Die Lagrange-Punkte sind Fünf Punkte in einem Zweikörpersystem,
an denen sich aber die Umlaufszeiten eines Objekts, welches sich in
den Punkten befindet, an das Objekt anpasst, welches das größere
Objekt umrundet. Sie wurden korrekt von Leonhard Euler und
Joseph-Louis Lagrange analysiert. Zum Beispiel die Sonne wird von der
Erde umrundet und jetzt haben wir in einen der Punkte einen Satellit.
Deshalb sind sie für die Raumfahrt wichtig. So kann ein Raumschiff
auf dem L2 die ganze Zeit im Erdschatten liegen. Das
nutzen Weltraumorganisationen aus, um dort z.B. lichtempfindliche
Teleskope zu postieren. Allerdings darf die Masse des dritten
Objekts, welches sich in einem der Lagrangepunkte befindet,
vernachlässigbar sein, denn sonst könnte es das ganze System
stürzen.
Dort wo das Zweikörpersystem gravitativ aufgehoben
wird, sind im Grunde die fünf Punkte.
Sie werden, so fantasielos die Astrophysiker auch sind,
durchnummeriert. Von L1 bis L5.
L1
und L2 sind die Punkte zwischen den beiden Körpern (L1).
Dort hebt sich die Gravitation auf. L2 ist auf der
gegenüberliegenden Seite, dort wo die Gravitation des kleineren
Objekts quadratisch so weit abgenommen hat, bis der Einfluss von dem
größeren Objekt gleich dem kleineren ist. Der L1 und L2
sind im Fall Sonne – Erde etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde
entfernt, wobei der L2 etwas weiter von der Erde weg ist,
als L1.
Der L3 befindet sich aus der Sicht
von dem kleineren Objekt auf der gegenüberliegenden Seite zum großen
Objekt. Allerdings liegt er etwas weiter von der Sonne weg, wie die
Bahn des kleineren Objekts. Dort bewirken kombinierte
Anziehungskräfte von beiden Objekten wieder einen Umlaufdauer,
welche identisch ist, mit der von dem kleineren Objekt um den
größeren Objekt.
Die drei Punkte sind allerdings instabil, denn
wenn man auf dem L1 z.B. vor oder zurück geht, wirst du
entweder stärker von dem größeren Objekt oder vom kleineren Objekt
angezogen. Doch kannst du aber etwas zur Seite rücken, doch dann
wirst du wieder durch die Corioliskraft zurückgezogen. Gern wird in
Science-Fiction-Büchern am L3 über eine Gegenerde
geredet, aber das System wäre instabil, da eine Gegenerde soviel
Masse bedeuten würde, dass sie in der Umlaufbahn der Erde liegen
müsste, aber dort wird sie durch anders gelagerte Anziehungskräfte
aus der Bahn geworfen.
Die Lagrange-Punkte L4 und L5 hingegen, liegen auf der Bahn des kleineren Objekts, doch um 60° zum kleinen Objekt verschoben. Ein Beispiel sind die Trojaner-Satelliten, die besonders häufig sich in den L4 und L5 tummeln, denn die Punkte sind stabil. Würde ein Objekt etwas außerhalb, würde das Objekt nierenförmig die Lagrange-Punkte umkreisen. Deshalb sind es die einzigen Lagrange-Punkte, die auch von natürlichen Objekten regelrecht angeschwemmt werden können, man kann sich durchaus den L4 und den L5 als Inseln vorstellen. Da es sehr schwierig ist, sich das im Kopf vorzustellen, habe ich dann auch noch eine Skizze von den Punkten beigefügt.
L1 wird in der Raumfahrt gerne für Sonnenbeobachtungen benutzt, wie erstmals das ISEE-3, der erste künstliche Satellit in einem Lagrange-Punkt. Seit 1995 auch die Sonnenbeobachtungssonde SOHO. Das L2 wird für Teleskope, oder lichtempfindliche Sensoren benutzt. Das Infrarotteleskop Herschel (seit 2009), Planck (bis 2013) und WMAP (bis 2010( für die Hintergrundstrahlung – und jetzt auch erst das Röntgenteleskop eROSITA (seit 13.07). Ebenfalls das JWST (James-Webb-Weltraumteleskop) ist für das L2 geplant (2021).
Quellen u.a. :
https://de.wikipedia.org/wiki/Lagrange-Punkte
https://www.youtube.com/watch?v=HJ990uaOPu8
Ein Gedanke zu „Die Lagrange-Punkte“