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THEMA: Energieverlust durch Gravitaionswellen und durch Gezeitenreibung

Energieverlust durch Gravitaionswellen und durch Gezeitenreibung 28 Sep 2019 12:25 #57924

Heute morgen habe ich - im Bett liegend :whistle: - über ein Problem sinniert, das ich hier zur Diskussion stellen möchte.

Die Bilder der Gravitaionswellen zeigen folgendes Szenario: Zwei Sterne oder SL umkreisen sich. Dabei senden sie Gravitationswellen aus, verlieren dadurch Energie, rücken dadurch näher zusammen und werden schneller (Impulserhaltung) bis sie zusammenstossen und Schluß is.

Doch warum nähern sie sich? Die kinetische Energie eines solchen Systems ist proportional Trägheitsmoment*Winkelgeschwindikeit2. Bei Annäherung wird das Trägheitsmoment kleiner aber die Winkelgeschwindigkeit quadratisch größer. Diese Energie sollte daher nicht abnehmen. Es kommt aber noch die potentielle Energie hinzu, die sich bei Annäherung verkleinert.

Ob das in der Summe zu einer Verringerung der Energie führt, mochte ich nicht ausrechnen. Mir fiel aber ein anderer Fall ein.: Das System Erde Mond. Auch hier gibt es einen Energieverlust, diesmal durch Gezeitenreibung. Ich habe gelesen, dass sich der Mond deswegen von der Erde enfernt. Was ja erfreulich ist, denn umgekehrt könnte es irgendwann hier ungemütlich werden.

Also die Frage: Warum führt ein Energieverlust durch Gravitationswellen bei einem Doppelsternsystem zu einer Annäherung, ein Energieverlust durch Gezeitenreibung bei Mond und Erde aber zu einem Entfernen??

Bitte auch antworten, wenn ihr gerade keine Lösung parat habt, die Frage aber interessant findet.

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Energieverlust durch Gravitaionswellen und durch Gezeitenreibung 28 Sep 2019 14:18 #57930

Beim Erde-Mond System ist das ganz einfach: Es gibt einen Energie und Drehimpuls Transfer von der Ede auf den Mond.
Das liegt daran das sich die Erde mit gleichem Drehsinn schneller um sich selber dreht als der Mond um die Erde.
Die Gezeitenwelle wird über die Reibung an den Erdkörper gekoppelt dem Mond etwas vorauseilen. Dadurch verschiebt sich der Schwerpunkt in Drehrichtung; Der Mond erfährt eine Vorwärts-Beschleunigung und dadurch vergrößert sich sein Bahndrehimpuls und sein Abstand. Gleichzeitig wird die Erde in der Rotation gebremst.

PS: Die dem Mond abgewandte Gezeitenwelle wirkt natürlich entgegengesetzt aber wegen 1/r² schwächer.

WIe das bei Doppelsternen oder SL ausschaut vermag ich nicht zu sagen. Ein solcher Energietransfer bedingt meiner Meining nach das noch keine gebundene Rotation (auf beiden Seiten) vorliegt und die Objekte sich durch die Gezeitenkräfte verformen lassen.

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Energieverlust durch Gravitaionswellen und durch Gezeitenreibung 28 Sep 2019 15:21 #57931

Der Energieverlust durch Gravitationswellen ist denke ich einfach dem Energieerhaltungssatz geschuldet. Wenn zwei sehr massehafte Objekte so schnell umeinander rotieren, dass eine nenneswerte Energie mittels Gravitationswellen emittiert wird, kann sich nur die kinetische Energie der Objekte entsprechend verringern.

Wenn die ISS nicht immer wieder nachbeschleunigt würde, könnte man an ihr beobachten, was passiert, wenn ein Körper in einer Umlaufbahn langsam kinetische Energie verliert. Er nähert sich dem Zentralkörper immer mehr an, bis er darauf stürzt.

Nicht extra gekennzeichnete Beiträge sind normale private Beiträge. Sie sollten genauso diskutiert und kritisiert werden wie alle anderen Beiträge auch.
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Energieverlust durch Gravitaionswellen und durch Gezeitenreibung 28 Sep 2019 16:43 #57933

Merilix schrieb: Beim Erde-Mond System ist das ganz einfach: Es gibt einen Energie und Drehimpuls Transfer von der Ede auf den Mond.
Das liegt daran das sich die Erde mit gleichem Drehsinn schneller um sich selber dreht als der Mond um die Erde.
Die Gezeitenwelle wird über die Reibung an den Erdkörper gekoppelt dem Mond etwas vorauseilen. Dadurch verschiebt sich der Schwerpunkt in Drehrichtung; Der Mond erfährt eine Vorwärts-Beschleunigung und dadurch vergrößert sich sein Bahndrehimpuls und sein Abstand. Gleichzeitig wird die Erde in der Rotation gebremst..

Ja das ist die Erklärung.

In meiner Energiebetrachtung habe ich die Rotation der Erde übersehen. Es ist ja bekannt, dass der Erdtag durch den Mond verlangsamt wird. D.h. es wird Energie von der Erde auf den Mond übertragen. Der gleichzeitige Energieverlust durch Gezeitenreibung ist entweder zu gering oder wirkt sich nur auf die Erdrotation aus.

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