Frage von Adroktan, 103

Warum herrscht die Erdanziehung nur in der Erdatmosphäre und darüber im Universum die Schwerelosigkeit?

Was bestimmt diese Grenze, warum gibts die Gravitation nur innerhalb der Luft und im Universum nicht mehr?

Antwort
von NoHumanBeing, 80

Die Frage lässt sich nicht beantworten, da die Annahme schon falsch ist.

Warum gibt es Einhörner nur auf der Erde und nicht auf dem Mond?

Natürlich ist die Gravitationswechselwirkung nicht an die Atmosphäre gebunden, sondern wirkt auch im Vakuum. Ohne Gravitationswirkung würde kein Himmelskörper, egal ob natürlich (Sterne, Planeten, Monde etc.) oder künstlich (Satelliten) auf einer stabilen Umlaufbahn bleiben. Alle Körper würden sich dem ersten Newton'schen Axiom folgend geradlinig und mit konstanter Geschwindigkeit in die Unendlichkeit verabschieden. Das stimmt aber nicht mit den physikalischen Beobachtungen überein.

Antwort
von implying, 52

ich denke das phänomen, das es so aussieht, als herrsche im all keine erdanziehung mehr, kommt nicht nur durch die entfernung, weil die gravitation bekanntlich abnimmt, sondern auch durch die geschwindigkeit, mit der sich objekte wie die ISS oder mit ihr ein spaceshuttle um die erde herum bewegen. die müssen ja so schnell sein, dass sie nicht auf die erde hinab stürzen und in einer umlaufbahn bleiben. und auf dieser umlaufbahn, bei der richtigen geschwindigkeit, hebt die zentrifugalkraft die gravitation der erde quasi auf. deshalb herrscht dort quasi schwerelosigkeit. wird dieses gleichgewicht gestört, stürzt man aber allmälig wieder auf die erde hinab, oder fliegt von ihr weg. so wie der mond, der sich seit seiner entstehung kontinuierlich von der erde entfernt, mit jeder umrundung.

(falls ich müll rede tuts mir leid, lasse mich gern von fachleuten verbessern :P)

Kommentar von Wischkraft1 ,

Ohne Fachmann zu sein aber meines Wissens alles korrekt!

Kommentar von NoHumanBeing ,

Beinahe zumindest. ;-)

Kommentar von NoHumanBeing ,

Fast alles richtig.

Nur das nicht.

wird dieses gleichgewicht gestört, stürzt man aber allmälig wieder auf die erde hinab, oder fliegt von ihr weg

Das Gleichgewicht stabilisiert sich eher von selbst. Das hat mit dem so genannten effektiven Potential zu tun.

https://de.wikipedia.org/wiki/Effektives\_Potential

Ein Satellit umläuft die Erde in der Potentialmulde, die Du im Diagramm siehst. In dieser kann er "hin und her pendeln" (Oszillator), was dann die Exzentrizität der Bahn beschreibt. Die Kraft ist der negative Gradient des Potentials, d. h. sie wirkt stets in die Richtung, in die das Potential kleiner wird. D. h. wenn Du einen Satelliten, der einen Planeten umläuft, sehr nah an diesen Planeten bringen möchtest (d. h. das r sehr klein machen möchtest), dann wirkt eine Kraft, die ihn wieder nach außen treibt, weil das Potential dort geringer ist.

Der Zustand ist eigentlich ziemlich stabil gegen Störungen. Du musst wirklich massiv Energie aufwenden, um einen Körper aus diesem Potentialtopf heraus zu bekommen. Eine kleine Störung reicht da nicht.

Expertenantwort
von Franz1957, Community-Experte für Physik, 6

Hier haben wir dieses Thema kürzlich schon mal diskutiert:

https://www.gutefrage.net/frage/ab-welcher-exakten-hoehe-ueber-der-erde-beginnt-...

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 19

Was bestimmt diese Grenze, warum gibts die Gravitation nur innerhalb der Luft und im Universum nicht mehr?

Die Grenze existiert nicht. Die Gravitations-Feldstärke |g› eines Himmelskörpers der Masse M (etwa der Erde, mit M als Erdmasse) ist

(1) |g› = –|e_r›·G·M/r²,

wobei der Einheitsvektor |e_r› die Richtung von der Erde weg anzeigt (die Gravitation hingegen ist zur Erde gerichtet, deshalb das Minuszeichen),

(2) G ≈ ²/₃×10⁻¹⁰m³/(kg·s²)

die - universelle - Gravitationskonstante,

(3) M ≈ 6×10²⁴kg

die Erdmasse und r die Entfernung vom Erdmittelpunkt ist. 

Damit ist für die Erde 

(4) G·M = 4×10¹⁴m³/s².

Die Erde selbst hat z.B. den Radius (ganz grob)

(5) R ≈ 6,4×10⁶m = 64×10⁵m ⇒ R² ≈ 4096×10¹⁰m²

und das ergibt etwa

(6) G·M/R² ≈ (1/1024)×10⁴m/s² = (9,76 + 5,76×10⁻⁴+…) m/s²,

was etwas weniger als unsere 9,81m/s² ist.

----

Die ISS fliegt freilich nur etwa 5% weiter vom Mittelpunkt der Erde entfernt, und das bedeutet nur ganz grob betrachtet ca. 10% weniger Schwerkraft. Es ist die Zentrifugalbeschleunigung 

(7) |F›_[zf] = +|e_r›·v²/r = +|e_r›·ω²·r,

die zu Schwerelosigkeit führt, wenn (7) und (1) einander aufheben. Die Beibehaltung der erforderlichen Bahn- und Winkelgeschwindigkeit ist freilich nur in Abwesenheit von Reibungskräften möglich, deshalb ist Schwerelosigkeit über längere Zeiträume innerhalb der Erdatmosphäre nicht herzustellen.

Kurzfristig führt auch ein ballistischer Parabelflug (fliegen, wie ein geworfener Stein fliegen würde) und sogar ein radialer freier Fall zur Schwerelosigkeit im körperfesten Koordinatensystem.

Antwort
von dompfeifer, 17

Wie kommst Du nur zu derart unsinnigen Annahmen?   

Ohne weiträumige Gravitationswirkungen im Weltall könnte kein Mond um die Erde, keine Erde um die Sonne und keine Sonne um das Zentrum der Milchstraße kreisen. Alle diese Körper üben doch gewaltige Schwerkräfte aus! Und diese Kräfte nehmen mit dem Quadrat der Entfernung ab, sind aber keineswegs begrenzt. Was soll das mit der Atmosphäre zu run haben?

Als "Schwerelosigkeit" (Das sollte eigentlich "Gewichtslosigkeit" heißen und ist an keine Örtlichkeit gebunden) bezeichnen wir den dynamischen Zustand des freien Falls. Ein Körper befindet sich im "schwerelosen Zustand", wenn er nicht mit seinem Gewicht auf eine Unterlage wirkt, z.B. auf eine Waagschale oder eine Tischplatte. Und was soll das mit der Atmosphäre zu tun haben?

Kommentar von dompfeifer ,

Natürlich findet man auch immer überall irgend einen Zusammenhang, wenn man gründlich danach sucht:

Bei Erdsatelliten wird die Fallbeschleunigung von der Fliehkraft aufgehoben. Die sind bei Antriebslosigkeit dem freien Spiel der Gravitationsfelder ausgeliefert und somit sehr dauerhaft im "schwerelosen Zustand". Derartig dauerhafte antriebslose Erdumkreisungen wären natürlich innerhalb der Erdatmosphäre nicht möglich wegen des gewaltigen Luftwiderstandes bei diesen Geschwindigkeiten. Da würden die Satelliten schnell verglühen, an Bahngeschwindigkeit verlieren und damit mangels Fliehkraft abstürzen.

Antwort
von Lynx77, 25

Hey Adroktan!

Vielleicht muss man Wissen wie Gravitation in etwa funktioniert. Gravitation wird durch Masse erzeugt. Je größer die Masse, desto stärker die Gravitation. Das kurvige Frauen also eine besondere Anziehung haben, ist gar nicht so weit hergeholt :D

Wie dem auch sei: Gravitation kann scheinbar unendlich weit wirken, breitet sich mit jetzigem Kenntnisstand mit Lichtgeschwindigkeit aus, allerdings nimmt seine Intensität ab, je weiter sich die Gravitationswellen von der Masse entfernen, die sie austrahlt.

Also selbst deine eigene Gravitation deines Körpers wirkt schon weit über unser Sternensystem hinaus, ist aber schon quasi direkt vor dir relativ unbedeutend, aber eben doch exzistent.

Daher ist es so ja so, dass sich alle Sternensysteme in unserer Galaxie um ein ziemlich massereiches Zentrum bewegen, die Planeten jeweils um die Sterne und die Trabanten jeweils um die Planeten. Das die Objekte nicht in ihr nächstes massereiche Objekt fallen, verdankt man letztendlich der Zentrifugalkraft, die quasi dagegen wirkt.

Jetzt müsste man eigentlich zum Schluss kommen, dass sich ja eigentlich alle Objekte im Universum früher oder später sich an dem Punkt mit der stärksten Gravitation treffen müssen und das dachte man auch lange (zum Beispiel durch einen Big Crunch), aber paradoxerweise erkannte man, dass sich der Großteil der Galaxien voneinander entfernen (durch die sogenannte Rotverschiebung). Man kennt den Grund nicht wirklich, hat dessen Untersuchung aber den Arbeitstitel "Dunkle Energie" gegeben. Irgendwas im Universum ist also dafür zuständig, dass etwas gegen die Gravitation arbeitet und das sogar zunehmend stärker tut.

Gruß Lynx

Antwort
von DieMilly, 33

Die ISS befindet sich im freien Fall (um die Erde herum). Im freien Fall ist man schwerelos. Deshalb sind die Astronauten schwerelos. Die Gravitation an sich hat jedoch eine unendliche Reichweite: Die Gravitation, die dein eigener Körper erzeugt (sehr gering), hat eine Wirkung auf das ganze Weltall.

Antwort
von Rheinflip, 15

Im Orbit, auf der ISS herrscht nur scheinbar Schwerelosigkeit. Man nennt das Mikrogravitation, dh die Fliehkraft durch die Bewegung der ISS um die Erde und der Fall auf die Erde heben sich soweit auf, das alles in der ISS schwebt. 

Echte Schwerelosigkeit gibt es erst in größerer Entfernung von massereichen Körpern wie Erde und Mond. 


Antwort
von Farmyou2, 13

Die Erdanziehung wirkt nicht nur "in" der Atmosphäre.

Sondern: Die Atmosphäre gibt es nur in unmittelbarer Nähe zum Gravitaionsfeld. Das Gravitationsfeld hat eine theoretisch unendliche Reichweite, schwächt mit zunehmender Entfernung aber sehr stark ab.

Die Atmosphäre befindet sich nun in dem Bereich, in welchem die Gravitationskraft stark genug ist, die Gase zu "halten".

Die Grenze ist also nicht sinnlos oder unlogisch, sondern sie ist eine Konsequenz aus den wirkenden Kräften.

Viele Grüße

Farmyou2

Antwort
von RuedigerKaarst, 21

Meinst Du nicht, dass es reicht?
Oder soll dich der Support im Dein Konto "kümmern"?
Nachts ist auch jemand da. 😉

7 Fragen in ca. 60 Minuten.

Antwort
von RoSiebzig, 21

Mit der Luft hat das nix zu tun. Und eine Grenze gibt's auch nich'.

Sondern die Masse von der Erde zieht alles an. (Und Erde und Mond ziehen sich gegenseitig an, weil der groß und schwer genug ist). Je näher, desto stärker.       Das ist einfach so; ein Naturgesetz. Warum, weiß kein Mensch, aber man kann es genau messen und es stimmt.

Schwerelos ist dann im All nur, weil da kein Planet oder Mond ist, der alles anzieht - nur die Raumstation, die nicht schwer genug ist.

( Und zB ein Satellit, der nicht schnell genug um die Erde kreist und nicht mehr genug Fliehkraft hat (genau, wie auf einem Karussell), fällt wegen der Erdanziehung dann auch irgendwann immer schneller 'runter. So wurde zB die Raumstation M.I.R kontrolliert abgestürzt. Was mehr Fliehkraft hat, entkommt der Anziehung. )

Kommentar von RoSiebzig ,

( Is' übrigens die Physik, die sich damit beschäftigt. )

Antwort
von kami1a, 42

Hallo! Jede Masse zieht jede andere Masse an - auch Du den Mond. Und es gibt da keine Grenze an der das aufhört allerdings nimmt die Anziehungskraft mit der Entfernung ab. 

Physik : Die Schwerkraft ist dem Quadrat der Entfernung umgekehrt proportional.

Ich wünsche Dir alles Gute.

Antwort
von 3runex, 38

Natürlich spürt man die Gravitation auch außerhalb der Atmosphäre, sonst könnten Satelliten und die ISS gar nicht auf ihrer Umlaufbahn bleiben.

Antwort
von FloTheBrain, 14

Gibts auch außerhalb der Atmosphäre.

Satelliten und Raumstationen fallen deswegen nicht auf die Erde, weil sie eine seitliche Geschwindigkeit haben und im freien Fall immer um die Erde herum fallen. Würde die seitliche Geschwindigkeit abnehmen, würden sie auf die Erde fallen (so wie es auch immer passiert, wenn der Treibstoff zu Ende geht).

Antwort
von grtgrt, 13

Es gibt die Erdanziehung überall im Weltraum - fast überall aber nur extrem schwach, denn:

Die die Erdanziehung darstellende Kraft nimmt ab mit dem Quadrat der Entfernung vom Erdmittelpunkt.

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