Mikro vs. Astro

[smashIt]

Teleobjektiv, frei Hand, d.h. ohne Fernauslöser auf Balkonbrüstung und Kochbuch aufgestützt geknipst (Bl. 2,8, 60stel Sec) 

keine sorge, mein aufbau is auch mehr pfusch als sonstwas
und den mond kannst du ruhig deutlich knapper belichten, damit auch was von seiner zeichnung erhalten bleibt
auf die automatik der kamera is da leider garkein verlass

[Monsti]

Nix Automatik, sondern total manuell, aber dennoch sehr bescheidenes Ergebnis ... 

Grüßle von
Angie

[Willi Manns]

Die Frage:

Nur mal zum Nachdenken.
Das Erdbeben hat Auswirkungen auf die Rotationsgeschwindigkeit der Erde, Sie haben es gelesen.
Erde und Mond sind über die Schwerkraft aneinander gekoppelt. Ein Erhaltungssatz ist die Drehimpulserhaltung.
Was passiert also mit dem Mond, wenn sich die Drehbewegung der Erde ändert....

Werner Jülich

... hat mir doch keine Ruhe gelassen, denn es gibt eben doch Auswirkungen auf den Mond, wenn man's ganz genau nimmt:
Japan hat ja auf alle Fälle seine Position in Bezug auf die Rotationsachse der Erde verändert, und zwar so, dass der Drehimpuls erhalten geblieben ist und die Rotationsgeschwindigkeit verändert wurde. Das kann nur bedeuten, dass Japan entweder auf dem Längenkreis nach Norden oder Süden gewandert ist, oder sich auf einer Linie, die senkrecht auf der Erdachse steht, auf die Erdachse zu- oder fortbewegt hat. Oder eben eine Kombination von allem. Zur Veranschaulichung wird hierzu ja immer wieder die Eiskunstläuferin (oder Kunsteisläuferin) genannt, die die Arme an den Körper hin oder von ihm fortbewegt, und dann schneller bzw langsamer wird.
Was aber passiert, wenn sie nur einen Arm auf sich zu bewegt? Einerseits wird sie schneller (Drehimpuslerhaltung) andrerseits verschiebt sich ihr Schwerpunkt (und zwar in Richtung des unbewegten Arms). Beim japanischen Erdbeben ist nun genau das passiert, nämlich eine unsymmetrische Verlagerung eines Teils der Erdmasse. Also ist es auch zu einer Verlagerung des Erdschwerpunkts gekommen. Mag sein nur um Millimeter oder Mikrometer oder gar um die verstossenen Angstroem, aber immerhin sind wir ja hier in einem Mikroskopieforum.
Was also passiert dann mit dem Mond? Nun, falls der Erdschwerpunkt sich dadurch zumindest auf jener Geraden verschoben hat, die gebildet wird durch die Schwerpunkte von Mond, Erde und gemeinsamen Schwerpunkt, dann aber muss, da auch der Drehimpuls konstant ist, der durch die gemeinsame Rotation von Erde und Mond um den gemeinsamen Schwerpunkt gegeben ist, sich auch die Umdrehungsgeschwindigkeit verändert haben: der Mond rennt also ein wenig schneller (oder langsamer) um die Erde. Also doch eine Auswirkung des Erdbebens auf den Mond!
Liebe Physiker, oder Astronomen, nehmt doch mal den Rechenschieber oder die Stoppuhr!
Man kann sich nun fragen, ob es irgendwo im All nicht irgendein fettes Phaenomen gibt, bei dem Masse und Drehimpuls eines Sterns (oder einer Galaxie?) erhalten bleiben, aber deren Schwerpunkt sich verändert, und dann die Umdrehungsgeschwindigkeit eines noch größeren Gesamtsystems sich beobachtbar verändert?
mit der Bitte um Nach- und Gegengedanken ... wm.

[Werner Jülich]

Na also. Und was sagt uns das zum Abstand Erde-Mond?

Werner Jülich

[TPL]

Das kann nur bedeuten, dass Japan entweder auf dem Längenkreis nach Norden oder Süden gewandert ist, oder sich auf einer Linie, die senkrecht auf der Erdachse steht, auf die Erdachse zu- oder fortbewegt hat.

Oha!
Ich habe das komische Gefühl, dass hier gerade eine knappe Frage

Was passiert also mit dem Mond, wenn sich die Drehbewegung der Erde ändert.

zu einer Kaskade von Spekulationen führt, die nun vom Eröffner dieses Seitenthemas mit weiteren Fragen angeheizt wird

Na also. Und was sagt uns das zum Abstand Erde-Mond?

Ich möchte das mal ein "Jülich-Rätsel" nennen, dessen Auflösung (wir bekommen doch eine, gelle?) ich mit Spannung entgegen sehe .

Zu dieser interessanten Diskussion über einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen einem Erdbeben und der Entfernung von Erde und Mond kann ich physikalisch-astronomisch nichts beitragen. Als Geologe möchte ich aber anregen, die Prämissen genauer unter die Lupe (ha - ein optisches Gerät!) zu nehmen: In Japan grenzen vier Lithosphären-Platten aneinander. Von diesen spielten für das aktuelle Beben zwei eine Rolle: die Nordamerikanische und die Pazifische Platte. Die Pazifische Platte bewegt sich ständig (wenn auch nicht stetig) nordwestwärts in Richtung der Nordamerikanischen Platte und wird unter diese geschoben ("subduziert"). Mit diesem Vorgang, der seit Jahrmillionen läuft, wird eine Schwereanomalie dynamisch aufrecht erhalten, die ansonsten duch isostatische Bewegungen ausgeglichen würde.

Beim Erdbeben wurden nun eine Menge GPS-gestützte Messungen von Bewegungen in verschiedenen Richtungen gemacht. Für großen Wirbel sorgte die Meldung, die ganze Hauptinsel wäre um gut 2 Meter nach Osten versetzt worden. Mal abgesehen davon, dass hier offensichtlich einzelne, extreme Messdaten in die Presse gelangt sind, deren regionale Relevanz noch einer Bewertung harrt, gibt es keinen Hinweis auf nennenswerte N-S-Bewegungen (also entlang eines Längenkreises). Sind diese Daten einmal ausgewertet und bilanziert, wird sich weisen, ob die - bisher nur modellierte - Verschiebung der Rotationsachse der Erde und der Verkürzung der Tageslänge eine ähnliche Größenordnung behalten, oder ob sie im Vergleich mit anderen, saisonalen Prozessen (Aufbau und Abschmelzen von Eismassen, Änderungen der großen Meeresströmungen) nur einen "Muggeschiss" (Fliegendreck) ausmachen. Bisher deutet Alles darauf hin (z.B. http://www.dw-world.de/dw/article/0,,14910994,00.html).

Ich möchte nicht die Faszination der Astronomie kritisieren (obwohl ich sie nicht teile), aber hier scheint mir eine mächtige Diskrepanz zwischen der Tendenz, irdische Phänomene -huschhusch- ins Kosmische zu verlängern und unserer Kenntnis eben dieser irdischen Phänomene. Unter meinen Kollegen kursiert eine flapsige Bemerkung, die dieses Missverhältnis unserer Kenntnisse (und Interessen?) auf die Spitze treibt: von weiten Teilen der Meeresböden haben wir schlechtere Karten als von der Rückeite des Mondes.

Um zum Thema dieses Fadens zurückzukehren: Bei der Gegenüberstellung von Mikro und Astro rücken die "mesoskaligen" Phänomene ein bisschen sehr in den Hintergrund. Für deren Untersuchung braucht man nicht zwingend ein Mikroskop oder gar ein Teleskop - manchmal reicht schon eine Brille .

Glück auf! Thomas

[Chipart]

Was aber passiert, wenn sie nur einen Arm auf sich zu bewegt? Einerseits wird sie schneller (Drehimpuslerhaltung) andrerseits verschiebt sich ihr Schwerpunkt (und zwar in Richtung des unbewegten Arms).  (...)
Nun, falls der Erdschwerpunkt sich dadurch zumindest auf jener Geraden verschoben hat, die gebildet wird durch die Schwerpunkte von Mond, Erde und gemeinsamen Schwerpunkt, dann aber muss, da auch der Drehimpuls konstant ist, der durch die gemeinsame Rotation von Erde und Mond um den gemeinsamen Schwerpunkt gegeben ist, sich auch die Umdrehungsgeschwindigkeit verändert haben (...)

Hier liegt die Ungenauigkeit: Bei "verschiebt sich der Schwerpunkt" fragt der Physiker ja immer sofort "wogegen denn überhaupt?".
In einem fest mit dem Körper der Eisläuferin mitdrehenden Bezugssystem (mal aussen vor gelassen, das praktische Problem innerhalb eines sich deformierenden Körpers ein festes Bezugssystem zu definieren) mag sich der Schwerpunkt der Eisläuferin verändern. In einem festen äusseren Bezugssystem (z.B. fest an der Eishalle) wird die Schwerpunktbewegung der Eisläuferin (bzw. das Ruhen des Schwerpunkts) durch welche Bewegung auch immer zumindest so lange nicht beeinflusst, so lange die Läuferin durch diese Bewegung keine Kraft auf ihre Umgebung ausübt.

Es ist also in erster Näherung eine viel intuitivere Beschreibung der Situation, dass sich nicht der Schwerpunkt der Erde verlagert hat, sondern die Verteilung der Masse um diesen (von aussen betrachtet fixen) Schwerpunkt. Daher hatte dieses Ereignis auch unmittelbar keinerlei Einfluss auf den Abstand Mond/Erde.

Gruss,
Chip

[Willi Manns]

@ chip: der Schwerpunkt der Erde (den es ja unabhängig vom Bezugssystem nun einfach einmal gibt) verschiebt in Bezug auf die Gerade, die gebildet wird von ebendiesem, dem Gemeinsamen Schwerpunkt des Systems Erde-Mond und dem Schwerpunkt des Mondes. Eigentlich geht's ja auch nur um die Länge, und um eine Länge oder Längenveränderung auszurechnen braucht's gar kein Bezugssystem. (nb: mit dem Bezugssystem wäre auch nicht so horrend schwer, wenn der Körper (in erster Näherung) starr ist und die Deformierung (in erster Näherung) nur einen im Vergleich kleinen Teil des Körpers betrifft.)

@ Thomas: die Prämisse war: "Das Erdbeben hat Auswirkungen auf die Rotationsgeschwindigkeit der Erde". Wenn das nicht so ist (i.e. ausschließlich Bewegung auf Breitenkreis oder gar keine) ist der Rest der Überlegungen selbstverständlich hinfällig (aber deswegen nicht falsch). Ich kann mich übrigens dunkel erinnern irgendwann gelesen zu haben, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit der Erde im Sommer messbar länger ist als im Winter, weil auf der Nordhalbkugel die Bäume sich dann belauben, und also Materie vom Schwerpunkt entfernt wird. Im Winter soll die Rotationsgeschwindigkeit wg des Laubfalls dann wieder zunehmen. Die Sommer-Winterdifferenz käme zustande, weil die Anzahl der Bäume auf der Nordhalbkugel größer sei, als auf der Südhalbkugel... Deswegen kam mir die Meldung vom Japaneffekt gar nicht so abstrus vor.

@ W Jülich: Das heisst nur aber immerhin, dass es eine Veränderung des Abstands Schwerpunkt Mond - Schwerpunkt Erde gegeben hat. Ob länger oder kürzer, hängt davon ab, in welchem Rotationswinkel in Bezug auf den Mond sich Japan zum Zeitpunkt des Bebens (der Schwerpunktverschiebung) befunden hat. (Eigentlich sind's ja irgendwelche trigonometrischen Projektionen auf die o.g. Linie, aber wer will sich die Mühe machen, mit den tangensen und sinusen?).

launische & lunatische Grüße, wm

Ich finde die Astronomie im übrigen recht unheimlich, weil sie so schwierige einfache Fragen aufwirft: warum einen der Mond zB immer anschaut, finde ich mysteriös, oder wie man die Entfernung zur Sonne misst. Aber das ist jetzt äusserst OT.

[Chipart]

@ chip: der Schwerpunkt der Erde (den es ja unabhängig vom Bezugssystem nun einfach einmal gibt) verschiebt in Bezug auf die Gerade, die gebildet wird von ebendiesem, dem Gemeinsamen Schwerpunkt des Systems Erde-Mond und dem Schwerpunkt des Mondes.

So lange der Radius der Erde sehr klein im Vergleich zum Abstand Erde-Mond ist (so dass die auf eine Masse wirkende Mondgravitation ueberall auf der Erde in sehr guter Naeherung gleich gross ist) ist diese Aussage falsch! Im Erde-Mond Bezugssystem verschiebt sich der Schwerpunkt der Erde nicht, nur weil sich auf der Erde irgendwelche Massen verschieben.

Kann man uebrigend ganz einfach selbst ausprobieren: Wenn Man sicha auf einen Buerostuhl mit sehr guten Rollen auf einem sehr glatten Untergrund setzt, denn kann man strampeln wie man will und der Schwerpunkt des "Mensch-Stuhl-Systems" bewegt sich doch nicht von der Wand weg.

Gruss,
Chip

[Bernhard Lebeda]

Hallo Mondfreaks

ich möchte gerne an dieser Stelle das astronomische Spekulatius etwas abbremsen. Himmelsmechanische Probleme dieser Art sind nicht so trivial, weil es sich um Drei-bzw. Mehrkörperprobleme handelt, die wir hier wohl nicht so ohne weiteres durch brainstorming lösen werden. Zumal wir hier ein Mikroforum sind. In den diversen Astroforen gibt es meist kompetente Leute für solche Fragen. Es zeichnen sich für mich in der Diskussion hier einige Grundlagenlücken in der Astronomie auf und ich möchte mal einige Aussagen machen, die es zu bedenken gilt:

-das Erdbeben in Japan war ja nicht das erste, der Planet ist im Grunde immer in Bewegung!

-die Rotationsgeschwindigkeit der Erde ist nicht und war nie konstant!

-die Bahn des Mondes um die Erde ist exzentrisch, es gibt also einen Spielraum zwischen Mond in Erdnähe (Perigäum) und Erdferne (Apogäum). Die Bahn wird beeinflusst von sehr vielen Faktoren u.a. von der relativen Nähe der Sonne, der Tatsache dass die Erde keine Kugel sondern ein Rotationsellipsoid ist (wegen der Abflachung an den Polen genauer gesagt ein Geoid), der Tatsache dass die Massenverteilung im Innern der Erde ungleichmäßig ist.


Wer da also nun wie rotiert und wie sich das auf den Schwerpunkt des Systems Erde-Mond (das sogenannte Baryzentrum liegt übrigens in etwa 1700km Tiefe innerhalb der Erdkugel)  auswirkt (warum sollte es eigentlich??), sollten wir hier vielleicht ohne Grundlagen besser nicht zu Ende spekulieren.


Ich erlaube mir mal einige Literaturtipps:

http://www.amazon.de/dtv-Atlas-Astronomie-Sternatlas-Abbildungsseiten-Farbe/dp/3423032677

http://www.amazon.de/ABC-Lexikon-Astronomie-Helmut-Zimmermann/dp/3827405750/ref=sr_1_8?s=books&ie=UTF8&qid=1300920222&sr=1-8  (sehr gut!!)


http://www.amazon.de/Den-Mond-beobachten-Gerald-North/dp/3827413281


http://www.amazon.de/Sonne-Mond-Planeten-beobachten-fotografieren/dp/3440124398



Viele lunare Grüsse  

und vielleicht bis bald in einem Astroforum


Bernhard

[Werner Jülich]

Was geschieht also wirklich?
Das System Erde-Mond ist gekoppelt. Der geringe Abstand bedeutet, dass man nicht einfach Schwerpunkte rechnen darf, die inhomogene Massenverteilung macht sich bemerkbar, als Beispiel dazu die gekoppelte Rotation des Mondes, der uns mehr oder weniger immer die gleiche Seite zeigt, würde man nur Kugelsymmetrie betrachten, könnte man den Effekt nicht erklären.
Drehimpulserhaltung sagt, dreht sich die Erde schneller und bleibt der Gesamtdrehimpuls erhalten, dann muß sich das auf den Abstand Erde-Mond auswirken. 
Normalerweise geht es genau umgekehrt, Der Mond erzeugt mit seiner Anziehungskraft Gezeiteneffekte auf der Erde, die einen Abbremseffekt haben. Die Erde wird langsamer. Sie erinnern sich an die Schaltsekunden, die ab und zu zu Silvester eingefügt werden, da die Zeit ja nicht mehr astronomisch, sondern mittels Atomuhr bestimmt wird. Die langsamer drehende Erde - wieder Drehimpuls - führt dazu, dass der Mond sich entfernt, Zentimeterchen für Zentimeterchen pro Jahr.
Jetzt also ein Erdbeben mit einer schon messbaren Umverteilung der Massen und damit holen wir uns vorübergehend den Mond ein mikroskopisches Stückchen näher.
Literatur für die Astrofreunde: Himmelsmechanik von diversen Autoren.

Werner Jülich

[Guy Marson]

Hallo Astrofreaks,

Grad ist Ruhe vor dem Sturm, aber in wenigen Tagen wird die Erde wahrscheinlich mit Partikelstrahlung beschwert. Ein paar fette Sonnenflecken wandern (wahrscheinlich) genau über´s Zentrum der Sonne (von der Erde aus betrachtet). 

Astreine Grüße,
Guy

[Chipart]

Drehimpulserhaltung sagt, dreht sich die Erde schneller und bleibt der Gesamtdrehimpuls erhalten, dann muß sich das auf den Abstand Erde-Mond auswirken. 

Vorsicht, Zirkelschluss! Der einzige Grund, warum oben festgestellt wurde, dass sich die Erde nun schneller drehen muesse, war Drehimpulserhaltung der Erde separat betrachtet (was imho richtig ist). Wenn aber der Drehimpuls der Erde um ihre Achse konstant ist, dann ist ihr Beitrag zum Gesamtsystem Erde-Mond konstant und somit kann sich in dieser Argumentation der Abstand Erde-Mond gar nicht veraendert haben.

Wenn man ein Model anwendet, in dem sich der Abstand Erde-Mond aendern koennte, dann ist es im ersten Schritt alles andere als trivial, nachzuweisen, dass sich die Erde schneller dreht. Muss das am Wochenende mal sauber aufschreiben...

Gruss,
Chip