Wieso entstehen im Universum Scheiben statt Kugeln?
Ok, Sterne und Planeten sind fast Kugeln, aber um sie herum und auch um schwarze Löcher herum hört man häufig den Begriff Scheiben, also Gasscheiben, Staubscheiben, Asteroidengürtel und so weiter. Ich verstehe nur nicht, warum sich Scheiben bilden. Die Gravitation wirkt doch in alle Richtungen gleichermaßen stark? Also müssten sich doch "Kugeln" bilden, also statt einer Milchstraße mit Spiralarmen eigentlich aus der Ferne betrachtet eine gewaltige Kugel aus Gaswolken, Sternen etc.
Ich hoffe ich kann ausreichend beschreiben, was mich stutzig macht. Auch Modelle unseres Sonnensystems sehen ja auch wie Scheiben, auf der sich Planeten um die Sonne drehen, aber wieso bildet sich in einem dreidimensionalen Raum eine Scheibe, es müsste doch nach meinem Verständnis eher aussehen wie das Modell eine Globus - die Sonne in der Mitte und die Planeten in versch. Abständen auf kreisrunden Bahnen um die Sonne herum, aber eben einer sozusagen vertikal, der nächstweitere meinetwegen horizontal um die Sonne herum, so dass, wenn man die Zwischenräume wegdenkt eine Kugel und keine Scheibe übrig bliebe.
13 Antworten
Diese Frage hab ich ausführlich in deiner anderen Frage beantwortet. Frage nach der Rotation. Und genau das ist die Antwort zu dieser Frage. Die Zentrifugalkraft die durch die Rotation entsteht, steht der Gravitation entgegen. Dreht sich eine ungeordnete Wolke, wirkt die Zentrifugalkraft also auf die Wolke ein und ebnet sie. Wenn du auf eine rotierende Platte(Schallplatte oder was ähnliches)einen Haufen Sand schüttest, wird der Sand auseinander getrieben und wird eine flache Scheibe bilden. Genau so auch im Universum. Wenn sich etwas dreht, wird die Materie ins Zentrum gezogen und die Zentrifugalkraft, zerrt sie nach Außen. Wird also platt.
Und die Sterne und Planeten stehen auch aus dem Grund auf einer Linie. Der Planetaren Ebene(Ekliptik). Das kommt noch aus den Zeiten als die Systeme entstanden. Aus der Planetarischen Scheibe, aus der alle Planeten entstanden. Die ehemalige Position haben sie bis heute beibehalten. Der Asteroidengürtel ist noch ein Bote aus jenen Zeiten. Planeten Bausteine, die sich nicht zu Planeten zusammensetzen konnten. Damals sah das ganze Sonnensystem so ähnlich aus, wie heute der Asteroiden Gürtel. Nur das es zu der Zeit noch viel mehr Materie in der Planetarischen Scheibe gab, die aber nun in den Planeten vereint sind. Schau dir mal die Ringe des Saturn an. Auch dort ist es das selbe Spiel, nur im kleinem.
Es entstehen nur scheiben .... hmmm warum es sowas wie Kugelsternhaufen gibt, warum die Ortsche wolke faktisch eine kugel um unser Sonnensystem bildet ....warum die Kreisbahnen gar keine kreise sondern elypsen sind und die planeten sich eigentlich selbst dort auf bahnen bewegen, die eher innerhalb eines kugelraumes liegen, denn die neigung aendert sich .......
Selbst die Milchstrasse ist nicht wirklich eine scheibe, denn mal genau geschaut, konzentriert sich die masse zwar auch einer ebene, aber eben nicht alles.
Richtig, gravitation wirkt in alle richtungen gleich stark, aber bei einer massekonzentration ist diese auf einen punkt gerichtet und das bedeutet, dass die bahnen der massepunkte sich auf einer (gedachten) ebene befinden. Ach ja .... jast Dir mal die planetenbahnen gnauer angeschaut ...... liegen die wirklich alle auf einer ebene?
Deine vorstellung ist nicht ganz richtig .....
Der grund ist das, dass die bewegungen ja in zeitraeumen laufen, die etwas laenger sind, damit siehst also .... um Dein elektronenbeispiel aufzugreifen .... fuer eine nnanosekunde auf eine bahn, die dann allerdings plan ist, schast ueber laengeren zeitraum, dann aendert sich das ganze zu einer wolke. die neigungen sind nur scheinbar gleichmaesig, sowohl was Spiralgalaxien betrifft als auch was planetenbahnen angeht, sogar die mondbahn der erde aendert sich. Das problem ist nur die zeit ..... beim Elekton im atom zu schnell ... siehst also eine wolke .... bei Planeten und ganlaxien zu langsam
ich würde mal behaupten, das hängt damit zusammen, dass alle Körper in Drehung sind bei gleichzeitiger Anziehung; je größer ein Körper, desto größer die Anziehung bei einem Drehmoment in eine bestimmte Richtung, lagern sich die anderen Körper in einer Kreisbahn um diesen Körper an. Ich weiss ja nich, wie die Gas- oder Asteroidengürtel entstehen, aber einfach die Vorstellung, dass da was fettes neben so einem Planeten zerplatztm bedeutet doch viele einzelne Körper, die sich wiederum in einer Kreisbahn mit dem Drehmoment des Planeten/Sterns anordnen.
Kreisbahn ja. Aber z.B. Elektronen kreisen ja auch um Atomkerne, aber doch nicht alle auf einer Scheibe. Also mal theoretisch man könnte einen Atomkern und seine Elektronen fotografieren und macht dann eben eine riesen große Anzahl an Fotos und würde die alle übereinander legen, so würde es doch aussehen wie eine Kugel und nicht wie eine Scheibe? Ich stoße da echt ans Ende meiner Vorstellungskraft. ;) Wieso in aller Welt verhalten sich große Körper im Weltraum so, als ob sie auf eine Scheibe gezwungen werden, von welcher Kraft denn? Zentrifugalkraft wirkt in Richtung eines Mittelpunktes, also ich stelle mir das typische Kettenkarussell vor. Das sieht auch aus wie eine Scheibe. Aber nur weil die Ketten alle auf einer Linie um den Mittelpunkt befestigt sind. Dreht sich denn ein schwarzes Loch zum Beispiel so gleichmäßig wie ein Kettenkarussell? Ich stelle mir das eher vor wie eine dieser Kugeln, die auf einer Wasserfontäne tanzen, also Drehung in alle möglichen Richtungen und würde man dann an dieser Kugen nicht in einer Linie, sondern überall verteilt Ketten und Gondeln anbringen, dann würde doch eine Kugel entstehen und keine Scheibe.
Puh, ich sag ja iwo muss ich einen Denkfehler haben, aber es ist so schwer zu beschreiben, was ich meine. ;) Es lässt mir aber auch keine Ruhe. ;)
Wuerdest Du die elektronenwolken zu einem zeitpunkt fotografieren, so entstunde dann auch das alte planetrae Atommodell, das problem ist dass atomare teilchen sich eben nicht wie makroobjekte verhalten, denn ein planet kann nicht mal eben sein energieniveau aendern und damit eben sein bahn ... oder genauer seinen wahrscheinlichsten aufenthaltsort.
Weder die Grossen Objekte wie Galaxien noch die kleineren wie Sonnenysteme oder gar die planetensysteme bewegen sich aus statischen ebenen um den schwerpunkt, dies ist eine vereinfachung .und stimmt selbst in diere eben nicht fuer alles systeme. dazu kommt, dass die ebenen der bewegung sich veraendern nicht so schnell wie ein elektron, um bei Deinem beispiel zu bleiben, aber sie tun es .... ein anderes beispiel ist die ortsche wolke .... die eben nicht grundlos so heisst ;-)
Und dennoch bilden sich annähernd kreisrunde Bahnen verschiedener Körper auf einer annähernden Ebene um das masseschwerste Objekt. Lassen wir mal die Elektronen als Beispiel raus, weil wie du schon sagst ist das nicht unbedingt vergleichbar mit planetaren Bahnen. Ich bin mittlerweile durch viel Recherche näher an mein eigentliches Verständnisproblem herangerückt: Wenn massereiche Objekte im Weltraum rotieren, tun sie das dann gleichmäßig, also nicht von der Geschwindigkeit her gesehen, sondern immer im selben Neigungswinkel? Ist verständlich, was ich meine? Also ein gigantisches schwarzes Loch wie vermutlich im Zentrum unserer Galaxie muss ich mir das als Kugel vorstellen, die wenn ich mir eine gedachte Linie vom "Nordpol" zum "Südpol" (nicht elektromagnetisch gemeint) denke, immer in der selben Neigung steht und um diese Linie rotiert? Dann würde es kettenkarussellmäßig Sinn für mich machen, dass sich eine Scheibe drumherum bildet, bestehend aus Allem, was massereich genug ist, um erwähnenswerten Gravitationskräften ausgesetzt zu sein.
naja, wenn die Gravitation der Sonne irgendeinen Einfluss auf die Planeten hat, sodass sie um sie herumkreisen, ist es doch nur logisch, dass das mit dem Drehmoment der Gravitation des masseschwersten Körpers Sonne funktioniert - und dass verschiedene Körper im System auf einander Einfluss haben bzw. Anziehungskräfte haben, siehste doch schon daran, dass sich die Erde immer weiter der Sonne annähert und der Mond immer weiter der Erde - ausserdem beeinflusst der Mond das irdische Meer bzw. erzeugt Ebbe und Flut.
Du beschreibst es eigentlich selbst ganz genau. Solange die Materie fein ist, bildet sie aus verschiedenen schon genannten Gründen Zug und Gegenzug. Je mehr sie sich aber verdichtet, umso mehr wird sie zur Kugel.
Das meiste wurde ja schon erklärt. Da sich im Universum alles um seine eigene Achse dreht haben wir neben der Gravitation, die alles Richtung Messenmittelpunkt zieht noch eine zweite, dominierende Kraft, die Zentripedalkraft.
Diese resultiert eben daraus, dass sich alles dreht und Masse stets bestrebt ist, seinen Bewegungszustand beizubehalten. Während also die Objekte im Weltraum an sich eine geradlinige Bewegung durchführen wollen, zieht die Gravitation alles auf einen Punkt. Am Ende bekommen wir durch die beiden Bewegungen eine Kreisbahn, bzw. Ellipse. Unsere Planeten fallen z.B. immer um die Sonne herum, da sie von ihr angezogen werden, aber gleichzeitig sich mit einer gewissen Geschwindigkeit an ihr vorbeibewegen.
Nun ist aber immer noch nicht die Frage geklärt. warum wir dann scheiben haben. Zu jeder Kraft gibt es eine gleichstarke entgegengesetzt wirkende Kraft. Und wenn man die beiden Kräfte, Gravitation und Eigenbewegung, addiert, erhält man als Gegenkraft die Zentripedalkraft (NICHT Zentrifugalkraft!). Diese ist im Fall des Sonnensystems genau entgegengesetzt zum Standort der Sonne. In diese Richtung zieht es also die Materie. Und wenn Du nun aus einem Teigklumpen eine Kugel formst und diese dann ganz schnell drehst? Die Kugel wird senkrecht zur Rotationsachse in die Breite gezogen. Es entsteht ein sogenannter Rotationsellipsoid. Je weniger fest nun das Objekt ist, desto flacher und breiter wird dann das Objekt. Je breiter es ist, desto größere Kräfte wirken ganz außen. So zieht es alles immer weiter auseinander bis sich ein Gleichgewicht zwischen Rotation und Gravitation bildet bei dem die Beträge beider Kräfte (Gravitation und Zentripedalkraft) gleich sind. Bei "dünnen" Objekten wie protoplanetaren Scheiben oder auch ganzen Galaxien erhält man dann eben wirklich eine Scheibe. "Dicke" Objekte wie Planeten bleiben relativ rund. Aber auch hier zu beachten, dass Planeten keine perfekten Kugeln sind, sondern an den Polen geplättet sind und am Äquator auch etwas breiter sind. Planeten sind somit eigentlich auch Rotationsellipsoide. Sehr stark sieht man das z.B. am Jupiter. Der Durchmesser an den Polen beträgt 134.000 Kilometer, während der Durchmesser am Äquator 143.000 Kilometer beträgt. Er ist also 9000 Kilometer "breiter" als er "hoch" ist. Das liegt vorallem an seiner Beschaffenheit aus Gas. Also ein "relativ" dünnes Material, dass durch die Rotation ebenfalls in die Breite gezogen wird.
Und warum bewegen sich die Planeten dann auf der selben "Scheibe"? Nun, sie entstanden alle aus der protoplanetaren Wolke. Diese war auch eine Scheibe. Eben aufgrund der Rotation in die Breite gezogen. Die Bewegungen der Planeten wurden durch diese Scheibe festgelegt. In der Scheibe bildeten sich letztendlich nur Klumpen, die die Bewegung der Scheibe übernahmen. Dadurch nahm die Dichte der Scheibe als ganzes ab. Die der Planeten nahm zu. Das dünne Material wurde nach außen geschleudert, während die Planeten in Sonnennähe blieben.
auch sehr einleuchtende Erklärung, wobei sich in meinem Kopf schon Fragen auftürmen wie "Wieso muss sich denn alles perfekt um eine Rotationsachse drehen" usw. ;) Vermutlich richten sich Objekte, die einen Drehimpuls verpasst bekommen iwann automatisch an einer Achse aus?!? Das Problem, wenn man anfängt sich für etwas vorher Unbekanntes zu interessieren ist, dass man anfangen kann, wo man will, eine Frage führt zur nächsten. Ich bräuchte mal einen Crashkurs in fortgeschrittener Physik, am besten per Interface - hallo Zukunft! Ich habe nicht genug Lebenszeit um aus allen Gebieten zu lernen, was ich wissen will! ;) Warum musste man in der Schule so viel Religionsunterricht und anderen Blödsinn haben?
Trotzdem vielen Dank! Ich bin jetzt schon um länger weiter, als noch gestern! Der Schleier oder thematisch korrekter die Gaswolke lichtet sich! ;)
Den Impuls bekommen die Planeten von der protoplanetaren Scheibe übergeben. Es liegt daran, dass die Materie, aus der die Planeten entstehen schon einen Impuls besitzen. Da dieser nicht verloren gehen kann, muss er an die sich bildenden Planetesimale (zusammenklumpende Brocken, die später Planeten werden) übergeben werden. Da auf großen Skalen aber alles recht gleichmäßig abläuft, wird sich dabei der Bewegungsvektor nicht ändern. Die Richtung der Bewegung und damit auch die Drehung selbst wird übergeben, bzw. vorgegeben. Die Planetesimale drehen sich also in die selbe Richtung wie die protoplanetare Scheibe. Woher sollte auch eine willkürlichere Richtung oder Drehung herkommen. Wenn sich dann aus diesen Planetesimalen Protoplaneten bilden, so bekommen auch sie den Impuls übergeben. Somit ist auch hier die Bahnebene durch die Scheibe vorgegeben und ebenso die Drehrichtung. Änderungen der Drehrichtung, Bahnneigung oder Achslage ergeben sich ab hier eigentlich nur noch aus Kollisionen mit anderen großen Objekten oder Protoplaneten.
Ist das so? Massekonzentration bedeutet wohl eine enorm starke Masse an einem Punkt? Die Bahnen der Massepunkte - da komm ich ins Grübeln, also heißt das gedachte Punkte konzentrierter Masse, aber wieso beschreiten diese Bahnen? Zuerst mal werden sie ja nur durch die Gravitation gegenseitig angezogen, dass heißt die Bahn wäre eine sich verkürzende Linie. Erst wenn Rotation ins Spiel kommt wird aus zwei Massepunkten aus einer gedachten verbindenden Linie ein sich verkürzender Radius, also auf die Punkte reduziert eine Art Spiralform? Richtig?
Bleibt für mich die Frage, wenn ein Massepunkt rotiert, dann doch nicht wie ein Kettenkarussell in nur einer Richtung, sondern in meiner Vorstellung eher wie ein Ball auf einer Wasserfontäne, da gibt es doch diese Skulpturen mit irre schweren Kugeln, die auf einer Art Brunnen liegen und sich durch den Wasserdruck quasi frei bewegen, also rotieren, aber die rotieren ja nicht in einer Richtung, sondern relativ wahllos. Wenn ich mir z.B. ein schwarzes Loch vorstelle, rotiert das dann eher wie ein Kettenkarussell in einer ganz bestimmten Neigung immer gleichmäßig oder quasi wild umher in alle möglichen Richtungen, weil dann müssten ja auch alle durch Gravitation angezogenen Objekte eher unstrukturiert auf verschiedenen Kreisbahnen drumherum rotieren. Von weitem betrachtet also kugelförmig, nicht wie eine Scheibe?