Читать книгу Big Ideas. Das Astronomie-Buch - Tom Jackson - Страница 60

Die Schwerkraft beeinflusst auch die menschliche Mobilität. Newton erkannte, dass die Höhe, die eine Person springen kann, durch das Schwerefeld am Boden bestimmt wird – genauso erschwert sie es Körpern, sich von der Erde zu entfernen und in die Atmösphäre zu fliegen. Um sich von der Schwerkraft der Erde lösen zu können, muss ein Körper mindestens 40 270 km/h schnell sein. Weniger massereichen Körpern wie dem Mond zu entkommen ist einfacher. Umgekehrt ist diese Fluchtgeschwindigkeit das Minimum, mit der ein Meteorit auf der Erde auftrifft – sie definiert die Größe des Einschlagkraters.

Newton erklärte die Fluchtgeschwindigkeit mit einem Gedankenexperiment, in dem er von einem hohen Berg eine Kanonenkugel horizontal abschoss. Bei Geschwindigkeiten, die in dieser Höhe kleiner sind als die Orbitalgeschwindigkeit, wird die Kugel herabfallen (A und B). Bei Orbitalgeschwindigkeit beschreibt sie eine Kreisbahn (C). Bei Überschreitung der Orbitalgeschwindigkeit, aber Unterschreiten der Fluchtgeschwindigkeit wird sie in eine elliptische Umlaufbahn (D) einschwenken. Nur bei Erreichen der Fluchtgeschwindigkeit fliegt die Kugel in den Weltraum (E).

Heute wird Schwerkraft durch Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie von 1915 beschrieben. Sie definiert die Gravitation nicht als Kraft, sondern als Krümmung der Raumzeit aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung der Masse in ihr. Sie besagt auch, dass Newtons Konzept der Gravitation im Großteil der Fälle eine exzellente Annäherung ist. Die Allgemeine Relativitätstheorie wird nur angewandt, wo extreme Präzision nötig oder das Schwerefeld sehr stark ist, wie nahe eines massiven Schwarzen Lochs. Massive beschleunigte Körper können Wellen in der Raumzeit erzeugen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Gravitationswellen wurden erstmals am 14. September 2015 in den USA mit dem LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) nachgewiesen.

Isaac Newton

Am 25.12.1643 wurde Isaac Newton auf einer Farm bei Woolsthorpe (Lincolnshire, England) geboren. Nach der Schule in Grantham besuchte er das Trinity College in Cambridge, wo er Physik und Astronomie lehrte. Sein Buch Principia behandelt die Themen Gravitation und Himmelsmechanik.

Newton erfand das Spiegelteleskop, schrieb Aufsätze zu Optik, Prismen und Lichtspektren, war einer der Gründer der Algebra und studierte die Kühlung der Körper. Er erklärte auch, warum die Erde nicht ganz rund war (sondern eine abgeplattete Kugel), warum die Äquinoktik wandert, und er formalisierte die Physik der Schallgeschwindigkeit. Er widmete auch der biblischen Chronologie und der Alchemie viel Zeit. Newton war Präsident der Royal Society, Aufseher und Leiter der Königlichen Münzanstalt sowie Mitglied des Parlaments der Cambridge University. Er starb 1727.

Hauptwerke

1671 Method of Fluxions

1687 Philosphiae Naturalis Principia Mathematica

1704 Optics