Frage von spiegelzelt, 119

Warum kreisen Planeten auf Ellipsen und nicht einfach auf einer Kreisbahn?

Kreis wäre doch logischer. Wirken da irgendwelche Kräfte oder sowas in der Art

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Grautvornix16, 50

Hi,- die Frage finde ich echt gut und wäre was für den Physikunterricht ab Sek II. Ich selbst habe nur eine Vermutung unter Aufbietung aller "Erinnerungsenergie" an meine Schulzeit  + eigene Denke (was meine Lehrer schon damals mitunter geärgert hat) :-).

Ich denke also dass die Planetenbahnen in einer Milliarde Jahren vielleicht tatsächlich nahezu ideale Kreisbahnen sein könnten. Der jetzige Zustand erklärt sich für mich aus einer Art "Schwungmasse-Effekt" aus der Entstehungszeit des Systems, der im Laufe der Zeit über eine Anpassung von kinetischer Energie des "Schwungkörpers" zu Anziehungskraft seines Gravitationszentrums als mathematische Beschreibung eines "Integrals" einen Angleichungskurve zeigen würde / einen Ausgleichsverlauf nimmt. - Also klassische Mechanik. - Wenn falsch: Sorry mein Abi ist schon was her und vorher googlen war mir zu billig. - Wäre da was dran?

Gruß

Antwort
von Franz1957, 34

"Einfacher" als die Ellipse ist die Kreisbahn nur für den, der sie berechnen will und dazu nur mathematische Grundkenntnisse zur Verfügung hat. Oder für den, der sie zeichnen will und für den es eine Erleichterung ist daß er den Zirkel dazu benutzen kann.

Einfacher in die Realität umzusetzen ist allemal eine elliptische Umlaufbahn. BurkeUndCo hat den Grund schon erklärt. Er besteht mit anderen Worten darin, daß nur eine ganz bestimmte Energie, kombiniert mit einem gegebenen Drehimpuls, eine Kreisbahn ergibt, aber unendlich viele Kombinationen von Bahnenergie und Drehimpuls funktionierende elliptische Umlaufbahnen ergeben.

Daß das so ist, war ein Glück für das japanischen Venussondenprojekt Akatsuki. Da das Haupttriebwerk kaputtging, konnte die Sonde nicht auf die vorgesehene Bahn um die Venus einschwenken. Mit den Hilfstriebwerken gelang es aber später wenigstens, sie überhaupt auf eine Umlaufbahn um die Venus zu bringen.

http://www.faz.net/-gwz-8g20o

Die jetzige Bahn sieht zwar anders aus als geplant, aber da es eine Fülle von real möglichen Ellipsen gibt, war sie machbar.

Antwort
von dompfeifer, 24

So wenig wie Bleistifte auf der Spitze genau in ihr Gleichgewicht geraten, so wenig kommen die beiden Brennpunkte von Planetenbahnen von Natur aus genau auf einen Punkt. Dazu bräuchte die Natur schon einen komplizierten Regelmechanismus mit äußeren Kräften. Woher soll das alles kommen?

Menschen dagegen können ihre Erdsatelliten bei Bedarf durchaus in eine präzise Kreisbahn navigieren. Das kostet aber schon einen gewissen technischen Aufwand.

Kommentar von dompfeifer ,

Zum Vergleich: Versuche einmal, einen Stein auf einen genauen Kreisbogen zu werfen! Es wird immer eine mehr oder weniger "krumme" Wurfparabel. Die ähnelt schon der Ellipse.

Antwort
von Mepodi, 68

Mit Hilfe des Gravitationsgesetzes kann man Keplers erstes Gesetz etwas allgemeiner fassen: Bei der Bewegung eines Körpers im Gravitationsfeld einer Zentralmasse verläuft die Bahn des Körpers auf einem Kreis, einer Ellipse, einer Parabel oder einer Hyperbel (zusammengefaßt auch als Kegelschnitte bezeichnet). Dabei ist der für die Frage interessante Kreis nur ein Spezialfall einer Ellipse (nämlich eine Ellipse mit Exzentrizität 0). Wie eine Bahn nun konkret aussieht, hängt vom Verhältnis der sogenannten potentiellen Energie des Körpers zu seiner kinetischen Energie ab. 

Quelle: Astronews

Antwort
von rumar, 36

Dass Kreisbahnen "logischer" wären und dass es auch "logisch" wäre, dass alle Himmelskörper um die Erde (die Gott in den "Mittelpunkt" gestellt habe) anstatt beispielsweise um die Sonne kreisen sollten , war in den Köpfen mancher Philosophen der Antike und bis ins Mittelalter hinein ziemlich fest "eingebrannt".  Es brauchte große Anstrengungen, um diesen so festsitzenden Glauben durch Beobachtungen und Messungen zu widerlegen.  Kepler erzielte viel genauere Beschreibungen der Bahnen der Himmelskörper nach seinen Entdeckungen, dass Planeten sich in elliptischen Bahnen um die Sonne bewegen. Isaac Newton lieferte ein gutes halbes Jahrhundert später eine Theorie, die Gravitationskräfte zwischen den Himmelskörpern postulierte, die mathematisch sehr elegant beschrieben werden konnten und die es außerdem ermöglichten (mittels des Calculus infinitesimalis, den er ebenfalls entwickelte), die möglichen Bahnen von Himmelskörpern in einem Zweikörpersystem (Sonne und ein Planet) exakt zu beschreiben. Es zeigt sich dann mathematisch, dass nur Kegelschnittkurven (Ellipsen, Hyperbelbögen und als Spezialfälle Parabeln und Kreise) dafür in Frage kommen.

Auf spätere Korrekturen der Theorie im Zusammenhang mit der Einsteinschen Gravitationstheorie einzugehen, hat im Kontext von Planetenbahnen um die Sonne kaum Sinn. Für alle gängigen Beobachtungen von Planetenbahnen ergäben sich daraus nur winzig kleine Korrekturen.

LG

Antwort
von BurkeUndCo, 21

Weil es viele Möglichkeiten gibt eine Ellipse um eine Sonne zu legen. Nur dann, wenn beide Brennpunkte der Ellipse zusammenfallen, nur dann erhält man als Spezialform der Ellipse einen Kreis.

Und die die Bahnen der Planeten doch recht zufällig sind, ist es eben sehr unwahrscheinlich, dass es gerade diesen Spezialfall des Kreises gibt.

Antwort
von dreamerdk, 57

es liegt daran, dass die Planeten selbst nicht ideale Kugeln sind

Kommentar von Mepodi ,

Das ist falsch.

Kommentar von Roderic ,

Seid nicht so rigoros. Gaaaanz unrecht hat er da nicht.

Weil die Gesteinsmassen der Erde ungleichmäßig dicht und verteilt sind, sind die Satellitenbahnen besonders die im LEO alle ein wenig "eirig". Ihre Bahnen weichen so um die 100m nach oben oder nach unten von der idealen Keplerellipse ab.

Das wird zB genutzt um das lokale Schwerefeld der Erde genauer zu vermessen.

Klar ist aber auch, daß der Frager DAS eigentlich nicht gemeint hat.

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