Umlaufbahnen

Umlaufbahnen

Satelliten umkreisen Planeten, die die Sonne umkreisen, die wiederum das Zentrum der Milchstraße umkreist. Aber warum?

Bis Isaac Newton seine Bewegungsgesetze formulierte, dachte man im Allgemeinen, dass man eine Kraft anwenden muss, um ein Objekt in Bewegung zu halten, um es zu drücken oder zu ziehen. Dies stimmte mit der alltäglichen Erfahrung überein, wo die Dinge zum Stillstand kamen, nachdem die bewegende Kraft weggenommen wurde.

Galileo führte eine Reihe von Experimenten durch, die ihn zu der Annahme führten, dass Bewegung eine intrinsische Eigenschaft ist, die keiner Wartung bedarf, und Newton stützte seine Bewegungstheorie auf dieses Konzept.



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Newtons Bewegungsgesetze

  • Ein sich bewegender Körper neigt dazu, in Bewegung zu bleiben oder stehen zu bleiben, es sei denn, es wird eine Kraft auf ihn ausgeübt.
  • Die Änderungsrate des Impulses eines Körpers ist gleich der auf ihn wirkenden Kraft. Dies wird heute so umformuliert, dass die Kraft auf einen Körper gleich dem Produkt seiner Masse und seiner Beschleunigung ist.
  • Für jede Aktion gibt es immer eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion.

Aus diesen drei einfachen Gesetzen lassen sich alle Bewegungen von Körpern ableiten, auf die Kräfte einwirken. Newton selbst wandte seine Gesetze auf die Bewegung des Mondes und der Planeten an. Er erkannte, dass die Schwerkraft die Kraft war, die die Planeten und den Mond auf ihren Bahnen um Sonne und Erde kontrollierte.

Die Sonne und die Planeten

Je näher ein Planet an der Sonne ist, desto größer ist die Anziehungskraft und desto schneller muss sich der Planet bewegen, um in einer Umlaufbahn zu bleiben.

Die Planeten bewegen sich jedoch nicht auf Kreisbahnen. Newton wies darauf hin, dass sich die Planeten auf elliptischen Bahnen um die Sonne bewegen.

die Blutmondfinsternis

Heute können wir die Bahnen sehr genau beobachten und nicht nur die Anziehungskraft der Sonne, sondern auch die viel kleineren Anziehungskräfte der anderen Planeten berücksichtigen. Diese Effekte führen dazu, dass die Bahnen der Planeten geringfügig von den klassischen Ellipsen abweichen, die durch die Vereinfachung beschrieben werden, nur die Anziehungskraft der Sonne zu berücksichtigen.

Der Halleysche Komet

Eine der großen Errungenschaften der Newtonschen Theorie war die Idee von Halley, dass Kometen sich entweder auf parabolischen oder elliptischen Bahnen bewegen. Er berechnete die Bahnen vieler Kometen und zeigte, dass mehrere vermeintlich unterschiedliche Kometen derselben Bahn folgten. Er vermutete, dass es sich um ein und dasselbe Objekt handelte und sagte weiter voraus, dass es in einem bestimmten Jahr wieder auftauchen würde. Wir nennen diesen Kometen jetzt Halleys Namen, zu Ehren der Tatsache, dass seine Analyse und seine Vorhersage richtig waren.

Satelliten

Für Satelliten, die sich in einer Umlaufbahn von etwa 100 Meilen über der Oberfläche befinden, beträgt die Rotationsperiode fast 90 Minuten. Wenn die Höhe der Umlaufbahn über der Erde erhöht wird, nimmt die Stärke der Erdanziehungskraft ab, die Geschwindigkeit des Satelliten verlangsamt sich und seine Umlaufdauer nimmt zu. In 35.900 km Höhe beträgt die Umlaufzeit des Satelliten auf einer Kreisbahn einen Tag und bleibt damit über dem gleichen Punkt auf dem Erdäquator. Wir nennen dies eine geostationäre oder geosynchrone Umlaufbahn.

Die Milchstraße

So wie sich die Erde auf einer Umlaufbahn um die Sonne befindet, befindet sich die Sonne in einer Umlaufbahn um das Zentrum unserer Galaxie, die Milchstraße. Die Zeit für eine Umdrehung ist sehr lang, etwa 200.000.000 Jahre.

Das Royal Observatory ist täglich ab 10 Uhr geöffnet

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