| 1. Der Pluto und die Frage, was ein Planet ist |
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Noch ehe ich dieses Thema ausgestalten konnte, fing ich Bruchstücke einer Nachricht aus Prag, von der Astronomietagung Ende August 2006, auf: Es ging um die Definition der Planeten. Man entschied sich, den Pluto nicht mehr den Planeten zuzuordnen, sondern nur noch als planetenähnlichen Körper in die Gruppe der Plutoniden aufzunehmen.
Außer der Größe gab es da noch eine andere Frage: ein echter Planet ist rund, besitzt ein "eigenes Schwerefeld". Ich glaube, es ging auch darum, daß er rotieren muß. Wieso wird das unterschieden? Hat ein Asteroid, der nicht rotiert, kein "eigenes Schwerefeld"?
Welche Phänomene im Zusammenhang mit der Schwerkraft gibt es noch, die bei der Erforschung des Mondes, der Asteroiden, von Mars Venus usw. gefunden wurden, von denen ich noch nichts gehört habe? |
Was hat es mit diesem Phänomen des Schwerefeldes und des Unterschiedes zwischen Planeten und Nicht-Planeten auf sich?
siehe auch die Fragen-Übersicht:
Fragen
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| 2. Gibt es homogene Gravitationsfelder? |
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Normalerweise kann man davon ausgehen, daß ein gravitationsfeld-besitzender Körper eine endliche Ausdehnung hat und das Gravitationsfeld mit der Entfernung abnimmt.
"Homogen" ist dieses Feld dann, wenn es sozusagen störungsfrei an allen Stellen
~ 1 / r2 ( proportional zum Kehrwert des Quadrates des Radius)
abnimmt.
Ein "homogenes Gravitationsfeld" im Sinne, daß es an allen Orten - unabhängig von der Entfernung zum Gravitationszentrum - gleiche Stärke hat, ist nach allen Erfahrungen unmöglich.
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Natürlich kann man trotzdem ein Gedankenexperiment machen und sich eine unendlich ausgedehnte Platte großer Dicke vorstellen. Dann dürfte ein einzelner Probekörper wirklich unabhängig von seiner Entfernung zur Platte mit überall gleicher Kraft angezogen werden. Vorausgesetzt natürlich, daß keine Rotation nötig ist, ein Schwerefeld zu erzeugen.
Dann und nur dann könnte man - ganz theoretisch - von einem solchen homogenen Gravitationsfeld sprechen.
Man kann über den Sinn dieses Gedankenexperiments sicher geteilter Meinung sein, unterschätzen sollte man es nicht. Denn es bietet eine Möglichkeit der gedanklichen Weiterführung, die zu recht interessanten Fragen Anlaß gibt:
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Die Anregung für dieses Gedanken-Experiment erhielt ich durch eine Mail von P. G. im Juli 2006. Er schrieb wörtlich:
"Ein homogenes Gravifeld ist denkbar (wenn auch nicht verwirklichbar): Eine unendlich große ebene Platte bewirkt eine abstandsunabhängige gleichmäßige Beschleunigung." |
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Wenn es gelänge, diese unendlich ausgedehte Platte zu einer Halbkugel zu formen, müßte auf der konkaven Seite das Gravitationsfeld sogar mit der Entfernung von der Platte an Stärke zunehmen, bis es im Mittelpunkt der Halbkugel eine höchste Konzentration erreicht.
Wenn man nun außerdem zwei solcher Halbkugeln zur Verfügung hätte, die man zu einer Voll-Kugel zusammenführen würde, wie würde das Gravitationsfeld in ihr aussehen?
Diese letzte Frage läßt sich nun wieder einfacher und praktischer formulieren: wie sähe das Gravitationsfeld der Erde im Innern aus, wenn diese hohl wäre?
Mein Versuch einer Antwort sieht so aus:
Das Gravitationsfeld im Innern einer Kugel nimmt offenbar zum Mittelpunkt hin ab, egal, ob es sich dabei um eine gänzlich feste oder eine Hohlkugel handelt. Im Mittelpunkt müßte es eine Stärke " Null" haben.
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| 3. Eine Gedankenspielerei mit dem Gravitationsfeld einer Hohlkugel |
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Diesen Gedanken kann man noch weiter ausführen: wenn die Erde einst eine gasförmige oder flüssige Kugel war, die an der Oberfläche zuerst erkaltete und fest wurde, wie haben sich dann Gas oder Flüssigkeit im Innern verhalten? Wäre es vielleicht denkbar, daß die Erde eine Hohlkugel ist, weil alle Flüssigkeit an den Rand geschleudert wurde und sich nur das Gas in der Mitte halten konnte? Jetzt sehen Sie sicher eine Maschine vor sich, die nach diesem Prinzip Schokoladenhohlkörper herstellt - nur daß dort eine äußere Form die Begrenzung nach außen liefert, während bei der Erde diese Abgrenzung offenbar nicht notwendig war.
Nun stelle man sich einmal vor, daß in der Erde inzwischen durch die weitere Abkühlung sogar ein Vakuum herrscht. Und dann kommen ein paar Wissenschaftler und bohren dieses Vakuum an . Dann würde wohl die ganze Atmosphäre ins Erdinnere gesaugt werden? |
Das ist eine Gedanken-Spielerei, kein Gedanken-Experiment. Ich bitte, beide Begriffe sorgfältig zu unterscheiden. |
| 4. Ist die Gravitation eine Druck- oder eine Sogkraft? |
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Sicher erscheint es manch einem widersinnig, sich die Gravitation als Druckkraft vorzustellen. Mir selbst ging es ebenso. Doch dann wurde mir klar, daß dieses Modell "Sogkraft" ja ein "in Fleisch und Blut übergegangenes" Denkmuster ist. Wenn ich in diesem Fall nicht in der Lage bin, es selbst in Frage zu stellen und die Argumente derjenigen, die von einem "Druckkraft-Modell" ausgehen, zu prüfen - und ggf. zu akzeptieren, wenn sie sich als anschaulicher, umfassender, logischer usw. erweisen, bin ich nicht besser als die "Denksauriere" (Sie wissen schon, wen ich meine - ich erinnere nur an den berühmten Ausspruch von Max Planck über die Gegner einer neuen Theorie, die diese nicht anerkennen können und daher aussterben müssen.).
Ich erinnere an Newtons "Eimer-Versuch" (die Frage, ob es einen oder wenn ja, welchen Unterschied es gibt, wenn sich ein Gegenstand dreht oder wenn sich seine Umgebung dreht). Es gibt auch Gedankenansätze, die Gravitation grundsätzlich als Summenphänomen aller kosmischen Körper zu betrachten. In dieser Vorstellung ist das Druck-Modell wahrscheinlich anschaulicher als das Sog-Modell. Allerdings kann man im Druck-Modell Gravitation nicht im Zweikörpermodell erklären. Gedankenexperimente (auch das unter 5.) mit nur zwei Körpern sind nicht zu akzeptieren, wenn man dem Druck-Modell der Gravitation anhängt.
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Der einzige Ausweg, den ich hier anbieten kann, ist zum einen der Gedankenansatz von der "Identität von Druck und Sog", zum anderen liefert mein Atommodell eine Erklärung für Gravitation, in der sowohl "Druck- als auch Sogkräfte" auftreten und Gravitation sowohl in einem Zweikörper- als auch in einem Mehrkörpersystem beschrieben werden kann.
Die Texte zu meinem Modell sind zwar veraltet, doch für einen ersten Einblick genügt das darin enthaltene vielleicht schon. Ich zitiere hier aus dem Uralt-Material aus dem Jahr 2000: |
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"Die Gravitation:
Sie ist eine gegenseitige Anziehungskraft. Zu jeder Kraft gibt es eine gleich große Gegenkraft: actio = reactio. Zieht die Erde den Mond an, zieht der Mond die Erde mit der gleichen Kraft an.
In der Sichtweise meines Modell soll die Gravitation am Beispiel von Erde und Mond gezeigt werden: Jeder der beiden Körper besteht aus unzähligen Atomen und Molekülen, jeder ist für sich ein Komplex aus Quellen und Senken. Innerhalb dieser beiden Körper fließt Energie aus Quellen in Senken. Ein Teil dieser Energie wird aus den Quellen an die Umwelt, das All abgegeben. Gleichzeitig saugen die Senken eine gleich große Energiemenge aus der Umgebung auf.
Ein Teil des Energiestroms, der von der Erde kommt, wird vom Mond „aufgesaugt“, einen Teil des Energiestroms des Mondes saugt die Erde auf. Beide Ströme sind entgegengesetzt gleich: actio = reactio.
Das Neue, das sich mit meinem Modell zeigt, ist:
Mondenergie wird Teil der Erde, Erdenergie wird Teil des Mondes. Gravitation ist also die Vermittlung des Energieaustausches zweier Systeme." |
entnommen der Seite
4. Die Physik
(in Atommodell » Fridolin) |
| 5. Ein Gedanken-Experiment über fallende Monde und Erden |
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Ausgangspunkt meiner Überlegungen war folgendes Gedankenexperiment:
Verkürzt formuliert gilt die Ausssage: Alle Körper fallen unabhängig von ihrer Masse mit gleicher Geschwindigkeit / Beschleunigung (theoretisch, das meint, von den praktischen Einflüssen des Luftwiderstandes wird abgesehen). Doch andererseits wissen wir, daß die Fallgeschwindigkeit / Fallbeschleunigung auf dem Mond geringer ist als auf der Erde. Nun habe ich mir einmal vorgestellt, nicht ich falle auf die Erde bzw. auf den Mond, sondern Erde und Mond würden auf mich fallen. Dann müßten sie - rein theoretisch - mit gleicher Geschwindigkeit auf mich fallen, egal ob ich schwerer oder leichter bin als sie.
Ebenso kann man sich natürlich vorstellen, daß der Mond schneller auf die Erde fallen würde als die Erde auf den Mond. Es hängt davon ab, welchen der beiden Körper ich als "ruhend" und welchen ich als "fallend" betrachte. Doch trotzdem erscheint es logisch, daß zwischen beiden Sichtweisen in der Praxis kein Unterschied sein darf. |
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Wo liegt hier der Denkfehler?
Das Problem wird sofort wesentlich einfacher, wenn man es im Schwerpunkt-System betrachtet. Gesetz den Fall, die Erde könnte tatsächlich auf den Mond oder der Mond auf die Erde fallen - man verzeihe mir dieses etwas eigenartige Gedankenexperiment, doch gleich wird sich zeigen, wozu es gut ist - dann würde sich nun, mit dem Schwerpunkt-System, ein interessanter und völlig überraschender neuer Gesichtspunkt ergeben:
Denn nun ist es offensichtlich (hoffe ich), daß weder der Mond auf die Erde, noch die Erde auf den Mond fallen könnten.
Beide bewegen sich auf den ruhenden Schwerpunkt zu - und nun passiert etwas erstaunliches:
Egal, welchen Abstand die beiden Körper haben, wenn man dieses Gedankenexperiment startet: der Ablauf ist "programmiert":
beide Körper beginnen "gleichzeitig" zu fallen und beide treffen "gleichzeitig" am Schwerpunkt ein.
Diese Tatsache - das gleichzeitige Eintreffen beider am Schwerpunkt - halte ich, so trivial es dem einen oder anderen erscheinen mag, für außerordentlich bemerkenswert.
Im Falle der zweiten Bewegungsmöglichkeit zweier Körper umeinander bzw. um den gemeinsamen Schwerpunkt ergibt sich ebenfalls ein spannender Effekt: Sie drehen sich wie eine Hantel um ihren Schwerpunkt, allerdings so, als würde die Hantelachse sich dabei einmal verkürzen und einmal verlängern. Die beiden inneren Schwerpunkte der beiden beteiligten Körper und ihr gemeinsamer äußerer Schwerpunkt bilden eine Gerade.
Sehr schön läßt sich dieses Phänomen auch bei Doppelstern-Systemen beobachten.
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Das Schwerpunkt-System besagt, daß nicht die Erde und auch nicht der Mond als "ruhend" angenommen wird und der jeweils andere Körper als der allein sich bewegende, sondern daß man in diesem System nur den immateriellen Schwerpunkt als "ruhend" betrachtet und beide Körper als bewegt. |
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Noch ein Aspekt ist zu berücksichtigen:
Das "Normalverhalten" eines von der Erde angezogenen Körpers ist, daß er nach dem Auftreffen liegenbleibt. Sowohl das Druck- als auch das Sog-Modell sind damit befriedigt.
Physikalisch gesehen stimmt jedoch beides nicht:
Denn hierbei
überlagern sich zwei Phänomene: die Gravitation und die Umwandlung von kinetischer Energie in Verformungsenergie und zwar derart, daß es "so aussieht, als würden die Körper nun aneinander gedrückt oder gesaugt".
Der "Idealfall" der "reinen Gravitation" sieht so aus:
Bei der Anziehung zweier Körper wird die anfangs vorhandene potentielle Energie in kinetische umgewandelt. Beim Auftreffen aufeinander wird diese kinetische Energie wechselseitig übertragen (klassischer Stoßprozeß mit zwei bewegten Körpern, die Zwischenprozesse der Umwandlung in Verformungsenergie und Rückverwandlung in kinetische Energie kann man bei ideal-elastischen Körpern vernachlässigen).
Die Körper entfernen sich wieder voneinder, bis ihre kinetische Energie sich vollständig in potentielle umgewandelt hat - und dann "beginnt das Spiel von vorn".
Die Gravitation ist ein "in der Zeit unendlicher Bewegungsvorgang" - im Idealfall natürlich.
"Das Spiel" kann hier durchaus wörtlich genommen werden:
Der Ball und die Schaukel bzw. das Pendel sind wundervolle Anwendungen dieses Phänomens, das wir "Gravitation" nennen.
Mit dieser Sichtweise ist es auch sekundär, ob die Körper linear aufeinander treffen oder umeinander rotieren: auch diese Rotation läßt sich als ständige Umwandlung von potentieller Energie in kinetische und umgekehrt erklären - nur daß der Fallprozeß nicht bis zur physischen Berührung beider Körper führt.
PS.: Ich hoffe, damit ist auch die Frage vom Anfang der Seite
"Fällt der Stein bei Frauen anders?"
ausreichend beantwortet: Ja, er fällt "anders" - es gibt eine andere Beschreibungsmöglichkeit als die übliche. |
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