Umkreist die Erde die aktuelle Position der Sonne oder ihre Position von vor 8 Minuten?

... und wie könnten wir das empirisch testen?

Bemerkenswerter Kommentar:

„... die Sonne ist nicht mehr dort, wo sie noch vor einer Millisekunde war, und wir drehen uns darum, wo sie war. Es ist ein bisschen so, als würde man ein Jo-Jo an einer etwas elastischen Schnur um sich herum schwingen, während man auf einer High-School-Bahn läuft. Das Jo-Jo umkreist, wo du warst, aber es bleibt im Orbit um dich herum. Für das Yoyo bewegst du dich nicht wirklich. Ein Beobachter auf der Tribüne würde sagen, dass du es bist. Jemand, der aus dem Orbit schaut, würde sagen, dass der ganze Planet ist, auf dem die Strecke gebaut ist drehend usw.“
-Jake Watrous

Dies führt zu Fragen zum Experimentieren:

  • Ist das realistisch prüfbar?
  • Gab es direkte physikalische Beobachtungen, um dies zu bestätigen oder zu widerlegen?

Die Beschreibung der Yoyo-Umlaufbahn macht durchaus Sinn, solange die Schnur gespannt ist wie eine normale Yoyo-Schnur.
Aber wenn Sie die "etwas elastische" Eigenschaft der Saite einführen, beginnt ein unberechenbareres Verhalten aufzutreten - Schleudereffekte usw.

Dann stellt sich also die Frage:

  • Warum wurde die Erde nicht in den interstellaren Raum geschleudert oder mit der Sonne kollidiert?

Bemerkenswerter Kommentar:

Ein natürliches Modell würde den Schwerpunktrahmen des Sonnensystems verwenden. Der Effekt ist winzig: Die Sonne bewegt sich weniger als 100 m in 8 Minuten.
- Qmechaniker

Das macht Sinn, externe Bezugsrahmen würden der Situation nicht helfen.

Aber dann, wenn wir anerkennen, dass dieser Effekt existiert, aber winzig ist, ist dieser Effekt dennoch mit der aktuellen Technologie messbar/beobachtbar?

Viele sitzen da draußen, die Sonne und Erde sehen können. Korrelieren. Erledigt. (und da sich keine Information schneller bewegt als C, würde ich die Position vor 8 Minuten sagen). Ich lasse jedoch jemanden mit einem angemessenen physikalischen Hintergrund eine Antwort geben.
Können Sie erklären, was Sie mit dem "Standort der Sonne von vor 8 Minuten" meinen? Nichts ist wirklich statisch. Die Sonne umkreist die Objekte, die sie umkreisen, unser Sonnensystem bewegt sich als Ganzes, ebenso wie unsere Galaxie, und sogar der Weltraum selbst dehnt sich aus - was es schwierig macht, Ihre Frage zu beantworten. Ihre Frage scheint auf einer Annahme zu beruhen, dass es feste Koordinaten gibt, von denen man sagen kann, dass sie sich an ... einer Annahme befinden, die nicht unbedingt korrekt ist.
Abgesehen von ihrer unterschiedlichen Rotation und unter Ausschluss von Dingen wie Sonneneruptionen und koronalen Massenauswürfen erscheint die Sonne für Objekte in unserem Sonnensystem stationär. Es wackelt zwar, aber der Schwerpunkt unseres Sonnensystems liegt innerhalb der Sonne selbst, also ist das Wackeln gering. Wenn Sie jedoch unser Sonnensystem verlassen, werden Sie sehen, wie es sich auf verschiedene Weise bewegt. Ihre Frage war jedoch, ob die Erde den aktuellen Standort der Sonne oder den Standort von vor 8 Minuten umkreist. Die Antwort hängt ganz vom Bezugsrahmen ab.
@JakeWatrous OK, das macht Sinn. Um eine aussagekräftige Antwort zu erhalten, müssen wir also einen Bezugsrahmen außerhalb des Sonnensystems verwenden. Wie sieht es mit dem Bezugsrahmen des Zentrums der Milchstraße aus?
In diesem Fall ist die Sonne nicht dort, wo sie vor einer Millisekunde war, und wir drehen uns darum, wo sie war. Es ist ein bisschen so, als würde man ein Jo-Jo an einer etwas elastischen Schnur um sich herum schwingen, während man auf einer High-School-Bahn herumläuft. Das Yoyo kreist dort, wo Sie waren, aber es bleibt in der Umlaufbahn um Sie herum. Für das Yoyo bewegst du dich nicht wirklich. Ein Beobachter auf der Tribüne würde das sagen. Jemand, der aus dem Orbit schaut, würde sagen, dass sich der gesamte Planet, auf dem die Bahn gebaut ist, dreht. Usw.
Irgendwo habe ich gelesen, wenn es von der 8 Minuten früheren Sonne angezogen würde, würden sie in 40 Millionen Jahren kollidieren.
Eine gut durchdachte Antwort auf diese Frage würde wahrscheinlich dazu führen, Einsteins Vorhersage des Perihelvorschubs von Merkur zu diskutieren, der in der Newtonschen Mechanik (wo Gravitationsinformationen sofort übertragen werden) anders ist als in der allgemeinen Relativitätstheorie (wo Gravitationsinformationen übertragen werden). C ).
Haben Sie versucht, den Effekt durch eine Back-of-the-Envelope-Berechnung abzuschätzen? Ein natürliches Modell würde den Schwerpunktrahmen des Sonnensystems verwenden. Der Effekt ist winzig: Die Sonne bewegt sich weniger als 100 m in 8 Minuten.
Das Gummiband-Jo-Jo ist vielleicht eine irreführende Metapher, weil sich die Kraft in einem Gummiband nicht wie die Schwerkraft verhält. F = − k R vs F = − k / R 2 .
@jkej Ja, das habe ich auch in Betracht gezogen. Dies erklärt, warum das elastische Yoyo nur die Möglichkeit hat, mit der Person zu kollidieren, während die Erde die Möglichkeit hat, mit der Sonne zu kollidieren ODER in den interstellaren Raum geschleudert zu werden. Aber letztendlich scheint die Wirkung vergleichbar und/oder zuordenbar zu sein.
Hier ist eine Implikation, die Ihren Kopf zum Explodieren bringen wird. Wenn die Erde die Stelle umkreist, an der die Sonne vor "8 Minuten" stand, dann wird die Sonne, wenn sich die Erde vor die Sonne bewegt, tatsächlich näher an der Erde sein, als die Schwerkraft denkt, sodass sich die Schwerkraft auf die Erde ausbreitet in weniger als acht Minuten, das heißt, er umkreist die Stelle, an der die Sonne vor weniger als acht Minuten einmal stand , und das Gegenteil ist der Fall, wenn er sich hinter die Sonne bewegt. Und das Ganze passiert allmählich, was die Bahn der Erde verändert.

Antworten (6)

Auch nicht, aber näher an seinem aktuellen Standort, obwohl Gravitationsinformationen nicht schneller als Lichtgeschwindigkeit reisen können. Siehe meine Antwort unter https://physics.stackexchange.com/a/263244/92058 .

Wenn wir in die Sonne schauen, sehen wir sie dort, wo sie vor 8 Minuten war? Ich denke, dies beantwortet die Frage, da sich Lichtwellen und Gravitationswellen mit der gleichen Geschwindigkeit fortbewegen.

Das klingt, als sollte es selbst physikalisch testbar sein, um wissenschaftlich zu bestätigen, dass sich die Schwerkraft mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Gibt es direkte Beobachtungen, die dies stützen? Gibt es Bemühungen, ein solches Experiment zu entwerfen? Qmechanic bestätigte sogar einen bestimmten Effekt, den wir für die Messung anvisieren konnten.
Sie testen dies unter anderem mit Gravitations-Cherenkov-Strahlung
Kommentar zur Antwort (v1): Beachten Sie, dass Schwerewellen und Gravitationswellen unterschiedlich sind.

Umkreist die Erde die aktuelle Position der Sonne oder ihre Position von vor 8 Minuten?

Lassen Sie uns die Begriffe in dieser Aussage untersuchen und den einfachen Fall nehmen, in dem nur die Sonne und die Erde existieren, die sich um sie "rotieren":

Die Umlaufbahn ist ein Pfad, der in der Newtonschen Gravitation definiert ist, wobei das Gravitationspotential wie 1 / r geht und die klassischen mechanischen Lösungen Kegelschnitte sind und geschlossene Umlaufbahnen Kreise oder Ellipsen sein können. Licht breitet sich augenblicklich aus. Das Bezugssystem für Sonne und Erde ist gut definiert, da die viel größere Masse der Sonne sie auch praktisch zum Massenmittelpunkt des Systems macht.

Vor 8 Minuten führt die spezielle Relativitätstheorie und aktuelle Ortskräfte die allgemeine Relativitätstheorie GR) in das Problem ein, wenn man bedenkt, dass die Gravitationswirkung durch lichtgeschwindigkeitsbegrenzte Gravitationskräfte zustande kommt.

Um eine korrekte Schätzung zu erhalten, muss man mit der Allgemeinen Relativitätstheorie beginnen, die keine Umlaufbahnen, sondern vierdimensionale Raumkonturen hat. Ihre Bedenken tauchen in der Diskussion des Zwei-Körper-Problems in der Allgemeinen Relativitätstheorie auf und sind Teil der Notwendigkeit, die die Entwicklung von bewirkt hat GR unvermeidlich:

Wenn sich der Gravitationseinfluss mit einer endlichen Geschwindigkeit ausbreitet, wird ein Planet zu jedem Zeitpunkt von einem Punkt angezogen, an dem die Sonne einige Zeit zuvor stand, und nicht von der augenblicklichen Position der Sonne. Unter der Annahme der klassischen Grundlagen hatte Laplace gezeigt, dass das Sonnensystem instabil wäre und nicht lange existieren würde, wenn sich die Schwerkraft mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung der Lichtgeschwindigkeit ausbreiten würde.

Die vereinfachte Antwort, wenn man sich die GR-Gleichungen ansieht, ist, dass die intuitive „Umlaufbahn“ einer Newtonschen Welt durch die Raum-Zeit-Geometrie der Allgemeinen Relativitätstheorie korrigiert wird, und wenn man ein augenblickliches Maß erhalten könnte (in der Realität nicht möglich), die Newtonsche Umlaufbahnvorhersage wäre diejenige, die zu dem Rätsel instabiler Umlaufbahnen führte. Sie sind aufgrund der Allgemeinen Relativitätstheorie stabil.

Daher:

Ist das realistisch prüfbar?

GR-Prognosen sind bis heute nicht falsifiziert und werden kontinuierlich getestet

Gab es direkte physikalische Beobachtungen, um dies zu bestätigen oder zu widerlegen?

GR wird jeden Moment praktisch getestet, weil das GPS-System seine Lösungen und die speziellen Relativitätslösungen bei der Kartierung der Erde berücksichtigt . Ein kleineres Problem als die Erdsonne, aber GR kontinuierlich validierend

Die spezielle Relativitätstheorie zeigt, dass, wenn wir eine Uhr auf einem Satelliten platzieren und seine aufgezeichnete Zeit mit einer identischen Uhr in unserem Ruhesystem auf der Erde vergleichen, die Uhr des Satelliten hinterherzulaufen scheint. Bei den GPS-Satelliten beträgt dieser Unterschied etwa 7 Mikrosekunden pro Tag. Andererseits zeigt die allgemeine Relativitätstheorie, dass dieselben Uhren 45 Mikrosekunden pro Tag schneller ticken.

> „GR-Prognosen sind bis heute nicht falsifiziert und werden laufend getestet“ Diese pauschale Aussage über GR beantwortet keineswegs, ob die jeweilige Wirkung praktisch prüfbar ist.
@Ruslan Die meisten unserer experimentellen Bestätigungen hängen von mathematischen Modellen ab, und das ist das Beispiel von GPS, das ich gegeben habe. Wenn man ein auf der Sonne und der Erde aufgestelltes GPS als Satellit aufstellen könnte, wären die Zeitverzerrungen der Newtonschen Berechnungen eine Bestätigung.

Laut Wikipedia bewegt sich die Sonne ungefähr um 0,0012 C relativ zum CMB. Dies bedeutet, dass im CMB-Bezugssystem die Position der Sonne versetzt wäre 0,0012 R ab dem Punkt, an dem die Erde nach Ihren Überlegungen umkreist ( R der Radius der Erdumlaufbahn um die Sonne ist). Warum würde dies dazu führen, dass die Erde in den interstellaren Raum geschleudert wird oder mit der Sonne kollidiert? Denken Sie daran, dass andere Auswirkungen der Sonne ebenfalls verzögert werden, sodass die Erde beispielsweise nicht mehr Sonnenstrahlung zu erhalten scheint, wenn sie sich auf der "vorderen" Seite der Sonne befindet.

Was ist also, wenn wir einen Referenzrahmen wählen, in dem sich die Sonne nahe bewegt? C ? In diesem Referenzrahmen müssten Sie viele relativistische Effekte ausarbeiten. Vielleicht wird jemand anderes diese Behandlung liefern, aber wir können ziemlich sicher sein, dass es nicht zeigen wird, dass die Erde in den interstellaren Raum geschleudert wird oder mit der Sonne kollidiert, denn das wäre nicht kompatibel mit dem, was in anderen Referenzrahmen passiert.

Es gibt keinen Grund, den CMB-Rahmen für diesen Zweck als speziell zu behandeln.
"Warum würde dies dazu führen, dass die Erde in den interstellaren Raum geschleudert wird oder mit der Sonne kollidiert?" Denn auf der "vorderen" Seite würde die bei c reisende Schwerkraft die Erde in kürzerer Zeit erreichen, im Gegensatz zur "hinteren" Seite, wo die bei c reisende Schwerkraft länger brauchen würde, um die Erde zu erreichen. Die Entfernung von der Erde zum aktuellen Standort der Sonne variiert nach Ihren Zahlen um ca. 350.000 km pro Jahreszyklus.
@dmckee Nein, es war nur ein Beispiel, von dem ich dachte, dass es ungefähr das war, was OP in der ursprünglichen Formulierung der Frage im Sinn hatte.
@Giffyguy Ich glaube, du meinst es umgekehrt. Auf der „vorderen“ Seite würde es länger dauern, weil sich die Erde von dem Punkt wegbewegen würde, von dem aus die Gravitation „ausgesandt“ wurde.
@Giffyguy Aber der Effekt, den wir jetzt diskutieren, ist wahrscheinlich nicht real, sondern hauptsächlich ein Effekt, bei dem wir ein klassisches Gravitationsmodell anwenden, aber nur mit einem hinzugefügten "Verzögerungseffekt".
Ah, ich sehe, wohin du da gehst. Ihre Verwendung des Begriffs "wahrscheinlich" ist das, was ich an dieser misslichen Lage am interessantesten finde. Es klingt wie ein so wichtiger Teil der Allgemeinen Relativitätstheorie, den wir beobachten und messen können sollten. Warum sollten wir uns auf die Wahrscheinlichkeit verlassen, wenn wir bestätigen könnten , dass der Effekt ein für alle Mal nicht existiert? Es würde die Allgemeine Relativitätstheorie erheblich stärken – was, wie ich weiß, viele Leute für unwichtig halten würden, aber die Stärkung von Theorien ist zunächst einmal der ganze Zweck der Wissenschaft.
@Giffyguy Mein Punkt ist, dass der Effekt, auf den Sie sich zu beziehen scheinen, aus einer Argumentation hervorgeht, bei der ein bestimmtes Ergebnis von GR (der Verzögerung der Gravitation) angewendet wird, der Rest von GR jedoch ignoriert wird. Dies kann Sie leicht in die Irre führen, und ich denke, der Effekt, den wir diskutieren, ist aufgrund dieser synkretistischen Argumentation wahrscheinlich eine Fata Morgana. Ich sage wahrscheinlich, denn um Ihre Frage wirklich zu beantworten, bräuchten Sie eine stringente GR-Behandlung des Problems. Ich würde mich dafür interessieren, aber ich bin nicht die Person, die es bereitstellt.

Das Zitat von Jake Watrous ist hohler Unsinn, es sollte ohne jede Überlegung ignoriert werden.

Zum Beispiel ist die Aussage „Zum Jojo, du bewegst dich nicht wirklich“ streng falsch. Relative Querbewegung IST Bewegung. Das Yoyo und Sie befinden sich in relativer Bewegung, und es gibt eine absolute Menge an Drehimpuls und eine absolute Menge an kinetischer Rotationsenergie. (Siehe: Newtons rotierender Eimer)

Darüber hinaus umkreist die Erde NICHT die Position der Sonne vor 8 Minuten oder vor 9 Minuten oder vor 7 Minuten oder in einem anderen zufälligen Zeitintervall, das von einer Kurbel im Internet vorgeschlagen wird.

Genau genommen umkreist die Erde die Sonne überhaupt nicht. Das Konzept der "Umlaufbahn" impliziert, dass nur zwei Körper betrachtet werden, in Wirklichkeit gibt es viele Körper, plus interplanetares Gas und Staub.

Ein Objekt umkreist NICHT die Position seines Begleitobjekts, an der es "vor einer Millisekunde war", oder ein anderes zufälliges Zeitintervall, das von einer Kurbel im Internet vorgeschlagen wird.

Grob gesagt könnte man sagen, dass die Erde, die Sonne und die Planeten alle um das Baryzentrum des Sonnensystems (SSB) „umkreisen“, aber technisch gesehen ist das keine genau definierte Aussage.

Ich weiß nicht viel über Physik, aber wenn ich richtig schätze, denke ich, dass die Frage, wie sie derzeit formuliert ist, nicht wirklich die Zweifel im Kopf des Fragestellers ausdrückt. Folglich gehen einige der Antworten auf eine Tangente.

Ich denke, der eigentliche Zweifel liegt in der Tatsache, dass die Sonne nicht buchstäblich dort ist, wo wir sie „sehen“, sie war vor 8 Minuten dort. Dies ist also keine Frage nach Bezugsrahmen - das Problem tritt für jeden Bezugsrahmen auf. Es geht auch nicht um Yo-Yos, denn bei einem Yo-Yo an einer 1-Meter-Schnur, wo wir es sehen, ist seine tatsächliche Position, was mit Licht so schnell und so ist.

Also lasst uns die Frage neu formulieren. Gehen wir irgendwo weit draußen im Universum, eine Milliarde Lichtjahre von jeder anderen Masse entfernt, sodass die Gravitationseffekte anderer Körper ignoriert werden können.

Sagen wir l=300000km, Zeit t=0. Wir setzen einen Marker Z ohne scheinbare Geschwindigkeit und messen alles von Z aus. Stellen wir eine große Masse ein, die sich in einer geraden Linie mit 0,5 l/s (bei t=0 Psun=(0,0)) von Z wegbewegt, und 1 Lichtsekunde entfernt projizieren wir einen Ball im Orbit um diese Masse (bei t=0, Pball=(l,0)) und starten unsere Uhr. Nach 1 Sekunde steht die Sonne bei (0,5l,0), aber der Ball sieht die Sonne bei (0,0).

Eine Ameise, die bei t=1 auf dem Ball sitzt, möchte dessen Umlaufbahn überprüfen. Aber sollte es für das Zentrum der Umlaufbahn die (0,0) verwenden, die es sehen kann, oder die (.5l,0), wo sich die Sonne derzeit befindet?

Spürt man mit anderen Worten die Wirkung eines Gravitationsfeldes sofort oder braucht es Zeit, um dorthin zu gelangen?

Ich muss korrigiert werden, aber es scheint mir, dass Änderungen des Gravitationsfeldes, wie sie durch den Zusammenbruch von zwei Schwarzen Löchern entstehen, mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen; aber die feste Krümmung des Raums, die durch ein einzelnes massives Objekt verursacht wird, wandert umher, wobei das Objekt „sofort“ wirksam wird, da es bereits in einiger Entfernung von dem Objekt „da draußen“ ist.

Ich denke also, die Ameise sollte (0,5 l, 0) verwenden, wo die Sonne tatsächlich steht, obwohl ihre Augen ihr sagen, dass die Sonne bei (0,0) steht.

Leider wird sich unser wertvoller Marker Z mit dem Gravitationsfeld der Sonne ein wenig bewegt haben, also ist keine Koordinate eigentlich korrekt, aber ich denke, der zugrunde liegende Zweifel ist klarer.

Der verkrümmte Raum der Sonne bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Sonne, nicht wahr? Das Gravitationsdimple, in dem unser Planet umkreist, ist bereits hier draußen. Es braucht keine 8 Minuten, um hier rauszukommen, denn diese Verzerrung war bereits 8 Lichtminuten von der Sonne entfernt. Die Gravitationswirkung der Sonne wirkt sich also immer auf den aktuellen Sonnenstand aus, nicht auf den scheinbaren Stand.

Umkreist die Erde die aktuelle Position der Sonne oder ihre Position von vor 8 Minuten?
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