Frage von PaulaSmiley, 32

Physik Erdsatellit?

Hey Leute, ich habe mal eine Frage und zwar ist es möglich, einem Erdsatteliten eine Bahn zu geben, so dass er in zwei aufeinander folgenden Umläufen Punkte überfliegt, deren Geographische Breiten gleich sind und deren geographische Längen um 20 Grad differieren? Ich würde mich über eure Antworten und Meinungen freuen. LG

Expertenantwort
von Franz1957, Community-Experte für Physik, 10

Ja, das geht.

Was nicht geht, wäre ein Orbit mit 24 * (20°/360°) h Umlaufzeit. Bei wie üblich antriebslosen Satelliten scheidet dieser Orbit aus, da er im Inneren der Erdkugel verliefe. Um diese Umlaufzeit im leeren Raum zu erzielen, wäre eine größere Zentripetalkraft notwendig, als die Schwerkraft allein hergibt, die man daher durch den radial nach unten gerichteten Schub eines permanent eingeschalteten Triebwerks ergänzen müßte. Die dafür anzuliefernden Treibstoffmengen wären enorm (siehe: https://www.gutefrage.net/frage/kuenstliche-schwerkraft-auf-raumstationen).

Ohne weiteres möglich ist ein Orbit mit 24 * (1-20°/360°) h = 22 h 40 min Umlaufzeit. Oder mit 24 * (1+20°/360°) h.


Expertenantwort
von TomRichter, Community-Experte für Physik, 18

Klar geht das.

Aber vielleicht nicht so, wie Du es Dir vorgestellt hast. Dass der Satellit wieder vorbeikommt, nachdem sich die Erde um 20° weitergedreht hat, geht nicht. Siehe die Antwort von ThomasJNewton.

Aber nichts spricht gegen Umlaufbahnen über die Pole in größerer Höhe mit entsprechend längerer Umlaufdauer dergestalt, dass sich während eines Umlaufs die Erde um 340° oder um 380° weitergedreht hat. Oder allgemein um

(+20° + n * 360°)   oder  (-20° + n * 360°)

mit n > 0

Kommentar von Viktor1 ,
Aber vielleicht nicht so, wie Du es Dir 
vorgestellt hast

Seine Vorstellung - "deren geographische Längen um 20 Grad differieren?"
Nichts anderes.
Andere (einschränkende) "Vorstellungen" wurden nur von anderen hier eingebracht.


Kommentar von TomRichter ,

Aus obigen Gleichungen ergeben sich zwei Reihen Umlaufzeiten von (gerundet)

T = (n * 24 ± 4/3)h

Jetzt überquert der Satellit aber pro Umlauf zweimal eine gegebene Breite. Nehmen wir der Einfachheit an, es handle sich um 45°N, dann überquert er diesen Breitenkeis erneut nach T, aber auch (jetzt in der anderen Hälfte seiner Umrundung) nach 3/4 * T oder (wenn er Richtung Norden fliegt) nach 1/4 T

Dass der Punkt in der nächsten Umrundung überflogen wird, gilt somit auch bei:

7/4 * T = (n * 24 ± 4/3)h

5/4 * T = (n * 24 ± 4/3)h

Der Faktor vor dem T ist abhängig davon, wie weit der gewünschte Breitenkreis vom Äquator entfernt ist.

Antwort
von PhotonX, 32

Wenn die Bahn ein Großkreis durch die Pole ist, dann muss ja nur die Periodendauer 24h*(n+20/360) für irgendein ganzes n sein. Aus der Periodendauer kann man auf die Winkelgeschwindigkeit und aus ihr wiederum auf die Höhe schließen. Dann kriegt man für jedes n die passende Höhe.

Antwort
von Viktor1, 17

Ja, dies ist möglich.
Umläufe
in einer Höhe von 40591 km über Erdmittelpunkt in 81376 sec oder
in einer Höhe von 43715 km über Erdmittelpunkt in 90949 sec
Der erste Umlauf trifft 20 Längengrade vor dem "Startpunkt", der zweite entsprechend hinter dem Startpunkt den Breitengrad.
Es sind noch weitere Umläufe denkbar - doch dies dürfte mal reichen.

Kommentar von ThomasJNewton ,

Ich kommentieren das mal an dieser Stelle, weil du mich am heftigsten kritisiert hast.

Ich habe vielleicht etwas zu streng die Erde in den Mittelpunkt der Betrachtungen gestellt.
Und da ist es m.W. nach wie vor unmöglich, dass ein Satellit die Erde ein- oder überholt.
Diese Sichtweise war aber in der Frage vorgegeben, jedenfalls für mich.

Allerdings kann sich die Erde unter einem Saltelliten so drehen, das das Gewünschte rauskommt.

Nerd halt.

Kommentar von Viktor1 ,
Und da ist es m.W. nach wie vor unmöglich, 
dass ein Satellit die Erde ein- oder überholt.

Wie meinst du das ?
Im Umlauf kann ein Satellit die Erddrehung sehr wohl überholen.
Außerdem gibt es zwischen polarem und äquatoralem Umlauf unzählige Möglichkeiten der Bahngestaltung.
Ich habe mir jetzt noch keine Gedanken gemacht, ob da auch  "erdnahere" Bahnen denkbar sind, welche der Frage genügen.

Diese Sichtweise war aber in der Frage 
vorgegeben,

Eigentlich nicht.

Antwort
von ThomasJNewton, 27

Die kleinste Umlaufdauer liegt bei ca. 90 Minuten. Zeitlich gesehen. Schneller wäre enger, und Luft, und Verglühen.

Die Erde dreht sich in ca. 24 Stunden 1* um sich selbst, und "23h 56 min" ist auch m.W. korrekter.

Dann teilst du 360 Grad durch 24 (ungenau) Stunden, und kommst auf (ungenau) 15 Grad pro Stunde. Oder (ungenau)15*1,5=22,5 Grad in eineinhalb Stunden.

Das kannst du, wenn es dich dazu drängt, auch noch mal genau durchrechnen.
Ich schätze das einfach und antworte NEIN.

Hättest du aber auch selbst ausrechnen können.
Meinungen dazu sind ausgeschlossenen.
Nicht ausgeschlossen ist, dass ich mich verrechnet habe.
Aber Meinungen gibt es auch dazu nicht.

Kommentar von Viktor1 ,
Nicht ausgeschlossen ist, dass ich mich 
verrechnet habe.

Nein, hast du nicht, aber nicht berücksichtigt, daß es (mind.) 3 Varianten gibt.

Ich....antworte NEIN.
Meinungen dazu sind ausgeschlossenen.

Ich meine (weiß), die Antwort heißt JA.

Kommentar von ThomasJNewton ,

Du meinst immer irgendwas.

Ich vermute nur, dass immer "Viktor" drin ist, wenn "Viktor" draufsteht.

Du kannst nicht(s) wissen, ist mein Erkenntnisstand. Weil du zu viel denkst.

Kommentar von Viktor1 ,
Du kannst nicht(s) wissen, ist mein 
Erkenntnisstand.

Was ist das nun für ein Quatsch. Du baust ab.

Kommentar von prohaska2 ,

Hast du was gegen fremde Meinungen ?

Kommentar von ThomasJNewton ,

Ich hab ja nicht mal eine eigene Meinung dazu, nur Fakten und Berechnungen. Die sogar falsch sein können.

Allerdings bin ich auf antikem Gerät unterwegs, und kann daher sehen, wer wem was in welcher Ebene schrieb.

Du schreibst mir diesen Kommentar, rein formal.
Allerdings glaube ich das rein sachlich/persönlich nicht.

Kommentar von prohaska2 ,

Nicht?

Kommentar von SlowPhil ,

Ich bin anderer Meinung. Du kannst die Umlaufdauer des Satelliten durch den Abstand variieren und zudem dafür sorgen, dass die höchste Breite, über der der Satellit im Zenit steht, gerade in dem Maße größer ist als der fragliche Breitengrad, dass er bei der »Rückkehr« in kleinere Breiten über einem 20° entfernten Punkt vorbeikommt.

Ein geosynchroner Satellit steht ja immer über demselben Ort am Äquator oder pendelt einen Meridian entlang. Wenn ein Satellit gerade die richtige Abweichung davon hat, passt das ebenfalls. 

Kommentar von ThomasJNewton ,

Dann dreht sich die Erde aber unter dem Satelliten, und genau nur diesen Unterschied habe ich gesehen und breitgetreten.

Antwort
von Wechselfreund, 26

Denke schon. Die Bahn könnte über die Pole verlaufen und die Umlaufdauer um 20/360 von 23h 56 min abweichen.

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