Nach heutiger Auffassung ist das Sonnensystem (wie alle Sterne) aus einer rotierenden Gas- und Staubwolke entstanden, die sich unter der Schwerkraft verdichtete, bis sich die einzelnen Körper (Sonne, Planeten, Monde) bildeten. Diese Theorie wird gelegentlich, insbesondere von bibeltreuen Christen, angezweifelt, wobei eines der Gegenargumente ist, dass der Drehimpuls in fertigen System im wesentlichen bei den Planeten liegt, während mehr als 99% der Masse aber in der Sonne liegen. Nach der simplen Mechanik von der Erhaltung des Drehimpulses (der ursprünglichen Gaswolke) müsste der größte Anteil jedoch in der Sonne liegen.
Frage: Wie ist das zu erklären?
Gruss, Stucki
…dass der Drehimpuls in fertigen System im wesentlichen bei den Planeten liegt, während mehr als 99% der Masse aber in der
Sonne liegen.
Hallo Stucki.
Ohne zunächst in eine detaillierte Argumentation einzusteigen, möchte ich Dich auf auf etwas aufmerksam machen, was nicht ganz zusammenpaßt: Einmal redest Du vom Drehimpuls (Drall) und einmal von der Masse. Nehmen wir einmal an Du meinst mit der allgemeinen Bezeichnung ‚Masse‘ das polare Trägheitsmoment J, dann fehlt aber zum Drehimpuls immer noch die Winkelgeschwindigkeit omega. Die mußt Du bei Deinen Betrachtungen aber mit einbeziehen.
Mit freundlichen Grüßen
Alexander Berresheim
wobei eines der Gegenargumente ist,
dass der Drehimpuls in fertigen System im wesentlichen bei den
Planeten liegt, während mehr als 99% der Masse aber in der
Sonne liegen. Nach der simplen Mechanik von der Erhaltung des
Drehimpulses (der ursprünglichen Gaswolke) müsste der größte
Anteil jedoch in der Sonne liegen.
Frage: Wie ist das zu erklären?
Um diese Frage zu beantworten muß man zum Anfang unseres Sonnensystems zurückkehren. Zunächst bildete sich aus einer rotiereenden Staubwolke eine Scheibe, weil die Gasmassen in Richtung des Rotationsvektors nur ihrer eigenen Gravitation unterliegen und kollabieren, während die Gravitation senkrecht zum Rotationsvektor durch die Zentrifugalkraft kompensiert wird.
Damit die Scheibe weiter kontrahieren kann, müßte sie an Drehimpuls verlieren, was ihr aber (durch den Drehimpulserhaltungssatz) verboten ist. Statt dessen heizt sie sich durch ihre Viskosität auf, wobei Drehimpuls aus den inneren Bereichen nach außen transportiert und Rotationsenergie in Wärme umgewandelt wird. Da das Zentrum der Scheibe auf diese Weise immer weiter an Drehimpuls verliert, kollabiert es zu einem Stern, während der Rest der Scheibe (mit höher Geschwindigkeit, als zum Anfang) weiter rotiert.
Dieser Stern rotiert aber immer noch sehr schnell und kann durch Reibung keinen weiteren Drehimpuls mehr nach außen abgeben, weil er den physischen Kontakt zur protoplanetaren Scheiben verloren hat. Er hat aber eine andere Möglichkeit seinen Drehimpuls loszuwerden:
Der junge Stern besteht aus Plasma, welches seinerseits aus Ionen und Elektronen besteht. Durch die Rotation des Sterns bewegen sich diese Ladungsträger, was nichts anderes ist, als ein elektrischer Strom. Auf diese Weise tritt die Materie des Sterns mit seinem elektromagnetischen Feld in Wechselwirkung und wird senkrecht zur Ekliptik beschleunigt. Da sich die Ladungsträger auf Spiralbahnen durch diese bipolaren Jets entfernen, führen sie einen erheblichen Drehimpuls mit sich, welcher dem Stern verlorengeht. Auf diese Weise kann ein Stern in seiner Frühphase bis zu 10% seiner Masse verlieren und der Anteil des abgegebenen Drehimpulses ist noch viel höher, weil die Ladungsträger mit dem größten Drehimpuls bevorzugt entweichen.
Wenn die Rotation des Sterns zu langsam wird, dann kommt der Vorgang zum Stilltand und die Jets verschwinden. Auf diese Weise hat die Sonne einen Teil ihres Drehimpulses zunächst an die protoplanetare Scheibe (und damit an die Planeten) und einen weiteren Teil über Jets ins All abgegeben.
Danke, verstehe ich sogar noch einigermassen, obwohl das alles sooo lange her ist …
Damit die Scheibe weiter kontrahieren kann, müßte sie an
Drehimpuls verlieren, was ihr aber (durch den
Drehimpulserhaltungssatz) verboten ist. Statt dessen heizt sie
sich durch ihre Viskosität auf, wobei Drehimpuls aus den
inneren Bereichen nach außen transportiert und
Rotationsenergie in Wärme umgewandelt wird.
Verstehe ich richtig: Ein Teil wird in Wärme umgesetzt, ein Teil geht durch Reibung in die Erhöhung des Drehimpulses der äußeren Bereiche über.
Der junge Stern besteht aus Plasma, welches seinerseits aus
Ionen und Elektronen besteht. Durch die Rotation des Sterns
bewegen sich diese Ladungsträger, was nichts anderes ist, als
ein elektrischer Strom.
Das geht wohl nur, wenn das Plasma nicht elektrisch neutral ist, also ein Überschuss an pos. oder neg. Ladungen da ist. Wo kommt der her? Oder sind die Ladungen getrennt in verschiedenen Schichten des Sterns?
Wenn die Rotation des Sterns zu langsam wird, dann kommt der
Vorgang zum Stilltand und die Jets verschwinden. Auf diese
Weise hat die Sonne einen Teil ihres Drehimpulses zunächst an
die protoplanetare Scheibe (und damit an die Planeten) und
einen weiteren Teil über Jets ins All abgegeben.
Konnte man solche Jets bei jungen Sternen beobachten? Ich weiss nur von Jets bei hochenegetischen Objekten.
Gruss, Stucki
Verstehe ich richtig: Ein Teil wird in Wärme umgesetzt, ein
Teil geht durch Reibung in die Erhöhung des Drehimpulses der
äußeren Bereiche über.
Nicht ganz: Der Impuls kann natürlich nicht in Wärme umgewandelt werden (wie man schon an den Einheiten sieht). Er wird lediglich unter Wahrung des Impulserhaltungssatzes aus den inneren Bereichen der Scheibe in die äußeren transportiert, was sich darin äußert, daß sich die äußeren bereiche der Scheibe ausdehnen, während der innere Bereich kontrahiert und schließlich kollabiert.
Auf diese Weise verliert das System aber an Rotationsenergie, welche unter Wahrung des Energieerhaltungssatzes in Wärme umgewandelt wird.
Einen ähnlichen Vorgang können wir vereinfacht am System Erde-Mond beobachten: Durch die Gezeitenkräfte des Mondes wird die Rotation der Erde gebremst und die freiwerdende Rotationsenergie in Wärme umgewandelt. Dem Impulserhaltungssatz wird Rechung getragen, indem die Erde Drehimpuls an den Mond abgibt, welcher sich dadurch von der Erde entfernt.
Das geht wohl nur, wenn das Plasma nicht elektrisch neutral
ist, also ein Überschuss an pos. oder neg. Ladungen da ist.
Ääähm, ja und nein: Zunächst fließt natürlich kein Strom, weil der Elektronen- und Ionenstrom umgekehrt gleich groß ist. Das ändert aber nichts daran, daß Ladungsträger in einem elektromagnetischen Feld bewegt werden. Dadurch wirkt auf sie eine Lorenzkraft, welche sie senkrecht zum Feld und senkrecht zu ihrer Bewegung beschleunigt, wobei Elektronen und Ionen in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt werden. Dadurch kommt es zu einer Ladungstrennung und zu echten elektrischen Strömen.
Die Vorgänge sind allerdings sehr komplex und noch nicht vollständig verstanden.
Konnte man solche Jets bei jungen Sternen beobachten?
Einige Ergaenzungen:
Dieser Stern rotiert aber immer noch sehr schnell und kann
durch Reibung keinen weiteren Drehimpuls mehr nach außen
abgeben, weil er den physischen Kontakt zur protoplanetaren
Scheiben verloren hat.
An dieser Stelle muss man vorsichtig sein. Diese jungen Sterne
rotieren zwar im Vergleich zur Sonne schnell, aber im Vergleich
zum inneren Rand der Scheibe eher einen Faktor 10 langsamer.
Das Bild waere also eher so: Die Scheibe rotiert schneller,
und die Materie, die auf den Stern „prallt“, wuerde zur
Beschleunigung der Sternrotation betragen. Hinzu kommt, dass
die Sterne noch keine Kernfusion in ihrem Inneren gestartet
haben und kontrahieren. Ohne effektive Bremse wuerde auch
die Kontraktion zur Erhoehung der Rotationsgeschwindigkeit
beitragen. Der Grund, warum die Sterne doch recht langsam
rotieren, sind (nach heutigen Modellvorstellungen) die starken
Magnetfelder dieser Objekte. Diese halten einerseits die Materie
der Scheibe vom Stern fern, andererseits „koppeln“ sie den Stern
an weiter aussen liegende Bereiche der Scheibe, wo diese auch
langsamer rotiert.
MEB
P.S. Auch die Entstehung von Jets wird gegenwaertig noch sehr
aktiv erforscht. Wieder spielen die Magnetfelder eine wesentliche
Rolle.
Auf diese Weise verliert das System aber an Rotationsenergie,
welche unter Wahrung des Energieerhaltungssatzes in Wärme
umgewandelt wird.
Oder sagen wird doch einfach Reibung in der Scheibe.
MEB
Nicht ganz: Der Impuls kann natürlich nicht in Wärme
umgewandelt werden (wie man schon an den Einheiten sieht).
Schon klar, ich meine natürlich die damit verbundene Energie.
Er wird lediglich unter Wahrung des Impulserhaltungssatzes aus
den inneren Bereichen der Scheibe in die äußeren
transportiert, was sich darin äußert, daß sich die äußeren
bereiche der Scheibe ausdehnen, während der innere Bereich
kontrahiert und schließlich kollabiert.
Hmm … das müsste doch zu einer Erhöhung der „Drehzahl“ des inneren, zur Verringerung im äußeren Bereich führen!?
Auf diese Weise verliert das System aber an Rotationsenergie,
welche unter Wahrung des Energieerhaltungssatzes in Wärme
umgewandelt wird.Einen ähnlichen Vorgang können wir vereinfacht am System
Erde-Mond beobachten: Durch die Gezeitenkräfte des Mondes wird
die Rotation der Erde gebremst und die freiwerdende
Rotationsenergie in Wärme umgewandelt. Dem
Impulserhaltungssatz wird Rechung getragen, indem die Erde
Drehimpuls an den Mond abgibt, welcher sich dadurch von der
Erde entfernt.
Gutes Beispiel, nur sind in der äußeren Scheibe doch noch keine Masseanhäufungen/Planeten. Gas/Staub sind sicher nicht homogen verteilt, aber doch noch weiträumig über den ganzen Umfang!?
Hab jetzt einige Tage keine Zeit, zu antworten.
Gruß, Stucki
Hmm … das müsste doch zu einer Erhöhung der „Drehzahl“ des
inneren, zur Verringerung im äußeren Bereich führen!?
Die erhöhte Winkelgeschwindigkeit des inneren Bereiches ist eine Folge seines durch die Kontraktion verringerten Trägheitsmomentes. Am Drehimpuls ändert das nichts.
Gutes Beispiel, nur sind in der äußeren Scheibe doch noch
keine Masseanhäufungen/Planeten. Gas/Staub sind sicher nicht
homogen verteilt, aber doch noch weiträumig über den ganzen
Umfang!?
Wie die Masse in der Scheibe genau verteilt ist, spielt eine untergeordnete Rolle. Die Verhältnisse in einer Staubscheibe mit homogener Masseverteilung sind natürlich viel komplizierter, als in einem Planetensystem, weil es durch Reibung ständig zu Impulstransport und Energieumwandlung kommt, aber prinzipiell verhalten sie sich ähnlich. Bei Erhöhung seines Bahndrehimpulses vergrößert ein Planet seine Entferung zur Sonne, während sich eine Staubscheibe ausdehnt. Dabei wird übrigens in beiden Fällen die Winkelgeschwindigkeit verringert.
Nach heutiger Auffassung ist das Sonnensystem (wie alle
Sterne) aus einer rotierenden Gas- und Staubwolke entstanden,
die sich unter der Schwerkraft verdichtete, bis sich die
einzelnen Körper (Sonne, Planeten, Monde) bildeten. Diese
Theorie wird gelegentlich, insbesondere von bibeltreuen
Christen, angezweifelt
Hallo,
Diese bibeltreuen Christen sollten vielleicht einmal den Koran lesen, in dem steht: "Zudem hat Er Sich an den Himmel gewandt, welcher R a u c h gewesen ist, und zu ihm und zur Erde gesagt: ‚Kommet freiwillig oder widerwillig.‘ - Sie sagten: ‚Gekommen sind wir freiwillig.‘ (Koran 41,11)
Mohamed.
Nach heutiger Auffassung ist das Sonnensystem (wie alle
Sterne) aus einer rotierenden Gas- und Staubwolke entstanden,
die sich unter der Schwerkraft verdichtete, bis sich die
einzelnen Körper (Sonne, Planeten, Monde) bildeten. Diese
Theorie wird gelegentlich, insbesondere von bibeltreuen
Christen, angezweifeltHallo,
Diese bibeltreuen Christen sollten vielleicht einmal den Koran
lesen, in dem steht: "Zudem hat Er Sich an den Himmel gewandt,
welcher R a u c h gewesen ist, und zu ihm und zur Erde
gesagt: ‚Kommet freiwillig oder widerwillig.‘ - Sie
sagten: ‚Gekommen sind wir freiwillig.‘ (Koran 41,11)
Mohamed.