Warum kreisen die Planeten des Sonnensystems in der Umlaufbahn auf einer Ebene?

10 Antworten

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Im Sonnensystem liegen zwar nicht alle Planetenbahnen exakt in einer Ebene, aber doch so ungefähr. Auch die Sonne selbst dreht sich so, dass ihre Aequatorebene ungefähr mit der Ekliptik übereinstimmt. Bei der Betrachtung von Bildern des Saturn mit seinem Ringsystem ist aber frappant, wie exakt die Millionen Teile der Ringe in einer Ebene liegen. Der Grund dazu ist in den physikalischen Gesetzen (Energiesatz, Impulssatz, Drehimpulssatz) zu suchen. Der gesamte Drehimpuls eines abgeschlossenen Systems bleibt über die Jahrmillionen hinweg konstant. Kleine Felsbrocken, die z.B. um den Saturn kreisen würden, aber nicht in dessen Ringebene, würden sehr bald mit anderen Brocken in den Ringen kollidieren und dabei kinetische Energie und Impuls austauschen. Aus vielen derartigen Kollisionen entsteht insgesamt ein bremsender Effekt, der die Einzelteile schließlich auf Bahnen in einer gemeinsamen Ebene zwingt. Dasselbe hat im ganz frühen Sonnensystem ebenfalls stattgefunden. Obwohl die heutigen Planeten sich auf Bahnen bewegen, die sich nicht mehr überkreuzen, haben sie ihren Drehimpuls bezüglich des Sonnensystems im Wesentlichen beibehalten und entfernen sich deshalb nur relativ wenig von ihrer ursprünglichen gemeinsamen Bahnebene. 

Sehr gute Antwort.

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Hier wird dir geholfen: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2014/01/18/wieso-bewegen-sich-die-planeten-des-sonnensystems-alle-in-einer-ebene/

Übrigens ist die Vorstellung, dass die Sonne die Planeten an sich ranzieht, meines Wissens nach nicht ganz korrekt.

Es ist vielmehr so, dass die Sonne durch ihre Schwerkraft - ganz nach Einstein - den Raum so stark krümmt, dass die Planeten quasi auf dieser Raumkrümmung entlangwandern.

In Wirklichkeit befindet sich im Weltall ja alles im "freien Fall". Unsere Sonne schießt bspw. um das Zentrum unserer Galaxie und zieht die Planeten dabei mit sich, wie bei einer Enten-Familie... ;)

Übrigens ist die Vorstellung, dass die Sonne die Planeten an sich ranzieht, meines Wissens nach nicht ganz korrekt.

Für Überlegungen zu den Bewegungen im Sonnensystem ist die Newtonsche Betrachtungsweise mit den Gravitationskräften durchaus auch heute noch absolut brauchbar !

Unsere Sonne schießt bspw. um das Zentrum unserer Galaxie und zieht die Planeten dabei mit sich, wie bei einer Enten-Familie...

Das mit dem "Ziehen" wäre ebenso wieder eine Kraft-Vorstellung der Art, wie du sie ja gerade ablehnen wolltest ... Im Bild mit der Raumzeitkrümmung würden die "Planeten-Entchen" im Wesentlichen derselben (von der Galaxie geprägten) Krümmung folgen wie die Sonne selbst. Ein relativ kleiner zusätzlicher, von der Sonne bewirkter Krümmungseffekt führt dann zu den kleinen Abweichungen etwa der Jupiterbahn von der Bahn der Sonne selbst. 

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nö ... die Raumkrümmung muss man da nicht bemühen, das wäre gegeben, wenn sich die Planeten mit Lichtgeschwindigkeit bewegen würde. Dann wären unser Sonnensystem ein schwarzes Loch, Licht könnte dem nicht mehr entkommen.

Die Planetenbewegung ist aber gaanz langsam (v << c) .. die lässt sich auch ohne Relativitätstheorie gut beschreiben und berechnen.

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dann muss die sonne aber zumindest am raum ziehen.

oder besser gesagt: an der raumzeit.

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Randbemerkung zum besseren Verständnis der Umlaufbahnen:

Es ist ein weitverbreiteter Irrtum, daß bei Umlaufbahnen die Graviation durch eine Zentrifugalkraft ausgeglichen würde. Diese Zentrifugalkraft gibt es auf einem Orbit nicht. Würde die Gravitation durch irgendetwas aufgehoben, liefe der Planet auf keiner Umlaufbahn. Stattdessen würde er, dem Ersten Newtonschen Gesetz gehorchend, auf einer schnurgeraden Bahn davonfliegen. Der Planet umkreist die Sonne nur deshalb, weil sie ihn anzieht.

Ein Körper bleibt in Ruhe oder in gleichförmiger geradliniger Bewegung, solange die Summe der auf ihn wirkenden Kräfte null ist.

https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/das-traegheitsgesetz-1-newtonsches-gesetz

Auch daß die Planeten der Sonne nicht näherkämen, stimmt nicht. Sie nähern sich der Sonne jedesmal, wenn sie auf dem Weg vom sonnenfernen zum sonnennahen Scheitelpunkt ihrer Bahnellipse sind. Auf dem umgekehrten Weg entfernen sie sich dann wieder von der Sonne. Besonders stark ausgeprägt ist das bei den Kometen, deren Umlaufbahnen sehr langestreckte Ellipsen sind.

Stell Dir einfach vor, daß der Komet auf die Sonne zu fällt. Statt in sie hinenzufallen, verfehlt er sie aber knapp, um wenige Milionen Kilometer, und wird nun wieder hinausgeschleudert. Und nun stell Dir vor, daß der Komet die sonne um einige Millionen km mehr verfehlt. Je weiter er daneben trifft, um so runder wird seine Bahnellipse. Die Erde fällt ziemlich weit an der Sonne vorbei. Ihre Bahnellipse ist beinahe ein Kreis.

https://www.timeanddate.de/astronomie/perihel-aphel-sonne

https://www.leifiphysik.de/astronomie/planetensystem

Bist du sicher, dass dein 1. Abschnitt oben stimmt, so wie du es argumntiert hast?

Würde es umgedreht nicht so sein, dass bei ausbleibender Zentrifugalkraft die beiden Brocken aufeinander stürzen würden?

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@Goldlaub
Bist du sicher, dass dein 1. Abschnitt oben stimmt, so wie du es argumntiert hast?

Ja. Das Trägheitsgesetz ist ein universell gültiges Naturgesetz.

https://www.qwant.com/?q=Tr%C3%A4gheitsgesetz&t=web

Was die Zentrifugalkraft angeht: Da, wo es sie gibt, gibt es sie genau deshalb, weil das Trägheitsgesetz gilt. Das Auto fährt in die Kurve, aber die Personen im Auto würden sich, wegen der Trägheit, weiter geradeaus bewegen, wenn das Auto sie nicht durch eine Zentripetalkraft, die durch den Kontakt mit Sitzen und Gurten auf sie wirkt, in eine andere Richtung zwänge. Die Personen aber nehmen an den Kontaktstellen die Zentrifugalkraft wahr, die umgekehrt gerichtete Reaktionskraft (Prinzip Actio und Reactio), die sie gegen die Sitze und Gurte zieht. Am Auto wirken entsprechende Paare von Kräften und Reaktionskräften an den Kontaktflächen von Reifen und Fahrbahn.

Im Orbit gibt es diesen Mechanismus nicht. Die Gravitation des Zentralkörpers wirkt auf die Materie der Planeten wie Raumstationen, einschließlich ihrer Bewohner und Insassen, unmittelbar und nicht mittelbar durch Kontaktkräfte über Reifen, Sitze und Gurte. Deshalb gibt es im Orbit keine Zentrifugalkraft.

Würde es umgedreht nicht so sein, dass bei ausbleibender Zentrifugalkraft die beiden Brocken aufeinander stürzen würden?

Genau das tun sie ja. Nur treffen sie einander nicht, wenn sie auch eine genügend große seitwärts gerichtete Geschwindigkeit haben. Sie stürzen dann unablässig aneinander vorbei.

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@Franz1957
Da, wo es sie gibt, gibt es sie genau deshalb, weil das Trägheitsgesetz gilt.

Das gilt ja doch genauso bei den Planetenbahnen - Die Planeten würden wegen ihrer Massenträgheit geradeaus fliegen, werden aber durch die Gravitation nach innen gezogen.

Wo ist da der Unterschied zu einem Brummkreisel ?

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@scatha

Hmm, da hab ich mich vielleicht mißverständlich ausgedrückt. Ohne Trägheit gäbe es keine Zentrifugalkraft. Aber Trägheit bedeutet nicht, daß da auch Zentrifugalkraft sein müßte.

Der Unterschied zwischen Planetenorbit und Brummkreisel? Der Brummkreisel ist ein starrer Körper. Angenommen, eine Fliege ist in sein Inneres geraten, dann spürt sie die Zentrifugalkraft, weil das Blech unter ihren Füßen sie gegen ihre Trägheit zwingt, die Kreisbewegung mitzumachen. Wäre sie aber eine Astronautin und ihr Raumschiff umkreiste im Kinderzimmer einen Globus mit echter Gravitation, dann würde sie nicht durch das Blech ihres Schiffes, sondern wie dieses durch die Gravitation in die gekrümmte Bahn gezogen, so daß sie keinerlei Zentrifugalkraft ausgesetzt wäre und in ihrem Schiff ebenso "schwerelos" schweben würde wie die Besatzung der ISS.

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