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THEMA: Induzierte Rotation nahe der Roche-Grenze

Induzierte Rotation nahe der Roche-Grenze 21 Apr 2017 19:21 #13549

Hallo,

eine Frage, die mich seit längerem beschäftigt: Die differenzielle Gravitation in einem Schwerefeld führt ja dazu, dass Objekte in niedrigen Orbits schneller fliegen als in hohen Orbits. Es gibt die Berechnungen zur Roche-Grenze, aus denen hervorgeht, wann ein Himmelskörper, der einen anderen umkreist, durch die Gezeitenkräfte zerrissen wird.

Durch Gezeitenkräfte, durch Reibung und durch die Abstrahlung von Gravitationswellen werden Orbits mit der Zeit jedoch immer kleiner.
Andererseits kann durch die Verschiebung von Drehimpuls zu Bahndrehimpuls ein Orbit jedoch auch größer werden.

Wie ist das denn nun? Müsste z.B. ein Gesteinsplanet, der einen Stern eng umkreist, durch die differenzielle Umlaufgeschwindigkeit nicht einen Drehimpuls erfahren, der die dem Stern zugewandte Seite beschleunigt? Wenn das so wäre, dann würde er dadurch ja in eine immer schneller werdende Rotation versetzt.

Oder übersehe ich da etwas?

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Induzierte Rotation nahe der Roche-Grenze 21 Apr 2017 21:58 #13556

Reisender schrieb: Wie ist das denn nun? Müsste z.B. ein Gesteinsplanet, der einen Stern eng umkreist, durch die differenzielle Umlaufgeschwindigkeit nicht einen Drehimpuls erfahren, der die dem Stern zugewandte Seite beschleunigt? Wenn das so wäre, dann würde er dadurch ja in eine immer schneller werdende Rotation versetzt.

Oder übersehe ich da etwas?


Wenn ich nichts übersehe, dann erfährt der Gesteinsplanet diese Beschleunigung ja in beiden Richtungen - in Richtung der Drehung und gegen die Richtung der Drehung. Beide Kräfte müssten sich aufheben.

Was passiert, ist etwas anderes. Durch die Gezeitenkraftreibung wird die Rotation abgebremst, bis hin zu einer gebundenen Rotation.

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Induzierte Rotation nahe der Roche-Grenze 22 Apr 2017 04:34 #13560

Hallo reisender,

Nachdem ich hier schon eine ziemlich lange Abhandlung bezüglich Gezeitenwirkung und Drehimpulstransport getippt hatte hab ich erstmal kapiert worauf du eigentlich hinaus willst und das die Antwort an der Fragestellung vorbei ging^^.
(Gilt eigentlich auch für Claus's Antwort)

Verstege ich richtig, du meinst: die dem Zentralkörper abgewandte Seite ist auf einer höheren Umlaufbahn als die zugewandte Seite und hätte demzufolge auch eine geringere Umlaufgeschwindigkeit. Und das müsste den Körper in Rotation versetzen (wenn er die noch nicht hat)

Hmm... interessante Frage. Ich stell mir grad vor der Gesteinsplanet ist kein solider Planet sondern besteht aus vielen vielen kleinen Brocken und frag mich wie bewegt sich ein Brocken auf der zugewandten und einer auf der abgewandten Seite.
Die Antwort wird wohl doch nicht ganz so einfach, Muss ich drüber nachdenken.

PS: ich lass das vorher getippte mal hier im spoiler stehen
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Letzte Änderung: von Merilix. Begründung: spoiler (Notfallmeldung) an den Administrator

Induzierte Rotation nahe der Roche-Grenze 22 Apr 2017 12:11 #13577

Genau das meinte ich, Merilix.

Eine niedrigere Umlaufbahn führt zu einer schnelleren Umlaufbewegung. Wenn man also von einem Ringsystem ausgeht, das sich zusammenballt, müsste dabei erstmal ein Körper entstehen, der gegenläufig zur Bahn rotiert.

Oder ein anderes Beispiel. Treffen sich zwei Astronauen auf "benachbarten" Orbits. Eine Armlänge Abstand. Am Punkt ihrer nächsten Annäherung geben sie sich die Hand. Dann beginnen sie natürlich umeinander zu rotieren.

Das Bild mit den Astronauen, die sich die Hand geben, lässt sich auch gut übertragen auf zwei Himmelskörper, die in ihr gegenseitiges Schwerefeld geraten. Eigentlich hätte ich erwartet, dass sich aus diesem Grund bei der Planetenentstehung natürlicherweise eine zur Umlaufrichtung ums Zentralgestirn gegenläufige Bewegung einstellt.

Aber es gibt da wohl Mechanismen, die das verhindern, indem sie einen Transfer von Drehimpuls zu Bahndrehimpuls bewirken. Und das wohl auch bei starren Körpern.

Was ist das für ein Mechanismus mag das sein? Und wie stark ist der?

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Induzierte Rotation nahe der Roche-Grenze 22 Apr 2017 17:15 #13626

Ok, erster Erklärungsversuch.

Der Gesteinsbrocken auf der abgewandten Seite würde langsamer sein was zu einer gegenläufigen Rotation führen würde. Der Gesteinsplanet (also alle Brocken zusammen) hat aber auch eine Masse die anzieht. Unser Gesteinsbrocken erfährt also auch eine zusätzliche Beschleunigung in Bahnrichtung.
Der Gesteinsbrocken auf der zugewandten Seite würde schneller sein als der Planet. Tut er das aber hätte der ganze Planet mit seiner Gravitation eine bremsende Wirkung.
Ich vermute, außerhalb der Rochegrenze gleichen sich die Kräfte in Summe aus. Innerhalb sind wohl die auftretenden Scherkräfte zu groß um den Planeten zusammenzuhalten. Müsste man nachrechnen um es genau zu erfahren ;)

Gruß
Merilix

PS: hab neulich etwas über die Entstehung der Monde der Gasplaneten gelesen. Danach entstehen sie an der Rochegrenze als Mini-Monde, wandern langsam nach außen und sammeln dabei Material auf. Es scheint eine direkte Abhängigkeit zwischen Größe und Abstand zum Planeten zu geben.

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