Wieso dreht sich so gut wie Alles im Universum?
Ich meine Gravitation, die vorherrschende Kraft im Universum, schreibt doch nicht unbedingt vor, dass sich Körper anfangen müssen umeinander oder um sich selbst zu drehen oder?
Woher kommt also die fast überall vorhandene Rotation im Universum?
11 Antworten
Eigentlich hab ich dir schon in der anderen Frage erklärt warum es so ist. Aber... Es ist auch schwer das in Worte zu fassen. Ich versuch es mal. Aufgrund der Gravitation und Zentrifugalkraft. Wie alles, begann auch die Rotation zu Beginn mit dem Urknall oder später bei der Entstehung der Sterne und Planeten, weil es keinen Stillstand gibt und sich der Raum aus dehnt. Im Vakuum des Alls verläuft erst mal alles einfach weiter, bis es durch etwas umgelenkt wird. Alles im All ist aber in Bewegung. Die Galaxien und Sterne und alles, was wir kennen. Einen Stillstand gibt es nicht. Die Materie driftet im Universum seit dem Urknall auseinander.
Der Raum war zu Beginn auch noch viel kleiner und dichter als heute, und erfüllt mit Materie und Gas. Schon kleinste Unstimmigkeiten beim auseinander Driften der Materie bewirkten aber, das es Asymmetrien in der Materie Wolke gab. So kam es das einige Bereiche eine größere Dichte aufwiesen als andere. Diese dichteren Bereiche zogen wiederum Materie an sich, durch die Gravitation. So entstanden auch erste Galaxien. Dichtere Bereiche zogen sich also einseitig an, weil die Bereiche die weniger dicht sind, den dichteren Bereichen hinterher laufen. So bekommt man automatisch eine Dreh Achse.
Kann man schlecht in Worten beschreiben. Ich versuch es mal. Anhand einer Gas und Materie Wolke wie die Planetarische Wolke zu Beginn oder an Kosmischen Nebeln. Sie sind nicht gleichmäßig verteilt, sondern haben dichte und weniger dichte Regionen. Diese Wolken ziehen durch die Gravitation weitere Materie an sich bis eine kritische Masse überschritten wird. Dann überwiegt die Schwerkraft im Vergleich zum Gasdruck innerhalb der Wolke. Die Wolke fällt daher ab einer bestimmten Masse, in sich zusammen. Aus den Bewegungen die daraus entstehen, bilden sich erste Rotationsachsen. Je mehr so eine Wolke in sich zusammen bricht um so schneller wird die Bewegung die auf die Rotationsachse wirkt. Dadurch wird die Wolke durch die entstehende Zentrifugalkraft, immer platter bis eine Scheibe übrig bleibt und die davor entstandene Rotation an sie weiter gibt.
Alles was sich innerhalb der Scheibe befindet, wird also auf der selben Achse mit gezogen. So kommt es das sich später gebildete Planeten, alle die selbe Richtung einnehmen und alle auf derselben Ebene liegen. Nur Katastrophen können später dafür sorgen das sich die Richtungen ändern. Aber da die anderen Körper alle eine andere Richtung haben, wird auch dieser Körper, früher oder später wieder die selbe Richtung einnehmen wie die anderen Körper. Er wird einfach mit gezogen.
Noch mal zusammen gefasst....Ein Nebel fällt in sich zusammen. Die Materie in der Wolke fängt an sich ungeordnet zu bewegen. Das sorgt dafür das sich die Materie nicht symmetrisch zusammen ziehen kann. Aus der Bewegung sorgt die Gravitation dafür das sich dichtere Bereiche anziehen und die weniger dichten, hinterher ziehen. Daher bildet sich ein leichter Kreis. Also eine erste Rotation. Immer mehr Materie sorgt dafür das diese Rotation immer stärker wird und die restliche Materie mit sich zieht. Eine Hauptrotationsachse entwickelt sich so. Die großen Teile in der Wolke drehen sich dabei senkrecht zu dieser Achse. Die Zentrifugalkraft steht der Gravitation entgegen. Behindert wird so, der Fall der senkrecht zu Rotationsachse angeordneten Materie Inseln. Die Zentrifugalkraft bewirkt dabei das Materie die nahe an der Achse liegt geringer rotiert. Je flacher die Scheibe ist, um so mehr wird sie beschleunigt. Die Inseln ziehen immer mehr Materie an und fügen sich den Bewegungen, die sie bekamen. Bekommen daher die gleiche Richtung.
So, besser kann ich das nicht in Worte fassen. Du musst dir die Entstehung am besten anhand einer Animation ansehen. Dann verstehst du das besser. Gruß...
Soll dieser Kommentar witzig sein? War er aber nicht. Ist einfach nur dumm sowas zu behaupten. http://de.wikipedia.org/wiki/Zentrifugalkraft
Ja, das ist ja gerade das Problem in der Astrophysik, irgendwie hängt alles mit allem zusammen! ;)
Meine drei Fragen sind auch mehr oder weniger aus denselben Überlegungen entstanden. Das Problem, wenn man so wie ich sich relativ neu für ein so komplexes Gebiet wie Astrophysik interessiert, ist, dass es egal ist, wo man anfängt, ein Problem führt zum nächsten. Ich kann es aber auch nicht einfach unverstanden in Ruhe lassen. ;) Speziell bei astronomischen Überlegungen ist mir aufgefallen, dass Ursache und Wirkung oft unfassbar lange auseinander liegen. An die riesigen Zeit und auch Wegstrecken muss ich mich gedanklich erstmal gewöhnen. Da sind mir einfach überall zu viele Nullen dran. Und der nervige Urknall macht mir mit seinen ultrakomplexen Vorgängen im frühen Universum auch immer jede weltbewegende Idee kaputt! ;) Wahrscheinlich hat man sich beim Horizontproblem auch gedacht man kann dem Urknall endlich mal den Mittelfinger zeigen. ;)
Spaß beiseite, ich steh noch am Anfang einer wahrscheinlich längeren Reise durch dieses Themengebiet und ich merke schon, dass es mir vor allem an Physikgrundlagen (wobei es ja eigentlich gar keine Grundlagen sind, da ist stellenweise schon höhere Mathematik im Spiel) fehlt. Werde mir demnächst Literatur anschaffen und anfangen mich mit Symbolen, Formeln und einfachen Rechenbeispielen anzufreunden. Mathe, Physik, Chemie fiel mir zu Schulzeiten schon nicht schwer, aber da war ich noch zu unreif und die Themen zu langweilig, als dass ich fleißig genug gewesen wäre. Hätte damals auch nicht gedacht, dass man mit Physik was anfangen kann. Die sollten Astrophysik statt Religion unterrichten.
Nuja, ich sag mal Dankeschön für die Mühe! Stern- und Planetenentstehung, Rotationsgesetze, natürliche Asymetrien, Gravitation, Zentrifugal- und pedalkraft, Gaswolken und Entstehung diverser Atome und Moleküle - Grundkurse ohne mathematische Anwedung - abgehakt. ;)
Hallo GegenDenStrom. Ich hätte mir damals auch gewünscht das es in der Schule mehr solche Themen gegeben hätte. Zumindest als Wahl Fächer. Aber nicht mal die werden in allen Schulen angeboten. Aber wenn das Interesse besteht, hat man die größte Hürde schon genommen. Ich find es gut das du nun anfangen willst, selbständig dich mit den Themen auseinander zu setzen. Hat man erst den Anfang gemacht, kommt der Rest von ganz alleine. Und bei Fragen weißt du ja wo du nachfragen kannst. Und danke für den Stern! Gruß...
Doch, die Gravitation schreibt durchaus vor, dass sich Objekte zu drehen anfangen. Das kommt so: Der Drehimpuls ist definiert als L=RxP (wobei R der Radiusvektor und P der Impuls des Körpers ist). Merkst du was? Wenn wir das Koordinatensystem verschieben, dann ändert sich der Drehimpuls, denn der Impuls P ändert sich bei so einer Verschiebung nicht, der Radiusvektor R wird aber um den Verschiebungsvektor verändert.
Das heißt aber: Ein Körper, der sich geradeaus bewegt, hat in jedem Koordinatensystem, dessen Ursprung nicht gerade auf der Bewegungslinie liegt, einen Drehimpuls ungleich Null! Das allein kann aber nicht dazu führen, dass der Körper beginnt, sich zu drehen. Wenn wir aber eine Masse abseits der Bewegungslinie hinstellen, dann sieht die Welt schon anders aus. Wäre die Drehimpulserhaltung nicht da, dann würde der Körper direkt auf die Masse zufliegen und wir hätten keine Drehbewegung. Durch die Drehimpulserhaltung fliegt aber der Körper an der Masse vorbei und macht eine gekrümmte Bahn. Je nach seiner Geschwindigkeit ist die Bahn entweder offen (hyperbolisch), geschlossen (elliptisch) oder flach (parabolisch, der Grenzfall zwischen hyperbolisch und elliptisch). So kommt eine Drehbewegung zustande: Durch eine Kombination aus Drehimpuls-Erhaltung und Gravitation.
Weil alles in unserem Universum darauf aufgebaut ist. Ohne diese Drehkraft, könntest Du nicht auf den Atomen und den unendlichen Räumen dazwischen laufen,d ie Deinen Teppich ausmachen. In dem Moment, wo das Universum statisch wäre, würde es zusammenbrechen. Der Drehmoment ist eine Kraft, die Du separat zur Gravitationskraft sehen solltest. Ein Kampfsportler weiß diese Kraft zu nutzen, deshalb siehst Du diese bei besonders kraftvollen Schlägen eine Drehbewegung ausführen. Auch beim Boxen hat ein gedrehter Schlag eine andere Kraft als ein direkter Schlag. Sehr schön zeigt es das Aikido. Wie heißt dieser Filmstar, der so schön Aikido praktiziert? Er ist über 1,90 und setzt sich in seinen Filmen gerne für Indianer und Umwelt ein. Das kannst Du diese Drehbewegungen prima erkennen. Deshalb wäre auch eine Flugscheibe sehr viel sinnvoller um sich in der Luft fortzubewegen, als unsere Flugzeuge oder Raketen.
Die Rotation, die wir fast überall im Universum sehen kommt tatsächlich von Drehimpuls. Nicht von der Gravitation.
Die Gravitation bewirkt zunächst nur einmal, dass sich massereiche Objekte aufeinander zu bewegen. Klar.
Wenn diese Bewegung nun aber nicht zufällig exakt radial aufeinander zu erfolgt, dann haben wir uns mit dieser Bewegung automatisch einen Drehimpuls eingefangen. Auch klar, nicht war?
Nun ist es auch logisch, dass es ein seltener Zufall ist, dass diese Bewegung (die ja auch oft gestört ist durch andere Massen) exakt radial ist. Drehimpuls = 0 ist also erstens eine seltene Ausnahme, ein Spezialfall. Zweitens würde es ohne Drehimpuls - falls also wirklich einmal der Spezialfall eintritt eben nicht zu einer Rotation umeinander kommen. (Auch logisch, so ohne Drehimpuls, nicht wahr?) In diesem Fall würden aber die zwei Himmelskörper einfach radial zusammenstoßen. Ein solches System "lebt" nicht lange; das macht also die Wahrscheinlichkeit, solche Spezialfälle zu beobachten noch einmal kleiner.
Fazit: Drehimpuls = 0 ist ein seltener Spezialfall, der auch noch die Lebensdauer des Systems herabsetzt. Er wird deshalb praktisch nie beobachtet. Wir beobachten Systeme, die durch den Drehimpulserhaltungssatz zu einer stabilen Rotation und damit zu einer höheren Lebensdauer finden.
Da sich alles anzieht, sind alle Körper, die sich nicht umeinander drehen, schon zueinander gekommen.
Zentrifugalkraft gibt es nicht, das heißt Trägheit.