Erdrotation von der Erde aus beeinflussbar?

10Andi10

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Hallo zusammen,

ich hätte mal eine allgemeine Frage zum Drehimpuls die mich brennend interessiert. Es geht hier rein um eine theoretische Betrachtungsweise, da ich weiß dass derartige Effekte aufgrund der Masse der Erde verschwindend und vielleicht sogar unmessbar klein sein werden. Lässt sich von der Erde aus (angenommen die Erde rotiert nicht um die eigene Achse) theoretisch ein Drehimpuls erzeugen? Ich meine damit keine Pirouetteneffekte durch Masseverlagerung (die erzeugen ja keinen zusätzlichen Drehimpuls, dieser bleibt ja erhalten) sondern wirklich im Prozesse die einen Drehimpuls auslösen können.

Wenn ich beispielsweise ein hypothetisches Triebwerk am Boden installiere würde ich ja die selbe Masse nach hinten zurückstoßen, dadurch lässt sich ja kein Drehimpuls erzeugen da vor und Rückstoß ja gleich bleibt. Ähnliches gilt ja für Satelliten die ich beschleunige und die dann Gezeitenkräfte auslösen könnten. Allerdings muss ich diese ebenfalls mittels eines Rückstoßes beschleunigen der den Drehimpuls wieder vernichtet....

Ist wirklich eine rein theoretische Verständnisfrage, aber kann ich einen Himmelskörper von selbst ohne externe Einflüsse in (wenn auch nur verschwindend geringe) Rotation versetzen? Treibstoffe also Energie und Baumaterialen sind in diesem hypothetischen Szenario vorhanden :)

Liebe Grüsse :)
 

Bynaus

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Sicher: du kannst ein Raketen-Triebwerk auf einem Turm bauen, der so hoch ist, dass er aus der Atmosphäre herausragt. Dann fütterst du das Triebwerk kontinuierlich mit Treibstoff, und schon erzeugst du einen Drehimpuls. Am besten dann, wenn die Ausströmgeschwindigkeit über der Fluchtgeschwindigkeit der Erde liegt.
 

10Andi10

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Vielen Dank ;) Also müsste das Triebwerk "nur" ausserhalb der Atmosphäre arbeiten, damit die Rückstoßprodukte den Drehimpuls durch Reibung mit der Atmosphäre nicht wieder auslöschen, oder? Würde das in der Theorie auch mit einem auch mit einem ausserhalb der Atmosphäre beschleunigten Statelliten funktionieren (via Gezeitenreibung?) Ist wie gesagt nur Theorie mir geht es nur darum ob generell ein Drehimpuls erzeugt werden kann. War mir aufgrund des Erhaltungssatzes noch nicht so klar.
 

Bynaus

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Nun, stellen wir uns vor, wir hätten statt eines Raketentriebwerks eine Kanone mit einer Kugel. Ganz klar: beträgt die Abschussgeschwindigkeit mehr als die Fluchtgeschwindigkeit, verlässt die Kugel das System, und die Erde müsste entsprechend rotieren. Beträgt die Abschussgeschwindigkeit weniger als die Fluchtgeschwindigkeit, aber mehr als die Orbitalgeschwindigkeit, bliebe die Kugel zwar gebunden, aber auch in diesem Fall fände eine Drehimpulsübertragung statt. Nur wenn die Kugel zu langsam für einen Erdorbit ist und wieder zurückfällt, würde sie irgendwann mit der Oberfläche kollidieren und ihren Drehimpuls wieder an die Erde zurückgeben.

Um Drehimpuls zu gewinnen, müsste ein Satellit sie verlieren. Das geht nur, wenn er innerhalb des geostationären Orbits um die Erde kreist. Natürlich ist die Masse eines künstlichen Satelliten vernachlässigbar klein gegenüber der Erde. Aber wenn man einen Satelliten hochschiesst und diesen dann wieder herunterfallen lässt, ist letztlich auch (praktisch) nichts gewonnen.
 

ralfkannenberg

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Hallo zusammen,

was ist eigentlich mit den Raumkörpern, die die Erde verlassen haben und nicht mehr zurückgekehrt sind, also Mondsonden, Planetensonden u.s.w. ? Die müssten doch die Anforderungen von 10Andi10 ebenfalls erfüllen.


Freundliche Grüsse, Ralf
 

Major Tom

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Aber angenommen ich würde einen Kreisel am Äquator in Betrieb nehmen – Drehachse fest verankert und senkrecht – würde das nicht die Erddrehung bremsen ?
MT
 

10Andi10

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Okay, das klingt logisch. Die Masse muss die Erde verlassen so dass sich der Rückstoßimpuls nicht wieder auflöst. Was passiert aber wenn ich einen Satelliten zuerst (noch ohne Drehimpuls) in die Umlaufbahn schieße und dann mittels Triebwerke im Orbit um die Erde lenke? Also den Drehimpuls erst im All erzeuge? Dann habe ich doch den gleiche Effekt (natürlich x mal geringer aufgrund der winzigen Satellitenmasse) wie der Mond, das heißt die Gezeitenreibung müsste doch einen verschwindend geringen Drehimpuls auslösen, oder ? Erde und Satellit sind dann ja 2 getrennte Systeme die nur gravitativ wechselwirken und der Satellit erzeugt seine Umlaufbahn um die Erde selbst mittels Triebwerken. Oder habe ich hier einen Denkfehler?
 

SFF-TWRiker

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Der Mond verringert den Drehimpuls der Erde, indem er sich pro Jahr ca 3cm von der Erde entfernt.
Zur Zeit des Impacts von Theia in der Proto-Erde nachdem der Mond entstand, war der Mond afair nur 28000km von der Erde entfernt und der Erdentag nur 6 h lang.

Wenn Sonden Planeten für ein Swingby-Manöver benutzen, dann verändert sich der Drehimpuls des Planeten auch in einem winzigen Ausmaß.

Raketen mit Sonden, Satelliten etc starten von West nach Ost möglichst nahe am Äquator, um möglichst viel Rotationsgeschwwindigkeit der Erde "mitzunehmen". Israel ist eine Ausnahme, da die Nachbarstaaten darauf aggressiv reagieren könnten und startet seine Satelliten von Ost nach West über das Mittelmeer, was der Richtung des Mondes entspricht.
 
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10Andi10

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Vielen Dank, ja an Swingby Manöver habe ich ja noch garnicht gedacht aber es stimmt, das ist ja genau der selbe Effekt. Hier wird ja ebenfalls Rotationsenergie "abgezapft" also müsste der Umgekehrte Effekt ja auch möglich sein, dass ich den Satellit autark mittels Raketen beschleunige und diese Beschleunigung dann zum Teil auf einen Planeten übertrage.
 

SFF-TWRiker

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Man überlegt ja auch diesen Effekt zu nutzen, um NEOs (Near Earth Objects), die auf Kollisionskurs mit der Erde sind, abzulenken. Dazu müssten allerdings Sonden schon Jahre vor der Kollision am Object sein, um vor ihnen zu fliegen, wenn sie beschleunigen sollen, oder hinter ihnen, um sie zu bremsen.

In Deinem Beispiel müsste der Satellit vom Planeten verlangsamt werden, um den Planet zu beschleunigen.
New Horizons wurde übrigens beim Jupiter-Swingby von 14 auf beachtliche 23 km/s beschleunigt, hat jetzt aber auch nur noch eine Geschwindigkeit von 15 km/s.
 

10Andi10

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Hallo Andi,

eher Bahnenergie des Himmelskörpers.

Herzliche Grüße

MAC

Achso ok, das heißt der Drehimpuls / Gezeiten haben dann darauf keinen Einfluss ? Allerdings müsste ja dennoch geringfügig der Drehimpuls übertragen werden, oder? Theoretisch tritt ja die Gezeitenreibung + Drehimpulsänderung ebenfalls auf, oder? Der Effekt wird ja dadurch verursacht, dass der Planet / Asteroid, etc... durch die Umkreisende Masse (Satellit) von der dem Satellit zugewandten Seite angezogen und dadurch verformt wird. Also die Masse wirkt zwar auf den gesamten Körper aber an der Oberfläche wirkt sie am stärksten wodurch die Körper ja in eine Elipsenform gebracht werden. Oder habe ich einen Denkfehler?
 
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mac

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Hallo Andi,

Oder habe ich einen Denkfehler?
nein. Nur liegen zwischen diesen beiden Vorgängen mehr als 12 Größenordnungen Unterschied in der Beschleunigung.

Swing-bys können dazu dienen, die Flugzeiten von Sonden zu verkürzen. Voyager 1 und 2 wurden z. B. durch ein Swing-by am Saturn um rund 18 km/s beschleunigt
http://de.wikipedia.org/wiki/Swing-by

Im Vergleich dazu wird der Mond von der Erde pro Jahr zur Zeit um 7E-8 m/s beschleunigt, was sich als Bahnradiusvergrößerung von 3,8cm pro Jahr auswirkt.

Herzliche Grüße

MAC
 
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10Andi10

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Wobei aber der Mond die Energie schon aus dem reinen Drehimpuls der Erde abzapft, oder? Also Gezeitenreibung während ja beim Swingby die Bahnenergie genutzt wird?

Liebe Grüsse
 

10Andi10

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Stimmt allerdings ist der Gesamtdrehimpuls immer noch der selbe. Also wenn ich den Kreisel wieder bremse habe ich den selben Drehimpuls wie vorher -> Drehimpuls bleibt erhalten.
 
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