageänderungen oder Abschaltungen vorzunehmen.
    Bereits bei den Perseiden 1993 war der Start eines Shuttle vorsichtshalber verschoben worden. Der Ausfall eines Olympus-Satelliten im August 1993 - genau beim Durchgang der Erde durch die Bahnebene des Kometen 109P/Swift-Tuttle - stellte sich ebenfalls als Störung der Elektronik heraus. Dieser Satellit war gerade zuvor wieder reaktiviert worden.
    Übrigens ist die SOHO Sonnenforschungssonde hochgradig gefährdet. Es ergeben sich ziemliche Parallelen zum eben erwähnten Olympus. SOHO ist ebenso fast verloren gewesen und konnte schrittweise wieder aktiviert werden. SOHO befindet sich im Bereich des sogenannten L1-Librationspunktes, etwa 1.26 Millionen Kilometer innerhalb der Erdbahn. Die Bahn des Kometen 55P/Tempel-Tuttle verläuft aber gerade 1.20 Millionen Kilometer innerhalb der Erdbahn. Dadurch wird die SOHO-Sonde durch den dichtesten Abschnitt des Leoniden-Teilchenstromes hindurchgehen und für einige Stunden einem besonders hohen Risiko ausgesetzt sein.

    AKM-Leoniden Expeditionen 1999 - "ALEX 99"

    Erste Absprachen zum Programm wurden auf dem AKM-Seminar 1999 getroffen. Danach erhebt sich die Frage: "Wieviele ALEX 99 wird es geben?" Der aktuelle Stand:

    Ein wenig statistisches zur Wolkenverteilung im Herbst:



    Wahrscheinlichkeit der Wolkenbedeckung in potentiellen Leoniden-Beobachtungsgebieten (nach: I.A.Lund et al., Atlas of Cloud-Free Line-of-Sight Probabilities, Part 4: Europe; Part 5: North Africa and the Middle East. Air Force Geophysics Lab., 1978 bzw. 1979). Die Angaben sind Monatsmittel des Monats Oktober. (Die Publikation enthät nur Oktober als Herbstmonat.) Die Cloud-Free Line-of-Sight Probabilities geben die Wahrscheinlichkeit an, dass ein Sehstrahl in 10 Grad Höhe nicht durch Wolken getrübt wird. Das entspricht praktisch einem fast wolkenlosen Himmel (nicht nur Transparenz in Zenitnähe). Weitere Karten im genannten Atlas zeigen die entsprechenden Wahrscheinlichkeiten für einen Sehstrahl in 30 bzw. 90 Grad Höhe, d.h. einem Himmel mit eingeschränkter Sicht (Dunst, Wolken in den unteren Winkelbereichen). Die Verteilung unterscheidet sich jedoch nicht merklich von den hier gezeigten Ausschnitten.



    Danach wären Teile des Mittelmeerraumes bevorzugt, besonders Südwestspanien (Sevilla), Sizilien, die türkische Küste der Ägäis, Ägypten sowie die Saharabereiche in Libyen und Algerien und schließlich die afrikanische Küste südlich der Kanaren.



    Mittel- und Nordeuropa schneiden erwartungsgemäß schlecht ab, mit z.T. starken regionalen Unterschieden (Alpen und Mittelgebirge). Dabei ist zu beachten, daß es noch weit kleinräumigere Effekte gibt, die in solcher Karte nicht erkennbar sind, oft stark von der Wetterlage abhängen und meist nur "vor Ort" bekannt sind.

    Um zu einer Entscheidungshilfe für die Leonidenbeobachtung im November 1999 zu gelangen, habe ich mir die Wetterkarten Europas für die Nacht 17./18.11. aus den Jahren von 1950 bis 1998 (49 Jahre) herausgesucht. Diese enthält die Lage der Fronten und die Bewölkung für 00 h UT. Daraus habe ich eine zugegebenermaßen grobe Statistik für die Nacht 17./18.11. (Nov. 18, 00 h UT) abgeleitet. Da es im wesentlichen um die Auswahl eines Gebietes geht, wurde lediglich unterschieden in:
    - wolkenfreies Gebiet
    - wolkenarmer Ort im Bereich auffindbar ("brauchbar")
    - Beobachtung (weitgehend) ausgeschlossen
    Das Ergebnis der 49 Jahre (Prozentzahlen gerundet) sieht folgendermaßen aus: Dabei sind, wie schon erwähnt, lokale Effekte und kurzzeitige Lücken weggelassen, da sie aus den Karten praktisch nicht oder nicht vollständig ersichtlich sind. Das ist mit dem Bild aus den oben gezeigten Karten in guter Übereinstimmung. Der andere Gesichtspunkt betrifft die Möglichkeit, sich bei ungünstigen Bedingungen zuverlässige Wetterinformationen zu verschaffen und problemlos einige 100 km weiterfahren zu können. Die Wetterdaten sollten heute kein Problem mehr darstellen. Über den zweiten Punkt sollte man sich vorab Informationen einholen.



    Welche Beobachtungen lohnen sich?




    Hinweise zur Beobachtung der Leoniden, insbesondere bei stark erhöhter Aktivität (in Englisch).
    Leoniden-Vorhersagen 1999 (in Englisch).




    Leoniden-Links

  • The International Meteor Organization Leonid Page (englisch)
  • erweiterter Beitrag aus Skyweek von Daniel Fischer
  • Leonid 99 Storm Page of The Aerospace Corporation (englisch)
  • Leonid '98 Outburst page (englisch)
  • Meteor Storm Hazard - Risk Assessment (englisch)
  • Leoniden Links der IMO-WebSeite

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