Photonen, die von der Sonne auf die Erde treffen, haben ja einen Impuls, und müßten dann eigentlich einen abstoßenden Effekt ausüben. Könnte man das mal ungefähr ausrechnen, wie groß diese Kraft ist und wie schnell sich dadurch der Abstand Erde-Sonne vergrößert?
Neugierig Klaus.
Das koennte man schon ausrechnen 
Wichtiger als der genaue Wert sind jedoch die folgenden Sachverhalte:
-
Der Lichtdruck wird um so wichtiger, je kleiner ein Objekt ist. Das ist leicht zu verstehen, denn die Flaeche des Koerpers waechst quadratisch mit dem Radius und damit auch die Kraft, die der Lichtdruck auf es ausuebt.
Wie stark diese Kraft jedoch ein Objekt beeinflussen kann, haengt von seiner Masse, also auch von seinem Volumen ab und das geht mit dem Radius hoch -3.
Waehrend mikroskopische Partikel im Weltraum den Lichtdruck also sehr heftig zu spueren bekommen (manchmal wesentlich staerker als die Gravitation!), wird der Einfluss auf die Erde eher gering sein. -
Der Lichtdruck des Sonnenlichts uebt mit Sicherheit eine konstante Kraft auf die Erde aus, aber deswegen bewegt sie sich nicht von der Sonne weg! Wie Du sicher weisst, bleibt die Erde auf ihrer Bahn um die Sonne, weil die Gravitationskraft sie genauso stark zur Sonne zieht, wie die Zentrifugalkraft nach aussen. Der Lichtdruck verstaerkt die Zentrifugalkraft lediglich, was zwar zu einer minimal groesseren Umlaufbahn fuehrt, jedoch zu keinem Auseinanderdriften.
Viel Spass beim Rechnen
Ingo
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hi Klaus!
Falls Dich der quantitative Impuls interessiert:
At Earth orbit,
above the atmosphere, the solar power flux is roughly 1400 watts per
square metre. This corresponds to a momentum flux of 4.7 micronewtons
per square metre. If a square metre of a perfectly absorbing material is
put in direct sunlight above the atmosphere, and the light hits it
perpendicularly to the surface, it feels a force of 4.7 micronewtons, or
roughly one two thousandth of the weight of a paper clip at the Earth’s
surface. A perfectly reflecting material would feel double that force.
Compare this to the three space shuttle main engines (SSMEs), each of
which generates 1.67 meganewtons of thrust at sea level, and 2.1
meganewtons of thrust in vacuum. Even a 100000 square metre sail would
not generate a millionth the thrust of a single SSME, though it would be
a square as long on edge as three football fields.
Quelle: http://caliban.physics.utoronto.ca/neufeld/sailing.txt
Wenn Du weiteres Interesse hast, dann gib einfach mal die Begriffe Solar und Sail in eine Suchmaschine ein, denn Sonnensegler nutzen eben diesen Effekt!
Gruß
Ted
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
- Der Lichtdruck des Sonnenlichts uebt
mit Sicherheit eine konstante Kraft auf
die Erde aus, aber deswegen bewegt sie
sich nicht von der Sonne weg! Wie Du
sicher weisst, bleibt die Erde auf ihrer
Bahn um die Sonne, weil die
Gravitationskraft sie genauso stark zur
Sonne zieht, wie die Zentrifugalkraft
nach aussen. Der Lichtdruck verstaerkt
die Zentrifugalkraft lediglich, was zwar
zu einer minimal groesseren Umlaufbahn
fuehrt, jedoch zu keinem
Auseinanderdriften.Viel Spass beim Rechnen
Ingo
Hi Ingo,
das ist definitiv falsch. Die Erde beschreibt ohne weiter Effekte eine Umlaufbahn um die Sonne, weil die Gravitation genau ein 1/r Potential beschreibt, und damit eine 1/r^2 Kraft wirkt (relativistische Effekte lassen wir mal aussen vor). Der Druck durch das Sonnenlicht fügt dieser eine weitere Kraft hinzu, die nicht ~1/r^2 ist. Damit ergibt sich insgesamt eine nicht elliptische Bahn, die Erde entfernt sich langsam von der Sonne.
Zum Ausrechnen habe ich gerade keine Zeit, mach ich vielleicht später.
Max
das ist definitiv falsch. Die Erde
beschreibt ohne weiter Effekte eine
Umlaufbahn um die Sonne, weil die
Gravitation genau ein 1/r Potential
beschreibt, und damit eine 1/r^2 Kraft
wirkt (relativistische Effekte lassen wir
mal aussen vor). Der Druck durch das
Sonnenlicht fügt dieser eine weitere
Kraft hinzu, die nicht ~1/r^2 ist. Damit
ergibt sich insgesamt eine nicht
elliptische Bahn, die Erde entfernt sich
langsam von der Sonne.
Zum Ausrechnen habe ich gerade keine
Zeit, mach ich vielleicht später.Max
Hallo Max,
dann muessen wir aber auch bedenken, dass die Erde durch die Partikel auf ihrer Bahn abgebremst wird und sich damit der Bahnradius verringert. Hinzu kommt der Sonnenwind, der den gleichen Effekt wie der Lichtdruck hat nur um einiges staerker.
Waere interessant, zu wissen, was in der Summe dabei herauskommt.
Aber ich fuerchte, dass die Beeinflussung durch die anderen Planeten alle diese Effekte deutlich uebertrifft.
Gruss, Niels
Hallo Max,
das ist auch „definitiv falsch“ ! Der Lichtdruck nimmt natürlich genauso mit 1/r^2 ab wie die Gravitation, weil sich das Licht auf eine ~r^2 wachsende Fläche verteilt!!!
Es bleibt also bei den Kepler-Bahnen.
kr
Hi,
das stimmt natürlich, aber nur unter der Annahme das kein Licht im Weltall absorbiert wird.
Max
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Danke und Schätzung
Viele Dank für die Antworten, mit den Daten sollte man es eigentlich ausrechnen können, aber mir fallen die Passenden Formeln nicht ein, deshalb sch#tze ich mal einfach:
Geschätzt: die Erde entfernt sich im Mittel 1,5 m / Jahr von der Sonne.
Gruß Klaus
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hi Klaus
Das sollte dir eigentlich zu denken geben !
wenn die Erde sich entfernen würde
würde sie Energie gewinnen!
Nach allem was ich so gehört habe ists aber genau andersrum
unser mittlerer Tag ist ungleich kürzer als der der „Donnerechsen“
Durch die Kraft in radialer Richtung
wird weder Energie gewonnen noch
verbraucht
kein weg in Kraftrichtung !
keine Arbeit
das beeinflusst lediglich die Umlaufdauer
die sich diese störung wieder einpendelt
vgl Eisläufer Arme anziehen
das gibt 1 mal einen rot. Impuls und das wars dann
( das ist aber schon beim beispiel Erde etwas her )
Phagsae
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Hallo,
wenn die Erde sich entfernen würde
würde sie Energie gewinnen!
Stimmt!
Nach allem was ich so gehört habe ists
aber genau andersrumunser mittlerer Tag ist ungleich kürzer
als der der „Donnerechsen“
Das hat aber nichts mit dem anfaenglichen Problem (System Sonne-Erde) zu tun, sondern wird von den Gezeitenkraeften von Mond und Sonne verursacht. Dadurch verliert die Erde an Energie, die zT auf den Mond uebertragen wird, weshalb sich dieser von der Erde entfernt.
Durch die Kraft in radialer Richtung
wird weder Energie gewonnen noch
verbraucht
Aber sicher! Mit der Veraenderung des Radius durch eine radial wirkende Kraft aendert sich der Energieinhalt des Systems, lediglich der Drehimpuls bleibt gleich! Bei einer tangential wirkenden Kraft werden Drehimpuls UND Energie des Systems beeinflusst. Dabei kann eine tangentiale Kraft nicht vom rotierenden System selbst herruehren, eine radiale aber sehr wohl.
kein weg in Kraftrichtung !
keine Arbeit
s. o.
das beeinflusst lediglich die Umlaufdauer
die sich diese störung wieder einpendeltvgl Eisläufer Arme anziehen
der Eislaeufer verrichtet Arbeit, indem er die Arme parallel zur Zentripedalkraft bewegt: Kraft mal Weg = Arbeit
Das Sytem „rotierender Eislaeufer“ hat also nach dem Armeanziehen eine deutlich hoehere Energie als vorher. Diese Energie stammt aus seiner Muskulatur.
das gibt 1 mal einen rot. Impuls und das
wars dann
Eben keinen Impuls! der kann nicht aus dem rotierenden System selber kommen!
( das ist aber schon beim beispiel Erde
etwas her )Phagsae
Gruss, Niels
Hallo Niels
ich glaube fast wir meinen dasselbe
Ich betrachte jedoch den Istzustand!
wenn die Erde sich entfernen würde
würde sie Energie gewinnen!Stimmt!
Nach allem was ich so gehört habe ists
aber genau andersrumunser mittlerer Tag ist ungleich kürzer
als der der „Donnerechsen“Das hat aber nichts mit dem anfaenglichen
Problem (System Sonne-Erde) zu tun,
sondern wird von den Gezeitenkraeften von
Mond und Sonne verursacht. Dadurch
verliert die Erde an Energie, die zT auf
den Mond uebertragen wird, weshalb sich
dieser von der Erde entfernt.
Der Mond kann aber als in der Erde ruhend
betrachtet werden
die Auslenkung des Massepunktes
der erde durch den Mond beträgt so als größenordnung unter 1m
Der eigentliche Bremseffekt ist also
nur tangential zu erklären
also zB durch die tatsache das der Weltraum gar nicht so leer ist wie man meinen möchte
Durch die Kraft in radialer Richtung
wird weder Energie gewonnen noch
verbraucht
Aber sicher!
genau !
Mit der >> Veraenderung
Hallo Niels un Phagsä!
Nach allem was ich jetzt von euch gehört habe, muß ich wohl schließen, daß die Umlaufbahn der Erde in keinster Weise von Sonnenwind oder Lichtdruck der Somme beeinflußt wird, das scheint mir aber nicht nicht logisch, denn wo eine Kraft auf einen Kürper wirkt muß doch auch etwas passieren!
Falls sich nun die Erde langsam von der Sonne entfernt, würde dann natürlich die Geschwindigkeit der Erde zunehmen und Zentripedal- und Zentrifugalkraft wären wieder ausgeglichen nur auf einer etwas weiteren Bahn.
Kann man das nicht mal genauer berechnen; ich würde das schon versuchen, wenn ich nur die Formeln hätte,
Gruß Klaus
Hallo,
ich habe mir das Posting von Phagsae durchgelesen und komme damit nicht klar (es ist allerdings auch Montag Morgen)!
Ich moechte nochmal daraufhinweisen, dass die Aenderung der Tageslaenge, die Phagsae angesprochen hat, absolut nichts mit dem Sonnenwind zu tun sondern allein etwas mit der Gezeitenwirkung.
Und zu dem was Klaus jetzt sagt: ich habe mir alles nochmal durch den Kopf gehen lassen und denke, Phagsae hat recht damit, dass sich der Abstand Erde-Sonne nicht aendert. Der Sonnenwind erzeugt eine Kraft auf die Erde, die sich zur Fliehkraft dazuaddiert. Da sich die Summe aus Fliehkraft und Druck des Sonnenwindes nicht aendert, bleibt auch der Radius gleich. Dh. der Sonnenwind beeiflusst den Radius sehr wohl, ohne ihn waere der Radius vielleicht ein paar Mikrometer kleiner; das fuehrt aber nicht zum Auseinanderdriften des Systems.
Hier dann noch ein Hinweis zu Nachdenken: Durch den kosmischen Staub wird die Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne abgebremst und dadurch immer SCHNELLER!!!
Gruss, Niels
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Anderes Beispiel
Hallo Niels un Phagsä!
Nehmen wir einfach mal einen künstlichen Sateliten, der sich um die Erde dreht und üben eine konstante Kraft auf ihn aus, die auf den Erdmittelpunkt gerichtet ist, z.B. eine Steuerdüse des Sateliten, die auf die Erde zielt und permanent in Betrieb ist, also eine gleichmüßige Kraft auf den Sateliten, rechtwinklig zu seiner Umlaufbahn ausübt.
Dann würde der Satelit sich nach eurer Einschätzung einfach ein paar meter weiter von der Erde wegbewegen und dort wieder eine stabile Umlaufbahn einnehmen? Weil diese Kraft sich zur Zentrifugalkraft hinzuaddiert?
Wenn man nun die Steuerdüse wieder ausschaltet, würde der Satelit dann wieder seine alte Umlaufbahn einnehmen?
Gruß Klaus
Hallo,
ich gerate jetzt langsam wieder ins schwimmen.
Wenn ich die Duese zuende, beschleunige ich das Abgas aus der Duese hinaus und gebe ihm damit einen Impuls. Auf Grund des Impulserhaltungssatzes (IES) erhaelt der Satellit einen Gegenimpuls, der sie auf eine hoehere Bahn bringt. Schalte ich die Duese dann ab, KANN der Satellit gar nicht mehr auf seine urspruenglich Bahn zurueckkehren, da das eine Verletzung des IES darstellen wuerde (schliesslich hat das Abgas immer noch seinen Impuls). Die Rakete bleibt also auf einer hoeheren Bahn (oder faellt das Zentralgestirn dem Satelliten hinterher?). Auf jeden Fall wird dem System Energie zugefuehrt und wo sollte die hin, wenn nicht in eine hoehere Bahn?
Also aendere ich meine Meinung wieder (ich hoffe zum letzten Mal) und behaupte wieder, dass die Erde sich auf Grund des Lichtdrucks von der Sonne entfernt.
Gruss, Niels
Hallo Niels!
Weswegen ich überhaupt dieses Thema aufgeworfen hatte, war, mal eine Formel für die Größe der Kräfte zu bekommen, die hier überhaupt wirken.
Ich behaupte auch immer noch, daß sich die ERDE VON DER Sonne entfernt aber ich wollte halt nur wissen, in welcher Größenordnung sich das Ganze abspielt.
Gruß Klaus
ich gerate jetzt langsam wieder ins
schwimmen.
Wenn ich die Duese zuende, beschleunige
ich das Abgas aus der Duese hinaus und
gebe ihm damit einen Impuls. Auf Grund
des Impulserhaltungssatzes (IES) erhaelt
der Satellit einen Gegenimpuls, der sie
auf eine hoehere Bahn bringt. Schalte ich
die Duese dann ab, KANN der Satellit gar
nicht mehr auf seine urspruenglich Bahn
zurueckkehren, da das eine Verletzung des
IES darstellen wuerde (schliesslich hat
das Abgas immer noch seinen Impuls). Die
Rakete bleibt also auf einer hoeheren
Bahn (oder faellt das Zentralgestirn dem
Satelliten hinterher?). Auf jeden Fall
wird dem System Energie zugefuehrt und wo
sollte die hin, wenn nicht in eine
hoehere Bahn?
Also aendere ich meine Meinung wieder
(ich hoffe zum letzten Mal) und behaupte
wieder, dass die Erde sich auf Grund des
Lichtdrucks von der Sonne entfernt.Gruss, Niels
Eine Formel kann ich Dir auch nicht praesentieren. Den Impuls eines Photons erhaelst Du ueber das Plancksche Wirkungsquantum ich glaube I=h*n mit n = Frequenz.
Du brauchst also die mittlere Frequenz der Photonen, die Anzahl der Photonen, die auftreffen und kannst dann den Lichtdruck berechnen. Er ist maximal wenn Du von Totalreflexion ausgehst.
Viel Spass!
Gruss, Niels