Warum ist die Umlaufbahn elliptisch?

Warum ist die Umlaufbahn elliptisch?

Die Umlaufbahn eines Objekts um ein anderes ist unter dem Einfluss der Newtonschen Gravitation eine Ellipse. Diese charakteristische Form wird durch die Art und Weise bestimmt, wie die Gravitationskraft zwischen den beiden Objekten wirkt.

Gravitationskraft

Die Newtonsche Gravitationskraft ist eine Anziehungskraft, die zwischen zwei Objekten mit Masse wirkt. Die Stärke der Kraft hängt von den Massen der Objekte und dem Quadrat der Entfernung zwischen ihnen ab. Je größer die Masse der Objekte ist, desto stärker ist die Anziehungskraft. Je weiter die Objekte voneinander entfernt sind, desto schwächer ist die Anziehungskraft.

Elliptische Umlaufbahn

Wenn ein Objekt eine Umlaufbahn um ein anderes Objekt bildet, wird es von der Schwerkraft des größeren Objekts angezogen. Diese Anziehungskraft bewirkt, dass das kleinere Objekt sich auf einer gekrümmten Bahn bewegt. Die Form der Bahn ist eine Ellipse, eine ovale Kurve mit zwei Brennpunkten.

Der Grund für die elliptische Form liegt in der Tatsache, dass die Gravitationskraft nicht konstant ist. Wenn sich das kleinere Objekt dem größeren Objekt nähert, nimmt die Gravitationskraft zu. Dies bewirkt eine Beschleunigung des kleineren Objekts in Richtung des größeren Objekts. Wenn sich das kleinere Objekt vom größeren Objekt entfernt, nimmt die Gravitationskraft ab. Dies führt dazu, dass sich das kleinere Objekt verlangsamt.

Die Kombination aus Beschleunigung und Verlangsamung bewirkt, dass das kleinere Objekt eine elliptische Bahn bildet. Der größere Brennpunkt der Ellipse liegt am Zentrum des größeren Objekts, während der kleinere Brennpunkt leer bleibt.

Sphärische Massen

Das Konzept der elliptischen Umlaufbahnen gilt auch für sphärische Massen. Die Erde beispielsweise übt eine Gravitationskraft auf die sie umkreisenden Objekte aus, wodurch ihre Umlaufbahnen elliptisch werden.

Ausnahmen

Es gibt einige Ausnahmen von der Regel, dass Umlaufbahnen elliptisch sind. Objekte, die sich auf einer kreisförmigen Bahn bewegen, befinden sich in einer speziellen elliptischen Umlaufbahn, bei der die beiden Brennpunkte zusammenfallen. Darüber hinaus können Abweichungen von der elliptischen Form durch Störungen wie die Anziehungskraft anderer Objekte oder atmosphärischen Widerstand verursacht werden.

Insgesamt ist die elliptische Form der Umlaufbahnen ein grundlegendes Merkmal der Newtonschen Gravitation. Sie entsteht durch die sich ständig ändernde Gravitationskraft, die zwischen zwei Objekten wirkt.