Warum ist die Umlaufbahn von Merkur so komisch?
Die Umlaufbahn des Merkur kann man ja nicht mit Newtons Gravitationsgesetz erklären wie erde, juppiter etc. Es hat ja eher was mit Einstein zu tun. Aber welche Formeln bzw. welche physikalische Begründungen stecken dahinter?
4 Antworten
Dahinter stecken das Newtonsche Gravitationsgesetz und einige andere Annahmen sowie die ART, die Allgemeine Relativitätstheorie.
Die "Formeln" dahinter wirst du ohne ein Studium wohl kaum verstehen. Selbst Einstein hat sich Hilfe gesucht und nicht ohne Grund lagen zwischen der SRT und der ART 10 Jahre.
Die Suche nach Vulkan erübrigte sich erst dann vollständig, als die Allgemeine Relativitätstheorie die systematische Abweichung zwischen der berechneten und der beobachteten Bahn nicht mit einem zusätzlichen Massenkörper erklärte, sondern mit relativistischer Verzerrung der Raumzeit in Sonnennähe. Der anhand der ART berechnete Überschuss von 43,03″ (Unsicherheit: 0,03″) je Jahrhundert stimmt gut mit der beobachteten Differenz von 42,96″ (Unsicherheit: 0,94″) überein.[3] Für eine komplette Periheldrehung von 360° benötigt der Merkur rund 225.000 Jahre bzw. rund 930.000 Umläufe und erfährt so je Umlauf ein um rund 1,4″ gedrehtes Perihel.
Die Merkurbahn lässt sich sehr gut mit den Newtonschen Gesetzen erklären. Bereits Newton hat erkannt, dass die Merkusbahn von den größeren Planeten beeinflusst wird und daher kein Ellipse bildet. Allein die Drehung des Perihels weicht um 0,4 Bogensekunden von dem durch Newtonsche Gesetze berechneten ab.
Ist es das was du meinst?
Eigentlich kann man von der kleinen "Unregelmäßigkeit" bei Merkur auch darauf schließen, dass es auch bei allen anderen Planeten (also auch bei der Erde) kleine Abweichungen von der exakten Ellipsenbahn (nach Kepler) geben muss.
Wichtig wurde aber die Analyse der winzigen Abweichung insbesondere beim Merkur, weil Einstein an diesem Beispiel zeigen konnte, dass die Vorhersagen seiner neuen Gravitationstheorie ein wenig von jenen der Newtonschen Theorie abwichen.
Die Umlaufbahn von Merkur weicht von derjenigen ab, die man aufgrund von Newtons Gravitationsgesetz erwarten würde, aufgrund der Wirkung der Allgemeinen Relativitätstheorie von Einstein. Die Allgemeine Relativitätstheorie beschreibt die Wirkung von Schwerkraft auf den Raum-Zeit-Kontinuum und die daraus resultierende Verzerrung. Dies führt zu einer Abweichung der Umlaufbahn von Merkur, die durch die Formel des Perihelverschiebungsgesetzes beschrieben wird.