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Wie bestimmt man die Jahreslänge?
 
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Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
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Beitrag Brillant Verfasst am: 28. Mai 2014 01:50    Titel: Wie bestimmt man die Jahreslänge? Antworten mit Zitat

In einer Diskussion ging es darum, ob die Gravitation den Erdumlauf um die Sonne verlangsamt, sozusagen Reibung, weil die Gravitationslinien "geschnitten" werden. Aber wie könnte man so eine Verlangsamung feststellen? Vor 100 Jahren waren die Uhren doch noch nicht genau genug um nun zu sagen, der Umlauf dauert zwei Sekunden länger.

Da war die nächste Frage, wie bestimmt man eigentlich den Punkt auf die (tausendstel)Sekunde, an dem sich die Erde wieder an derselben Stelle nach einem Umlauf befindet. Den Punkt gibt es doch gar nicht, da sich die Sonne wiederum in der Galaxis weiterbewegt.

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Glaubt nicht dem Hörensagen ... oder eingewurzelten Anschauungen, auch nicht den Worten eines verehrten Meisters; sondern was ihr selbst gründlich geprüft und als euch selbst und anderen zum Wohle dienend erkannt habt, das nehmt an. Siddhartha Gautama
TomW



Anmeldungsdatum: 23.04.2014
Beiträge: 96

Beitrag TomW Verfasst am: 28. Mai 2014 09:40    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
In einer Diskussion ging es darum, ob die Gravitation den Erdumlauf um die Sonne verlangsamt, sozusagen Reibung, weil die Gravitationslinien "geschnitten" werden.

Wie soll denn die Gravitation der Sonne die Erde abbremsen? Sie kreist ja schon seit Milliarden von Jahren um diesen Stern, und Schwerkraft und Fliehkraft halten sich die Waage. Gravitation ist ja nicht wie Luft o.Ä., die an einem Gegenstand reiben und dadurch Bewegungsenergie aufnehmen könnte. Die Erde befindet sich quasi im freien Fall (nur "fällt" sie ständig an der Sonne vorbei) und "merkt" daher gar keine Kraft.

Zitat:
Da war die nächste Frage, wie bestimmt man eigentlich den Punkt auf die (tausendstel)Sekunde, an dem sich die Erde wieder an derselben Stelle nach einem Umlauf befindet. Den Punkt gibt es doch gar nicht, da sich die Sonne wiederum in der Galaxis weiterbewegt.

Und die Galaxis bewegt sich auch wieder... es ist unsinnig, einen Punkt im Weltraum festzumachen, ohne sich auf irgendeinen Bezugspunkt zu beziehen - wie hier die Sonne. Und wann sich die Erde wieder an derselben Stelle ihrer Bahn befindet, ist schwer zu bestimmen, zumindest, wenn man ein auf die tausendstel Sekunde exaktes Ergebnis haben will. Darum gibt es auch zig Möglichkeiten, die Jahreslänge zu berechnen, und alle ergeben sie etwas anderes (siehe Wikipedia).
Die Jahreslänge verändert sich übrigens tatsächlich, allerdings in periodischen Schwankungen und je nach Messart, da uns die Natur da einen ganzen Haufen zusätzlicher Einflussfaktoren eingebaut hat, z.B. Erdachsenpräzession, Periheldrehung, Schwankungen der Exzentrizität, Einfluss der anderen Planeten, ...
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
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Beitrag TomS Verfasst am: 28. Mai 2014 09:57    Titel: Antworten mit Zitat

Im Rahmen der Newtoschen Mechanik ist die Gravitation bzw. das Gravitationsfeld eine konservative Kraft, d.h. aus einem skalaren Potential als Gradientenfeld ableitbar. Damit existiert keine Reibung, Abbremsung, Dissipation von Energie o.ä.

Betrachtet man andere Effekte wie z.B. Gezeiten, dann resultiert daraus tatsächlich Reibung und Abbremsung; das liegt aber im System "Erde" begründet und hat nichts direkt mit der Gravitation zu tun.

Im Rahmen der ART ist die o.g. Charakterisierung der Gravitation nicht mehr zutreffen, insbs. muss man die Dynamik des Gravitationsfeldes = der Raumzeit selbst miteinbeziehen. Daraus resultiert die Existenz von Gravitationswellen, die Energie aus einem System abtransportieren und die Bewegung der Körper so verlangsamen können. Dieser Effekt ist tatsächlich sowohl berechenbar als auch messbar (in engen Doppelsternsystemen mit einem Pulsar als "Uhr"; Nobelpreis 1993):

http://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationswelle#Indirekte_Nachweise
http://astrosun2.astro.cornell.edu/academics/courses//astro201/psr1913.htm

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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.


Zuletzt bearbeitet von TomS am 28. Mai 2014 11:15, insgesamt einmal bearbeitet
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8583

Beitrag jh8979 Verfasst am: 28. Mai 2014 10:48    Titel: Antworten mit Zitat

TomS hat Folgendes geschrieben:
Dieser Effekt ist tatsächlich sowohl berechenbar als auch messbar (Nobelpreis 1993):

http://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationswelle#Indirekte_Nachweise

Ich war schon beeindruckt weil mir das neu war. Dann hab ich gemerkt, dass Du das gar nicht auf das System Erde-Sonne bezogen hast smile
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18083

Beitrag TomS Verfasst am: 28. Mai 2014 11:16    Titel: Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Dann hab ich gemerkt, dass Du das gar nicht auf das System Erde-Sonne bezogen hast :)

hab's oben ergänzt

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Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
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Beitrag Brillant Verfasst am: 02. Jun 2014 12:37    Titel: Antworten mit Zitat

TomW hat Folgendes geschrieben:
Wie soll denn die Gravitation der Sonne die Erde abbremsen?

Vielleicht weil Gravitations-Feldlinien geschnitten werden? Warum wird ein "schwebender Kreisel" (Suchbegriff bei youtu.be eingeben) abgebremst? Sein Magnefeld "reibt" sich am Magnetfeld der Unterlage. Das wird so sein wie ein Generator, die erzeugte Spannung wird in Form von Ionen abtransportiert. Aber auch im Vakuum läuft der Kreisel nicht ewig.

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Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
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Beitrag Brillant Verfasst am: 02. Jun 2014 12:43    Titel: Antworten mit Zitat

Habe tatsächlich den schwebenden Kreisel im Vakuum gefunden. Interessant die Fragen und Kommentare, inwiefern das magnetische Feld Widerstand bietet: http://youtu.be/8nLd5q7UOyE
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TomW



Anmeldungsdatum: 23.04.2014
Beiträge: 96

Beitrag TomW Verfasst am: 02. Jun 2014 15:36    Titel: Antworten mit Zitat

Brillant hat Folgendes geschrieben:
Das wird so sein wie ein Generator

Sowas schätze ich auch. Das hieße, in dem Material werden Ströme erzeugt, die es aufheizen (und die Energie so in der höheren Temperatur speichern). Das funktioniert aber per Induktionsgesetz und soetwas gibt es bei der Gravitation nicht.
Das hier finde ich auch ganz interessant: http://de.wikipedia.org/wiki/Konservative_Kraft. Eindeutiger Unterschied zwischen elektrischen/Gravitationsfeldern und magnetischen Wirbelfeldern.
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
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Beitrag Brillant Verfasst am: 03. Jun 2014 09:46    Titel: Antworten mit Zitat

Ich möchte meinen "Anfangsverdacht", dass die Gravitation bremst, nochmal klar als Fragen formulieren:
Wird das Erdenjahr länger durch Verlangsamung des Umlaufs um die Sonne? Mit welchen Mitteln kann man die Jahreslänge um 1600 mit der Jahreslänge um 2000 vergleichen?
Es wird behauptet, es gäbe keine Perpetuum Mobile. Wenn diese Behauptung stimmt, dann muss der Umlauf der Planeten gebremst werden, sonst wäre das Sonnensystem eins.
Und ist die Mondrotation nicht auch durch Gravitation "gebunden" worden?
Wie ermittelt man die Notwendigkeit der gelegentlichen "Schaltsekunden" am Jahresende? Das ist doch auch ein Hinweis, dass das Jahr länger wird ...

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Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
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Beitrag Brillant Verfasst am: 03. Jun 2014 10:01    Titel: Antworten mit Zitat

Den Wikipedia-Artikel über http://de.wikipedia.org/wiki/Schaltsekunde Schaltsekunde habe ich nicht verstanden. Da ist immer nur von der Eigenrotation der Erde die Schreibe. Die ist unregelmäßig, wird aber insgesamt langsamer (Grund?).

Was bitte, hat das mit der Jahreslänge und den Jahres-Schaltsekunden zu tun?

Zusatzfrage, wenn wir schon beim Jahresumlauf sind: Gibt es einen Punkt in der Erdbahn, den man als Beginn eines Umlaufs bezeichnen könnte? Etwa den sonnennächsten oder sonnenfernsten Punkt? Wann ist wissenschaftlich korrekt Neujahr?

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Willi23



Anmeldungsdatum: 07.02.2014
Beiträge: 174

Beitrag Willi23 Verfasst am: 03. Jun 2014 10:50    Titel: Antworten mit Zitat

Hab mich jetzt nicht eingelesen aber würde vermuten, dass die Gezeitenkräfte da eine Rolle spielen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Gezeitenkraft#Gezeitenreibung

Die durch den Mond erzeugten Gezeiten sind soweit ich weiß der hauptgrund für die sinkende Rotationsgeschwindigkeit der Erde. Der Drehimpuls geht dabei aber nicht verloren, sondern wird auf den Bahndrehimpuls des Erde-Mond Systems übertragen. Ähnlich sollte das auch zwischen Sonne und Erde der Fall sein, vermutlich aber nicht so ausgeprägt.

Zur Zusatzfrage: Perihel und Aphel evtl ...
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen

Beitrag Brillant Verfasst am: 03. Jun 2014 12:58    Titel: Antworten mit Zitat

Willi23 hat Folgendes geschrieben:
Die durch den Mond erzeugten Gezeiten sind soweit ich weiß der hauptgrund für die sinkende Rotationsgeschwindigkeit der Erde.


So habe ich es auch verstanden. Das Meer "reibt" sich an den Ufern und erzeugt Schall (Meeresrauschen), vielleicht auch Wärme. Aber wieso wird das Jahr dadurch länger?

Das System Erde-Mond kreist um die Sonne. Was auch immer zwischen diesen beiden Körpern passiert, warum sollte es Auswirkungen nach aussen haben?

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Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
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Beitrag Brillant Verfasst am: 03. Jun 2014 13:15    Titel: Antworten mit Zitat

Frage:

Macht es einen Unterschied, ob die Gezeiten "natürlich" und ungenutzt ans Ufer schlagen oder ob ein Gezeitenkraftwerk daraus Energie zieht?

Wenn ich Strom aus Ebbe und Flut gewinne, welchem System wird diese Energie entzogen? Und was ist die Folge? Mond kommt näher, Sonne entfernt sich ... ???

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TomW



Anmeldungsdatum: 23.04.2014
Beiträge: 96

Beitrag TomW Verfasst am: 03. Jun 2014 14:18    Titel: Antworten mit Zitat

Brillant hat Folgendes geschrieben:
Wird das Erdenjahr länger durch Verlangsamung des Umlaufs um die Sonne?

Es gibt, wie oben beschrieben, bestimmte Effekte, die auf das Erdenjahr einwirken, und dazu einen Haufen verschiedener Definitionen bzw. Messmethoden für das "Jahr". Dass es allerdings aufgrund eines bestimmten, vorherrschenden Effektes langsam, aber stetig länger würde, davon wüsste ich nichts. Ich kann dir da nur den Wikipedia-Artikel zum Thema Jahr ans Herz legen.
Dazu kommt, dass du da möglicherweise einer falschen Vorstellung aufsitzt: Wenn die Erde z.B. genau in diesem Moment, in dem du das hier liest, um einen bestimmten Geschwindigkeitsbetrag langsamer werden würde, würde ein Jahr nicht länger, sondern kürzer werden, weil sich nämlich die Gestalt der Erdbahn dadurch auch verändern würde (näher an der Sonne).
Wie lang das Jahr 1600 genau war, kann man natürlich heute nicht mehr bestimmen, höchstens vielleicht zurückrechnen. Aber wie gesagt, die Erde kreist schon seit 5 Mrd. Jahren um die Sonne. Etwaige (auch winzige) Verlangsamungen der Bewegung hätten sich in dieser Zeit garantiert bereits zu einem Sturz in die Sonne ausgewachsen.

Brillant hat Folgendes geschrieben:
Es wird behauptet, es gäbe keine Perpetuum Mobile. Wenn diese Behauptung stimmt, dann muss der Umlauf der Planeten gebremst werden, sonst wäre das Sonnensystem eins.

Wieso das?
Zitat:
Ein Perpetuum mobile hypothetische Konstruktion, die – einmal in Gang gesetzt – ohne weitere Energiezufuhr ewig in Bewegung bleibt und dabei Arbeit verrichtet.

Definition aus WP. Da die Erde allerdings bei ihrem Umlauf keine Arbeit verrichtet (bzw. keine, die ausreichend wäre, um eine auch nur annähernd messbare Abbremsung zu erzeugen), ist sie kein PM.
Brillant hat Folgendes geschrieben:
Da ist immer nur von der Eigenrotation der Erde die Schreibe. Die ist unregelmäßig, wird aber insgesamt langsamer (Grund?).

Grund? Die Abbremsung durch die Gezeitenkräfte des Mondes, wobei die Sonne da aber auch sicherlich eine gewisse Rolle spielt. Das beeinflusst aber nur die Tageslänge. Mit der Jahreslänge hat das nichts zu tun. Eher mit der Größe der Einheiten, in denen diese gemessen wird.

Brillant hat Folgendes geschrieben:
Gibt es einen Punkt in der Erdbahn, den man als Beginn eines Umlaufs bezeichnen könnte? Etwa den sonnennächsten oder sonnenfernsten Punkt?

Das ist reine Definitionssache. Es gibt auch eine Jahresdefinition, die sich an den sonnennächsten Punkt anlehnt. Das ist m.E. aber nicht hilfreich. Siehe Periheldrehung.

Brillant hat Folgendes geschrieben:
Wenn ich Strom aus Ebbe und Flut gewinne, welchem System wird diese Energie entzogen?

Dem Meer. Augenzwinkern
Und das hat es wiederum zu diesem Zeitpunkt schon vorher der Erdrotation bzw. dem Erde-Mond-System entzogen. Mit der Jahreslänge hat das aber nicht das Geringste zu tun.
NaCl1972



Anmeldungsdatum: 17.05.2014
Beiträge: 22

Beitrag NaCl1972 Verfasst am: 03. Jun 2014 16:46    Titel: Re: Wie bestimmt man die Jahreslänge? Antworten mit Zitat

Brillant hat Folgendes geschrieben:
In einer Diskussion ging es darum, ob die Gravitation den Erdumlauf um die Sonne verlangsamt, sozusagen Reibung, weil die Gravitationslinien "geschnitten" werden. Aber wie könnte man so eine Verlangsamung feststellen? Vor 100 Jahren waren die Uhren doch noch nicht genau genug um nun zu sagen, der Umlauf dauert zwei Sekunden länger.

Da war die nächste Frage, wie bestimmt man eigentlich den Punkt auf die (tausendstel)Sekunde, an dem sich die Erde wieder an derselben Stelle nach einem Umlauf befindet. Den Punkt gibt es doch gar nicht, da sich die Sonne wiederum in der Galaxis weiterbewegt.


Interessante These. Wieso soll es einen Punkt nicht geben, weil er nicht einfach zu bestimmen ist?

Bedenke bei der Bestimmung der Jahreslänge geht es nur um die Stellung der Erde zur Sonne. Wenn beides sich bewegt, hat das für die Bestimmung der Jahreslänge keinen Einfluss.
Peff



Anmeldungsdatum: 04.05.2014
Beiträge: 135

Beitrag Peff Verfasst am: 03. Jun 2014 21:13    Titel: Antworten mit Zitat

Reibungsarbeit wird geleistet, während sich die Erde um die Sonne dreht. Damit wird auch Arbeit verrichtet. Spielt keine Rolle, ob das messbar ist oder nicht. Energie wird in Form von Gravitationswellen abgestrahlt. Dadurch verlangsamt sich die Erde auf ihrem Weg um die Sonne wodurch der Abstand zur Sonne kontinuierlich geringer wird. Die Jahreslänge wird dadurch nicht länger sondern kürzer.

Dem entgegen steht allerdings, dass die Sonne durch den Sonnenwind kontinuierlich Masse verliert. Dadurch verringert sich die Gravitation zwischen Erde und Sonne, wodurch der Abstand sich wieder vergrößert. Dadurch verlängert sich das Erdenjahr.

Diese Effekte sind nur auf sehr großen Zeitskalen messbar, wobei sich der Massenverlust stärker auswirken wird, als der Geschwindigkeitsverlust durch Gravitationswellen. Das Jahr wird also mit der Zeit länger. Die ganze bisherige Dauer der Menschheitsgeschichte würde jedoch nicht ausreichen, um eine Veränderung nachzuweisen.

Die Gezeitenkräfte zwischen Erde und Mond wirken sich darauf übrigens nicht aus. Allerdings wird durch die Gezeitenkräfte der Abstand zwischen Erde und Mond größer. Dadurch verlangsamt sich die Erdrotation und die Tage werden länger.

Die Schaltjahre resultieren daraus, dass die Erde ca. 365 1/4 Tage benötigt, um die Sonne einmal zu umrunden. Schaltsekunden haben damit nichts zu tun.
TomW



Anmeldungsdatum: 23.04.2014
Beiträge: 96

Beitrag TomW Verfasst am: 04. Jun 2014 07:32    Titel: Antworten mit Zitat

NaCl1972 hat Folgendes geschrieben:
Interessante These. Wieso soll es einen Punkt nicht geben, weil er nicht einfach zu bestimmen ist?

Er ist ja nicht nur nicht einfach, sondern überhaupt nicht zu bestimmen. Einen absoluten Raum gibt es nicht. Man braucht immer einen Bezugspunkt (Erde, Sonne, Zentrum der Galaxis,...)

Peff hat Folgendes geschrieben:
Reibungsarbeit wird geleistet, während sich die Erde um die Sonne dreht. Damit wird auch Arbeit verrichtet. Spielt keine Rolle, ob das messbar ist oder nicht. Energie wird in Form von Gravitationswellen abgestrahlt.

Das sind aber zwei verschiedene Paar Schuhe. Reibung hieße, die Erde reibt am interplanetaren Medium. Und dass das einen großen Einfluss hat, bezweifle ich stark. Gravitationswellen sind nochmal ganz was anderes...
Zitat:
So erzeugt der Umlauf der Erde um die Sonne Gravitationswellen, allerdings unmessbar schwache Wellen. Die abgestrahlte Leistung beträgt gerade einmal 300 W, weswegen auch die Beeinflussung der Erdbahn durch diesen Effekt nicht messbar ist. Um nur ein Millionstel der kinetischen Energie dieser Bewegung abzustrahlen, wären ungefähr 10^18 (eine Trillion) Jahre nötig.

Laut Wikipedia.

Peff hat Folgendes geschrieben:
Dem entgegen steht allerdings, dass die Sonne durch den Sonnenwind kontinuierlich Masse verliert.

Der Sonnenwind ist da ziemlich wurscht, der liegt um mehrere Zehnerpotenzen unter dem Masseverlust durch die Fusionsreaktion. Der wiederum liegt aber auch in der Größenordnung von einem Billionstel Prozent im Jahr.
Das sind alles theoretische Effekte, die keine praktische Relevanz haben. Ich vermute mal, jeder Vorbeiflug der Erde am Mars hat mehr Einfluss auf die Bahn als all das zusammen.
Peff



Anmeldungsdatum: 04.05.2014
Beiträge: 135

Beitrag Peff Verfasst am: 04. Jun 2014 08:19    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Das sind alles theoretische Effekte, die keine praktische Relevanz haben. Ich vermute mal, jeder Vorbeiflug der Erde am Mars hat mehr Einfluss auf die Bahn als all das zusammen.


Theoretisch? Das sind nunmal die Antworten auf die ursprüngliche Frage. Nach dem Einfluss weiterer Planeten wurde nicht gefragt.

Reibungsarbeit spielt dabei ebenfalls keine Rolle, sondern sollte nur die Aussage zum Perpetuum Mobile richtigstellen.

Die Antwort sollte lauten: vor 400 Jahren war das Jahr auf der Erde genauso lang wie heute.
Brillant



Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen

Beitrag Brillant Verfasst am: 15. Jun 2014 11:41    Titel: Antworten mit Zitat

Peff hat Folgendes geschrieben:
Die Antwort sollte lauten: vor 400 Jahren war das Jahr auf der Erde genauso lang wie heute.

Ja, das habe ich auch gefunden, aber nicht verstanden:
Zitat:
Durch Beobachtung der Sonne und einfache Peilung nach dem Visierprinzip über Kimme und Korn gelang ihm (Tycho_Brahe) eine wesentlich verbesserte Bestimmung der Länge des Jahres, die er auf 365 Tage 5 Stunden 48 Minuten und 45 Sekunden ermittelte.[15] Die Differenz zum heutigen Wert des tropischen Jahres beträgt weniger als eine Sekunde.
http://de.wikipedia.org/wiki/Tycho_Brahe

Ich habe nicht verstanden, dass Uhren um das Jahr 1600 so genau gewesen sein sollen, dass sie auf die Sekunde genau ein Jahr messen können. Das musste doch irgendwie anders gemacht worden sein.
Wenn ich mal annehme, dass die Sekunde aus der Erdrotation genommen wird, könnte man also die "Verlängerung" eines Jahres kaum ermitteln, wenn auch der "Tag" länger würde?

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Peff



Anmeldungsdatum: 04.05.2014
Beiträge: 135

Beitrag Peff Verfasst am: 15. Jun 2014 21:53    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Seit dem 15. Jahrhundert existierten in Deutschland Uhren mit Minuten- und Sekundenanzeige. Uhren mit Minuten- und Sekundenanzeige waren noch in der Minderheit und ihre Anzeigen waren ungenau. Erst mit der Entwicklung des Pendels wurde eine größere Genauigkeit der Anzeige möglich. Im 16. Jahrhundert benutzte der Astronom Tycho Brahe Uhren mit Minuten- und Sekundenanzeige, um stellare Positionen zu beobachten


aus http://de.wikipedia.org/wiki/Geschichte_der_Zeitmessger%C3%A4te
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