Flache Anordnung von Massen

nervensäge · Anmeldungsdatum: 30.11.2005 Beiträge: 26

Hallo!
Hab mal wieder ne Frage, is diesmal aber recht einfach: warum ordnen sich Saturns Ringe, ein Planetensystem oder Galaxien immer in Scheibenform bzw. flach auf einer Ebene an?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

na ob das einfach ist ...

Neko · Anmeldungsdatum: 04.07.2004 Beiträge: 526 Wohnort: Berlin

Das ist sone Frage, die noch nicht wirklich geklärt ist - laut meinem Astro-Prof Steinmetz. Man vermutet - und das ist wohl die schlüssigste Erklärung, dass es was mit der Roche-Grenze zu tun hat. Zunächst einmal kennst du ja den Effekt eines Hammerwerfers, wenn er die Kugel vor sich liegen hat, sich beginnt zu drehen, die Kugel sich dann langsam aufrichtet und irgendwann das Seil fast senkrecht zu seiner Rotationsachse steht. Im Schwerelosen Raum wird das genauso funktionieren, nur hier richten sich die Satelliten eben nicht nur "fast" sondern exakt auf der Äquatorialebene aus, auch solche die natürlich von oben kommen. So, dann als nächstes die Roche-Grenze: Wenn sich der Körper jetzt in der Äquatorialebene befindet, wird er durch die Anziehungskraft des Planeten zu diesem hin beschleunigt. Innerhalb des Körpers/Satelliten herrschen aber auch gravitative Bindungskräfte. Ab einer gewissen Entfernung sind aber die Gezeitenkräfte, die auf ein kleines Massenelement auf der Oberfläche des Satelliten wirken größer als die gravitativen Bindungskräfte des Satelliten auf dieses selber, d.h. der Satellit wird in die Länge gezogen, also zum Ellipsoid. Irgendwann löst sich aber das kleine Massenelement vom Satelliten ab. Der Satellit wird kleiner, hat also eine kleinere Bindungskraft. Die Folge ist, dass sich wiederum ein kleines Massenelement ablöst usw., der Satellit wird also regelrecht pulverisiert und im "Gezeitenfeld" des Planeten zerrieben

Das kannst du dir in der Reihenfolge ungefähr so vorstellen:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/62/Roche_limit_%28far_away_sphere%29.PNG

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d6/Roche_limit_%28tidal_sphere%29.PNG

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1a/Roche_limit_%28ripped_sphere%29.PNG

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f1/Roche_limit_%28top_view%29.PNG

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3f/Roche_limit_%28ring%29.PNG

Naja und das letzte Bild kommt einfach so zustande: Die Brocken bilden einen Ring bestimmter Breite. Nach der Drehimpulserhaltung (Winkelgesch. =konst) müssen die weiter außen in dem Ring liegenden Körnchen eine größere (Tangential-) Geschwindigkeit haben als die Inneren.

Die Roche-Grenze kannst du dir sehr einfach herleiten, in dem du einfach die Gezeitenkraft mit der Kraft, die auf eine Massenelement auf der Oberfläche eines Satelliten durch seine Gravitation wirkt, gleichsetzt und dann nach der Entfernung auflöst

cellar door · Anmeldungsdatum: 18.11.2006 Beiträge: 13

Da ich einen Vortrag zu Ringsystemen haltenh muss, würde mich das jetz mal genauer interessieren...

@ neko: Du hast in deinem Text aber nicht gesagt, warum sich die Ringe nun in der Äquatorialebene befinden.

Warum ordnen sie sich nu in Ebenen an? Wenn ein Komet z.B. von außerhalb der Ebene schon bestehender Ringe kommt, wie kommen die Trümmerteile in die Ebene der anderen Ringe?

THX cellardoor

dermarkus · Administrator Anmeldungsdatum: 12.01.2006 Beiträge: 14788

Ich würde vermuten: Dass die Ringe des Saturns alle innerhalb einer Ebene liegen, liegt schlicht und einfach daran, dass die Masse, die auf den Planeten zugeflogen ist, immer eine Flugbahn in dieser Ebene hatte. Schließlich befindet sich die allermeiste Masse, die im Sonnensystem herumfliegt, in dieser Ebene.

Ich meine, "Querflieger" wie Kometen, deren Flugbahn eventuell auch mal nicht in dieser Ebene liegt (kennt man überhaupt solche Kometen?) würden, wenn sie genug Material mitbringen, einen Ring erzeugen, der in einer anderen Ebene liegt.

Naemi · Moderator Anmeldungsdatum: 01.06.2004 Beiträge: 497 Wohnort: Bonn

Die Ebenenbildung hat zumeist mit einem nichtverschwindenden, anfänglichen Drehimpuls der Ursprungsstruktur zu tun: man beobachtet dann Rotationsabplattung (z.B. bei der Sonne/Jupiter) bis hin zur Scheibenbildung (z.B. Sonnensystem und andere protostellare Scheiben oder auch die Milchstraße).

@Neko:
Die Ringenstehungs-Theorie ist ziemlich interessant (und abgesehen davon recht plausibel, denn die ganze Materie durch Kollisionen zu pulverisieren sollte ziemlich lange dauern). Musstest du einen Seminarvotrag halten oder so?

isi1 · Anmeldungsdatum: 03.09.2006 Beiträge: 2902 Wohnort: München

Tyr.Anasazi · Anmeldungsdatum: 10.12.2006 Beiträge: 20 Wohnort: Garching Outback

@isi1: Die Theorie ist nicht schlecht. Wenn ich mich recht entsinne hab ich in ner Lesung auch mal was gehört, das die Äquatorialebene so etwas wie ein "energetisch stabilster Zustand" sein soll, da auf Grund des nichtrumeierns der Satelliten dies die bevorzugte Bahn ist, und somit im Lauf der Zeit alle Massen auf diese Bahn gedrängt werden.

Naemi · Moderator Anmeldungsdatum: 01.06.2004 Beiträge: 497 Wohnort: Bonn

Vereinfachte Darstellung: Wir haben ein Zentralgestirn (unendlich schwer) und eine Probemasse, die um dieses Zentrum kreist.

Auf dieses wirkt die Gravitationskraft in Richtung des Zentrums und eine Radialkraft, die auch auf das Zentrum zeigt, aber in der Rotationsebene liegt.

Das System hat einen gewissen Drehimpuls, der erhalten ist: Also findet die Rotation nur um eine Ebene senkrecht zum Drehimpulsvektor statt.

Wenn jetzt das Teilchen über (oder unter) der Mittelebene (also senkrecht zum Drehimpulsvektor mit dem Zentralgestirn drin) liegt, so haben wir eine resultierende Kraft zur Mittelebene hin => Rotationsabplattung

Ich hoffe, da war jetzt kein Denkfehler drin (wäre peinlich Hammer

)

isi1 · Anmeldungsdatum: 03.09.2006 Beiträge: 2902 Wohnort: München

Naemi · Moderator Anmeldungsdatum: 01.06.2004 Beiträge: 497 Wohnort: Bonn