Bahnresonanz
Die orbitale Resonanz ist eine Resonanz zweier umlaufender Körper, die eine regelmäßige, periodische Gravitationswirkung aufeinander ausüben. Ihre Umlaufperioden können in einem Verhältnis von zwei kleinen ganzen Zahlen zueinander stehen. Sie wird durch die wechselnden Gravitationskräfte von Körpern hervorgerufen, die sich gegenseitig umkreisen. Die Stabilität des Sonnensystems wurde zuerst von Laplace untersucht, und es gibt noch vieles, was darüber nicht bekannt ist.
Wenn ein Satellit einen Planeten umkreist oder zwei Sterne sich gegenseitig umkreisen, können sich die Gravitationskräfte ändern, manchmal sogar sehr stark. Dies liegt zum Teil daran, dass die Umlaufbahnen in der Regel elliptisch und nicht kreisförmig sind, und so ändern sich die Kräfte entsprechend. Außerdem sind die Planeten und Sterne normalerweise nicht kugelförmig. Sie drehen sich und variieren in ihrem Grad der Abflachung. Dadurch ändern sich auch die Kräfte auf einen umkreisenden Körper.
Insbesondere können die Kräfte instabil sein, so dass der kleinere Partner sich ändern kann, bis die Kräfte stabil sind (sie ändern sich nicht mit der Zeit). Satelliten enden oft mit einem Gesicht in Richtung ihres Planeten, weil dies die stabilste Position ist (Gezeitenverriegelung).
Es gibt andere Stabilitätseffekte. Lücken in den Saturnringen werden dadurch verursacht, dass sich die Teilchen in stabilere Positionen verschieben. In den Ringen des Saturn ist die Cassini-Teilung eine Lücke zwischen dem inneren B-Ring und dem äußeren A-Ring. Diese Lücke wurde durch eine 2:1-Resonanz mit dem Mond Mimas geschlossen. Jupiter macht ähnliche Kirkwood-Lücken im Asteroidengürtel.
Es gibt ein Stabilitätsverhältnis für Neptun und Pluto: Das Verhältnis 2:3 bedeutet, dass Pluto zwei Umlaufbahnen in der Zeit vollendet, die Neptun braucht, um drei zu vollenden.
Das Gebiet der Mechanik, das für diese Studien verwendet wird, wird Himmelsmechanik genannt.
Fragen und Antworten
F: Was ist orbitale Resonanz?
A: Orbitale Resonanz ist ein Phänomen, bei dem zwei sich umkreisende Körper eine regelmäßige, periodische Gravitationswirkung aufeinander ausüben. Ihre Umlaufzeiten können durch ein Verhältnis von zwei kleinen ganzen Zahlen miteinander verbunden sein.
F: Wie kommt es zu diesem Phänomen?
A: Er tritt auf, wenn die wechselnden Gravitationskräfte der sich umkreisenden Körper eine Instabilität ihrer Bahnen verursachen. Dies kann dadurch verursacht werden, dass die Bahnen nicht kreisförmig, sondern elliptisch sind, oder dass die Planeten und Sterne nicht perfekt kugelförmig sind und in ihrem Abplattungsgrad variieren.
F: Wer hat zuerst die Stabilität des Sonnensystems untersucht?
A: Die Stabilität des Sonnensystems wurde erstmals von Laplace untersucht.
F: Was ist Gezeiteneinfluss?
A: Von Tidal Locking spricht man, wenn Satelliten mit einer Seite ihrem Planeten zugewandt sind, weil dies die stabilste Position für sie ist.
F: Was sind Kirkwood-Lücken?
A: Kirkwood-Lücken sind Lücken in den Saturnringen, die durch die Verschiebung von Teilchen in stabilere Positionen aufgrund des Einflusses von Jupiter verursacht werden.
F: Was ist die Neptun-Pluto-Resonanz?
A: Die Neptun-Pluto-Resonanz bezieht sich auf ein Verhältnis von 2:3 zwischen Neptun und Pluto, was bedeutet, dass Pluto zwei Umläufe in der Zeit absolviert, die Neptun für drei Umläufe benötigt.
F: In welchem Bereich der Mechanik werden diese Phänomene untersucht?
A: Der Bereich der Mechanik, der sich mit diesen Phänomenen beschäftigt, heißt Himmelsmechanik.
