Der Fachbegriff wäre eigentlich Sommersolstitium. Das ist der Begriff für den Moment, an dem die Sonne ihren nördlichsten Punkt auf der Ekliptik passiert. Das bedeutet, dass sie auf der Nordhalbkugel an dem Tag am höchsten Punkt ihrer Bahn steht. Wie das sein kann und was das ferner noch bedeutet, jetzt.
Die Erde ist rund wie ein birnenförmiges Rotationsellipsoid (kugelähnlich), sie dreht sich auch um sich selbst und kreist um die Sonne in einem gesunden Abstand. Gut. Jetzt ist es so, dass die Achse, um welche sich die Erde selbst dreht und vom geografischen Nordpol zum geografischen Südpol läuft, um etwa 23,43663° gegen die Ekliptik, die scheinbare Sonnenbahn bzw. die Erdbahn, geneigt. Das bedeutet zum einem, dass die Sonne maximal eine Deklination von +23,43663° bei der Sommersonnenwende erreicht, was auch heißt, dass wir bei der SSW. eine ekliptikale Länge von 90° haben, weil 0° ekliptikale Länge haben wir bei der Tagundnachtgleiche im Frühling (Frühlingspunkt). Wenn die Sonne die SSW. passiert, dann steht sie also 23,43663° Grad nördlich des Himmelsäquators. Die Erde ist also heute genau so geneigt, dass man auf der geografischen Breite von 23,43663° die Sonne im Zenit beobachten kann. Das ist so, weil die Rotationsachse immer in die eine Richtung schaut und sich im Laufe eines Jahres nur sehr unwesentlich verändert. Das bedeutet allerdings auch, dass die Sonne oberhalb von 90° – 23,43663° (Nord) nie untergeht, aber auch, dass die Sonne südlicher als 90° – 23,43663° (Süd) heute niemals aufgehen wird.
Die Rotationsachse kann also bestimmen, wie lange die Sonne am Taghimmel bleibt und damit maßgeblich die Jahreszeiten und das Klima, so wie das Wetter beeinflussen.
Die Solstitien sind mindestens seit den Sumerern bekannt und wurden in der Vergangenheit als ein Anlass für wichtige Zusammenkünfte genommen, weil man jetzt die Gelegenheit hätte und kennt, aus fernen Ländern extra deswegen anzureisen, in Zeiten, in denen das Reisen noch schwieriger als heute war. Das Gegenteil des Sommersolstitiums ist das Wintersolstitium.
Die Sommersonnenwende ist dieses Jahr am 20.06.2020 um 23:44 MESZ, 21:44 UTC/GMT und wird in Festen meist ganztägig gefeiert, ähnlich dem Geburtstag. Die Sommersonnenwende markiert den Sommeranfang, den Beginn der warmen Jahreszeit.
Polarlichter, das sind die nur schwer von den beleuchteten Nachtwolken abzugrenzenden, von der Farbe her sehr intensiven, Leuchten am Himmel. Dabei tritt es am meisten in einem Ring um einen der magnetischen Pole auf. Es heißt zwar, dass wenn man ein Phänomen erklärt, dass seine magische Wirkung verloren geht, aber ich schätze, dass das erstens ein Aberglaube ist, zweitens haben Auroren genug Magie auch nach einer Erklärung. Wie viele von euch wissen um was es sich handelt. Dann hoffe ich, dass die hübschen Bildchen wenigstens super einladend aussehen.
Kurz gesagt entstehen Polarlichter wenn Teilchen des Sonnenwinds durch das Erdmagnetfeld in die obere Erdatmosphäre eindringt und dort mit den Teilchen der Luft wechselwirken. Es sind im Prinzip hauptsächlich zwei verschiedene geladene Teilchen, die dafür verantwortlich sind.
Beim Sonnenwind handelt es sich um energetische Teilchen, darunter Alphateilchen (Heliumkerne), freie Elektronen und Protonen und seltener auch schwerere Atomkerne von z.B. Natriumisotopen oder Stickstoffisotopen. Dieser Teilchenstrom also wird in der Korona beschleunigt und ist auf Erdhöhe um die 450 km/s schnell. Beim Aktivitätsmaximum oder bei CMEs (Koronale Massenauswürfe) kann sich die Geschwindigkeit maximal auf bis zu 1 950 km/s steigern. Der Sonnenwind ist durch diese energetischen und geladenen Teilchen für Lebensformen nicht gut. Ein Glück, dass wir unser Erdmagnetfeld haben, aber Moment mal, was war das nochmal?
Das Erdmagnetfeld ist idealisiert ein globales Dipolfeld und man kann es somit mit anderen Dauermagneten vergleichen. Es selbst entsteht durch Konvektionsströmungen im äußeren Erdkern welcher wie ein Dynamo mit dem festen inneren Erdkern funktioniert. Das EMF reicht an der Tagseite bis zu 60 Tausend Kilometer in den Raum rein, während es bei starkem Sonnenwind bis auf 36 Tsd. Kilometer heruntergebrochen wird. An der Nachseite ragt das EMF, welches mit dem Sonnenwind etwas mitgezogen wird. Der Sonnenwind mit seinen geladenen Teilchen bildet im Sonnensystem und sogar teilweise darüber hinaus ein interplanetares Magnetfeld von relativ schwacher Natur. Dieser geladener Teilchenstrom geht gegen das EMF vor und schafft es tatsächlich das EMF umzukrempeln und auf der anderen Seite mitzuziehen. Sonst wäre das EMF wie ein normales Magnetfeld eines z.B. Stabmagneten auch. Es gibt 3 „quasineutrale Taschen“, an denen das Magnetfeld sehr schwach ist, (d.h. die Flussdichte ist sehr niedrig) die eine ist im Zentrum des langen Schweifs auf der Nachtseite und die anderen zwei befinden sich viele Tausend Kilometer über den geomagnetischen Polen. Theoretisch können Sonnenwindpartikel in den Taschen verweilen und von dort aus in das Innere der Magnetosphäre gelangen.
Auf der Nachseite sind es (überwiegend) Elektronen und werden vom Magnetfeld mit bis zu 200 keV in Richtung Ionosphäre entlang den gedachten Magnetfeldlinien beschleunigt und rasen mit der Energie in die Ionosphäre. Wegen der Feldlinienkonfiguration dringen die Elektronen nur in die Zone, wie sie weiter unten beschrieben wird. In Zeiten, in denen es viel Sonnenwind, hohe Geschwindigkeit der Partikel des Sw. und hohe Flussdichte gibt und er auch energiereich ist, verbreitert sich das Fenster, wo mögliche Polarlichtsichtungen gemacht werden können. Wenn die Teilchen auf die Teilchen der Luft treffen, dann werden die Luftteilchen auf höhere Energiezustände gebracht (angeregt). Weil der Zustand instabil ist, geht das Teilchen in einen niederenergetischeren Zustand über und dann auf den Ausgangszustand. Bei diesen zwei Vorgängen wird die Energie in Form von EM-Strahlung abgegeben. Dazu unten ebenso mehr.
An der Tagseite eher als auf der Nachtseite gehen über denselben Mechanismus Protonen in die Ionosphäre und reagieren mit dem gleichen Prinzip mit den Luftteilchen. Sie erzeugen auf der Tagseite vom „auroral oval“ ein ziemlich homogenes, aber schwaches rotes Leuchten.
Die Polarlichter mit den Elektronen treten in einer ringförmigen Zone um die geomagnetischen Pole auf. Der Ring ist etwa 10 bis 20 Grad vom Pol entfernt und ungefähr 3 bis 6 Grad breit. Eine Region, in der derzeit Polarlichter zu sehen sind, wird „auroral oval“ genannt. Denn statistisch betrachtet, tauchen die meisten von ihnen in den Ovalen auf, welche sich über Stunden hinweg verformen, vergrößern und später wieder schrumpfen. Bei öfters auftretenden geomagnetischen Stürmen, das sind Störungen des Erdmagnetfelds hervorgerufen durch eine Schockfront von Sonnenwindteilchen, vergrößern sich die Ovale und dringen meist in niedrigere Breiten vor.
Die beste Zeit Polarlichter zu beobachten ist bei der magnetischen Mitternacht, wenn also die Achse der Magnetpole zur Sonne auf der Nachtseite zeigt. Da die Achse mit der Rotationsachse um 11° geneigt ist, sollte dieser Zeitpunkt irgendwann zwischen 23 und 1 Uhr WOZ (wahre Ortszeit) liegen. Auch ist es gut für Polarlichter, wenn wir März, bzw. April, oder September, bzw. Oktober haben, vermutlich weil wir dann etwas mehr Sonnenwind von den Polen der Sonne bekommen und wohl auch wegen der dort besonders günstigen Ausrichtung des Erdmagnetfelds zum interplanetaren Magnetfeld. Auch wäre es gut, 3 bis 5 Jahre nach dem Sonnenaktivitätsmaximum, denn dann sind die CMEs und die Sonnenflecken und Instabilitäten des Sonnenmagnetfelds wieder auf etwa ekliptikale Höhe, Höhe der Ekliptik (Bahn der Erde) und in der Zeit wird wohl mehr Sonnenwind frei. Am ungünstigsten ist es im Jahr des Sonnenaktivitätsminimum sowie das Jahr danach, dort ist die geomagnetische Aktivität um etwa 30 % geringer.
Rote Polarlichter: Wenn atomarer Sauerstoff in großen Höhen von 200 bis 320 km vom ersten angeregten Zustand in den Ausgangszustand übergeht, dann wird rotes Licht bei einer Wellenlänge von etwa 630,0 nm ausgesandt. Das emittierte Licht braucht jeweils 107 Sekunden bis es kommt und wieder geht. Da das Auge in dem Bereich weniger empfindlich ist, sieht man das Licht eigentlich nur bei wirklich guten Bedingungen.
Grüne Polarlichter: Wenn atomarer Sauerstoff in weniger großen Höhen von 120 bis 140 km vom zweiten angeregten Zustand in den ersten wechseln, entsteht gelbgrünes Licht von 557,7 nm. Deshalb kann das gelbgrüne Polarlicht nach etwas weniger als einer Sekunde wieder verschwinden.
Blaues/Violettes Polarlicht: Hier kommt das Licht von molekularem Stickstoff an, welches Licht von einem Rekombinationsleuchten stammt. Es kommt rotes Licht, wenn sich das Stickstoffmolekül vom angeregten Zustand in den Grundzustand wieder zurückkehrt. Die Wellenlängen, die hier vorherrschen sind 391,4 nm und 427,8 nm. Das Licht ist in den tiefsten Lagen zu sehen. Wie es mit dem Stickstoff-Rot aussieht, weiß ich nicht genau, bzw. konnte es nicht näher herausfinden. Wird vielleicht noch ergänzt.
Dadurch können auch Rot, Grün oder Blau/Violett gemischt werden und es kommen gelbe, türkise/aquafarbige, oder purpurne Mischungen zustande kommen.
Auch infrarote und ultraviolette Polarlichter kommen vor, allerdings nicht auf der Erde, sondern nur auf z.B. Jupiter und Saturn.
Vom Weltraum aus sehen die Polarlichter wie ein riesiges, hohes und langes Band aus, die sich oft mehrere Hundert Kilometer lang am Nachthimmel in dieser Polarlichtzone ein wenig gekrümmt sind und das ringförmige Band andeuten. Von der Seite betrachtet sehen sie wie Fahnen aus, die bei verschiedenen Höhen verschiedene dominierende Farben haben.
Von einem Beobachter, der auf der Erdoberfläche steht, haben Polarlichter verschiedene Formen. In Horizontnähe sehen Polarlichter meist wie diffuse Vorhänge aus. Sie haben im Gegensatz zu Wolken von der Oberfläche meistens nur sehr unscharfe Begrenzungen und sind mit dem bloßen Auge lang nicht so kräftig wie auf den Bildern. Die Polarlichter sind meist eher wie Nachtwolken, die der Mond anstrahlt, es sind größere Gefilde am Himmel als hellere Fläche zu sehen. Es gibt aber auch hellere Polarlichter, welche deutlich sichtbarer sind, farbenintensiver. Aber die ganze Pracht können bloß Kameras uns sichtbar machen, da das Auge zu träge und zu unempfindlich ist.
Es können bei Kernwaffentests in hohen Atmosphärenschichten Polarlichter entstehen, weil innerhalb einer Zündung der Kernwaffe, werden die Temperaturen dermaßen hoch und das radioaktive Material, welches auch noch Minuten danach sicher heiß ist, verursacht Ionisationen und Rekombinationen, bzw. das Rekombinationsleuchten.
Besonders während dem Maximum des elfjährigen Sonnenaktivitätszyklus und einige Monate, möglicherweise sogar wenige Jahre, ist es bei starken CMEs (Koronale Massenauswürfe) öfters der Fall, dass eher in Norddeutschland ebenso Polarlichter zu sehen sind. Norddeutschland eher, da Norddeutschland zum magnetischen Südpol näher liegt, als Süddeutschland. Traurig, aber wahr.
Der Kp-Index, das ist eine Skala, um die Interaktion vom Sonnenwind und das Erdmagnetfeld zu charakterisieren, zeigt an, wie weit in den Süden bei nördlichen Polarlichtern, und umgekehrt, reichen können. Er wird über ein standardisiertes Verfahren von 13 Observatorien von der ganzen Welt aus ermittelt.
Polarlichter vorhersagen
Polarlichter vorhersagen ist wie das Wetter zu bestimmen, es geht nur sehr begrenzt. Im Falle der Polarlichter noch schwieriger, denn man kann eigentlich nur sagen, in welchem Bereich über der Erdoberfläche Polarlichter stattfinden könnten. Man kennt die Mechanismen einfach noch nicht gut genug, wo und wie man sowas gewiss vorhersagen kann. Aber da die Teilchen, die die Polarlichter auslösen, von der Sonne kommen, müssen wir uns die Sonne etwas näher anschauen. Ständig und fortlaufend entfernt sich von der Sonne mit hoher Geschwindigkeit der Sonnenwind, aber die Teilchen des Sonnenwinds werden erst in der Korona beschleunigt. Sie lösen, wie oben beschrieben, die Polarlichter aus, aber ich habe noch nicht so ganz erzählt, wie mehr Sonnenwind entstehen kann.
Mehr Sonnenwind kann durch mehr Sonnenflecken auf der Sonne in Verbindung stehen: Zwischen Sonnenflecken können Magnetfeldlinien entstehen, zwischen den beiden entstehen Ladungsdifferenziale, und Plasma aus der Sonne kann dort in Schwebe gehalten werden. Nicht selten passiert es, dass diese Magnetfeldlinien expandieren und „kurzschließen“. Dabei wird Plasma freigesetzt, was im Grunde nichts anderes als ist, als haufenweise Sonnenwind. Das nennt man auch eine Protuberanz. Sie entstehen im Stundentakt und erzeugen etwas mehr Energie als üblich. Jedoch kommt es selten vor, vielleicht fünf bis achtmal im Jahrzehnt, dass ein CME entsteht. Es ist nichts anderes, als eine riesige Protuberanz.
Protuberanzen kann man im Moment nicht vorhersagen, aber deren Röntgenblitze und Licht, welches sie erzeugen, kommt bei uns nach etwa 8 Minuten und 20 Sekunden an. Die Teilchen des Sonnenwindes selbst kommen allerdings erst nach einem Tag bei hochenergetischem Sonnenwind und nach maximal vier Tagen mit niederenergetischem Sonnenwind an. So könnte man eine Vorwarnung ein bis zwei Tage früher herausgeben, bevor möglicherweise sämtliche elektrische Systeme auf der Tagseite kaputt gehen. Schlimmer sind aber die Satelliten, sie könnten im Notfall viel schwieriger zu reparieren sein.
Außer diesem Beitrag erwartet euch eine Revision des bereits hochgeladenen Beitrags über die Polarlichter, welchen ich „Aurora | Polarlichter“ nannte. Die Revision wird Heute oder wahrscheinlich erst Morgen erscheinen. Diese Thematik haben wir in der AIG-Media ausgewählt für unser zweites Video auf YouTube. Und im Zuge dessen habe ich den Beitrag nochmal verbessert, denn dort waren u.a. sogar zwei unvollständige Absätze zu finden, die ich ja gar nicht zu Ende gedacht habe. Die Arbeiten, um diesen Beitrag als Video zu kreieren, waren ziemlich spaßig ☺.
Kurz nach dem das Universum entstand und nur wenige Millionen Jahre sind zwischen dem Durchsichtigwerden des Universums bis sich Strukturen ausgebildet haben, schon vergangen sind, haben sich die ersten Sterne bilden können. Das war nur Dank winziger Dichtefluktuationen möglich, sowie der Einwirkung von Dunkler Materie und Dunkler Energie auf die gesamte sichtbare, baryonische Materie im Universum. Dunkle Materie sammelte sich nur da an, wo bereits eine große Ansammlung an Masse vorhanden ist. Daraus folgt eine noch schwerere lokale Ansammlung von Materie, was bedingt, dass dort noch mehr Materie hinwill. Andrerseits gab es eine bis dato noch unbekanntere Kraft im Universum, welche die großen Hohlräume zwischen den Galaxiensträngen antreibt sie zu vergrößern.
Ja und dann gab es die ersten Sterne im Universum. Sie waren kurzlebig und gigantisch! Sterne der Population III konnten 300 Sonnenmassen erreichen und das sind keine Ausnahmen, sondern die Regel. Weil es noch absolut kein Metall in den gerade entstehenden Galaxien gab, weil woher auch? Es gab kein Mechanismus, der irgendwie aus den drei Elementen, die es damals ausschließlich gab, schwerere Elemente zu erzeugen. Deshalb ist es möglich, dass noch kein Metall, oder Element schwerer als Lithium auch in der Materie enthalten ist, welche den Stern ausmacht. Man geht davon aus, dass deswegen die Sterne überhaupt so schwer werden konnten, obwohl Entdeckungen im Offenen Sternhaufen „RMC 136“ in der Großen Magellanschen Wolke vermuten lässt, dass sehr massereiche Sterne heutzutage immer noch begrenzt möglich sind. Über Population-III-Sterne wissen wir nicht sehr viel, denn es gibt keinen bekannten Stern dieser Population.
Population-II-Sterne enthalten schon sehr viel mehr schwerere Elemente. Sie sind den heutigen Sternen schon sehr ähnlich, enthalten aber immer noch ein Bruchteil Schwerelemente und unterscheiden sich damit von den Population-I-Sternen. Man findet auch heute noch Pop.-II-Sterne, und zwar besonders in Kugelsternhaufen. Von der Population II sind überwiegend Rote Zwerge und Rote Riesen vorhanden. Population-I-Sterne sind die allermeisten Sterne in der Milchstraße. Sie haben viele Schwerelemente in sich und stimmen mit der Häufigkeit dieser schwereren Elemente im interstellaren Medium mehr oder weniger überein. Dazu zählen z.B. die Sonne, Vega, Deneb, Atair, Pollux, Rigel, Polaris, Prokyon, Alderamin, … einfach alle sichtbaren Sterne am irdischen Nachthimmel.
Alles klar? Heute will ich gar nicht so auf alle eingehen, sondern auf spezifische Fälle. Diesmal geht es um Rote Riesensterne. Wenn durchschnittlich große Sterne (0,3 bis ca. 10 Sonnenmassen) ihren Wasserstoffvorrat verbrauchen, geht die Teilchenzahl zurück (4 Protonen und Elektronen werden zu einem Heliumkern und zwei Elektronen), die mittlere Atommasse nach oben, und langsam die Leuchtkraft hoch. Der Kern verdichtet sich als Folge dessen. Die Kerntemperatur scheint direkt proportional zu der mittleren Atommasse im Kern zu sein. Deshalb kann die Fusion dadurch selbst gesteigert werden und das führt zu einer Leuchtkraftsteigerung. Wenn der Wasserstoffvorrat zuneige geht, verschwindet die Energieproduktion. Die Gravitation kann dem Gas- und Strahlungsdruck ein anderes Verhältnis bieten. Der Kern verdichtet sich also weiterhin. Jetzt ist es so, dass Hauptreihensterne nur den Wasserstoff des Kerns verbrennen. Bei dem Abschnitt des Prozesses kann nun der Wasserstoff in der Hülle fusionieren. Wenn die Sonne in etwa 4 Milliarden Jahre an diesen Punkt ankommt, wird die Leuchtkraft, sowie der Radius bereits beim Doppelten liegen. Durch dieses Wasserstoffschalenbrennen wird der Stern größer, die Hülle/Schale wird größer, kühlt aber trotz steigender Kerntemperatur aus. Da die Leuchtkraft direkt von der Leuchtkraft und dem Radius abhängt, ändert sich die Leuchtkraft in dieser Phase nicht, oder nur sehr geringfügig. Die Sonne wäre in diesem Stadium ein gelber Unterriese. Im HRD bewegt sich der Unterriese parallel zur Temperaturachse nach rechts. Die Sonne hat in dieser Phase die Hauptreihe bereits verlassen.
Wenn die Temperatur immer weiter sinkt, reicht die Wasserstoffkonvektionszone immer tiefer in den Stern hinab. Bei der Sonne liegt diese Konvektionszone noch ziemlich nah der „Oberfläche“. Nun kann das fusionierte Helium auch an die Oberfläche (Photosphäre) gelangen und das Spektrum des Sterns signifikant verändern. Der Unterriese wird zum Roten Riesen. Zu dem Zeitpunkt dürfte die Sonne etwa 10,7 Milliarden Jahre alt sein. Von diesem Punkt an beschleunigt sich das Geschehen immens. Durch das immer noch währende Wasserstoffschalenbrennen nimmt die Masse des Heliumkerns drastisch zu, wodurch die weiter oben beschriebenen Effekte der Erhöhung der mittleren Atommasse und Verringerung der Teilchenzahl stärker greifen. In den nächsten Hunderten von Millionen Jahren wächst der Sternwind stark zu, das ist so, weil die Leuchtkraft sich ja weiter erhöht, sowie die Oberflächentemperatur weiter absinkt und die Hülle sich weiter ausdehnt. Folglich steht eine Vergrößerung der Leuchtkraft, des Strahlungsdrucks, der geringen Oberflächenschwerkraft gegenüber, welches einen zunehmend starken Sternwind möglich macht. Die Sonne hat hier etwa 10 jetzige Sonnenradien, sowie eine Leuchtkraft von 35 jetzigen Sonnenleuchtkräften. Der Sternwind generiert hier einen Massenverlust von etwa 10-10 Sonnenmassen, welcher Verlust bereits 104-mal so hoch ist wie aktuell schon bei der Sonne.
50 Millionen Jahre braucht ein sonnenähnlicher Stern jetzt, um das erste Leuchtkraftmaximum zu erreichen. Der nun zurückgelegte Weg wird als „Erster Riesenast“ bezeichnet. Das bisherige Vorgehen des Sterns spitzt sich zu, das Spektrum ist nun von G nach M abgerutscht, der Radius des Sterns ist unzweifelhaft um das 100 bis 150fache angestiegen, kommt drauf an, welcher Stern wir behandeln. Die Leuchtkraft unserer Sonne dürfte nun etwa das 1500fache vom jetzigen Zustand betragen. Der Massenverlust durch den Sternwind ist nochmals um das etwa 100 bis 1000fache angestiegen. Das ist ungefähr zweimal die Masse des Monds in einem Jahr. Wow. Auch der Kern hat jetzt eine Dichte, die bereits an Weiße Zwerge erinnert. 700 Tsd. Tonnen kommen auf einem Kubikmeter. Das sind immerhin noch 700 Gramm auf einem Kubikmillimeter. Wenn diese Dichte im Kern etwa erreicht ist, setzt der Helium-Flash ein. Die Dichte, Temperatur und Druck stimmt nun im Kern, um einen Fusionsprozess bei Helium beginnen zu lassen. Die Energiebeute des Heliumbrennens komme sehr stark auf die Temperatur an (von deren 30. Potenz schreibt die Wikipedia). Dadurch kommt eine hohe Temperatur sehr rasch zustande. Wenn die Kerntemperatur genügend hoch ist, wird die Entartung der Kerntemperatur aufgehoben, eine Temperaturabhängigkeit des Gasdrucks entsteht. Der Gasdruck entlädt sich dann in einer heftigen Explosion. Die Hülle kann der Stern auffangen, jedoch wird die äußerste, kühlste Schicht des Sterns mitgerissen. Es kommt nicht zu einer Supernova. Die allgemeine Expansion der äußeren Schichten lässt den Kern wieder abkühlen und die Fusion wird über einen langen Zeitraum stabil. Der Kern des Roten Riesens fusioniert nun Helium zu Kohlenstoff.
Eine Fortsetzung folgt in einigen Tagen. Einer der Hauptthemen wird die Supernova des Typs II sein.
Ich konnte erstmal noch keine guten Bilder finden, ich suche morgen noch weiter nach Bildern.
Und willkommen zu meinem sechsten Sternbild, welches ich vorstelle. Der Herkules ist am Nachthimmel der Nordhalbkugel besonders zu aktuellen Zeiten ein bedeutendes Sternbild. Weil es keine markant-helle Sterne besitzt, weder eine besondere Form, kann man das Sternbild schnell mal übersehen, auch wenn einige Nachbarsternbilder sehr markant sind. Nicht zu vergessen sind da auch noch die Deep-Sky-Objekte, wie z.B. der Kugelsternhaufen M 13. Herkules, lat.: Herkules, Genitiv: Herculis, Abk.: Her
Mythologie
Der mythologische Ursprung ist unklar, schreibt die Wikipedia. Heute können wir nur sagen, dass dieses Sternbild Herkules sich offensichtlich mit dem gleichnamigen mythologischen Subjekt identifiziert, über die Zeit auch noch mit anderen, aber Herkules ist geblieben. Herkules oder Herakles ist ein unehelicher Sohn des Zeus, ihm wurden einmal zwölf eigentlich unüberwindbare Aufgaben gestellt, welche er dank seiner Kraft und Intelligenz meistern konnte.
Geschichte
In der Antike führte Ptolemaios 48 Sternbilder ein, darunter „Engonasin“ („der Kniende“). Erst später kam das Sternbild auf mythologischer Weise in Verbindung mit verschiedenen mythologischen Gestalten. Um 1687 herum schlug Johannes Hevelius das Sternbild „Kerberus“ vor. Es lag zwischen dem Herkules und dem Schwan und beinhaltete so manche Sterne auch aus dem Herkules.
Objekte
Da der Herkules flächenmäßig das fünfgrößte Sternbild ist, besitzt Herkules so einige interessante Objekte.
Sterne
Eine Auswahl an Sternen im Herkules
Rasalgethi ist ein Doppelstern, Rasalgethi A ein halbregelmäßig Veränderlicher, welcher in etwa 90 bis 100 Tagen schwankt, ähnlich ist 30 Her. 68 Her ist ein Bedeckungsveränderlicher vom Typ β-Lyrae, welcher eine Kurve in 2,05 Tagen hinlegt, in seinem System befinden sich drei Sterne.
Am markantesten ist Herkules Trapez relativ mittig vom Sternbild selbst. Es wird gebildet aus Epsilon, Zeta, Pi und Sophian (eta). Der Herkuleshaufen oder Messier 13 liegt im ersten Drittel von Sophian nach Zeta. Er ist einer der beliebtesten Ziele für Hobbyastronomen in Sachen (Kugel-)Sternhaufen, bzw. generell DSOs.
Der Gegenschein ist eine reelle Leuchterscheinung, ausgehend von der Sonne. Sie strahlt den interplanetaren Staub auf und in der Nähe des Sonnengegenpunkts (gegenüber der Sonne, z.B. wenn der Mond bei einer Mondfinsternis). Die Staubteilchen der interplanetaren Staubscheibe reflektieren das Sonnenlicht fade wieder zurück. Auch auf der Erde wäre er sichtbar, allerdings verhindert die Lichtverschmutzung in vielen Gebieten der Erde heutzutage, dass Effekte wie diesen Gegenschein zu sehen sind. Vermutlich am besten zu sehen ist der Gegenschein in Wüsten, Plattformen im Ozean, überall dort, wo es trocken und dunkel ist.
Das Zodiakallicht ist eine ähnliche, ebenfalls reelle, Erscheinung, aber ist großflächiger. Hierzu muss man auch in sehr dunklen Orten zugegen sein, denn diese Erscheinung ist ähnlich dunkel, meist sogar dunkler als der Gegenschein. Man sieht ihn in der Regel kurz vor dem Sonnenaufgang am Horizont, dort wo man die Sonne erwarten würde. Deshalb auch der Name: Man sieht es, wenn es wirklich dunkel, überall entlang der Ekliptik. In beiden Fällen ist es ein eher fades, nebliges, kontrastarmes Leuchten.
Geschichte
Der Gegenschein wurde von Esprit Pézenas, ein französischer Astronom und Mathematiker, im Jahr 1730, zuerst beschrieben. In dieser Zeit beschäftigte Pézenas sich ziemlich intensiv mit der Neigung der Ekliptik. Später machte Alexander von Humboldt weitere Beobachtungen während seiner Reise in Südamerika weiterführende Beobachtungen. Außerdem benannte er dieses Phänomen „Gegenschein“, wobei der Name im Englischen interessanterweise derselbe blieb. Im Jahr 1854 veröffentlichte Theodor Brorsen seine systematischen, empirischen Untersuchungen über den Gegenschein im Zodiakallicht. Tatsächlich erklärte er schon damals das Phänomen genauso, wie wir es heute immer noch erklären, außerdem erwähnte er den Pézenas.
Über die Geschichte des Zodiakallichts ist mehr bekannt, denn es gibt mehr Aufzeichnungen darüber. Aber das ist wieder ein anderes Thema für “Geschichte der Astronomie” in vermutlich einigen Monaten.
Unterschiede
Nun ja, es muss ja Unterschiede geben, wenn es verschiedene Namen hat. Zodiakallicht ist im Wesentlichen das Licht, welches vom interplanetaren Staub gestreut wird. Der Gegenschein ist einfach das Zodiakallicht, welches sich genau der Sonne gegenüber natürlich verschärft. Also ist der Gegenschein einfach ein modifizierter Begriff dafür, dass das Zodiakallicht an der besagten Stelle verstärkt wirkt
Ursache
Als Ursache nenne ich den interplanetaren Staub für beide Fälle. Er bewegt sich auf relativ kreisförmigen Umlaufbahnen in der Planetenebene, der Ekliptik. Er ist mehr im inneren Sonnensystem vertreten und nimmt weiter mit der Entfernung ab. Der Staub, der das Licht so streut, hat eine Größe im Submilimeterbereich. Pro Kubikkilometer gibt es nur etwa 10 Teilchen (10-7 Partikel je m3). Der Staub entsteht bei Asteroidenkollisionen im Asteroidengürtel, oder wenn Kometen durch ihre riesigen Mengen an Ausdünstungen viel Staub verloren geht. Kleinere Partikel werden durch den Poynting-Robertson-Effekts zur Sonne gezogen und verdampfen komplett. Dadurch kommt immer neues Material und älteres wird aussortiert. Das Licht erscheint, wenn die Sonne auf den interplanetaren Staub fällt und dieser das Licht in so gut wie alle Richtungen zurückstreut. Auch in den Lagrange-Punkten, den gravitativ quasistabilen Punkte im Sonne-Erde-System sammelt sich überdurchschnittlich viel Staub.
Beim Gegenschein ist es bisschen schwierig ihn zu sehen, denn wenn man bereits um Mitternacht ist, dann steht man direkt im Erdschatten, der mehrere Hunderttausend Kilometer lang ist. Deshalb ist der Gegenschein am besten ein bis zwei Stunden nach oder vor Sonnenunter-, bzw. aufgang zu sehen. Der Gegenschein ist kreisförmig und nur vielleicht etwa drei Grad im Durchmesser groß. Zum Zentrum hin wird der Gegenschein dann nur unwesentlich heller. Das Zodiakallicht ist am besten, um die Tagundnachtgleichen zu sehen, da die Erde in dieser Zeit gering stärker in der Ebene ist, in der der interplanetare Staub liegt. Das Band ist überall in dem Bereich der Tierkreissternbilder (Stier, Zwillinge, Krebs, Löwe…) zu sehen und konzentriert sich zur Ekliptik an. Weil das Licht am besten in der Nähe der Sonne gestreut wird, ist in der Dämmerung und kurz nach der Dämmerung das Licht am besten zu sehen. Daher wird das Zodiakallicht auch manchmal als „Falsche Dämmerung“ bezeichnet. Die Farbe des Lichts ist weißlich, es ist blass und relativ zur Fläche auch noch ziemlich dunkel. Darum kann man auch das Zodiakallicht nur in sehr dunklen Gegenden mit der Bortle-Skala unter zwei, zwei inklusive (in Wüsten, freiem Meer, Gebirge, weitläufige Steppen…), beobachtet werden. Am stärksten sichtbar dürfte das Zodiakallicht um den 23.09 etwa 80 bis 120 Minuten nachdem oder bevor die Sonne den Horizont passiert zu sehen sein, und zwar in die Richtung, in der man die Sonne, oder die Dämmerung erwarten würde. Eben genau um den Pfad der Ekliptik, bzw. im Zodiak. Häufig steigt nur eine “Flosse” senkrecht oder mehr horizontal zum Himmel.
Ein Video der ESO (Europäische Südsternwarte) über genau diese Thematik.
Heute kommen 10 super Bilder aus SpaceEngine. Erfreut euch daran! Ich finde solche Bilder einfach nur toll und von Zeit zur Zeit kommen die auch, wisst ihr ja. Das soll jetzt keine Werbung darstellen.
In Äquatornähe bei einem erdähnlichen PlanetenEin erdähnlicher Planet mit MondEin Gasriese und sein Mond in einem Braunen-Zwerg-System.Gasriese, Sterne und PolarlichterPolarlichter bei einem GasrieseDer Mond des Gasriesen mit PolarlichterEin Wüstenmond im Braunen-Zwerg-SystemPolarlichter!Gasriese, Mond und im Hintergrund SterneRöltlich angestrahlter Mond und Gasriese im Braunen-Zwerg-System
Bemannter Teststart der USA zur Internationalen Raumstation im Jahr 2020
Wann? 30.05.2020 um 19:22:45 UTC (20:22:45 MEZ, 21:22:45 MESZ) Wer? SpaceX, NASA (Commercial Crew Programm) Was? Erster bemannter Flug der Crew Dragon-Kapsel/Raumschiff Trägerrakete? Falcon 9 (Block 5) Von wo aus? LC-39A, KSC (Kennedy Space Center), Florida (USA) Ziel? Die ISS; 417 × 419 km; 51,64° Besatzung? Douglas Hurley, Robert Behnken Booster + Landeplattform? Booster: B1058 (Erster Flug), Landeplattform: OCISLY (Of Course I Still Love You) Docking? Andockport: PMA-2, Harmony-Modul; 31.05.2020, 14:29:20 UTC (16:29:20 MESZ)
Douglas Hurley, der Kommandant des Raumschiffs, und Robert Behnken, der „joint operations commander“, würden nun zum dritten Mal in den Weltraum fliegen. Sie wurden für diese Erprobungsmission am 03.08.2010 von der NASA nominiert. Hurley hat an der letzten Space-Shuttle-Mission STS-135 teilgenommen, er wurde dazu am 14.09.2010 nominiert, am 08.07.2011 erfolgte der Start, am 21.07.2011 die Landung. Außerdem flog er bei STS-127 Juli 2009 mit, es wurden japanische Module an die Internationale Raumstation geliefert. Behnken ist ebenfalls ein Space-Shuttle-Astronaut. Bei der STS-123 brachte er im März 2008 als Weltraumneuling das japanische Kibō und der kanadische Roboterarm Dextre zur ISS. Bei der STS-130 führte er im Februar 2010 zusammen mit Nicolas Patrick drei Außenbord-Einsätze durch (EVA-Einsätze).
Missionsverlauf
Vor dem Start
Das Crew Dragon Raumschiff ist von dem Unternehmen SpaceX entwickelt worden und eine bemannte Version des zweiten Dragon-Typs. Mit dieser Mission wird die Crew Dragon zum vierten und letzten Mal getestet, was seitens der Sicherheit (besonders für die Astronauten) absolut notwendig und unumgänglich ist. Bei einem Erfolg ist es geplant, dass die Crew Dragon jährlich zur ISS einen Crew- (und Material) Austausch fliegt. Wenn der CST-100 Starliner von Boeing/ULA United Launch Alliance) in der Entwicklung fertig ist, werden sich der Starliner und die Crew Dragon halbjährlich abwechseln. Die USA denkt, es wäre erforderlich nebst dem Sojus-Raumschiff von Roskosmos Russland), eine zuverlässige Redundanz zu schaffen.
Ursprünglich war geplant, dass das Raumschiff zehn Tage lang an der ISS zu docken. Nachdem unglücklicherweise im April 2019 ein Crew Dragon Raumschiff bei einem static fire test grandios explodierte. Dadurch mussten die gebauten Raumschiffe den Missionen neu zugeordnet werden und das Raumschiff, welches jetzt für diese Mission zugeordnet ist, war eigentlich bestimmt für die erste reguläre Langzeit-)Mission. Deshalb wurde die Missionsdauer auf mindestens einem Monat ausgeweitet. Maximal aber 119 Tage, was bedeutet, dass die Landung spätestens am 23.09.2020 stattfinden wird. Hurley und Behnken sollen normal an der ISS-Expedition 63 mitarbeiten (vorausgesetzt es gibt kein Fehlschlag).
Am 27.05.2020 wurde der Start 17 Minuten vor dem Start abgebrochen. Das Wetterprotokoll für den Start stimmte nicht mit den Startbedingungen überein und stand bereits einige Tage zuvor laut Wettervorhersagen auf 50/50 go/no go.
Der US-Präsident Trump und der Vize Mike Pence haben beide angekündigt zum KSC zu kommen, um den Start zu sehen. Das NASA-Wurmlogo ist seit 1992 zum Ersten Mal auf einer Rakete wieder zu sehen. Der Start wird wie gewöhnlich ablaufen. Der Booster B1058 wird wie gewöhnlich auf der autonomen schwimmenden Landeplattform im Meer/Ozean landen und für spätere Tests wiederbenutzt werden. Nach 19-stündigem Flug im LEO wird die Crew Dragon den Andockport PMA-2 am Harmony-Modul um 16:28 MESZ am Folgetag andocken.
Für diesen Start wurde am 27.05. und jetzt heute Abend auch wieder ein Fahrzeug von Tesla, um die Astronauten zum Launchpad 39A zu bringen. Das ist bislang einmalig.
Tim Dodd erläutert den Vorgang des Starts.
Falcon 9 und das Crew Dragon Raumschiff kurz angerissen
Die Trägerrakete Falcon 9 von SpaceX ist im Moment eine, mit hohem Grad an Wiederverwendbarkeit: Die erste Stufe landet mit nur wenig Resttreibstoff sicher zurück – diesmal im atlantischen Ozean auf einem unbemanntem Drohnenschiff. Die zweite Stufe, welche das Raumschiff in die Umlaufbahn bringt, wird und kann im Moment oft noch nicht zurückgebracht. Fortschritte macht man auch mit der Nutzlastverkleidung, die die Rakete wesentlich aerodynamischer macht, sie kann mittlerweile ebenfalls geborgen und wieder eingesetzt werden. Das ist nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch ressourcen- und geldschnonender. In dem Video um den Startvorgang wird über die einzelnen Sequenzen des Starts mit der Trägerrakete referiert. Die erste Stufe wird von 9 Merlin-1D-Triebwerken angetrieben, die zweite von einem Triebwerk, welches für mehr Effizienz speziell vakuumoptimiert wurde. Beispiele für letzte Raketenstarts mit der Falcon 9:
Und das Dragon Raumschiff ist ausgelegt mit dem Commercial Crew Program (CCP) mindestens jährlich die ISS zum Crew-Austausch zu fliegen. Natürlich will hier SpaceX schon einige Erfahrungen für kommende Mondflüge und in fernerer Zukunft bis zum Mars zu erledigen. Das Dragon Raumschiff kann theoretisch bei einer explodierenden Rakete sein “Crewrettungsystem”, das ist ein Raketentriebwerkssystem, welches das Raumschiff schnell von der Rakete wegziehen kann, zünden. Anders, als bei dem z.B. Apollo-Raumschiff, ist das System in die Kapsel integriert, und nicht oben drauf als “Extra-Modul”. Die Dragon kann in ihrer unbemannten Variante 6 Tonnen Material zur ISS tragen und 3 Tonnen wieder zurück und damit verrate ich auch schon, dass die Dragon ebenfalls wiederverwendbar ist.
Der aktuelle Livestream.
Status: Die Mission ist erfolgreich abgeschlossen.
Letztes Mal haben wir uns angesehen, wie so grob die Gravitation für Konsequenzen haben und auch sogar mathematisch. Leider habe ich immer noch kein Plugin, oder HTML-Ding für Formeln gefunden, sonst würde ich sie nicht in ein Bild packen. Heute gehe ich näher auf ein Problem der Himmelsmechanik ein und bei weiteren Gelegenheiten auf andere. Aber keine Sorge, ich werde sicher nicht die super viel Mathematik-Zeugs reinpacken. So wie beim letzten Mal etwa. Das nächste Mal sehen wir uns wieder entweder auf Discord, oder bei meinem nächsten Beitrag, der über SpaceXs neue Mission handeln wird. Also … fangen wir mal an!
Mit den Formeln war alles okay soweit. Man konnte zuverlässig Planetenbahnen über Jahrzehnte hinweg bestimmen und für die meisten reichte es auch schon. Es war nämlich bereits eine sehr gute Näherung, wenn man die Keplerschen Gesetze zu Hand nimmt, um alles Wesentliche zu berechnen. Selbst die leichte Ellipsenform aller Planeten (inklusiver der Erde) und die deswegen auftretenden Geschwindigkeitsschwankungen konnten durch die Gesetze schon berücksichtigt werden. Aber wenn wir uns den Merkur anschauen, oder für Raumfahrtmission so energieoptimiert wie möglich denken müssen, dann merken wir, dass da was nicht passt. Aber schauen wir uns mal die Aufzeichnung, die auf speziell unser Himmelsmechanik-Problem von heute bestimmt sind (bzw. auch welche, dessen Aufzeichnungen über deren Beobachtung die Ursache eigentlich die Apsidendrehung ist, und nicht, wie früher öfters gedacht, etwas anderem zuzuschreiben sind)
Geschichte der Apsidendrehungsforschung
So wirklich ging es mit der Geschichte über die Forschung der Apsidendrehung im 9tem Jahrhundert. Thabit ibn Qurrah bemerkte, dass sich das Sonnenapogäum (Der Punkt in der Ekliptik (scheinbare Sonnenbahn um die Erde), an dem sich die Sonne am langsamsten bewegt, was aber auf die tatsächliche Erdbahn zurückzuführen ist) rechtläufig bezüglich der Äquinoktialpunkte (Der Ort, an dem sich die Sonne während einer Tagundnachtgleiche sich befindet) bewegt. Er hielt es allerdings für rein präzessionsbedingt (Präzession = (hier) Pendelbewegung der Erde um ihre Rotationsachse), wie auch alle vor ihm, die sich dieser Thematik näherten. Al-Battani empfahl für die Berechnung der Apogäumslänge denselben Betrag wie bei der konstanten Präzession zu seinem Ergebnis durch seine Beobachtung am 01. März 880, welches Ergebnis 82° 15′ ekliptikale Länge betrug, hinzu zu addieren. Sie bestimmten die Geschwindigkeit der Sonnenapogäumsdrehung, wie die Präzession der Erdachse auf 23 780 Jahren pro Vollkreis (Die Präzessionsbewegung dauerte tatsächlich J2000.0 25 784 Jahre pro Vollkreis). Und genau das verarbeitete Ptolemäus schon Jahrhunderte vorher in seinem Almagest ein. Erst ibn asch-Shatir stellte im 14ten Jahrhundert fest, dass die rechtläufige Bewegung relativ zu den Äquinoktien doch eine andere Geschwindigkeit als die Präzession hat und also wohl nicht damit zusammenhängt.
Bevor wir zum Höhepunkt der Apsidendrehungsforschung kommen, möchte ich noch erwähnen, dass die Babylonier bereits die Perigäumsdrehung des Mondes kannten und sie in ihre Berechnungen mit einbezogen haben, was die Griechen übernommen und u.a. für die Epizykeltheorie weiterverwendet haben.
Periheldrehung des Merkur
Wir haben schon die Elliptizität der Planeten festgestellt. Durch Kepler beschrieben, begründet durch Newton. Wir haben auch schon erwähnt, dass Newton auch ermöglichte, die Bahnstörungen zu beschreiben, die die Planeten sich gegenseitig zufügen, auch wenn sie gleichzeitig nur sehr gering ist. Ebenso kann hierdurch die Apsidendrehung nahezu vollständig erklärt werden.
Ein Video von mir auf YouTube in SpaceEngine über den Merkurtransit 2019.
Wenn wir zurück mittig ins 19te Jahrhundert blicken, benutzte Urbain Le Verrier (einer derjenigen, die die Entdeckung des Neptuns maßgeblich vorangetrieben hat) für eine exakte Vermessung der Merkurumlaufbahn Daten aus Merkurtransiten und entdeckte, dass nach den himmelsmechanischen Berechnungen er sich etwa 40″ nicht von den (moderner Wert: 571,91″ je Jahrhundert) erklären konnte, was immerhin ein recht großer Betrag darstellt. Da er bereits erfolgreich unerklärliche Bahnstörungen von Uranus auf einen vorerst unbekannten Planeten, später den Neptun, schob, kam er zu dem Schluss, dass jetzt ein weiterer Planet innerhalb der Merkurbahn liegen müsste. Dieser Planet hielt ohne Entdeckung bereits den Namen „Vulkan“, aber konnte nie bei umfangreichen Suchen in der Nähe der Sonne, sowie bei einigen Sonnenfinsternissen gefunden werden. Daher spekulierten Wissenschaftler auf merkurnahe Asteroidengürtel, oder dem interplanetaren Staub selbst, aber mit ihren Erklärungsversuchen blieben alle auf der falschen Spur.
Bevor Einstein ins Spiel kam, versuchte Paul Gerber 1898 aus den elektrodynamischen Kraftgesetzen und unter der Annahme, dass sich die Gravitation mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, diesen bislang unerklärlichen Überschuss abzuleiten. Seine Formel für diese Apsidendrehungsabweichung war tatsächlich identisch mit denen, die Einstein später aufgestellt hatte, aber leider waren die Kraftgesetze, die er angewandt hat, fehl am Platz und solch artige Theorie mussten aufgegeben werden. Einstein hatte dann aber mit seiner Allgemeinen Relativitätstheorie einen Erfolg verbucht, denn er konnte bis dato unwiderlegt und überzeugend diesen Überschuss erklären. Es war für die ART einer der ersten wichtigen Bestätigungen. (Berechneter Überschuss mit der ART: 42,98″ je Jahrhundert) Die Ursache des relativistischen Effekts liegt in der ganz leichten Abweichung zum klassisch invers-quadratischem Verhalten der Gravitation.
Damit ist es aber noch nicht getan, noch sind die Zweifel daran, dass die ART diesen Überschuss wirklich erklärt, nicht getilgt, denn die Apsidendrehung, die die rotationsbedingte Abplattung der Sonne hervorruft, konnten noch nicht mitberechnet werden. Jahrelang waren die Werte von der Größe der Abplattung der Sonne in sich widersprüchlich und somit blieb an der Erklärung des Überschusses von diesem Phänomen immer Angriffsfläche gegen die ART erhalten. Inzwischen kennt man den Wert der Abplattung zuverlässig und relativ genau und die Apsidendrehung, die die Abplattung verursachen kann beläuft sich auf nur wenige Hundertstel Bogensekunden.
Die Physik
Die Satelliten im Erdorbit erfahren eine Perigäumsdrehung durch die Abplattung der Erde. Im LEO kommt noch die Reibung an der Atmosphäre hinzu. So beträgt die Perigäumsdrehung der GPS-Satelliten, welche in einer Höhe von ca. 20 200 Kilometer um die Erde kreisen, etwa 0,01° pro Tag. Und hier kommt auch schon die Formel dafür:
Dabei ist ω̇ die Apsidendrehung in Bogenmaß pro Umlauf, n die Mittlere Winkelgeschwindigkeit eines Satelliten auf seiner Umlaufbahn, aE die große Halbachse vom Äquator des zu umkreisenden Planeten, a die große Halbachse der Satellitenumlaufbahn, i die Inklination der Umlaufbahn gegen den Planetenäquator, e die Exzentrizität der Satellitenumlaufbahn und J2 der Entwicklungskoeffizient des Quadrupolmoments des Gravitationspotential des zu umkreisenden Planeten. J2 ist im Falle der Erde 1,082 635 9 × 10-3. Man rechnet n aus, indem man die Umlaufszeit durch den Vollkreis dividiert. Nehmen wir mal für unser Beispiel die ISS. Die Daten für die ISS a = 418,5 km; i = 51,6412°; n = , ca. 0,001 126 255; aE = 6 378 137 m; e = 0,000 124 9; J2 = 1,082 635 9 × 10-3. Also ist die Apsidendrehung der ISS in Bogenmaß pro Umlauf
Bei 15,493 901 88 Umläufen pro Tag macht das eine rechtläufige Periheldrehung von 2,387 330 911 507 135 Bogensekunden am Tag. Ich denke aber mal, fernab von wesentlich komplizierteren Rechnungen gerechnet zu haben, dass die Atmosphäre und der Sonnenwind fast eine größere Auswirkung haben könnten.
Wenn die Umlaufbahn eines Satelliten eine Inklination von ca. 63,4° gegen den Planetenäquator hat, dann ist das Perigäum näherungsweise stabil, unter 63,4° bewegt es sich rechtläufig, über 63,4° rückläufig. Diese Eigenschaft wird für einen besonderen Orbit benutzt, zu dem wir wann anders mal zurückkommen. Ein durchaus bedeutender Anteil der Apsidendrehung, insbesondere bei der Periheldrehung vom Merkur, wie wir weiter oben festgestellt haben, ist der relativistischer Anteil. Der kommt von der ART und von der Gravitation, welche ja nicht ganz invers-quadratisch sich auswirkt, und bei besonders hohen Geschwindigkeiten den Raum, bzw. die Zeit beeinflusst. So kann es grob gesagt sein, dass der Satellit minimal schneller ist, wenn er bereits schnell ist und, dass deswegen auch nur das Perihel, bzw. die Periapsis, sich dreht (und damit die Apsidenlinie und die Ausrichtung der Umlaufbahn, weswegen wir die Apsidendrehung in Winkelmaßen angeben). Die Formel dazu habe ich auch:
Das G ist die Gravitationskonstante (G = 6,6743 × 10-11), M die Masse des zu umkreisenden Objekts (Die Sonne (bei einem Planeten), der Planet (bei einem Mond/Satellit)) und c die Lichtgeschwindigkeit (per definitionem 299 792 458 m/s2). Nehmen wir doch für unser Beispiel dieser Formel den Merkur: (man braucht eigentlich nicht mit unglaublich vielen Nachkommastellen rechnen)
Das Perihel des Merkurs bewegt sich prograd (rechtläufig). Das ist eine Apsidendrehung von
mit einer Umlaufszeit von Merkur von 0,240 85 Jahren. Das sind fast 88 Erdtage.
Ich hoffe, ich habe euch nicht zu mathematisiert. Keine Sorge, viel komplizierter als die Apsidendrehung habe ich nicht vor, was auf GSA zu machen. Außerdem wollte ich noch den Hinweis geben, dass ich bei der Beispielrechnung um die ISS nicht keine Gewähr auf absolute Korrektheit geben kann, auch wenn ich mir ziemlich sicher um meine Rechnung bin. Verzeiht mir, wenn ich mathematisch teilweise informal bin.
Quellen:
Kompendium der Astronomie, Hans-Ulrich Keller, Kosmos, 2019, ISBN 978-3-440-16276-7, Kapitel 3 und S. 163
