Himmelsmechanik
Definition
Basiswissen
Die Himmelsmechanik ist ein Gebiet der Astronomie, in dem die Bewegungen untersucht werden, die die Himmelskörper unter dem alleinigen Einfluß der Massenanziehung anderer Körper ausführen können[1]. Hier stehen einige typische Themen aus der Himmelsmechanik.
Die Bewegung der Planeten
Am Nachthimmel kann man einige tausend Sterne erkennen. Diese behalten über eine menschliche Lebensdauer gesehen ihre Lage zueinander immer bei. Sie bilden die bekannten Sternbilder. 5 mit dem Auge sichtbare Lichtpunkte aber erscheinen von Tag zu Tag oder Woche zu Woche an anderen Stellen innerhalb der Sternbilder. Vorauszusagen, wann welcher Lichtpunkt wo in den Sternbildern steht war die Kernfrage der alten Astrologie. Zur mathematischen Beschreibung siehe unter Keplersche Gesetze ↗
Die Grundgesetze Isaac Newtons
Aus drei einfachen Annahmen konnte die moderne Mathematik und Physik die Bewegung sehr vieler Himmelskörper erfolgreich vorhersagen: a) ohne äußere Kräfte ändern Körper ihre Bewegung nicht, b) F=m·a und c) actio=reactio. Mehr dazu unter Newtonsche Axiome ↗
Das Geheimnis der Dunklen Materie
Die Newtonschen Gesetze funktionieren sehr gut für die Himmelskörper in unserem Sonnensystem. Sie versagen jedoch, wenn man sie auf die Bewegung der Sonne innerhalb unserer Milchstraße anwendet. Vor allem die Sonnen (Sterne) am Rande der Galaxie bewegen sich viel zu schnell, ohne dass man weiß warum. Das ist ein ungelösten Problem der Himmelsmechanik. Mehr dazu unter Dunkle Materie ↗
Ingenieure: Raketen und Raumschiffe
Planeten und Sterne sind an sich nicht angetrieben. Raketen und Raumschiffe hingegen haben oft eigene Antriebe. Zur Berechnung gibt es eigene Formeln und Modelle. Lies mehr dazu unter Astrodynamik ↗
Wo versagt die Himmelsmechanik?
Zwei Himmelskörper, die sich gegenseitig mit ihrer Anziehungskraft beeinflussen, kann man theoretisch bis in alle Ewigkeit vorausberechnen. Dasselbe ist aber - auch theoretisch - für drei Körper nicht möglich. Jede Sonne mit zwei Planeten oder auch das System Sonne-Erde-Mond sind Beispielfälle. Lies mehr unter Dreikörperproblem ↗
Synonyme
Fußnoten
- [1] Definition nach: Spektrum Lexikon der Physik. Online-Version vom Mai 2021.
- [2] Carl Ludwig Siegel: Vorlesungen über Himmelsmechanik. Springer-Verlag OHG, 1956. Das Buch setzt umfangreiche mathematische Kenntnisse voraus.
- [3] Himmelsmechanik in einem Lexikon aus dem Jahr 1907: "Später verwendeten d'Alembert (gest.[22] 1783), Lagrange (gest. 1813) und Laplace (gest. 1827) die Gesetze der Mechanik zum Ausbau der Himmelsmechanik, und des letztern »Mécanique célaste« (1799ff.) gehört zu den epochemachenden Werken auf diesem Gebiet. Einen neuen Anstoß für die Theorie der Himmelsmechanik gab Leverriers Entdeckung des Neptun. Die Optik bereicherten vor andern Fresnel (gest. 1827), Biot (gest. 1862) und Fr. Arago (gest. 1853), indem sie die Undulationstheorie durch das Studium der Brechungs-, Beugungs- und Interferenzerscheinungen erweiterten." Im Artikel "Französische Literatur" in: Meyers Großes Konversations-Lexikon, Band 7. Leipzig 1907, S. 4-24. Online: http://www.zeno.org/nid/20006630723
- [2] Jürgen Teichmann: Wandel des Weltbildes. Astronomie, Physik und Meßtechnik in der Kulturgeschichte. Mit Beiträgen von Volker Bialas und Felix Schmeidler. Wissenschaftliche Buchgesellschaft. Darmstadt.