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THEMA: Entfernung oder Verschmelzung

Entfernung oder Verschmelzung 13 Mai 2017 13:41 #14527

Hallo!
Die Frage habe ich auch schon einmal zu einem YT-Video gestellt, ich glaube auch Herr Gaßner hat sie beantwortet, aber ich hab's nicht verstanden.

Also: Im Laufe der Jahrmillionen entfernt sich der Mond von der Erde. Er bremst sich ab und dann passt das so. Er wird langsamer und der Abstand wird größer.
ABER: Wenn man 2 Sterne hat, die bremsen sich auch ab- und verschmelzen dann.

Beides ist für Astronomen selbstverständlich. Für mich nicht. Kann man mir einmal helfen?

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Entfernung oder Verschmelzung 13 Mai 2017 14:06 #14529

Der Mond bremst sich nicht ab, sondern er beschleunigt. Dadurch gelangt er in einen höheren Orbit. Die Enegie dafür wird der Erddrehung entnommen, die sehr viel schneller ist als die Umlaufgeschwindigkeit des Mondes.

Sternen, die sich umkreisen, sind im Gegensatz zum Mond keine starren Gebilde, sondern Gasbällchen, die ggfs. deutlich langsamer rotieren als sie sich umeinander drehen. Dann werden sie von den Gezeitenkräften durchgewalkt und setzen Rotationsenergie in Reibungswärme um.

Bei sich umkreisenden kompakte Objekten wie Neutronensternen oder Schwarzen Löchern hingegen wird Bahnenergie in Gravitationswellen umgesetzt. Voraussetzung dafür ist, dass verschiedene Rotationsachsen und/oder verschiedene Rotationsgeschwindigkeit haben.

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Entfernung oder Verschmelzung 13 Mai 2017 14:48 #14530

Bei Erde-Mond wird der Bahndrehimpuls und damit der Abstand vergrößert da die Erde schneller rotiert und die Gezeitenwelle dem Mond vorauseilt und diesen mit ihrer Masse beschleunigt.

Würde die Erde langsamer rotieren als der Mond umläuft wäre es umgedreht. Der Mond wäre schneller als die Gezeitenwelle und würde Bahndrehimpuls verlieren.
Drehimpuls geht zwar nicht verloren aber im 2. Fall hätten die unterschiedliche Vorzeichen.

Bei Sternen dürfte hinzukommen das Strahlung und Sternenwind Drehimpuls davonträgt

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Entfernung oder Verschmelzung 13 Mai 2017 22:05 #14543

Reisender schrieb: Der Mond bremst sich nicht ab, sondern er beschleunigt. Dadurch gelangt er in einen höheren Orbit.

Das ist unmöglich.

Für eine stabile Bahn muss Zentrifugalkraft die Gravitation kompensieren.
m_Mond * v^2 *R^(-1) = G*m_Erde*m_Mond*R^(-2)
Gekürzt: R*v^2 = G*m_Erde = konst.
=> Wird der Abstand um den Faktor a größer, muss die Geschwindigkeit um den Faktor sqrt(a) kleiner werden.

Dies ist auch intuitiv, die Gravitationskraft wird auf größeren Abständen deutlich schwächer, ein schnelles Objekt entkommt jedoch schwachen Gravitationsfeldern.

Wenn Sterne oder ähnliche Objekte miteinander verschmelzen rotieren sie immer schneller umeinander bis kurz vor Ende. Bei den jüngst entdeckten Gravitationswellen hat man da recht spielerisch einen Ton draus gemacht, vielleicht erinnert sich einer noch dran, die Frequenz wurde immer höher.

Der Gedanke, dass ein Abbremsen an sich ein Objekt einstürzen lassen würde und die Beschleunigung es weiter nach außen treibt ist natürlich auch korrekt. Jedoch fängt sich dabei das Objekt nicht mehr auf einer stabilen Bahn.
Es ist also zu beachten was Ursache und was Wirkung ist. Ist die Manipulation der Geschwindigkeit die Ursache wird die Bahn instabil. Im Beispiel Erde-Mond ist jedoch die Änderung der Geschwindigkeit nur eine Wirkung aus den angesprochenen Vorgängen zum Thema Drehimpuls.

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Entfernung oder Verschmelzung 13 Mai 2017 23:12 #14548

arminius schrieb: Die Frage habe ich auch schon einmal zu einem YT-Video gestellt, ich glaube auch Herr Gaßner hat sie beantwortet, aber ich hab's nicht verstanden.

Also: Im Laufe der Jahrmillionen entfernt sich der Mond von der Erde. Er bremst sich ab und dann passt das so. Er wird langsamer und der Abstand wird größer.
ABER: Wenn man 2 Sterne hat, die bremsen sich auch ab- und verschmelzen dann.

Beides ist für Astronomen selbstverständlich. Für mich nicht. Kann man mir einmal helfen?


Auf die Gefahr hin dass ich mich irre:

Ich denke, dass für beide Effekte verschiedene Mechanismen verantwortlich sind.

Im Fall Mond-Erde liegt das an Gezeiten-Wechselwirkungen. Im Falle zweier Sterne könnte dies an anderen Wechselwirkungen liegen, etwa Reibungsverluste an ausgestoßenen Materieteilchen oder im Falle von kolldierenden SLs an Energieverlust durch Gravitationswellen.


PS: Hast Du die Antwort von Josef Gaßner noch parat? Wenn ja, dann poste sie bitte hier in den Thread. Dies könnte bei der Erklärung sehr helfen.

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Entfernung oder Verschmelzung 13 Mai 2017 23:50 #14549

AberHatschi schrieb:

Reisender schrieb: Der Mond bremst sich nicht ab, sondern er beschleunigt. Dadurch gelangt er in einen höheren Orbit.

Das ist unmöglich.

Für eine stabile Bahn muss Zentrifugalkraft die Gravitation kompensieren.
m_Mond * v^2 *R^(-1) = G*m_Erde*m_Mond*R^(-2)
Gekürzt: R*v^2 = G*m_Erde = konst.
=> Wird der Abstand um den Faktor a größer, muss die Geschwindigkeit um den Faktor sqrt(a) kleiner werden.

Dies ist auch intuitiv, die Gravitationskraft wird auf größeren Abständen deutlich schwächer, ein schnelles Objekt entkommt jedoch schwachen Gravitationsfeldern.

Wenn Sterne oder ähnliche Objekte miteinander verschmelzen rotieren sie immer schneller umeinander bis kurz vor Ende. Bei den jüngst entdeckten Gravitationswellen hat man da recht spielerisch einen Ton draus gemacht, vielleicht erinnert sich einer noch dran, die Frequenz wurde immer höher.

Der Gedanke, dass ein Abbremsen an sich ein Objekt einstürzen lassen würde und die Beschleunigung es weiter nach außen treibt ist natürlich auch korrekt. Jedoch fängt sich dabei das Objekt nicht mehr auf einer stabilen Bahn.
Es ist also zu beachten was Ursache und was Wirkung ist. Ist die Manipulation der Geschwindigkeit die Ursache wird die Bahn instabil. Im Beispiel Erde-Mond ist jedoch die Änderung der Geschwindigkeit nur eine Wirkung aus den angesprochenen Vorgängen zum Thema Drehimpuls.


Du hast Recht: Ich habe mich falsch ausgedrückt. Was ich hätte sagen wollen: Der Mond gewinnt an Drehimpuls. Dadurch wird er beschleunigt, was ihn jedoch sofort auf eine weiter außen liegende Bahn befördert, was ihn wieder verlangsamt. Am Ende bewegt er sich sogar mit einer geringeren Winkelgeschwindigkeit als zuvor.

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Entfernung oder Verschmelzung 14 Mai 2017 00:16 #14550

AberHatschi,
Gesundheit ;)

Selbstverständlich wird der Mond beschleunigt. Das ist ja gerade das scheinbar Paradoxe an der Orbitalmechanik: Beschleunigung führt zu einer höheren Umlaufbahn führt zu einer geringeren Geschwindigkeit. Ein weiteres schönes Beispiel dafür ist die sogenannte Hufeisenbahn einiger Asteroiden. Nähert sich ein solcher Asteroid von hinten der Erde wird er auf eine höhere Bahn beschleunigt und fällt dadurch wieder zurück. Jahre später nähert sich die Erde von hinten und bremst den Asteroid wieder auf einen niedrigeren und damit schnelleren Orbit herunter.

Gruß
Merilix

Nachtrag:
Die Beschleunigung führt an Ort und Stelle tatsächlich zu einer höheren Geschwindigkeit und dadurch wird der Orbit wird auf der gegenüberliegenden Seite angehoben. Keppler lässt grüßen ;)

Und noch einer:

Der Gedanke, dass ein Abbremsen an sich ein Objekt einstürzen lassen würde und die Beschleunigung es weiter nach außen treibt ist natürlich auch korrekt. Jedoch fängt sich dabei das Objekt nicht mehr auf einer stabilen Bahn.

Dafür sind die Bahnen ja Ellipsen und im Perigäum schneller als im Apogäum.

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Entfernung oder Verschmelzung 14 Mai 2017 10:01 #14553

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Und dieser Effekt der Beschleunigung aufgrund der Drehbewegung des Massebezugspunkts werden auch Raumflugkörper auf eine höhere Geschwindigkeit gebracht.
Dadurch nimmt man ein winziges Stück der Drehbewegung des umflogenen Planeten oder anderem Himmelkörpers weg.
Wenn aber wie zum Bleistift der Mond keine Eigendrehung besitzt, dann kann man das dort nicht machen.
Übrigens: Wie kommen denn überhaupt Planeten zu ihrer Drehbewegung? Bei der Entstehung des Sonnensystems müssen sie ja einen Drall von der Sonne bekommen haben, bzw von anderen Planeten.

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Entfernung oder Verschmelzung 14 Mai 2017 11:12 #14560

Ralf schrieb: Übrigens: Wie kommen denn überhaupt Planeten zu ihrer Drehbewegung? Bei der Entstehung des Sonnensystems müssen sie ja einen Drall von der Sonne bekommen haben, bzw von anderen Planeten.


Zu der Frage gibt es einen schönen Blog: scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/20...-die-nicht-rotieren/

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Entfernung oder Verschmelzung 14 Mai 2017 11:44 #14562

Ralf schrieb: Wenn aber wie zum Bleistift der Mond keine Eigendrehung besitzt, dann kann man das dort nicht machen.

Doch doch. Beschleunigung oder Abbremsung beim Swing-By Manöver kommt aus der Bahndrehung und nicht aus der Eigenrotation. Das funktioniert auch beim Mond.

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Entfernung oder Verschmelzung 16 Mai 2017 16:17 #14627

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Fast hätte ich den Thread übersehen. Wäre ganz gut, wenn das Thema immer besser erkenntlich wäre, z.B: Entfernung oder Verschmelzung des Erde-Mond Systems.

Wie geht die Sache langfristig aber nun aus? Lassen wir mal alle anderen Einflüße (Sonne wird roter Riese, verstärkter Sonnenwind bremst Planeten und Monde, gravitativer Einfluß anderer Planeten etc) außen vor und schauen nur auf das Verhalten von Erde und Mond.
Durch den durch Gezeitenkräfte dem Mond vorauslaufenden Flutberg auf der Erde wird sich der Mond weiter entfernen, bis die doppelt gebundene Rotation erreicht sein wird. Dann wird auch die Erde dem Mond immer die gleiche Seite zeigen. D.h., es wird keinen vorauslaufenden Flutberg mehr geben, der Rotationsdrehimpuls der Erde auf den Bahndrehimpuls des Mondes übertragen wird. Aber still und leise wirken die Gezeitenkräfte doch weiter. Bereits jetzt verliert das rotierende System beständig Drehimpuls, der in kinetische und letztlich in thermische Energie übergeht, weil ständig Massen auf der Erde und auf dem Mond durchgeknetet werden.
Das wird auch nach Erreichen der gebundenen Rotation nicht aufhören. Schließlich bewegt sich der Mond auf einer Ellipsenbahn um die Erde, d.h., er läuft nach dem 2. Keplerschen Gesetz mal schneller, mal langsamer um. Die Folge ist eine Libration des Mondes in Ost und West. Und da auch die Mond- und Erdachse nicht exakt senkrecht auf der Ebene der Umlaufbahn stehen, gibt es auch noch eine Nord-Süd Libration, weshalb wir mehr als die Hälfte der Mondoberfläche von der Erde aus beobachten können. Die Folge davon ist, dass das Durchkneten der Massen nie aufhört, zwar nicht spektakulär, aber unentwegt wird Drehimpuls übergehen in kinetische und thermische Energie, die langfristig ins All abgestrahlt wird. Die Entropie ist eben gnadenlos.
Für den Mond heißt das dann: Blasen zum Rückzug, Annäherung wieder an die Erde.
Aber die Sache wird sich zäh gestalten und das dürfte über viele Milliarden Jahre gehen (ich vernachlässige dabei, dass ganz nebenbei wohl viel früher die Sonne ein riesiges Spektakel aufführen und wahrscheinlich eher beide verschlucken wird).
Schließlich wird der Mond sich bis unterhalb der Roche-Grenze annähern und dann zerrissen werden.
Sollte aber durch den obigen Prozess die Ellipsenbahn in eine ideale Kreisbahn übergehen (wohl relativ unwahrscheinlich, allenfalls Annäherung an Kreisbahn), wird die Annäherung zwischen Erde-Mond noch weiter verlangsamt, da der Knet-Mechanismus durch die Ost-West Libration weg fällt. Wie geht dann noch gemeinsamer Drehimpuls verloren, sprich durch welche Effekte nähern sie sich dennoch weiter an?
1) Die Libration Nord-Süd bliebe wohl. Oder würden sich die Achsen irgendwann senkrecht zur Bahnebene ausrichten?
2) Ich habe mal wo gelesen, dass jetzt auch ein kleiner Teil des gemeinsamen Drehimpulses in das Magnetfeld der Erde umgelagert wird. Ob dieser Mechanismus noch bei doppelt gebundener Rotation mit nahezu idealer Kreisbahn funktioniert , weiß ich nicht. Wahrscheinlich wird das innere der Erde dann bereits vollständig erkaltet sein und auch die Erde ihr Magnetfeld verloren haben. Dieser Motor wird wohl langfristig ausfallen. Das ist ohnehin ein dubioser Punkt, über den ich nur spekulieren kann. Da wissen andere von euch event. wesentlich mehr.
3) Werden dann auch noch Gravitationswellen abgestrahlt? Jetzt wird’s noch kleinlicher als es ohnehin schon ist. Da zumindest sehr wahrscheinlich durch Punkt 1 minimal Drehimpuls verloren geht und sich Erde-Mond dadurch weiter annähern, muss sich auch der Umlauf um das gemeinsame Baryzentrum minimal beschleunigen, also doch ein weiterer infinitesimaler Verlust an Drehimpuls durch Abstrahlung von Gravitationswellen stattfinden, wodurch sich Erde und Mond zusätzlich annähern.

Mein Fazit, mag es spitzfindig und realitätsfern sein, weil es alle anderen Einflüsse ausblendet, aber bezüglich der Himmelsmechanik des Zweikörpersystems Erde-Mond ganz lehrreich ist: Irgendwann wird der Mond in jedem Fall unterhalb der Rochegrenze sein und zerrissen werden, denn die minimalen Verluste des Drehimpulses alleine schon durch die minimalen Einflüsse aus Punkt 1 und 3 dürften dafür sorgen. Und falls die Kreisbahn nie erreicht wird, bliebe auch der Motor durch den Knet-Mechanismus der Ost-West Libration weiter erhalten. Schließlich hat das System unter den genannten Prämissen grenzenlos Zeit.
Allerdings dürfte es in jedem Falle sehr, sehr lange dauern. Die Geduld eines fiktiven Beobachters würde aber durch einen gigantischen Trümmerregen auf die Erde letztlich belohnt werden. :P
Ich denke, meine Ausführungen lösen auch den Widerspruch auf, dem sich Arminius in seiner Eingangsfrage des Threads gegenübersah. Letztlich kollabieren fast alle sich gegenseitig umkreisenden Massen, so jedenfalls mein Fazit. Welche eventuell nicht? Ich bin mir nicht sicher: Aber zwei ideale Kugeln mit doppelt gebundener Rotation, deren Achsen senkrecht auf der gemeinsamen Bahnebene ständen, und völlig frei wären von allen anderen äußeren Einflüssen, die müssten sich doch auch unter der rein theoretischen Maßgabe, dass ihre Atome und Moleküle ewig stabil wären, auch in alle Ewigkeit umkreisen. Freilich, das wird es wohl im ganzen All so nicht geben. Wäre so ein System zumindest in der Theorie stabil (wie gesagt, alle anderen Einflüsse blieben außen vor)?
Wäre schön, wenn der eine oder andere zu den Fragezeichen im Text Anmerkungen oder Ideen hätte. Mich beschäftigt diese Frage schon sehr lange und ich mag sie, weil sie handfeste Himmelsmechanik darstellt, ganz ohne Quantenmechanik und Relativitätstheorie - fast, von den Gravitationswellen mal abgesehen.
Jedenfalls habe ich meine Fragen durch Googeln noch nicht beantwortet bekommen.

Das größte Glück und den tiefsten Sinn erfahren wir, wenn unser Sehnen, Suchen und Finden in einem einzigen Augenblick zeitgleich präsent sind. Der nächste Augenblick ist dann nur noch schnödes Haben. (Cyborg, am Innufer, 14. April 2018)

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Entfernung oder Verschmelzung 16 Mai 2017 19:06 #14628

Hallo Cyborg,

Interessante Betrachtung der weiteren Verhältnisse im Erde-Mond System. Das erscheint mir weitgehend plausibel zu sein.

Cyborg schrieb: 1) Die Libration Nord-Süd bliebe wohl. Oder würden sich die Achsen irgendwann senkrecht zur Bahnebene ausrichten?

Siehe Thread zum "9. Planeten", Ich denke die Rotation und Bahnachsen gleichen sich allmählich an.
Ob das auch für Ellipse->Kreisbahn gilt vermag ich jetzt nicht zu sagen. Das die Planetenbahnen annähernd kreisförmig sind spricht aber dafür.

Eine Möglichkeit fehlt noch in der Betrachtung: der Mond könnte die Bindung an die Erde verlieren und sich wie 2002 AA29 auf eine Hufeisenumlaufbahn begeben.

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Entfernung oder Verschmelzung 21 Aug 2017 20:18 #18891

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Ich lese gerade alte Threads.
Seid ihr euch da einig geworden?
Im ersten Fall: dachte ich auch, die Erde wird in ihrer Rotation gebremst, sie war früher also schneller unterwegs und ein Tag war kürzer?
Der Mond entfernt sich von der Erde wegen der Zentrifugalkraft oder gar der DE, des Drucks wie bei dem 2 Spiegelproblem?
2 Sterne, die durch Gravitation verschmelzen, bremsen sich doch nicht ab?

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Entfernung oder Verschmelzung 22 Aug 2017 09:36 #18905

Doch- da werden ja die Gravitationswellen gemessen, wenn schw. L. verschmelzen.

Beim Mars gab es letztens die Erklärung, dass der eine Brocken auf den Mars stürzt, da er schneller als die ars-Rotation um den Mars kreist und dadurch abgebremst wird, während der andere langsamer ist als die Marsrotation und irgendwann ins All gekickt wird. Dies klang plausibel.

Aber so ganz habe ich als Threadlostreter die anderen Antworten so richtig verstanden - gebe ich zu.

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Entfernung oder Verschmelzung 24 Aug 2017 11:38 #18953

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Noch eine Frage:

Warum entfernt sich der Mond von der Erde?
Ich habe bei Umlaufgeschichten immer das Bild vor mir, wenn man solch einen Trichter beobachtet, in dem man in verschiedenen Freizeitparks eine Münze einwirft. Zunächst dreht sich die Münze in großen Bahnen langsam um das Loch. Nach und nach verliert sie an Höhe und ihre Geschwindigkeit um die Öffnung wird größer bis sie schlußendlich im Loch verschwindet.
Keiner mag zu verstehen, dass die Münze von alleine wieder rauskommt und sich vom Loch entfernt.
Im Raum ist es selbstverständlich anders. Planeten und Monde und die Sonne schieben sich gegenseitig Energie zu oder nehmen sie weg und das gibt ihnen ihren Dreh und Bahnimpuls.
Nun ist es bei Erde und Mond ja so, dass sie sich in ihrem Rotationsimpuls gegenseitig abbremsen, abgebremst haben. Der Mond hat nur noch eine gebundene Rotation und der Erdtag ist von 10 Stunden auf 24 Stunden länger geworden.
Was aber bewegt den Mond sich zu entfernen?

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Entfernung oder Verschmelzung 24 Aug 2017 13:32 #18960

Die Erde verliert aufgrund der durch den Mond verursachten Gezeitenreibung (langsam) Drehimpuls. Aufgrund der Drehimpulserhaltung muss der Drehimpuls somit auf das System Erde-Mond übertragen werden. Daher entfernt sich der Mond von der Erde.

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Entfernung oder Verschmelzung 24 Aug 2017 14:19 #18962

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Vielen Dank ClausS

Hab ich verstanden. Der Drehimpuls geht über in den Rotationsimpuls- dadurch entfernt sich der Mond.
Was aber würde passieren, wenn ein großer Asterioid nahe am Mond vorbeifliegt und ihm einen zusätzlichen Drehimpuls geben würde?

Gruss Ralf

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Entfernung oder Verschmelzung 24 Aug 2017 20:25 #18965

Das müsste schon ein sehr großer Körper sein, dass der einen merklichen Effekt hat. Und so etwas großes sollte nicht so nahe an uns vorbei fliegen, brrr.

Wenn doch, hängt die Bahnbeeinflussung des Mondes an vielen Faktoren ab.

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Entfernung oder Verschmelzung 25 Aug 2017 19:25 #18985

.
Der Mond hat eine Masse von 7,349·1022 kg.
Man bräuchte schon einen Brocken vergleichbarer Masse um dem Mond nennenswert Drehimpuls zu verpassen.
Zum Vergleich: Ceres, das größte Objekt im Asteroidengürtel ist eigentlich schon ein Zwergplanet und hat 9,393⋅1020 kg.
Der würde schon was ausrichten aber solche Brocken kommen eher selten hier vorbei^^ -- zum Glück.

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Entfernung oder Verschmelzung 27 Aug 2017 02:15 #19013

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Wenn die Expansionsgeschwindigkeit 68 km/s beträgt ist das der beste Beweis, dass die Expansion innerhalb unseres Sonnensystems "nicht wirksam" wird. Trotzdem war das Sonnensystem vor mehr als 6 Mrd. Jahren oder noch früher, "näher" beieinander, nicht wahr? (wie das gesamte Universum seit Beginn)
Entfernen sich andere Himmelkörper von uns, innerhalb unseres Systems wie der Mond durch Gezeitenkräfte? Kann man eine - minimale - Expansionswirkung über lange Zeiträume ausschließen, innerhalb unseres Systems, seit Anbeginn der Zeit? WIE wächst das Sonnensystem DANN, seit "Entstehung", ist es eine Art Quantensprung?
DANKE
Chalawan

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Letzte Änderung: von Chalawan2000. (Notfallmeldung) an den Administrator

Entfernung oder Verschmelzung 27 Aug 2017 12:41 #19017

Man hat unter Annahme des Gravitationsgesetz die Planetenbahnen simuliert und daher auf frühere Bewegungen geschlossen. Aufgrund gravitativer Wechselwirkungen der Planeten untereinander können sich ihre Umlaufbahnen ändern, beispielsweise haben wohl Uranus und Neptun ihre Position getauscht. Eine Raumausdehnung war kein Bestandteil dieser Simulationen.

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