Gibt es im Universum einen Ort ohne Gravitationskraft?

7 Antworten

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Ja, es gibt sogar ganz viele Punkte im Universum ohne Gravitationskraft. Einer ist sogar in unserer unmittelbaren kosmischen Nachbarschaft in rund 320.000km Entfernung. Es sind die so genannten Lagrange-Punkte. Es handelt sich dabei um Punkte an denen sich die Gravitationskräfte zweier oder mehrerer Himmelskörper aufheben. Wenn Du genaueres darüber wissen möchtest, dann kannst Du das wikipedieren:

https://de.wikipedia.org/wiki/Lagrange-Punkte

Diese Lagrange Punkte werden sogar von der Raumfahrt ausgenutzt. Man kann dort Sonden positionieren, die dann nicht mehr durch Gravitation abdriften. Diese sind dann nicht mehr Gravitationskraft-Fliehkraft-stabilisiert wie die meisten Orbitalsatelliten, sondern sie sind Gravitationskraft-Gravitationskraft stabilisiert. Ein Lagrange-Punkte zwischen Erde und Mond liegt in etwa 320.000km Entfernung, also nicht in der Mitte zwischen Erde und Mond, sondern deutlich näher am Mond, weil die Erde ein ungleich stärkeres Gravitationsfeld hat.

Des weiteren kannst Du davon ausgehen, dass der interstellare Raum weitgehend gravitationsfrei ist und das obwohl die Graviationskraft eine unendlich große Reichweite hat. Sie nimmt aber wie alle Felder mit dem Quadrat der Entfernung ab. Zusätzlich kommt es auch im interstellaren Raum zu Aufhebungswirkungen aufgrund der weitgehend räumlich gleichverteilten Sternenverteilung.

In den großräumigen Strukturen des Universums hat man so genannte voids entdeckt. Das sind große Gebiete ohne Galaxien und Galaxienhaufen. Einfach unvorstellbare große Leerräume. Da vermute ich auch Nullgravitation.

Hi @ProfFrink, Vielen Dank für deine ausführliche Antwort. Ich habe dazu dann eine weitere Frage, welche ich mir nicht beantworten kann. Gibt es in diesen Lagrange Punkten trotzdem eine Trägheitskraft? Also würde ein Mensch beim Beschleunigen in einem Raumschiff bsp. mit einem Impulsantrieb trotzdem G-Kräfte spüren?

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@ralfneumann1977

Ja, die Massenträgheitskraft gilt ohne Einschränkungen weiter auch in den Lagrange-Punkten.

Es ist im Grunde auch die Massenträgheitskraft, die Satelliten oder die ISS in ihrer Umlaufbahn hält. Das liegt daran, dass die Fliehkraft, die ja der Erdanziehungskraft entgegenwirken soll auch nur eine Spielart der Massenträgheitskraft ist. 

Für die Raumfahrt bedeutet das, dass überall wo ich gerade nicht so einen seltenen Lagrange Punkt ausnutzen kann die rotatorische Fliehkraft zur Bahnstabilisierung nutzen muss. Man ist dann praktisch zur dauernden Umläufen verdonnert. Sehr lästig für die die weltraumgestütze Astronomie.

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Wenn sich die Gravitationskräfte zweier Himmelskörper im Lagrange-Punkt neutralisieren oder aufheben, heißt das jedoch nicht, dass dort keine Gravitationskraft existiert! Da sich alle Himmelskörper ständig bewegen, heißt dies auch, dass es diesen Punkt eigentlich nicht geben kann, da sich die Körper ja nicht zwangsläufig exakt auf „ihrer“ Ellipse bewegen, sondern mindestens eine schraubenartige Bewegung stattfindet.

Zur Verdeutlichung:

Unserer Galaxis dreht sich um „ihren“ Zentralpunkt oder -körper. Unsere Sonne dreht sich um unsere Galaxis. Die Erde umkreist die Sonne. Der Mond umkreist die Erde und mit ihr die Sonne.

M.a.W. dieser Lagrange-Punkt ist zwar ein sehr nettes theoretisches Pünktchen, welches man zwar rechnerisch ermitteln kann, das aber als solches bei weitem nicht wirklicher Mühen wert ist, da er sich beständig mit der Umrundung des Mondes um die Erde und mit der Umrundung beider um die Sonne verschiebt. Außerdem beeinflußt die Schwerkraft der Sonne ihrerseits als dritter Himmelskörper die Schwerkraft im Lagrange-Punkt. Darauf würde ich deshalb keinen Penny, Lidl oder Aldi setzen … :-)

Da sind doch die geo-stätionären Umlaufbahnen in ca. 36000 km Höhe über der Erde viel praktischer, weil von dort aus die Satelliten über der Erde scheinbar stillstehen und ihrer gewünschten und sinnvollen Tätigkeit nachgehen … :-)

Eine Professur wird es bei derlei Theorien kaum geben … :-)

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@wolfgang1956

Diese Lagrange Punkte werden von bestimmten Sonden tatsächlich genutzt. Sogar das James-Webb Teleskop soll in L2 positioniert werden. Es kommt eben immer auf das Missionsziel an. Geostationäre Umlaufbahnen fürs Fernsehen, nichtgeostationäre Umlaufbahnen für flächendeckende Erdbeobachtungen. Es gibt sogar einen Friedhofsorbit jenseits der geostationären Umlaufbahnen.

Aber diese Langrange Punkte werden für astronomische Beobachtungen gerne genutzt, weil sie so schön weit von der Erde und deren Störwirkungen entfern sind. Ausserdem sin die Umlaufperioden langsamer, was die Astronomen besonders freut. Einziger Nachteil: Diese Teleskope können zu Servicezwecken nicht mehr angeflogen werden werden. Beim Hubble-Teleskop hat man sich sogar zweimal einen bemannten Besuch erlaubt. - Also: Es handelt sich nicht nur um theoretische Pünktchen. Eine überschlagsmässige feldtheoretische Nachrechnung ergibt, dass es sich in Wahrheit um recht ausgedehnte Gebiete jedoch mit instabilen Gleichgewicht handelt. D. h. Sonden bedürfen der regelmäßigen Bahnkorrektur.

Ich bin auch kein richtiger Professor, sondern habe mir diese Figur aus der Simpsons Serie entliehen, wo der Professor Neidelboom Frink als ein etwas kauziger Tüftler dargestellt wird. Einziges gemeinsame Merkmal ist, dass ich als Ingenieur auch mit Technik zu tun habe.

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@wolfgang1956

M.a.W. dieser Lagrange-Punkt ist zwar ein sehr nettes theoretisches Pünktchen, welches man zwar rechnerisch ermitteln kann,

Es ist nicht nur ein Punkt, sondern gleich fünf an der Zahl. Davon werden L1 und L2 aktiv genutzt, während L3, L4 und L5 theoretisch genutzt werden können. L4 und L5 sind dabei sogar dauerhaft stabil gegenüber Bahnstörungen. Alle Lagrangepunkte bewegen sich natürlich mit den Objekten mit, sonst könnte ja kein Kräftegleichgewicht zwischen den sich bewegenden Körpern herrschen. Bei  den meisten Planeten wurden koorbitale Objekte beobachtet, inklusive der Erde. Jupiter hat gar ganze Schwärme von Asteroiden an den Punkten L3, L4 und L5.

Unserer Galaxis dreht sich um „ihren“ Zentralpunkt oder -körper. Unsere Sonne dreht sich um unsere Galaxis. Die Erde umkreist die Sonne. Der Mond umkreist die Erde und mit ihr die Sonne.

Nein. Die galaktische Scheibe dreht sich um den galaktischen Kern, wobei man man einzelne Sterne nicht mehr als Keplerobjekte betrachten kann, weil sie sich einander gravitativ beeinflussen und auch von den Dichtewellen der Galaxis beeinflusst werden. Mitnichten dreht sich die Sonne um sowas wie einen Zentralpunkt bzw Zentralkörper, welcher strengenommen nicht existiert.

Selbst wenn man es im weiteren Sinne fasst, ist die Aussage nicht richtig, denn Sagittarius A ist bestenfalls 4,5 Mio. Sonnenmassen schwer und hat damit vielleicht 1/1000 der Masse des galaktischen Kerns. Genau sagen kann man das allerdings nicht, denn dazu müsste man sowohl masse als auch Masseverteilung der Milchstraße genau kennen.

Da sich alle Himmelskörper ständig bewegen, heißt dies auch, dass es diesen Punkt eigentlich nicht geben kann, da sich die Körper ja nicht zwangsläufig exakt auf „ihrer“ Ellipse bewegen, sondern mindestens eine schraubenartige Bewegung stattfindet.

Mit der selben Begründung dürfte die Erde dann keinen Mond haben, weil der sich ja von der Sonne gesehen in einem Spiralförmigen Orbit befindet. Tatsächlich sind die Lagrangepunkte nichtmal spiralförmig - eben weil sie koorbital mit dem kleineren Körper sind. Dafür kann man aber Objekte um die Lagrangepunkte kreisen lassen, und zwar sogar senkrecht zur Bahnebene des kleinen Körpers, bei L4 und L5 können sich Objekte sogar in alle Richtungen frei bewegen.

Hier jetzt aber Himmelsmechanik zu erklären würde aber den Rahmen sprengen, dafür kannst du dir den Wikipediaartikel antun, falls du das wünschst.

sondern mindestens eine schraubenartige Bewegung stattfindet.

Zur Verdeutlichung:

Unserer Galaxis dreht sich um

Davon mal abgesehen gibt's auch Hyperschnellläufer, die unsere Galaxie verlassen und prinzipiell nicht anders aufgebaut sind als andere Sternensysteme. Deine Verdeutlichung, warum Lagrangepunkte nicht existieren können ist damit ebenfalls hinfällig.

Eine Professur wird es bei derlei Theorien kaum geben

Eine Professur ist kein akademischer Grad...

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Nein. Gravitation herrscht natürlich an jedem Ort, jeweils mit Bezug auf umgebende Massen und ihre Entfernungen. Im Mittelpunkt der Erde z.B. (wie sich das z.B. ProfFrink hier vorstellt) ist zwar die Gravitation der Erdmasse aufgehoben, aber nicht die Gravitation in Bezug auf zahllose andere Körper im Weltall. Da kann es keinen "Nullpunkt" geben.

Es gibt viele Orte, wo sich Gravitationskräfte gegenseitig aufheben. Sie liegen in der Nähe der Lagrangepunkte, z.b. zwischen Erde und Mond o der Sonne und Erde. Da gleichzeitig die Einflüsse der übrigen Planeten in geringerem Maß Einfluss ausüben, schwanken sie ein wenig. Trotzdem sind die Positionen L4 und L5 so stabil, daß auch für einen längeren Aufenthalt von Sonden keine Stabilisierung sdüsen nötig sind.

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