Was ist Planetenbewegung?
Die Bewegung von Planeten ist eine der frühesten Fragen, mit denen sich Wissenschaftler der Antike bei dem Versuch, die Regeln des Universums zu bestimmen, auseinandersetzten. Frühe Theorien postulierten, dass die Erde das Zentrum des Universums ist und dass alle Himmelsobjekte um dieses Zentrum kreisen. Mit Galileis Entdeckungen wurde offenbart, dass die Sonne, nicht die Erde, das Zentrum unseres Sonnensystems war und die Planeten sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Winkeln um sie bewegten. Die heutigen Theorien der Planetenbewegung basieren auf der Arbeit des deutschen Astronomen Johannes Kepler aus dem 16. Jahrhundert.
Anhand der Arbeit seines Mentors Tycho Brahe als Grundlage seiner Theorien veränderte Kepler die Welten der Astronomie und Physik durch seine drei Gesetze der Planetenbewegung. Obwohl zu dieser Zeit nur sechs Planeten bekannt waren, wurden seine Theorien mehr als ein Jahrhundert später von Newton bestätigt und haben sich seit über 400 Jahren bewährt. Obwohl seine Theorien für den Nicht-Astronomen etwas verwirrend sind, haben sie das Spielfeld für die Welt der Planetenwissenschaften stark verändert.
Das erste Gesetz, das Kepler feststellte, war, dass die Planetenbewegung eher elliptisch als zyklisch ist. Anstatt sich kreisförmig um die Sonne zu bewegen, bewegt sich jeder Planet in einer ovalen Umlaufbahn. Dieses Gesetz stimmte überhaupt nicht mit den vorherrschenden Theorien der Planetenbewegung überein, die es seit Aristoteles gegeben hatte, doch überwältigende wissenschaftliche Beweise bewiesen schließlich, dass Keplers neue Theorie wahr war.
Keplers zweites Gesetz befasst sich mit der Geschwindigkeit, mit der sich Planeten bewegen, während sie ihrer Umlaufbahn folgen. Planeten ändern ihre Geschwindigkeit relativ zu ihrer Position zur Sonne; Wenn sie näher kommen, beschleunigen sie und wenn sie weiter weg sind, verlangsamen sie sich. Keplers zweites Gesetz besagt, dass sich ein Planet über gleiche Zeiträume gleich weit bewegen wird. Grundsätzlich ist die Entfernung, die es in einem Monat zurücklegen würde, länger, aber in der Nähe der Sonne schneller, während es sich in der Ferne langsamer bewegt, aber weniger Entfernung zurücklegt. Nach diesem Gesetz der Planetenbewegung gleicht die Geschwindigkeit die Entfernung aus, sodass ein Planet in einem bestimmten Zeitraum fast immer dieselbe Entfernung zurücklegt.
Das dritte Gesetz der Planetenbewegung, das Kepler erahnte, ist mathematischer und komplizierter. Während sich die ersten beiden Gesetze mit der Bewegung eines Planeten relativ zur Sonne befassen, vergleicht das dritte Gesetz die Bewegungen eines Planeten mit anderen Planeten. Wenn Sie die Zeit, die ein Planet für die Vollendung einer Umlaufbahn benötigt, quadrieren und durch den kubischen Durchschnittsabstand des Planeten zur Sonne dividieren, erhalten Sie für jeden Planeten ein nahezu identisches Verhältnis. Dies bedeutet, dass die Umlaufzeit eines Planeten direkt proportional zur Größe der Umlaufbahn ist, sodass das Verhältnis fast genau gleich ist, unabhängig davon, welcher Planet beschrieben wird.
Planetenbewegung hilft, die Regeln des Sonnensystems zu beschreiben, aber ihre Nützlichkeit endet nicht dort. Sie erklärt nicht nur, wie sich die Planeten bewegen, sondern hilft auch modernen Wissenschaftlern, die Umlaufmuster von Satelliten und anderen vom Menschen geschaffenen Objekten zu bestimmen, die in den Weltraum gebracht werden. Die Gesetze von Kepler haben auch dazu beigetragen, das Umlaufmuster neuer Planeten zu erklären, die gerade mit fortschrittlicher Technologie entdeckt wurden, auch wenn wir sie nicht visuell beobachten können.