Bewegt sich die Sonne um die Erde?

8 Antworten

Natürlich kann man alle Vorgänge von einem erdfesten Bezugssystem aus beschreiben. Physikalisch überhaupt kein Problem. Ist nur ein wenig aufwändiger als von einem Beinahe-Inertialsystem aus.

(Ähnlich, wie man bei einem rotierenden schwarzen Loch eine "Ergosphäre" hat, innerhalb derer sich die Geometrie des schwarzen Loches mit mehr als der lokalen Lichtgeschwindigkeit dreht, und deshalb alles dort mitrotieren muss, hat ein rotierendes Bezugssystem generell eine  Art "Ergosphäre" oder vielleicht besser "Ergozylinder", außerhalb dessen die Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Systems von einem Inertialsystem aus gesehen größer als die Lichtgeschwindigkeit wird und deshalb alles außerhalb dieses Zylinders vom rotierenden System aus gesehen rotieren muss.)

(Ich versuch mal, das in verständlich zu formulieren (und ein paar Hintergrundinformationen mit zu nennen):

Als Vorbemerkung erst einmal ein wenig Information zu schwarzen Löchern:

Bei einem schwarzen Loch läuft die Zeit ja umso langsamer ab, je näher man dem Ereignishorizont kommt. (Genau am Ereignishorizont bleibt die Zeit stehen, von ganz weit weg aus gesehen.) Damit nimmt auch die Lichtgeschwindigkeit ab (jedenfalls, wenn man von außen misst - jemand, der sich an der Stelle selbst befindet, misst die übliche Lichtgeschwindigkeit, weil die Messapparate ja im gleichen Maß verlangsamt sind).

Wenn sich das schwarze Loch dreht, dreht sich auch der Ereignishorizont. (Der verzerrt sich wegen der Drehung übrigens.)

Ganz in der Nähe des Ereignishorizontes ist die Lichtgeschwindigkeit niedriger als die Geschwindigkeit aufgrund der Rotation des schwarzen Loches, und weil sich nichts schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegen kann, muss alles, was sich hier befindet, mit dem schwarzen Loch mitdrehen.

Die Grenze, innerhalb derer sich alles mitdrehen mus, nennt man "Ergosphäre".

So weit die Vorbemerkung.

Mit rotierenden Bezugssystemen ist es ähnlich.

Wenn wir die Erde von einer weit entfernten Raumsonde aus anschauen, dreht sich der Eiffelturm alle 24 Stunden einmal um die Erdachse. Für uns auf der Erdoberfläche bleibt er natürlich immer am selben Platz. Allgemein: Ein Körper, der im rotierenden Bezugssystem ruht, bewegt sich von einem Inertialsystem aus gesehen auf einer Kreisbahn.  (Eine Erklärung zu "Inertialsystem" spare ich mir hier aber.)

Je höher ein Turm wird, den wir bauen, desto schneller bewegt sich seine Spitze - natürlich nicht für uns, sondern für einen Beobachter in einem Inertialsystem. Wenn wir den Turm hoch genug bauen (könnten), würde sich seine Spitze irgendwann mit knapp Lichtgeschwindigkeit bewegen.

Und wenn wir den Turm noch höher zu bauen versuchen würden, müsste sich seine Spitze vom Inertialsystem aus gesehen mit mehr als Lichtgeschwindigkeit bewegen, also bricht der Turm hier auseinander. (Kein Wunder - durch die hohe Geschwindigkeit bekommt seine Spitze fast unendliche Masse und die Zentripetalkraft, die sie auf ihrer Bahn halten soll, kann nicht mehr aufgebracht werden.)

Ebenso geht es mit allem, was sich weiter von der Drehachse entfernt befindet als der gedachte Turm hoch sein kann. Es muss sich im rotierenden Bezugssystem bewegen.

Wir haben hier also einen Zylinder, außerhalb dessen sich alles bewegen muss - eben wegen der Begrenzung der Lichtgeschwindigkeit.

Das ist die Entsprechung zur Ergosphäre des rotierenden schwarzen Loches.)

(Jetzt hab ich doch weit mehr geschrieben als ich vorhatte ...)

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Ist nur ein wenig aufwändiger als von einem Beinahe-Inertialsystem aus.

Bei zweikörperproblemen würde ich dir Recht geben, aber bei z.B. ganzen Sonnensystem, ist der Aufwand schon um etliches größer.

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Beide - die Sonne und auch die Erde - bewegen sich um den Schwerpunkt des Sonnensystems.

Da die Sonne aber weit größere Masse hat als all ihre Planeten zusammen, liegt der Schwerpunkt des Sonnensystems viel näher am Schwerpunkt der Sonne als am Schwerpunkt der Erde. Es könnte sogar sein, dass er noch in der Sonne selbst liegt (hab's nie nachgerechnet).

Deswegen kann man mit guter Näherung sagen, die Erde bewege sich um die Sonne. 

Nein. Das Relativitätsprinzip gilt nur für unbeschleunigte, also völlig gleichförmige Bewegungen. Eine Kreisbahn (bzw. Ellipsenbahn) ist als permanente Beschleunigung immer objektiv messbar hinsichtlich Bahnverlauf, Winkelgeschwindigkeit, Bahngeschwindigkeit, Fliehkraft und Umlaufzeit. Bei Trabanten ordnet man dabei zweckmäßigerweise dem jeweiligen Zentralgestirn die fiktive Geschwindigkeit null zu. 

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Man kann immer den Bezug so setzen, dass das beschleunigte System als ruhend angesehen wird. Es gelten dann halt nicht mehr die Newtnschen Axiome F = ma z.B.

Und übrigens dei sog Fliehkräfte erscheinen überhaupt erst, wenn man in einem mitrotierenden Bezugssystem rechnet.

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Danke, aber kannst du nochmal für Dumme erklären, warum die Umlaufbahn der Erde keine gleichförmige Bewegung ist?
Bin erst auf dem Stabd der neunten Klasse :D 😁

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@nickname231

Die Erde bewegt sich noch nicht einmal in einer gleichförmigen Kreisbahn. Gleichförmig bewegt heißt mit konstanter Geschwindigkeit immer geradeaus. Da liegt jede Geschwindigkeitsmessung in der Beliebigkeit des jeweils ausgewählten Bezugssystems.

Bei den elliptischen Trabantenbahnen ändert sich nicht nur ständig die Richtung, sondern auch die Bahngeschwindigkeit. Hier haben wir es mit Beschleunigungen zu tun. Die sind im Prinzip für die "Passagiere spürbar" wie in Fahrzeugen mit Kurvenfahrten oder Rüttelfahrten.

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In der ART wird das Relativitätsprinzip auf beschleunigte Systeme erweitert. Du kannst auch anhand der Trägheitskräfte nicht unterscheiden, ob du bewegt bist oder nicht. 

Wenn du dich wie eine Eiskunstläuferin im Kreis drehst, bist du immer noch in Ruhe, aber das Universum rotiert um dich. Diese Rotation des Universums erzeugt ein Gravitationsfeld, welches der Zentrifugalkraft äquivalent ist. Du solltest also auch in diesem Fall nicht entscheiden können, ob du rotierst oder das Universum.

Ich arbeite zwar selbst mit der ART, habe aber natürlich kein perfektes Wissen. Soweit ich es sagen kann und weiß, ist der Unterschied nur wirklich dann erkennbar, wenn die lineare Beschleunigung auftritt. Also etwa wenn ein Gegenstand in Orbit um die Sonne geschossen wird. Das liegt daran, dass die Relativität eine Symmetrie ist und diese durch eine lineare Beschleunigung gebrochen wird, was eine Kraft verursacht.

Auch in der SRT ist es so, dass etwa beim Zwillingsparadoxon nur durch die Umkehr zur Erde und der damit einhergehenden Beschleunigung der Unterschied festgelegt wird. 

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Ich kapiere es nicht!

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