Sonnensystem - Warum kreisen die Planeten in der Umlaufbahn auf einer Ebene?

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7 Antworten

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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Ich habe zwar keine physikalische Begründung, aber wenn ich mir zum Beispiel dieses Video anschaue, dann wird es mir deutlich (ab 4:07). 

Die Sonne bewegt sich in Relation zum Rest der Galaxie in eine Richtung. Würden die Planeten in derselben Richtung die Sonne umkreisen, müssten sie sie quasi "überholen" und sich wieder "zurück fallen lassen".

Bewegen sie sich im 90° Winkel zur Orientierung der Sonne, bewegen sie sich mit konstanter Geschwindigkeit mit der Sonne in ihre Richtung.

Ergibt auch keinen Sinn sry. Spräche schließlich nichts dagegen, dass sie "überholen" könnten.

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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

Hey Jonathan!

Das ist eine gute Frage, die ich mir vor einiger Zeit auch gestellt habe. Sogar schon so weit, dass ich beinahe fälschlicherweise angenommen habe, dass alle Bilder dazu nur den Abstand bzw. die Reihenfolge darstellen sollten und tatsächlich alles achsenmäßig durcheinander wäre, aber dem ist natürlich nicht so.

Das hängt im Prinzip mit der Rotation des Sterns zusammen (bzw. des Planetens im Falle von Saturn oder anderen Ringplaneten). Klar, die Gravitation sorgt sowieso erst mal für die Anziehungskraft. Aber das "die angezogene Materie" sich immer auf dergleichen Achse befindet, liegt an der Rotation des Objektes, welches "die Massehoheit" hat und somit den Großteil der Gravitation ausmacht, und der damit verbundenen Zentrifugalkraft (bzw. Fliehkraft). Wenn ich mich nicht irre, wird diese Achse in aller Regel der Äquator sein.

Sobald die Gravitation nicht mehr stark genug ist, werden die Objekte, die ein anderes Objekt umlaufen, sich auch auf einer anderen Achse bewegen. Pluto ist da eigentlich ein gutes Beispiel. Die Abstände zwischen Pluto und der Sonne differenzieren so stark, dass Pluto sogar mal dichter an der Sonne ist als Neptun (und mal eben nicht). Da Pluto aber nicht auf derselben Achse liegt wie Neptun, werden sie höchstunwahrscheinlich jemals kollidieren.

Diesen scheibenförmigen Aufbau findet man eigentlich immer wieder. Planetenringe erwähntest du schon, aber auch viele Galaxien sind scheibenförmig. In unserer Galaxie, der Milchstraße, ist das schwarze Loch Sagittarius A mit etwa 4 Millionen Sonnenmassen das mit Abstand größte massereiche Objekt und bildet das Zentrum der Galaxie. Und auch hier laufen alle Objekte auf einer Scheibe und diese spiegelt voraussichtlich die Rotation von Sagittarius A wieder (ja, auch schwarze Löcher können rotieren, so blöd das auch erst mal klingt^^). Wenn man also andere scheibenförmige Galaxien beobachtet, dann weiß man in der Regel, wie das zentrale Objekt rotiert, weil es sich eben aufgrund der Bewegungen der Spiralarme ableiten lässt.

Das ist übrigens auch der Grund, warum die Erde nicht 100 %-ig kugelförmig ist. Am Äquator ist der Umfang der Erde bekanntlich am größten. Das hängt auch mit der Rotation der Erde zusammen. Wenn man das jetzt weiter ableitet, ist Uranus sicher interessant. Seine Rotation ist "vorwärtig". Er wälzt sich quasi auf der Umlaufbahn vorwärts, als wenn er Purzelbäume schlägt (bzw. dann andersrum, wenn auf auf der anderen Seite des Sterns ist). Daher wirkt sein (zugegeben nicht ganz so ausgeprägter) Ring quasi wie aufgestellt.

Bisschen viel Text um zu beschreiben, dass die Rotation verantwortlich ist, aber ich glaube das trägt zum Verständnis bei!

Gruß Lynx

Schön lang, aber leider falsch.

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@Lolligerhans

Aha - und gibt es zu deinem Einwand auch etwas Konkretes? Ich höre mir gerne andere Meinungen an, aber es wäre nett, wenn du sie etwas weiter ausführen könntest...

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@Lynx77

Die Antwort(en) unten geben schon die richtige Antwort.

Siehe rumar.

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@Lolligerhans

Rumars Antwort ist sicher korrekt, aber deswegen ist meine Antwort nicht falsch, oder irre ich mich? Ich würde gerne wissen, was explizit falsch ist...

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Weil sich das Sonnensystem in der sogenannten Protoplanetaren Scheibe gebildet hat.

In dieser GasSCHEIBE rotierte alles um ein Zentrum, in welchem schließlich die Sonne entstand.
Deshalb kreisen die Planeten alle ziemlich genau in einer Ebene.

Dass es aber überhaupt eine Scheibe ist, bedarf einer besonderen Erklärung. Die liegt in Drehimpulserhaltung und in der Gravitation.

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  Begründung ist die ===> Drehimpulserhaltung ( Pirouetteneffekt ) ; der primordiale Sonnennebel besaß einen Drehimpuls; die Sonne besitzt 99 % der Masse und die Planeten 99 % des Drehimpulses.

   Wenn du einen kleinen Kreisel auf einen großen setzt, richtet der kleine seine Drehachse parallel zu dem großen aus.

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