Warum umfliegt die ISS weltraumstation die Erde so schnell und mehr als 1 mal am Tag?
Wenn man mit Teleskop aus der Erde beibachtet sieht man dass die ISS sehr schnell rumfliegt. Wieso das?
Andere Weltraumstationen in Filmen stehen ja auch normal in ruhe? Satelitten, Spaceshuttle usw stehen auch alle so in der schwerlosigkeit!
Warum bringt man die ISS auch nicht in eine ruhige stabile Lage ?
8 Antworten
Geostationäre Satelliten sind eine Ausnahme und nicht die Regel.
Die hohe Umrunfungs-Geschwindigkeit relativ zur Erde ist nötig, um eine ausreichend hohe Zentripetalkraft zu haben, um der Gravitation entgegen zu wirken. Dennoch muss die ISS regelmäßig "angehoben" werden, da sie Geschwindigkeit durch Reibung and er Atmosphäre verliert. Im Weltraum befindet sie sich nämlich nicht wirklich.
Im übrigen: Wenn du mit dem Teleskop auf sie guckst, vergrößerst du einen kleinen Bereich am Himmel. Selbstwenn ein Vogel durch diesen Sichtbereich fliegt, wird das immer "schnell" wirken. Der Eindruck kann da sehr täuschen. Aber für die ISS reicht das bloße Auge. Die überquert innerhalb von 2-3 Minuten den mit dem Auge sichtbaren Himmel.
Die meisten Satelliten "rasen" auch über uns hinweg. Wenn du mal an der Nordsee bist: Wenn es dunkel ist guck mal über das Meer. Wenn deine Augen sich an die Dunkelheit gewöhnt haben, wirst du oft kleine helle Punkte sehen, die über das Meer fliegen: Das sind alles Satelliten.
Sterne bewegen sich nicht individuell, sondern mit dem gesamten Himmel. Satelliten und Planeten nicht.
Sterne (bis auf die Sonne) sind so weit weg, dass sie uns unbeweglich erscheinen. Früher unterschied man daher zwischen Fixsternen (den heutigen Sternen) und Wandelsternen (den heutigen Planeten). Planet geht auf das griechische planētēs zurück, was Wanderer bedeutet.
Die hohe Umrunfungs-Geschwindigkeit relativ zur Erde ist nötig, um eine ausreichend hohe Zentripetalkraft zu haben, um der Gravitation entgegen zu wirken.
Das ist ein Mißverständnis. Die Gravitation *ist* die Zentripetalkraft. Nichts wirkt ihr entgegen und das ist ganz in Ordnung so, weil nur sie es ist, die die ISS auf ihrer Umlaufbahn hält. Andernfalls hätte sie sich längst in die unendlichen Weiten verabschiedet.
Dessen bin ich mir bewusst. Mir geht es hier eher um die anschauliche Erklärung. Also Verständnis über Genauigkeit. Ich meine mich zu erinnern, dass in der Schulphysik es immer so betrachtet wurde, dass beide Kräfte entgegen wirken (Auch wenn der Zentripetalvektor radial nach innen zeigt bzw. dann die Rede von der Trägheitskraft(Zentrifugalkraft) ist)
Das Ergebnis ist aber gar nicht Verständnis, sondern Mißverständnis, und nicht etwas, das nur ungenau wäre und sich präzisieren ließe, sondern etwas, das von Grund auf nicht wahr ist. Wenn es nur um Anschaulichkeit ginge, dann wäre eine Erklärung mit Drachen, Riesen oder Yedirittern mindestens ebenso geeignet. :-)
Man muß, so bedauerlich das ist, davon ausgehen, daß nicht alle Lehrer die Grundlagen ihres Fachs verstanden haben. Auch an unserer Schule wurde die Geschichte von den einander ausgleichenden Kräften erzählt. Der einzige von uns, der unserem Lehrer den Schmu nicht abkaufte, weil er die Newtonschen Gesetze nicht gleich wieder zu vergessen bereit war, ist heute Physikprofessor. Gut so. Ich brauchte bis zur Uni, bis mir aufging, daß wir da etwas falsches beigebracht bekommen hatten.
Was viele nicht verstehen: Da wo die ISS ist, (400km Höhe), ist immernoch nahezu die gleiche Erdanziehungskraft wie hier unten auf der Erde.
Die ISS fällt also permanent nach unten in Richtung Erde. Durch diesen freien Fall, ist man auf der ISS auch schwerelos. Es ist also sozusagen eine künstliche Schwerelosigkeit.
Deshalb ist die ISS mit etwa 27.000 kmh unterwegs. Damit bewegt sie sich so schnell nach vorne, dass sie genauso schnell fällt, wie sich die Erde unter ihr weg krümmt. Sie bleibt sozusagen auf einem Orbit, also einer Umlaufbahn um die Erde. Je nachdem in welcher Höhe man ist, ist man schneller oder langsamer um diesen Orbit zu halten.
Da bei der ISS fast überhaupt keine Atmosphäre mehr ist, wird sie nur minimalst durch Luftwiderstand gebremst und muss nur etwa einmal im Monat wieder ein bisschen angeschoben werden um die Geschwindigkeit und damit die Höhe zu halten.
Wie können die Menschen dort dann schlafen wenn sich das teil mit 27.000kmh bewegt? Es muss ja zittern rütteln bis nix mehr geht. alleine im flugzeug mit 800kmh ist alles vibrierend!
Im Flugzeug vibriert es sehr stark, weil es eine Menge Luftwiederstand gibt und weil die Motoren die ganze Zeit laufen. Auf der Raumstation gibt es so gut wie gar keinen Luftwiederstand und es laufen auch keine Motoren, zumindest nur etwa einmal im Monat wenige Minuten, um die Raumstation wieder auf kurz zu bringen. Vibrieren wird es aber wahrscheinlich an Board trotzdem auf eine andere Art und Weise, da sehr viele Systeme für kühlen, Sauerstoff, Wasser etc permanent laufen müssen. Ich denke daran gewöhnt man sich da einfach.
Du kannst dir das vielleicht besser vorstellen wenn du die Raumstation mit der Erde in klein vergleichst. Die Erde ist mit etwa 107.000 kmh im freien Fall um die Sonne unterwegs. Wir bewegen uns eben auch so schnell vorwärts, dass wir nicht auf die Sonne fallen, sondern immer nur soweit runterfallen, wie die Sonne sich auch unter uns wegkrümmt, ist ja auch ne Kugel.
Trotzdem vibriert die Erde nicht, obwohl sie so schnell unterwegs ist. Die Erde ändert ja auch nicht die ganze Zeit die richtigung sondern bleibt in ihrem Orbit, sie fällt also die ganze Zeit im Kreis.
Bei der Raumstation ist das genau das gleiche, nur eben in etwas kleiner.
Die sonne fällt auch runter? Wann kommt der boden?
Das Zittern und Rütteln eines schnell fahrenden "Fahrzeugs" kommt durch unebenheiten des Untergrundes oder Wind (einschließlich Fahrtwind) zustande, auch "Luftlöcher" und Turbulenzen. Im freien Weltraum gibt es das nicht.
Die Erde selbst ist schon innerhalb des Sonnensystems schneller unterwegs, nämlich mit knapp 30km/s, was knapp 108000km/h sind.
Im freien Weltraum gibt es keinen Boden. Wenn davon die Rede ist dass sich ein Körper im freien Fall befinde, ist damit gemeint, dass er ggf. der Gravitation anderer Himmelskörper widerstandslos folgt (ggf. mit so viel Seitwärtsgeschwindigkeit, dass er ihn umrundet, statt auf/ in ihn zu stürzen) und deshalb keine Kraft "spürt". Das Sonnensystem als Ganzes befindet sich im freien Fall um das Zentrum der Milchstraße herum. Seine Orbit- Geschwindigkeit beträgt ca. 250km/s, was etwa 900000km/h ist.
Fragst du, warum das technisch erforderlich ist? Falls ja: Das kommt daher, dass sich die Erdanziehung und die Fliehkraft im Gleichgewicht halten müssen. Je näher sich ein Objekt an der Erde befindet, desto größer ist die Erdanziehung, und desto schneller muss es fliegen, um durch die dann größere Fliehkraft das Gleichgewicht herzustellen. Ansonsten wäre kein antriebsloses Fliegen möglich.
Oder fragst du, warm die ISS nicht höher fliegt, um dann langsamer sein zu können? Sie dient u.a. der Erkundung der Erde, was nicht möglich wäre, wenn sie sich nur über einem Punkt befände.
Das kommt daher, dass sich die Erdanziehung und die Fliehkraft im Gleichgewicht halten müssen.
Das ist ein Mißverständnis. Etwas wie Fliehkraft gibt es auf einem Orbit nicht. Nichts mindert die Erdanziehungskraft, und das ist gut so, denn die Erdanziehungskraft ist das Einzige, was die ISS auf ihrer Umlaufbahn hält. Würde sie durch irgendetwas ausgeglichen, dann flöge die ISS auf keiner Umlaufbahn, sonder sie täte genau das, was kräftefreie Körper nach dem Ersten Newtonschen Gesetz tun: Sie flöge auf einer geraden Linie auf und davon.
Gut, im sich bewegenden Körper nennt es Zentripedalkraft. Einen Ausgleich der Kräfte gibt es schon. Würde nur die Erdanziehungskraft wirken, würde die ISS auf die Erde stürzen.
Die ISS stürzt schon, aber nicht auf die Erde, sondern an ihr vorbei, denn da ist ja nicht nur die Erdanziehungskraft, sondern auch die Bahngeschwindigkeit.
https://de.wikipedia.org/wiki/Schwerelosigkeit#/media/Datei:Newton_Cannon.svg
Die Erdanziehungskraft krümmt die Bahn, d.h.: sie ist die Zentripetalkraft. Wäre da ein Ausgleich der Kräfte, dann wäre die Bahn nicht gekrümmt, sondern gerade.
Die ISS stürzt schon, aber nicht auf die Erde, sondern an ihr vorbei, denn da ist ja nicht nur die Erdanziehungskraft, sondern auch die Bahngeschwindigkeit
Eben. Und deswegen müssen sich die beiden Kräfte, Erdanziehung und Zentripedalkraft, aufheben.
Und wie schaltest Du solange das Erste Newtonsche Gesetz ab? Wie sorgst Du dafür, daß die ISS auf der gekrümmten Umlaufbahn fliegt, statt abzuhauen?
Wie sorgst Du dafür, daß die ISS auf der gekrümmten Umlaufbahn fliegt, statt abzuhauen?
Indem sie, abhängig von der Flughöhe, eine solche Geschwindigkeit hat, dass die Erdanziehung so stark ist, dass ein Abhauen verhindert wird, und gleichzeitig die Flughöhe so hoch ist, dass sie nicht auf die Erde stürzt.
Daraus ergeben sich je nach Flughöhe die unterschiedlichen Geschwinigkeiten, mit denen ein Satellit um die Erde kreist.
Wie soll die Erdanziehung das Abhauen verhindern, wenn eine andere Kraft sie aufhebt?
Da habe ich mich falsch ausgedrückt. Die beiden Kräfte befinden sich im Gleichgewicht.
Darauf, daß bei einem Körper auf einer Umlaufbahn kein Kräftegleichgewicht ist. Eine Bewegung auf auf einer nicht geradlinigen Bahn ist grundsätzlich eine beschleunigte Bewegung.
Die Erdanziehung ist genaus groß wie die Zentripedalkraft, nur entgegengesetzt. Dadurch fliegt der Satellit weder Richtung Erde, noch nach aussen aus der Kreisbahn raus.
Die Erdanziehung ist selbst die Zentripetalkraft. Es ist ein und dieselbe Kraft. Sie beschleunigt die ISS in Richtung Erdmittelpunkt, deshalb bewegt sie sich nicht geradlinig, sondern auf einer um die Erde gekrümmten Bahn. (Das ist etwas vereinfacht. Es gilt bei kreisförmigen Bahnen. Bei elliptischen Bahnen ist es etwas komplizierter.) https://de.wikipedia.org/wiki/Zentripetalkraft
"stehende" also geostationäre Bahnen sind viel höher (36000km) als die der ISS und des spaceshuttle = die vielen Flüge dorthin waren viel zu teuer bzw. würden viel zu wenig Nutzlast erlauben...
Auch diese Bahnen stehen nicht still, die Satelliten bewegen sich nur genauso schnell wie die Erde sich dreht. Sie sind damit sozusagen immer über dem selben Fleck auf der Erde. Würden sie stehen bleiben, dann wären sie innerhalb kürzester Zeit in die Erde gekracht 😂
Ja selbstverfreich... Deshalb ja die ""...
Die Physik gibt aber halt vor, das solche - nennen wir sie synchron mitdrehende, ist das besser? - Satelliten in dieser ganz bestimmten (hohen) Umlaufbahn sein müssen...
Die ISS kreist viel tiefer um die Erde, daher (in Relation zum Punkt auf der Erde) in viel größerer Winkelgeschwindigkeit...
Unterschied in der Bahngeschwindigkeit müsste man mal ausrechnen...
Satelitten, Spaceshuttle usw stehen auch alle so in der schwerlosigkeit!
Nein tun sie nicht. Die Starlink Satelliten von SpaceX sind zB ähnlich schnell wie die ISS das liegt am niedrigen Orbit von diesen Stationen und Satelliten.
Es gibt nur den sogenannten Geostationären Orbit und dort bewegen sich die Satelliten als einzige nicht gegenüber der Erde. Dieser Orbit hat eine Höhe von etwa 35800 km, also die Satelliten die dort sind siehst du mit freiem Auge zB gar nicht mehr. Im Vergleich die ISS ist auf etwa 400km Höhe.
Warum bringt man die ISS auch nicht in eine ruhige stabile Lage ?
Da die Ruhelage relativ zur Erdoberfläche mit dem Orbit verknüpft ist müsste die ISS am Geostationären Orbit sein. Das macht zum einen keinen Sinn weil Transporte dort hin sehr teuer sind und es für die Experimente auf der ISS egal ist ob auf 400km oder 35000km Höhe und zum anderen ist die ISS innerhalb des sogenannten Van Allen Strahlungsgürtel. Hier schützt das Erdmagnetfeld noch einigermaßen gegen ionisierende Teilchenstrahlung von der Sonne, außerhalb wäre die Strahlenbelastung um ein vielfaches höher.
Iss besteht aus kapseln. Sie schötzen auch vor sonnensturm
Nein sie schützen nur bedingt gegen einen Sonnesturm.
Man kann so eine Strahlung nur sehr schlecht abschirmen. Die Außenhülle lässt zwar keine Protonen durch, aber diese Protonen erzeugen über Bremsstrahlung Gammastrahlen die dann sehr wohl den Innenraum erreichen und die Astronauten sind je nach Sonnenaktivität mehr oder weniger dem ganzen ausgesetzt.
Wir haben zB mal im Rahmen eins Projektes die Schirmung von Elektronik gegenüber hochenergetischer Teilchenstrahlung getestet und im Endeffekt wars so, dass das nur bedingt geht. Also jedes Teilchen bedeutet eine höhere Strahlungsbelastung, man kann zwar die Elektronik mit Tantal schirmen, aber am Ende tauscht man dann Protonenstrahlung gegen Gammastrahlung und eventuell Bremselektronen (je nach Dicke) und auch die tut der Elektronik weh (und natürlich auch Menschen).
Also das hat schon durchaus seinen Grund warum zB Cubesats welche dort mit Consumer Elektronik unterwegs sind zB einem Raspberry Pi innerhalb des Strahlungsgürtels betrieben werden. Außerhalb ist nämlich teuer und vermutlich überlebt das die Hardware nicht lange. Satelliten im hohen Orbit besitzen dafür jede Menge getestete und zertifizierte Elektronik und die ist Schweine teuer.
Keine sterne?