Warum fällt der Mond[1] nicht auf die Erde[2]?
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Spike Teleskop Observer Array STOA II Warum fällt der Mond nicht auf die Erde? Spike Erde, Sim 4 Kapitel 7 von 12 Warum fällt der Mond [1] nicht auf die Erde [2]? Hast du dich schon mal gefragt, warum der Mond nicht auf die Erde fällt? Schließlich fällt doch alles runter! Egal was wir hoch werfen, es fällt wieder runter. Eine Wasserfontäne spritzt hoch und fällt wieder runter. Und tatsächlich ist es eine häufig gestellte Frage: „Warum fällt der Mond nicht auf die Erde?“ Da müssen wir mal drüber reThema 43 den. Unser Trabant, der uns seit 4,5 Milliardenjahren umkreist, der für Ebbe und Flut verantwortlich ist, und der uns besonders fasziniert, mit seiner völlig zerbröckelten Oberfläche. Ich habe hier mal ein Bild rausgesucht, was die Erde zeigt, wenn sie am Horizont des Mondes auf geht. Und tatsächlich ist es so, das der Mond gar nicht aufgeht. Warum ist das so? Naja, weil sich der Mond im Verhältnis zu seiner Erdumrundung nicht dreht. ner gebundenen Rotation[3]. Der Mond dreht sich genau einmal um sich selbst, während er sich einmal um die Erde dreht, was dazu führt, das er uns immer die selbe Er zeigt der Erde immer die Seite zeigt. gleiche Seite, er scheint sich nicht zu drehen, er hat seine Und da er sich scheinbar nicht Umdrehung der Erde ange- dreht, kann die Erde auch passt, sich synchronisiert, wie nicht aufgehen. man sagt. Der Mond ist in ei- HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Erde http://soloton.selfhost.eu Seite 1 von 7 Spike Teleskop Observer Array STOA II Das hängt nun damit zusammen, dass die beiden Himmelskörper Erde und Mond sehr starke Kräfte aufeinander ausüben, nämlich die sogenannte Schwerkraft, die Gravitation[4]. Genau die gleiche Kraft die uns auf dem Boden hält, die uns morgens nicht aus dem Bett kommen lässt und die uns Schwierigkeiten macht, wenn wir auf der Waage stehen. Die normale Schwerkraft. Aber sie ist nun mal da und eine Naturkonstante, also wegdiskutieren iss nicht. Warum fällt der Mond nicht auf die Erde? her glaubte, die Schwerkraft eines Körpers hänge mit seiner Geschwindigkeit zusammen. Bis ins 17´te Jahrhundert dachte man, Kräfte wären notwendig, um eine Bewegung überhaupt aufrecht erhalten zu können. So hatte es [5] Aristoteles in seinem Aristotelismus[6] erklärt. Und immer wenn man einen Körper bewegen will, muss man gegen Reibung und Luftwiederstand und alle dem eine Kraft aufwenden. Man konnte sich gar nicht vorstellen, das es Kräfte gibt, die überhaupt nichts mit der Aufrechterhaltung zu tun haben. Es gibt ja diese herrliche Geschichte, das Newton[7], als ihm ein Apfel auf den Kopf fiel, plötzlich die Gravitationstheorie[8] offenbar wurde. Kettenkarussell. Dinge die sich im Kreis bewegen wollen nach außen. Soweit so gut. Mond und Erde haben Massen, und ziehen sich an. Dann müsste der Mond doch runter fallen, oder nicht? Wir haben das selbe Kräfteverhältnis zwischen Erde und Sonne. Aus dem gleichen Grund ist unser Anstand zur Sonne auch immer gleich, die Kräfte sind aufgehoben. So ist es bei allen Himmelskörpern, die nicht irgendwann ineinander verschmelzen oder sich von einander wegbewegen, je nachdem welche Kraft überwiegt. Und eben genau zwischen diesen beiden Kräften, der ZentriIm wesentlichen stelle er fest, fugalkraft, die nach außen das sich 2 Körper entspre- zieht, und der Schwerkraft die chend ihrer Masse und ihres nach innen zieht herrscht ein Abstandes einander anziehen. Gleichgewicht. Nein, weil sich der Mond auch um die Erde bewegt. Und zwar im Kreis, und daraus erDann kam Newton und hat die gibt sich eine Fliehkraft. Dieses Missverständnis hängt Schwerkraft erfunden! damit zusammen, das man früDas war die Sache mit dem Thema 43 Spike Erde, Sim 4 Kapitel 7 von 12 HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Erde http://soloton.selfhost.eu Seite 2 von 7 Spike Teleskop Observer Array STOA II Man spricht bei Himmelskörpern die sich um einen Planeten oder einen Stern bewegen immer von einer kraftfreien Bewegung. Das bedeutet, dass der Mond, in unserem Fall, sich ohne irgendwelche Reibung um die Erde dreht. Das können wir hier auf der Erde gar nicht nachstellen, weil hier die Schwerkraft ja immer da ist. Es kann nur an einem Ort sein, wo es keine Reibung oder andere Widerstände gibt Und das ist nur im Weltraum der Fall. Würde sich beispielsweise ein Raumschiff mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit im All weiter bewegen, würde man das innen gar nicht merken. Erst die Änderung der Thema 43 Warum fällt der Mond nicht auf die Erde? Richtung, also die Zentrifugalkraft, oder ein beschleunigen oder abbremsen des Raumschiffes, würde spürbar sein. Und der Mond ist nun vom Schwerefeld der Erde eingefangen und deshalb drehen sich beide umeinander. Der Rotationsmittelpunkt ist dabei fast außerhalb der Erde. Zur Bahn des Mondes[11] gibt es viele Faktoren zu berücksichtigen, denn er steht ja ebenfalls unter dem Einfluss der Sonne und allen anderen Planeten. Das im Detail auszurechnen ist gar nicht einfach. Hier auf dem Bild sieht man am Hintergrund zwar, wie schnell die Voyager unterwegs ist, nur drinnen würde man nichts davon merken. Erst die Änderung des Kurses oder der Geschwindigkeit, würde spürbar sein. Jaja, ich weiß, die haben Trägheitsdämpfer. hahahaha Und weil dieser Einfluss so groß ist, und sich die Erde Also immer wenn ich eine Be- schneller dreht als der Mond wegung im All ändern will, um sie herum, gibt es die muss ich eine Kraft aufwen- Gezeiten[12], Ebbe und Flut. den, weil der Körper träge ist. Weil sich die Flüssigkeiten naDie sogenannte Masseträg- türlich viel schneller der Anheit[10]. ziehungskraft anpassen können, als der feste Erdkörper HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Erde http://soloton.selfhost.eu Spike Erde, Sim 4 Kapitel 7 von 12 selber. So ist also das Verhältnis zwischen Erde und Mond definiert. Aber... Alle anderen Himmelskörper tun das gleiche. Nur ist der Einfluss hier auf der Erde nicht mehr spürbar, weil die Gravitation, die Schwerkraft um das Quadrat zum Abstand abnimmt. Also je weiter was weg ist, desto weniger zieht es an. Nur noch mal, das man sich das vorstellen kann. Wir haben als Beispiel 2 gleichgroße Körper, die sich umkreisen. Sagen wir mit Seite 3 von 7 Spike Teleskop Observer Array STOA II einen Abstand von 2 Km. Verdoppele ich den Abstand, so nimmt die Schwerkraft um den Faktor 4 ab. Weil 2 * 2 = 4. Diese Naturkonstante, diese Verhalten der Himmelskörper zueinander hat sich in den Anfängen des Universums vor nicht ganz 14 Milliarden Jahren gebildet und ist im ganzen Universum[13] die Selbe. [8] Die Kraft der Gravitation ist immer abhängig von der Masse eines Körpers und dem Abstand zu einem anderen. Warum fällt der Mond nicht auf die Erde? in unserem Sonnensystem, ist Weiter draußen ist dann die sie derart dominant, das die Andromeda[21] Galaxie. Sie anderen nur folgen können. unterliegt mit ihrer Schwerkraft, dem Schwerfeld der Lo[16] In der Milchstraße unterlie- kalen Gruppe. gen alle Sterne dem Schwerkraftfeld[17] der Milchstraßen- Unsere Lokale Gruppe[22] verzentrums[18]. Außerordentlich hält sich intern genau so wie viele Sterne sind dort auf sehr das Verhältnis Erde-Mond. Es engem Raum zusammen und, ist überall die gleichen Kraft soweit wir wissen, ist dort ein die alles zusammen hält, die Schwarzes Loch[19]. Die Sterne Schwerkraft. Und es geht noch und das Schwarze Loch ge- weiter. meinsam halten die Milchstraße zusammen. Unsere Lokale Gruppe hat nach 54 Millionen Lichtjahren Und es geht noch weiter. den Jede Galaxie hat ihre BegleiDer Mond zieht ganz gewaltig ter. Bei uns sind es die Magelan der Erde und beide sind im lan´schen Wolken[20] zB. Sie Schwerefeld[17] der Sonne[15]. befinden sich im Schwerefeld Mit 99% der Gesamtmasse[14] unserer Milchstraße[16]. Thema 43 Spike Erde, Sim 4 Kapitel 7 von 12 Dazwischen sind noch jede Menge Nachbargalaxien und alle haben eine Schwerkraft und beeinflussen sich gegenseitig. Nun muss man sich vorstellen, das so ein Galaxienhaufen vielleicht 1 Billionen Sonnenmassen an Gravitation mit bringt. Unsere Sonne eben nur eine. Es gibt natürlich auch einzelne Sterne, die viel größer sind als unsere Sonne, WOH G64 als Beispiel, der Größte bisher bekannte Stern mit 22 [23] Virgo-Haufen erreicht, eine Sonnenmassen. Galaxien Gruppe von vielleicht 1600 – 2000 Unsere Sonne, und das ist Galaxien. schon ein Brocken, wäre auf diesem Bild nur ein Punkt. HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Erde http://soloton.selfhost.eu Seite 4 von 7 Spike Teleskop Observer Array STOA II Warum fällt der Mond nicht auf die Erde? Noch einmal, die Schwerkraft Nur in solchen Universen fällt mit dem Radius zum kann es solche Kraftgesetze Quadrat ab. geben. Haben wir 1 Dimension mehr, oder gar 8 DimensioUnd das ist nicht nur bei Him- nen mehr, wie die Stringtheomelskörpern so, sondern auch rie es fordert, dann gehen alle bei dem Verhältnis von Masse Berechnungen die sich bisher Proton zu Masse Elektron. als richtig erwiesen haben zum Auch hier fällt die Kraft um- Teufel. gekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes ab. Schön das könnte doch sein, das es andere Möglichkeiten Oder: Wenn das weiter weg gibt, die ähnlich stabile ist, dann zieht sich das nicht Planeten und Mondbahnen mehr so zusammen. ermöglichen. Und Wissenschaftler haben sich Gedanken gemacht und festgestellt, das es nur in unserem 3 dimensionalen Universum dieses Kraftgesetz geben kann. Nur in einem 3 dimensionalen Universum gilt 1/r². Thema 43 Eine geschlossene Bahn eines Planeten um die Sonne herum und eine ebenso stabile Bahn des Mondes um die Erde herum ist eine elementare Voraussetzung für Leben. Spike Erde, Sim 4 Kapitel 7 von 12 Leben ist demnach nur möglich auf einem Planeten der eine annähernd kreisrunde Bahn hat, um extreme zu vermeiden. So wie bei der Erde und auch Ein Planet der Leben tragen allen anderen Planeten unseres soll, darf sich nicht zu dicht Sonnensystems[25]. der Sonne nähern, dann wird er zu heiß, und er darf sich Stabile Umlaufbahnen wären nicht zu weit weg bewegen, in einem Universum mit mehr dann wird er zu kalt. oder weniger Dimensionen nicht möglich, weil die KraftBei einer geschlossenen Bahn gesetze anders aussehen würbleibt er ungefähr auf dem den. Öhmmm: Nö, kann es nicht! gleichen Abstand. Um einen Stern herum, kann [24] Nur in einem Universum, wo Mit den Keplergleichungen es keine stabilen Umlaufbah1/r² gilt, gibt es Mond- und kann man ausrechnen, wie nen geben, wenn ein Raum Planetenbahnen die so ausse- sich Planeten im 3-Dimensio- mehr Dimensionen hat als hen wie wir sie kennen. nalen Raum bewegen. Länge, Höhe Breite. HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Erde http://soloton.selfhost.eu Seite 5 von 7 Spike Teleskop Observer Array STOA II Warum fällt der Mond nicht auf die Erde? Das ist eine ganz fundamenta- War das eigentlich immer so? le Erkenntnis, die man da gewonnen hat. Tatsächlich zeigt sich, das unserer Sonnensystem auf einem Nur so kann sich der Mond in Messerscharfen Stabilitätsgrad einer stabilen Bahn um die sitzt. Winzige Abweichungen Erde bewegen. davon würde dazu führen, das die Bahnen stark elliptisch wäDer Entwicklung der Compu- ren. Planeten würden sehr weit tersysteme ist es zu verdan- von der Sonne weg geschleuken, das wir heute Berechnun- dert werden um anschließend, gen anstellen können, wie wir nach immenser Beschleunies früher gar nicht konnten. gung, wieder an der Sonne Wir können heute berechnen vorbei zu rauschen. wie die Stabilität der Erde aussähe mit Mond und ohne Das war also ganz entscheiMond. dend, das man entdeckt hat, das unser Sonnensystem auf Seit 4,5 Milliarden Jahren be- eben nur diesen Bahnen funkwegen sich die Planeten um tioniert, und wo anders nicht. die Sonne, und ihre Monde um Das macht unser Sonnensysdie Planeten. tem sehr einzigartig. So etwas findet man nicht so leicht ein Thema 43 Spike Erde, Sim 4 Kapitel 7 von 12 zweites mal. Planeten von außen nach innen gelaufen sind, und die Und noch etwas anderes hat kleineren dichteren Planeten man entdeckt. Im Oktober „aufgefressen“ haben. 1998 haben Physiker herausgefunden, was passieren wür- Sie haben sie vereinnahmt. de, wenn es die Erde und den Denn bei Extrasolaren PlanetMond nicht gäbe. Winzig en sind die Riesen wie Jupiter klein eigentlich die Masse die nicht außen sondern innen. fehlen würde, aber was dabei heraus kam, glich einem Das bedeutet, das unser Armageddon. Sonnensystem, von allen die wir bisher kennen in unserer Venus und Merkur wären der- Milchstraße, ein ganz besonart stark vom Jupiter beein- deres ist. flusst, das es einen der Beiden aus dem Sonnensystem Und wenn du dir das nächste schmeißen würde. mal den Mond anschaust, dann denke mal dran: Und tatsächlich hat man festgestellt, das bei allen Wir leben in einem ganz bePlanetensystemen, die man sonderen Platz im Universum. bisher fand, die großen HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Erde http://soloton.selfhost.eu Seite 6 von 7 Spike Teleskop Observer Array STOA II Quellennachweis [1] Mond https://de.wikipedia.org/wiki/Mond [2] Erde https://de.wikipedia.org/wiki/Erde [3] gebundene Rotation http://de.wikipedia.org/wiki/Gebundene_Rotation [4] Gravitation http://de.wikipedia.org/wiki/Gravitation [5] Aristoteles https://de.wikipedia.org/wiki/Aristoteles [6] Asistotelismus https://de.wikipedia.org/wiki/Aristotelismus [7] Newton http://de.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton [8] Gravitation http://de.wikipedia.org/wiki/Gravitation [9] Gravitationsgesetz http://de.wikipedia.org/wiki/Newtonsches_Gravit ationsgesetz [10] Trägheit http://de.wikipedia.org/wiki/Tr %C3%A4gheit Thema 43 Warum fällt der Mond nicht auf die Erde? Spike Erde, Sim 4 Kapitel 7 von 12 [11] Mondbahn de.wikipedia.org/wiki/Mondbahn http://de.wikipedia.org/wiki/Magellansche_Wolke [12] Gezeiten n http://de.wikipedia.org/wiki/Gezeiten [21] Andromeda Galaxie [13] Universum http://de.wikipedia.org/wiki/Andromedagalaxie http://de.wikipedia.org/wiki/Universum [22] Lokale Gruppe [14] Masse http://de.wikipedia.org/wiki/Masse_ http://de.wikipedia.org/wiki/Lokale_Gruppe %28Physik%29 [23] Virgohaufen [15] Sonne http://de.wikipedia.org/wiki/Sonne http://de.wikipedia.org/wiki/Virgohaufen [16] Milchstraße [24] Keplergleichung http://de.wikipedia.org/wiki/Milchstra%C3%9Fe http://de.wikipedia.org/wiki/Keplerellipse [17] Schwerkraftfeld [25] Sonnensystem http://de.wikipedia.org/wiki/Schwerkraft#Gravitat http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnensystem ionsfeld [26] Warum fällt der Mond nicht auf die Erde? [18] Zentrum der Milchstraße Teil 1 http://www.youtube.com/watch? http://de.wikipedia.org/wiki/Galaktisches_Zentru v=E9HsxVcTp8c&list=PLF2D6BB02EC696B50 m [27] Warum fällt der Mond nicht auf die Erde? [19] Schwarzes Loch Teil 2 http://www.youtube.com/watch? http://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzes_Loch v=etXESEX-hBg&list=PLF2D6BB02EC696B50 [20] Magellansche Wolken HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Erde http://soloton.selfhost.eu Seite 7 von 7
