Kosmische Geschwindigkeiten und Keplersche Gesetze

Kosmische Geschwindigkeiten

• 1. Kosmische Geschwindigkeit (v1): Jene Geschwindigkeit, mit der sich ein Flugkörper bewegt, wenn er (antriebslos) direkt über der Erdoberfläche um die Erde kreist.
  m * v²/r = Zentripetalkraft = G * m1 * m2 / r² = Gravitationskraft
  → v1 = Wurzel aus G * m(Erde) / r = 7,9 km/s
• 2. Kosmische Geschwindigkeit (v2): Jene Geschwindigkeit, mit der ein Körper von der Erde mindestens abgeschossen werden muss, um ohne weiteren Antrieb dem Gravitationsfeld der Erde zu entkommen.
  v2 = Wurzel aus 2 * G * m(Erde) / R = 11,2 km/s
• 3. Kosmische Geschwindigkeit (v3): Jene Geschwindigkeit, mit der ein Körper von der Erde in Richtung der Bewegung um die Sonne mindestens abgeschossen werden muss, um ohne weiteren Antrieb dem Gravitationsfeld der Sonne zu entkommen.
  v3 = 16,7 km/s
• 4. Kosmische Geschwindigkeit (v4): Jene Geschwindigkeit, mit der ein Körper von der Erde mindestens abgeschossen werden muss, um dem Gravitationsfeld der Milchstraße zu entkommen (unter Ausnutzung der Rotation der Erde um die Sonne und der Rotation des Sonnensystems um das Milchstraßenzentrum und ohne weiteren Antrieb).
  v4 = 500 km/s

Keplersche Gesetze

Die Bewegungen der Planeten um die Sonne werden mit diesen Gesetzen beschrieben (Johannes Kepler, 1619):

• 1. Gesetz: Alle Planeten bewegen sich auf elliptischen Bahnen um die Sonne, die sich in einem Brennpunkt der Ellipse befindet.
• 2. Gesetz: Die von einem Planeten zur Sonne gezogene Linie überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen. Folgerung: Je näher ein Planet sich bei der Sonne befindet, desto schneller bewegt er sich.
• 3. Gesetz: Die Quadrate der Umlaufzeiten zweier Planeten um die Sonne verhalten sich wie die dritten Potenzen der großen Halbachsen ihrer Bahnen. Es gilt: T1² : T2² = a1³ : a2³

Planeten unseres Sonnensystems

Gesteinsplaneten: Merkur (0,38 AE, stark exzentrisch, kleinster Planet), Venus (0,72 AE, sehr heiß aufgrund CO2-haltiger Atmosphäre), Erde (1 AE), Mars (1,5 AE).

Gasplaneten: Jupiter (5,2 AE, größter Planet), Saturn (9,6 AE), Uranus (19,2 AE, sehr kalt), Neptun (30 AE, sehr kalt).

Größere Strukturen im Universum

Galaxien sind Bestandteile von Galaxienhaufen, die wiederum Teil von Superhaufen sind. Die Milchstraße ist Teil der Lokalen Gruppe (300–500 Galaxien), die wiederum ein Teil des Virgo-Superhaufens ist. Es gibt mehrere Millionen Superhaufen im beobachtbaren Universum.