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


=> Himmelsmechanik
=> Astrodynamik

Quellen


◦ [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.