Bei Vollmond ist die Rundheit des Mondes in allen fehlenden Details sichtbar: was fehlt, sind Ecken und Kanten. Er ist rund. Nicht nur der Mond, sondern alle anderen “vernünftigen” Himmelskörpern. Warum das so ist, könnte jeder beantworten, der schon einmal eine Kugel aus Knetwachs geformt hat.
Jeder Himmelskörper, der groß genug ist, eine gewisse Schwerkraft zu erzeugen, ist rund. Die Steine der Berge fallen hinunter. Wenn alle Spitzen und Kanten hinuntergefallen sind – Bergsteigen und Erosion hilft – dann sind alle Täler aufgefüllt. Es gibt kein “oben” mehr. Kein “unten”. Sondern nur noch eine Höhe. Das nennt man “rund”.
Wikipedia: Planet, Potential, Astronomisches Objekt, Äquipotenzialfläche, Keplersche Gesetze, Newtons Gravitationsgesetz
Begriffe: oben/unten, Mond, Himmelskörper, Potenzial, Äquipotenzialfläche, Punktmasse
Hintergrund
Was ist die Gravitation?
Es gibt nur wenige Grundkräfte im Universum. Die Gravitationskraft ist eine davon. Sie wirkt zwischen Objekten mit der Eigenschaft “Masse”. Die Gravitationskraft wird auch Schwerkraft genannt. Der Physiker Isaac Newton vermutete, dass die Schwerkraft zwischen Erde und Mond den Mond auf seiner Bahn hält. Auch Sonne und Erde sind durch die anziehende Wirkung der Schwerkraft verbunden, kreist die Erde ja auch auf einer Umlaufbahn, und auf die übrigen Planeten trifft das ebenfalls zu. Die Gravitationskraft ist anziehend. Sie kann nicht abgeschirmt oder verändert werden.
Schwerkraft ist auch die Ursache für den (angeblichen) Fall eines Apfels auf den Kopf von Isaac Newton.
Was ist ein Wechselwirkungsgesetz?
Nicht alleine tritt eine Kraft auf, sondern immer paarweise. Bei der Schwerkraft zieht der eine Körper den anderen genauso an wie der andere den einen. Die Wirkungen zweier Körper aufeinander sind immer gleich und von entgegengesetzter Richtung. Das ist im 3. Newtonsche Axiom beschrieben: Übt ein Körper A auf einen anderen Körper B eine Kraft aus, so wirkt eine gleich große, aber entgegen gerichtete Kraft von Körper B auf Körper A.
Aus den Gesetzen der Planetenbewegung, wie sie Johannes Kepler formuliert hat, konnte Isaac Newton ein Gesetz herleiten, das die Anziehungskräfte zwischen Massen herleitet. Es entstand das Newtonsche Gravitationsgesetz,
Dieses besagt vereinfacht: Zwei Objekte ziehen einander mit einer Kraft an, die Gravitationskraft heißt. Sie wird mit dem Quadrat der Entfernung schwächer und ist umso größer, je größer die Massen der Objekte sind.
Beispiele: Mond und Erde, Apfel und Erde, Sonne und Erde.
Es gilt: Die Anziehungskraft eines kugelförmigen Körpers auf Massen erfolgt so, als wäre die ganze Masse in seinem Mittelpunkt, dem Massenmittelpunkt. Bei den meisten Berechnungen geht man von Punktmassen aus. Man denkt sich die gesamte Masse in einem Punkt vereinigt.
Daraus folgt für jeden Punkt auf der Erde oder dem Mond oder sonst einen Körper, dass eine Masse (Apfel, Mensch, etc) durch die Anziehungs-Kraft des Himmelskörpers zu seinem Schwerpunkt (Mittelpunkt des Körpers) gezogen wird.
(c) WikipediaWas ist ein Potential?
Die Anziehungskraft der Erde definiert ein Potenzial, ein sogenanntes Schwerefeld, indem Dinge nach unten gezogen werden, in Richtung des Erdmittelpunktes. Jedes hohe Objekt, ein Stein auf einem Berg zum Beispiel, besitzt eine bestimmte Energie, nämlich die potenzielle Energie, die ihn dazu befähigt hinunterzufallen. Sie wird auch Lage-Energie genannt, weil sie von der Lage des Körpers abhängt. Lage heißt demnach, ob er weit entfernt vom Schwerpunkt ist, “hoch” einfach genannt, oder ob er schon nahe dem Schwerpunkt ist, “tief” nennt man das.
Was sind Äquipotenzialflächen?
Durch die potentielle Energie jedes Körpers wird alles “hinuntergezogen”. Ist irgendwann einmal der Zustand erreicht, wo nichts mehr “hinunterfallen” kann, dann ist demnach nichts mehr “höher” oder “tiefer” als etwas anderes, jede Unebenheit ist sozusagen “ausgebügelt”.
Das heißt dann, dass alle Punkte auf einem Körper die gleicher potenzielle Energie haben. Jeder Punkt des Körpers ist nicht mehr oder weniger weit vom Schwerpunkt entfernt. Das bedeutet, ich habe nun einen Körper von dem kein Punkt weiter weg vom Mittelpunkt ist als ein anderer. Dieser Körper heißt dann Kugel. Und Kugeln sind bekanntlich rund.
Somit strebt jeder Körper nach “Rundheit” oder andersgesagt eine Kugel zu sein. Die Fläche, die dieses rund bildet, ist eine Potenzialfläche. Kein Punkt darauf hat mehr potenzielle Energie als ein anderer Punkt darauf. Keine Kugel würde irgendwo hin rollen.
Foto: Drew Patrick,
Drew Patrick
Was ist Erosion, und was haben Bergsteiger damit zu tun?
Die Bergsteiger, die Steine von Bergen runter stoßen, bewirken somit, dass die Erde einer Kugel immer näher kommt und sie eine Äquipotenzialfläche hat. Wenn das aber keine Bergsteiger zuhauf tun, organisiert in Alpenvereinen, wer dann? Die Natur selbst, das nennt man dann Erosion. Erosion ist also all das, das bewirkt, dass alle „Höhen“ „tief“ gemacht werden und alle „Tiefen“ „hoch“. So werden Berge abgetragen und Täler gefüllt.
Gibt es eckige Himmelskörper?
Ja, nicht alle Himmelskörper haben genug oder überhaupt Erosion, da ihnen zum Beispiel eine Atmosphäre fehlt. Oder sind viel kleiner als Erde oder der Mond und besitzen so eine weniger starke Anziehungskraft und Körperchen auf ihnen haben somit eine kleinere potentielle Energie oder ein geringeres Streben “hinunter zu fallen”. Und viele Himmelskörper haben eine Plattentektonik, wie auch die Erde, die bewirkt, dass die Kruste des Himmelskörpers( bei der Erde, die Erdkruste) sich ständig verändert und es Beben gibt, verursacht durch Geothermie. Durch all solche Faktoren wird ein Himmelskörper gehindert rund zu werden und eckiger zu sein. Solche Himmelskörper sind zum Beispiel Kometen, Asteroiden und Meteore.
Was hat die Internationale Astronomische Union mit der Frage zu tun?
Sie ist eine 1919 gegründete weltweite Vereinigung von Astronomen mit Sitz in Paris. Ihr Ziel ist die Förderung der Astronomie durch internationale Zusammenarbeit. Auf der Generalversammlung werden neue astronomische Entdeckungen diskutiert und nötige Kooperationen und Standardisierungen behandelt. So werden Fragen der Nomenklatur geklärt, wie die Namensgebung von Sternen, Planeten, Planetoiden und anderen Himmelskörpern sowie von Oberflächenmerkmalen, wie zum Beispiel von Bergen und Kratern.
Auf der Generalversammlung der Jahres 2006 in Prag erregte die Neudefinition der Planeten des Sonnensystems besonders große öffentlicher Aufmerksamkeit. Sie führte dazu, dass Pluto der Planetenstatus aberkannt wurde.
Von seiner Entdeckung am 18. Februar 1930 bis zur Neudefinition des Begriffs „Planet“ am 24. August 2006 durch die Internationale Astronomische Union (IAU) galt er als der neunte und äußerste Planet unseres Sonnensystems. In Folge wurde Pluto von der IAU mit einer Kleinplanetennummer versehen, so dass seine vollständige offizielle Bezeichnung nunmehr (134340) Pluto ist.
Pluto ist ein Zwergplanet. Zwergplaneten sind eine von der Internationalen Astronomischen Union definierte Klasse von Himmelkörpern im Sonnensystem, die sich auf einer Umlaufbahn um die Sonne bewegen. Im Unterschied zu Planeten haben sie ihre Umlaufbahnen aber nicht von anderen Objekten freigeräumt. Sie sind in einem Kometengürtel, beim Pluto heißt er Kuipergürtel. Ferner wurden nach Pluto die neu definierten Klasse der Plutoiden benannt, das sind Zwergplaneten, die weiter entfernt von der Sonne sind als der Planet Neptun. Quelle: Wikipedia
Diese Frage wurde von Samuel Paul maßgeblich beantwortet.
Fragen
Schau einen Mondkalender an. Welcher Zusammenhang zwischen Mond und Leben auf der Erde wird in solchen Kalendern nahegelegt?
Immer noch interessiert?
- Radiobeitrag zum Thema “Der Einfluss des Mondes auf den Menschen” finden Sie hier zum Download.
- Forme eine Kugel aus Knetwachs mit den Händen und beschreibe danach in einer Anleitung, wie man es richtig macht.
- Monde des Saturn. Nicht alle sind rund. Link zu Fotos
Rechnungen
Wie schwer ist ein Berg?
Wenn jeder Stein vom Berg heruntergetreten ist, wenn die Täler mit Geröll aufgefüllt sind, wenn Wind und Wetter den Staub in die letzte Ritze geblasen haben, dann gibt es kein Oben und kein Unten mehr. Alles ist gleich hoch. Der Himmelskörper ist rund.
Foto: Drew Patrick
Immer noch interessiert?
Warum Berge nicht höher als 10.000 Meter werden (Der Standard vom 31.01.2022)
Die Schwerkraft ist keine Grundkraft
Die Schwerkraft ist keine eigenständige Kraft und somit keine Grundkraft. Sie ergibt sich aus den Kernkräften und dem Elektromagnetismus, welche die Grundkräfte darstellen, inklusive der Absorption des Teilchenschauers minus der Zentrifugalkraft (z. B. eines rotierenden Planeten).
. Kernkräfte
+ Elektromagnetische Kräfte
– Zentrifugalkraft
+ Kräfte aus der Absorption des Teilchenschauers
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. Schwerkraft
Die Behauptung, die Schwerkraft sei eine Grundkraft, ist daher falsch. Nur deshalb, weil Isaac Newton von einer Anziehungskraft von Objekten ausging, bedeutet dies nicht, dass diese Kraft eine Grundkraft ist. Allerdings hat sich die Schwerkraft, welche die Anziehungskräfte zwischen den Planeten erklären soll, dermaßen in den Köpfen der Wissenschaftler festgesetzt, dass sie dort bis heute als Grundkraft herumgeistert. Als man die eigentlichen Grundkräfte im subatomaren Bereich entdeckte, hatte die Schwerkraft Newtons nach wie vor einen solch hohen Stellenwert, dass man sie kurzerhand als zusätzliche Grundkraft bezeichnete.
Da die Schwerkraft als Grundkraft gilt, müssten durch diesen Irrtum im Universum weitaus mehr Grundkräfte vorherrschen, was natürlich nicht der Fall ist. Andererseits müsste ein mathematisches Problem auftreten. Dieses Problem ergibt sich aus der Diskrepanz zwischen den tatsächlichen und den eingebildeten Grundkräften – also einem errechneten Mehr an Grundkräften. Dass dem nicht so ist, zeigt eine weitere Kuriosität. Denn dieses ‘errechnete Mehr’ an Grundkräften existiert gar nicht, und der Grund dafür ist sehr einfach:
Die subatomaren Grundkräfte entfalten ihre Kräfte vor allem im Atom bzw. im Atomkern. Die starke Kernkraft (als Beispiel für die Grundkraft) wirkt mit zunehmender Entfernung zum Atomkern immer schwächer. Bei einer Distanz von einem Meter ist die starke Kernkraft jenes Atoms so gering, dass sie als bedeutungslos eingestuft und auf null gesetzt wird. Und danach wundern sich die Physiker, dass eine weitere Kraft – nämlich die Schwerkraft – auftritt, deren Ursprung sie nicht erklären können. Anstatt zu rekapitulieren, welch sonderbare Eigenwilligkeit ihnen mit jener Nullsetzung widerfahren ist, grübeln sie, wie die Schwerkraft (als angeblich schwächste der Grundkräfte) zu erklären sei.
Natürlich ist die Kraft-Auswirkung eines einzigen subatomaren Teilchens in einem Meter oder in einem Zentimeter Entfernung nahezu null. Aber man darf doch diesen Wert nicht wirklich auf null setzen, weil dies nie der Fall sein wird. Weder in tausend Kilometer, noch in einem Lichtjahr Entfernung wird für die Kraft jenes subatomaren Teilchens der Wert null erzielt – egal, wie viele Millionen, Milliarden oder Billionen Nachkomma-Nullen sich ergeben, bevor erstmals eine andere Ziffer für den Kraftwert jenes Teilchens aufscheint.
Wenn man bedenkt, dass sich ein Mensch aus rund 700 Quintillionen subatomaren Teilchen zusammensetzt, kann man erahnen, aus wie vielen subatomaren Teilchen ein Planet besteht. Die Summe all dieser (subatomaren) Kräfte der Erde wird letztlich jenen Wert ergeben, welcher der Erdschwerkraft entspricht. Damit wird jegliches Grübeln über den Ursprung der Schwerkraft hinfällig.
Aber die Kuriositäten bezüglich der Schwerkraft gehen weiter. Denn die Wissenschaftler sind wegen der Eigenrotation der Erde auf die Idee gekommen, dass die Zentrifugalkraft (sprich ‘Wegschleudereffekt’) jener Erdschwerkraft entgegenwirkt. Diese Überlegung ist grundsätzlich richtig. Und ein interessierter Leser mag sich denken: “Jetzt werden die Wissenschaftler sicher erkennen, dass die Schwerkraft keine Grundkraft sein kann.” Weit gefehlt! Denn nun muss für jeden Breitenkreis der Erde die Zentrifugalkraft ausgerechnet werden, wobei der jeweilige Wert von der Schwerkraft abzuziehen ist. Der Nettowert für den jeweiligen Breitenkreis ist dann die Gravitation, die die eigentliche ‘Grundkraft’ darstellen soll / müsste / dürfte.
Gravitation = Schwerkraft – Zentrifugalkraft
Allerdings hindert dies niemanden, die Schwerkraft weiterhin als Grundkraft zu bezeichnen, auch wenn die Gleichung etwas anderes ausdrückt. Man kann nicht von einer angeblichen Grundkraft eine andere Kraft abziehen und erhält dadurch eine ‘noch grundlegendere’ Kraft. So etwas gibt es nicht! Letzten Endes wurde die Angelegenheit weiter verkompliziert, weil die Gravitation lediglich das Fremdwort für die Schwerkraft ist. Und nun existieren zwei verschiedene Kräfte mit identischer Bezeichnung nebeneinander. Aber die Büchse der Pandora ist jetzt geöffnet, und sie wird so lange offenbleiben, bis der letzte Physiker verstanden hat, dass die Schwerkraft keine Grundkraft ist.