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Ich beziehe mich auf Ihren Artikel: "Gezeiten im Weltall…" in SuW 8/2020; S. 35ff:
Vielen Dank für diesen wunderschönen Artikel, der mich wirklich begeistert hat. Für mich besonders verblüffend war die Vielfalt der Effekte, die mit den Gezeitenkräften erklärt werden können.
Aber an einer Stelle lässt mich der Autor recht ratlos zurück, denn er stellt nur die Behauptung auf, verzichtet aber an dieser Stelle leider auf jegliche Erklärung: „Ein weiteres schönes Ergebnis der Gezeitenreibung sind die planetarischen Ringe: Sie sind vollkommen kreisförmig, liegen genau in der Äquatorebene des Planeten und sind extrem flach.“ (S. 41)
Ich habe am Beispiel der Saturnringe darüber nachgedacht: Der sehr schnell rotierende Saturn hat ja einen ausgeprägten „Äquatorwulst“, der mich, ähnlich wie nach der Erklärung der Bahnpräzession des Mondes erwarten ließe, dass für die kleinen umlaufenden Körper eine Präzessionsbewegung durchlaufen sollten. Die Achse, um die präzediert wird müsste zwar parallel zur Saturnachse stehen, was aber keine Einebnung der Bahnen bedeuten. Eine Bahn, deren Achse schief zur Saturnachse stand wird auch weiter schief zu dieser Achse stehen. Warum sich die Achsen parallel stellen sollen bleibt mir unklar.
Auch die kreisförmigen Bahnen finde ich nicht erklärt. Beim Beispiel von Io wird zwar das Durchkneten des Mondes mit der Exzentrizität seiner Bahn in Zusammenhang gebracht, und das „Durchkneten“ ist ein Effekt der Reibung, der damit auch Energieverlust beinhaltet, der vielleicht zu einem Abbau der Exzentrizität führen kann, aber kann man entsprechend argumentieren, wenn man es mit den, gegenüber Io winzig kleinen Körpern zu tun hat, die den Saturnring bilden. Hätte die Deformation einer Bahnellipse zu einem Kreis überhaupt etwas mit einer Energieänderung und damit etwas mit Reibung zu tun?
Ich wäre Ihnen sehr dankbar, wenn der Autor diese Vorgänge näher beleuchten könnte.
Stellungnahme der Redaktion
Das ist so zu verstehen: In diesem Falle geht es nicht um die Reibung innerhalb der einzelnen Körperchen der Ringe, sondern um die Reibung zwischen ihnen.
1) Nehmen wir an, die Ringe wären nicht extrem flach. Das heißt, dass die Umlaufbahnen der einzelnen Teilchen eine Neigung gegeneinander hätten, d.h., dass die Bahnen sich bei jedem Umlauf zweimal schneiden. Dann würden die Teilchen ständig zusammenstoßen, d.h. aneinander reiben, bis die Neigungen alle gleich sind. Das heisst in diesem Fall genauer: bis die Bahnen alle in einer Ebene liegen. Also: Gleiche Neigung *und* gleiche Knotenlinie.
2) Die gleiche Überlegung für Teilchen gleicher Umlaufzeit und Bahnebene, aber unterschiedlicher Exzentrizität: Wiederum würden sich die Umlaufbahnen der einzelnen Teilchen bei jedem Umlauf zweimal schneiden. Wiederum würden die Teilchen ständig zusammenstoßen, d.h. aneinander reiben, bis die Exzentrizitäten alle ausgebügelt sind, d.h. gleich null sind.
3) Die Parallelität zur Äquatorebene des Saturn: Hier hat Herr Tatzel schon selbst das entscheidende Stichwort gegeben: Präzession! Stellen wir uns vor, die Bahnen seien alle perfekt rund und alle in der gleichen Ebene, aber nicht in der Äquatorebene. Dann wären wegen der Präzession nach kürzester Zeit aber die Bahnebenen nicht mehr gleich, denn die Rate der Präzession hängt vom Bahnradius und der Exzentrizität ab. Also würden sich wiederum Kollisionen und damit auch eine Reibung zwischen den Teilchen ergeben. Ergebnis siehe Punkt 1) oben!
Ulrich Bastian
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Wieso sind die Saturnringe so flach und kreisrund?
10.08.2020, Georg Tatzel, WinnendenIch beziehe mich auf Ihren Artikel: "Gezeiten im Weltall…" in SuW 8/2020; S. 35ff:
Vielen Dank für diesen wunderschönen Artikel, der mich wirklich begeistert hat. Für mich besonders verblüffend war die Vielfalt der Effekte, die mit den Gezeitenkräften erklärt werden können.
Aber an einer Stelle lässt mich der Autor recht ratlos zurück, denn er stellt nur die Behauptung auf, verzichtet aber an dieser Stelle leider auf jegliche Erklärung: „Ein weiteres schönes Ergebnis der Gezeitenreibung sind die planetarischen Ringe: Sie sind vollkommen kreisförmig, liegen genau in der Äquatorebene des Planeten und sind extrem flach.“ (S. 41)
Ich habe am Beispiel der Saturnringe darüber nachgedacht: Der sehr schnell rotierende Saturn hat ja einen ausgeprägten „Äquatorwulst“, der mich, ähnlich wie nach der Erklärung der Bahnpräzession des Mondes erwarten ließe, dass für die kleinen umlaufenden Körper eine Präzessionsbewegung durchlaufen sollten. Die Achse, um die präzediert wird müsste zwar parallel zur Saturnachse stehen, was aber keine Einebnung der Bahnen bedeuten. Eine Bahn, deren Achse schief zur Saturnachse stand wird auch weiter schief zu dieser Achse stehen. Warum sich die Achsen parallel stellen sollen bleibt mir unklar.
Auch die kreisförmigen Bahnen finde ich nicht erklärt. Beim Beispiel von Io wird zwar das Durchkneten des Mondes mit der Exzentrizität seiner Bahn in Zusammenhang gebracht, und das „Durchkneten“ ist ein Effekt der Reibung, der damit auch Energieverlust beinhaltet, der vielleicht zu einem Abbau der Exzentrizität führen kann, aber kann man entsprechend argumentieren, wenn man es mit den, gegenüber Io winzig kleinen Körpern zu tun hat, die den Saturnring bilden. Hätte die Deformation einer Bahnellipse zu einem Kreis überhaupt etwas mit einer Energieänderung und damit etwas mit Reibung zu tun?
Ich wäre Ihnen sehr dankbar, wenn der Autor diese Vorgänge näher beleuchten könnte.
Das ist so zu verstehen: In diesem Falle geht es nicht um die Reibung innerhalb der einzelnen Körperchen der Ringe, sondern um die Reibung zwischen ihnen.
1) Nehmen wir an, die Ringe wären nicht extrem flach. Das heißt, dass die Umlaufbahnen der einzelnen Teilchen eine Neigung gegeneinander hätten, d.h., dass die Bahnen sich bei jedem Umlauf zweimal schneiden. Dann würden die Teilchen ständig zusammenstoßen, d.h. aneinander reiben, bis die Neigungen alle gleich sind. Das heisst in diesem Fall genauer: bis die Bahnen alle in einer Ebene liegen. Also: Gleiche Neigung *und* gleiche Knotenlinie.
2) Die gleiche Überlegung für Teilchen gleicher Umlaufzeit und Bahnebene, aber unterschiedlicher Exzentrizität: Wiederum würden sich die Umlaufbahnen der einzelnen Teilchen bei jedem Umlauf zweimal schneiden. Wiederum würden die Teilchen ständig zusammenstoßen, d.h. aneinander reiben, bis die Exzentrizitäten alle ausgebügelt sind, d.h. gleich null sind.
3) Die Parallelität zur Äquatorebene des Saturn: Hier hat Herr Tatzel schon selbst das entscheidende Stichwort gegeben: Präzession! Stellen wir uns vor, die Bahnen seien alle perfekt rund und alle in der gleichen Ebene, aber nicht in der Äquatorebene. Dann wären wegen der Präzession nach kürzester Zeit aber die Bahnebenen nicht mehr gleich, denn die Rate der Präzession hängt vom Bahnradius und der Exzentrizität ab. Also würden sich wiederum Kollisionen und damit auch eine Reibung zwischen den Teilchen ergeben. Ergebnis siehe Punkt 1) oben!
Ulrich Bastian