Frage von BxxnxMxjx, 55

Keplersche Gesetz,Rotation, runde Planeten?

Hi! Kann mir jemand bitte erklären warum Planeten rund sind und was das mit dem keplerschen Gesetz und Newton zu tun hat? Aber bitte einfach erklären... Danke schnonmal im vorraus! LG

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von NutzlosAlpha, 30

Hallo!

Kann mir jemand bitte erklären warum Planeten rund sind

Dazu solltest du zunächst wissen, dass sowohl Materie als auch Energie, bestrebt sind, den niedrigstmöglichen Energiezustand einzunehmen. Aus demselben Grund kühlt beispielsweise ein glühendes Stück Metall ab - es kann Energie in Form thermischer Strahlung abgeben und hat anschließend eine geringere Gesamtenergie als zuvor.

Was nun die Planeten angeht, so sind sie, wie auch alle anderen Dinge bestrebt, einen möglichst niedrigen energetischen Zustand einzunehmen, dessen Form die Kugel darstellt. Warum ist das so? Nun, bei der Formung von Planeten sind maßgeblich zwei Kräfte am Werk: die Gravitation, auch Schwerkraft genannt, und der Elektromagnetismus.

Die Schwerkraft zieht, wie der Name schon andeutet, die Materie zum Zentrum hin, in diesem Fall ist das der Planet. Deswegen fallen Dinge nach unten: Im Gravitationsfeld besitzt ein Körper potentielle Energie, die er abgeben kann.

Die Gravitation würde im Prinzip bewirken, dass alles auf Punktgröße zusammenschrumpft; da dies nicht passiert, muss es eine zweite Kraft geben, die dem entgegenwirkt. Dies ist die elektromagnetische Kraft. Da gliechnamige Ladungen sich abstoßen und die Hülle von Atomen aus Elektronen besteht, die eben alle die gleiche Ladung besitzen, kann die Materie nicht beliebig zusammenschrumpfen.

Tatsächlich ist dies aber nur ein Teilaspekt, denn die Teilchen bringen auf quantenmechanischer Ebene einen Gegendruck auf, wenn man sie dazu zwingt, den gleichen Zustand einzunehmen.

Was hat das nun mit Planeten und ihrer Form zu tun? Angenommen, du hättest einen würfelförmigen Planeten, dann wären die Atome an den Kanten und Ecken weiter vom Zentrum entfernt als an den Seiten und hätten folglich auch eine größere potentielle Energie. Da sie nicht beliebig nach innen wandern können, fließt die Materie zu den Seiten ab, da diese näher am Zentrum sind und folglich weniger potentielle Energie haben.

Das geht solange, bis das Ding annähernd kugelförmig ist, denn bei einer Kugel sind alle Punkte auf der Oberfläche gleich weit vom Zentrum entfernt. Übrigens können Berge aus demselben Grund nicht beliebig wachsen - irgendwann könnten sie ihre eigene Last nicht mehr tragen und das Material würden absinken oder wegrutschen.

Kleinere Objekte müssen übrigens nicht zwangsläufig kugelförmig werden, weil die Stärke der elektromagnetischen Kraft hier die Stärke der Gravitation übersteigt. Ebenfalls führt

Rotation

zu einer Abplattung, weil hier die Materie nach außen beschleunigt wird und der energetisch günstigste Zustand nicht mehr die Kugel, sodern das sogenannte Ellipsoid ist. Das ist im Grunde eine abgeflachte Kugel.

Der Ursprung der Rotation liegt in einer quantenmechanischen Eigenschaft, dem sogenannten Spin. Dies ist eine inherente (d.h. grundlegend innewohnende) Eigenschaft von Materie, so wie beispielsweise Masse oder elektrische Ladung.

Die Rotation eines Objekts um die eigene Achse ist die Kombination der Spins von allen Teilchen, aus denen das Objekt zusammengesetzt ist. Mit anderen Worten heißt das, die Stärke und Geschwindigkeit mit der sich ein Körper dreht hängt davon ab, wieviele Teilchen vorhanden sind, und wie (d.h. in welche Richtung) sie ausgerichtet sind. Je gleichförmiger sie ausgerichtet sind, desto schneller rotiert der Planet. Umgekehrt sinkt die Rotationsgeschwindigkeit, wenn die Teilchen kreuz- und quer ausgerichtet sind.

Bei der Rotation um ein anderes Objekt, beispielsweise einen Stern wie die Sonne wirkt wiederum die Gravitation. Du erinnerst dich: Objekte fallen aufeinander zu, weil sie dadurch potentielle Energie verlieren können. In diesem Falle kommt noch eine Bewegungskomponente zur Seite hinzu: statt schnurstracks aufeinander zuzufallen, bis der Planet auf der Sonne aufschlägt, bewegen sich sowohl Sonne als auch Planet zur Seite, verfehlen also einander.

Statt einer Kollision schwenken als Sonne und Planet in eine Umlaufbaahn um ein gemeinsames Schwerezentrum. Die geringstmögliche Energiezustand ist erreicht, da keine weiteren Kräfte wirken, die eine weitere Abnhame zulassen. Die Rotation kann also praktisch unbegrenzt weiter.

Johannes Kepler war der erste, der die zugrundeliegenden Gesetzmäßigkeiten der Planetenbewegung erkannte und mathematisch ausformulieren konnte. Deswegen heißen diese Gesetze heute keplersche Gesetze. Newton wiedrum war der erste der erkannte, dass die Kraft, die der Bewegung der Planeten zufrunde liegt dieselbe ist, die dafür sorgt, dass Dinge nach unten fallen - nämlich die Gravitation.

Wenn du nähere Informationen zu einem bestimmten Sachverhalt brauchst, schreib einen Kommentar - es gibt viele gute Videos und Artikel, die ich dir verlinken kann.

LG, NA

Kommentar von BOZZZZ ,

Da sich sonst noch keiner zu deiner Antwort geäußert hat...Daumen hoch, das hast du richtig gut erklärt!

Kommentar von NutzlosAlpha ,

Dankeschön!

Kommentar von NutzlosAlpha ,

Danke für den Stern!

Antwort
von Roderic, 31

Hat es nicht.

Das Planeten rund sind, liegt daran, daß ihre Massen ein

hydrostatisches Gleichgewicht

im eigenen Schwerefeld einnehmen.

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