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THEMA: Gebundene Rotation

Gebundene Rotation 30 Dez 2017 23:17 #25406

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Servus an alle.

Ich bin leidenschaftlicher Hobbymöchteallesverstehenheini :D
Da ich laienhaft (also ohne Tafel und Formeln) Dinge verstehen möchte, habe ich eine simple Frage zum Titel.

Ist eine gebundene Rotation von Himmelskörpern vergleichbar mit dem folgenden Beispiel:

Ich nehme einen runden Topfdeckel der einen runden Griff hat. Den lege ich nun mit dem Knauf nach unten auf einen Tisch. Dann kann der ja in so ziemlich jede richtung kippen.
Nehme ich nun ein kleines Gewicht und bastel das an eine Seite des Deckels (der Mond z.B. ist nun auch nicht an jeder seite gleich "schwer"), dann wackelt der Deckel logisch in diese Richtung des Tisches ... ist ja rundrum gleich. (ja fast ;) )
Wenn man nun den Tisch etwas neigt - näher zum Erdmittelpunkt hin - dann dreht sich der präparierte Deckel nach den ganzen hin und herschwingen (Gezeiten und Trägheit?) genau zum tiefsten Punkt.

Kann man so diese gebundene Rotation verstehen oder wirken andere Kräfte viel mehr? (Newton - Einstein)

Vielen Dank =)

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Gebundene Rotation 31 Dez 2017 11:19 #25411

Gebundene Rotation bedeutet, dass ein Planet seiner Sonne immer die selbe Seite zeigt. Wenn das in deinem Topfdeckel Modell der Fall ist, dann wäre es ok.

Gebundene Rotation kommt auch bei Monden vor, so dass sie ihrem Planeten immer die selbe Seite zeigen.

Spannend wird die gebundene Rotation dann, wenn man untersucht, welche Planeten erdähnliches Leben tragen können.

Die meisten Sonnen sind deutlich kleiner als unsere Sonne. Das sind dann orange Zwergsterne oder noch viel häufiger rote Zwergsterne. Das hat dann eine Reihe von Konsequenzen:

- Rote Zwergsterne strahlen deutlich weniger als unsere Sonne.
- Daher leben sie deutlich länger, die kleinen unter ihnen soger mehrere Billionen Jahre.
- Leben hätte sich auf den Planeten also deutlich mehr Entwicklungs- und Lebenszeit als wir auf der Erde.

Aber:
- Die habitable Zone von roten Zwergsternen liegt daher deutlich näher an der Sonne als bei uns.
- Somit haben bei roten Zwergsternen alle Planeten in der habitablen Zone gebundene Rotation.
- Daher wird eine Seite immer von der Sonne beschienen und wird deutlich wärmer als die stets dunkle Seite.

Auf diesen Planeten gibt es viel stärkere Temperaturunterschiede als auf der Erde. Was dies genau bedeutet, kann ich nicht sagen:
- Treten dort extreme Windgeschwindigkeiten auf, die ein Leben, wie wir es kennen unmöglich machen?
- Die Tagseite müsste so weit von der roten Sonne entfernt sein, dass dort für Leben angenehme Temperaturen herrschen (vergleichbar zur Erde.
- Die Frage dann ist, wie kalt die Nachtseite dann ist. Wird es dort so kalt, dass die Atmosphären Gase ausfrieren?

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Gebundene Rotation 01 Jan 2018 02:08 #25431

Gibt es da keine Rechenmodelle ?

Zum einen würden sich auf der Rückseite gewaltige Gletscher bilden die eine Massenverlagerung bewirken was eine sehr geringe Rotation antreiben würde ?

Zum anderen , der Treibhauseffekt müsste viel größer sein da Methan aufgrund des mangels an energiereicher UV Strahlung langsam bis gar nicht abgebaut wird ?

Wir leben zwar alle unter dem gleichen Himmel, aber es haben nicht alle den gleichen Horizont.

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Gebundene Rotation 01 Jan 2018 12:48 #25436

ClausS schrieb: - Die Frage dann ist, wie kalt die Nachtseite dann ist. Wird es dort so kalt, dass die Atmosphären Gase ausfrieren?


Das würde aber doch dazu führen, dass wegen der Konvektion die Atmosphäre nach und nach zur Nachtseite strömt, dort gefriert und dann ist keine Atmosphäre mehr da.

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Gebundene Rotation 01 Jan 2018 13:08 #25437

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Bei den rotationsgebundenen "Planeten" läuft das wohl immer darauf hinaus, dass die kältere "Seite" Konvektions-effekte provoziert welche anscheinend nur durch Vorhandensein von Atmosphäre und/oder Ozeane z.T. kompensiert werden.

Hier was interessantes dazu. (scrollt mal mittig runter :)

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Gebundene Rotation 01 Jan 2018 13:08 #25438

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Da frage ich mich schon lange, wie das mit Venus ist. Ist zwar keine ganze gebundene Rotation, aber fast. Da gibt es radikale Unterschiede zwischen Nacht und Tagseite. Wie es auf der Tagseite aussieht, weiß man ja. Aber wie ist es im Grenzbereich und auf der Nachtseite?
Das würde mich mal interessieren.

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Gebundene Rotation 01 Jan 2018 17:31 #25442

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Noch eine Frage zur gebundenen Rotation: Wie verhält sich ein Planet, welcher zum Heimatstern eben diese Form beschreibt in seinem Inneren, wenn er innen flüssig ist?
Das müsste dann ja sehr ungleichmäßige Konvektionen hervorrufen. Wie könnte sich das auf die Kruste auswirken?
Das Flüssige sammelt sich "vorne" und der Rest bleibt "hinten"?

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Gebundene Rotation 01 Jan 2018 19:59 #25449

heinzendres schrieb: Gibt es da keine Rechenmodelle ?


Die gibt es bestimmt. Ich denke nur, dass die nicht so einfach sind. Man sieht ja auf der Erde, wie stark z.B. die Position der Kontinente das Klima beeinflußt.

Die Frage ist, welche Arten von Wärmetransport und Wärmeaustausch sich zwischen den beiden Hälften etablieren würde.

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Gebundene Rotation 01 Jan 2018 20:42 #25450

Ralf schrieb: Da frage ich mich schon lange, wie das mit Venus ist. Ist zwar keine ganze gebundene Rotation, aber fast. Da gibt es radikale Unterschiede zwischen Nacht und Tagseite. Wie es auf der Tagseite aussieht, weiß man ja. Aber wie ist es im Grenzbereich und auf der Nachtseite?
Das würde mich mal interessieren.


Bei der Venus scheint es keine großen Temperaturunterschiede zwischen Tag- und Nachtseite zu geben.

Die Atmosphäre ist so dicht und mit so vielen Treibhausgasen, dass die Sonnenstrahlen denke ich bereits weit vor der Venusatmosphäre absorbiert werden. So ist ein effizienter Wärmetransport vorhanden.

Bei erdähnlichen Atmosphären sähe dies aber anders aus.

Zu gebundener Rotation: Beim Mond findet man beispielsweise im Aufbau Unterschiede zwischen Tag- und Nachtseite. In wie fern die durch die gebundene Rotation hervorgerufen sind oder andere Ursachen haben, weiß ich nicht.

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Gebundene Rotation 01 Jan 2018 22:07 #25451

ClausS schrieb: Zu gebundener Rotation: Beim Mond findet man beispielsweise im Aufbau Unterschiede zwischen Tag- und Nachtseite. In wie fern die durch die gebundene Rotation hervorgerufen sind oder andere Ursachen haben, weiß ich nicht.

Moment... auf dem Mond gibt es überall Tag und Nacht, der ist ja mit seiner Rotation nicht an die Sonne sondern an die Erde gebunden.

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Gebundene Rotation 16 Jan 2018 16:27 #26044

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Physik gefragt:
Hi,

Leider hat noch niemand die Frage des TOs beantwortet (oder ich bin zu dusselig zum lesen), nämlich wie man das Zustandekommen einer gebundenen Rotation physikalisch erklärt.

Ich schließe mich dieser Frage an.
Ich würde ebenfalls wie der TO Inhomogenitäten in den Planeten vermuten, bzw. das Arbeit durch bspw. flüssige Bestandteile verrichtet wird (Reibung), hab aber keine Ahnung, davon allerdings dann wieder ganz viel .... :)


mvg Philzer

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Gebundene Rotation 16 Jan 2018 17:37 #26047

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Hallo Philzer
das ist schon paar mal passiert bei Herr Gaßner seinen Videos, die Sache ist der Mond möchte immer noch weg von der Erde, das gelingt diesem indem er seine eigene Rotationsenergie abgibt und somit immer langsamer sich, um sich selbst dreht, und von der Erde sich entfernt, der Erde passiert das auch, sie möchte wohl dieses Baryzentrum verlassen, schaue dir diesem an, der ist wohl schuld dran oder eher diese Massen Ungleichgewicht, wenn ich in diesem Zusammenhang an Theia denke, stimmt ihr mir doch bestimmt alle zu, wenn ich sage: "Verdammt war das ein Glückstreffer" nicht nur in seiner Richtung sondern auch noch bei Gewicht.

Ja ich kann alles, sogar definieren was ich nicht kann.

Man muss noch Chaos in sich haben, um einen tanzenden Stern gebären zu können.
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Gebundene Rotation 16 Jan 2018 18:02 #26049

Philzer schrieb: Leider hat noch niemand die Frage des TOs beantwortet (oder ich bin zu dusselig zum lesen), nämlich wie man das Zustandekommen einer gebundenen Rotation physikalisch erklärt.


Die Ursache für gebundene Rotation ist die Abbremsung der Rotation durch die Gezeitenreibung.

Deshalb trifft diese vor allem Körper, die sehr nah um ihrem Zentralkörper kreisen. Bei einem roten Zwergstern ist die habitable Zone viel näher dran als bei unserer Sonne.

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Gebundene Rotation 16 Jan 2018 18:51 #26057

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ClausS schrieb: Die Ursache für gebundene Rotation ist die Abbremsung der Rotation durch die Gezeitenreibung.


Ok, sehr schön. Bleibt also nun die Frage:

Welche Formen davon gibt es?
Weltmeere, ist klar.
Innere Magma auch?
Kalte Materie auch, wird die auch minimal durchwalkt?

Anders: Betrifft die Möglichkeit gebundener Rotation also alle Himmelskörper (Planeten), wenn die äußeren Bedingungen - siehe unten - stimmen, oder muss auch der Himmelskörper noch einige Bedingungen erfüllen?

ClausS schrieb: Deshalb trifft diese vor allem Körper, die sehr nah um ihrem Zentralkörper kreisen. Bei einem roten Zwergstern ist die habitable Zone viel näher dran als bei unserer Sonne.


Ja, die quasi äußeren Phänomenologien sind klar. Darum geht es mir nicht.


mvg Philzer

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Gebundene Rotation 16 Jan 2018 20:15 #26062

Ich will versuchen das etwas stichwortartig zu erklären wie ich das verstehe.
Die Angaben in Klammern gelten dabei für anfänglich langsamere oder gegenläufige Eigenrotation.

- noch weitgehend flüssiger Mond oder Planet umkreist Planet oder Stern
- Gravitation erzeugt ellipsenformige Verformung = Gezeitenwelle
- schnellere (oder langsamere/gegenläufige) Eigenrotation zieht an Gezeitenwelle -> Reibung
- Gezeitenwelle eilt dem anderen Planeten oder Stern voraus (oder hinkt nach)
- Schwerpunkt ist in Rotationsrichtung verlagert -> beschleunigt (oder bremst) damit das andere Objekt
- Drehimpuls wird so übertragen von Eigenrotation (oder Bahndrehimpuls) in Bahndrehimpuls (oder Eigenrotation)
das führt langfristig a) zur gebundenen Rotation und b) zur Vergrößerung (Verkleinerung) der Umlaufbahn.

PS:
Ich meine es ist wichtig das Reibung allein noch keine Abbremsung der Rotation verursachen kann. Irgendwie muss der Drehimpuls wegtransportiert werden da das eine Erhaltungsgröße ist die sich nicht einfach in Wärme verwandeln kann.
Im Falle Erde-Mond führt ein geringfügig in Rotationsrichtung verlagerter Masseschwerpunkt dazu das der Mond auf eine größere Umlaufbahn beschleunigt wird. Gleichzeitig zieht der Mond an der Gezeitenwelle und bremst so die Erdrotation.
Siehe auch -> http://www.planetenkunde.de/p012/p01206/p0120602001_01.htm

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Gebundene Rotation 17 Jan 2018 06:55 #26077

Sehr interessant finde ich den Artikel de.wikipedia.org/wiki/Gebundene_Rotation , insbesondere das Kapitel "Bedeutung für extrasolare Planeten". Was da steht, war mir völlig neu.

Die Auswirkung von starken Gezeitenkräften auf einen Planeten mit nicht ganz kreisförmiger Bahn sind gut beschrieben in de.wikipedia.org/wiki/Io_(Mond) .

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Gebundene Rotation 17 Jan 2018 10:52 #26086

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Schöne Zusammenarbeit hier.
Hatte mir gestern auch nochmal das Video von Harald reingezogen.
Ja, ich bekomme nun alles ziemlich gut zusammen.

Ist ja viel komplexer und interessanter als man zunächst glaubt.
Siehe bspw. die Tatsache, dass nicht nur Gezeiten (bei flüssigem Aggregatzustand) sondern auch Magnetfelder zur gebundenen Rotation führen können, oder Dinge wie Libration .

Auch die physikalische Erklärung der 2:3 Resonanz - Kopplung des Merkur ist sehr interessant..


mvg Philzer

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Gebundene Rotation 17 Jan 2018 11:04 #26087

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Hier noch ein deluxe video von der Mond Libration .
59 % Mondoberfläche zu sehen :)
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Gebundene Rotation 17 Jan 2018 11:57 #26096

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