Ich nehme Physikunterricht an der Universität und mein Professor beschrieb die Erdumlaufbahn als eine Ellipse, bei der einer der Brennpunkte die Sonne ist (1. Keplersches Gesetz).
Dies macht für mich jedoch wenig Sinn, da andere Planeten im Sonnensystem aufgrund der Schwerkraft die Rotation der Erde beeinflussen müssen.
Früher glaubte ich, dass die Erde das Baryzentrum (Massenmittelpunkt) des Sonnensystems umkreist. Ist der Schwerpunkt in diesem Fall ein fester, stationärer Punkt oder hängt seine Position von der Position ab, hängt von den Positionen der Planeten ab (ohne Berücksichtigung äußerer Faktoren: Vorausgesetzt, es handelt sich um ein geschlossenes System).
Wenn die Umlaufbahn der Erde eine Ellipse ist, was bewirkt außerdem, dass die Erde beschleunigt, wenn sie das Aphel passiert, und verlangsamt, wenn sie das Perihel passiert?
Es ist unmöglich, eine exakte Lösung für die Bewegung aller Objekte im Sonnensystem zu finden. Tatsächlich ist es unmöglich, eine exakte Lösung für nur drei Objekte in der Newtonschen Gravitation zu finden. Daher können wir die Bewegung nur in ungefähren Begriffen ausdrücken.
Wir können jedoch einige sehr gute Annäherungen machen, weil die Sonne so viel massiver ist als die anderen Objekte im Sonnensystem, und daher können wir in erster Annäherung jeden Planeten als unabhängig um die Sonne umkreisen betrachten, wobei wir die Wechselwirkungen zwischen den Planeten ignorieren .
In erster Näherung umkreist die Erde die stillstehende Sonne.
Eine bessere Annäherung wäre anzuerkennen, dass die Sonne und die Erde beide ihren gemeinsamen Massenmittelpunkt (Schwerpunkt) auf Ellipsen umkreisen. Natürlich bewegt sich die Sonne kaum , während die Erde auf großen Ellipsen reist.
Wir können den Grad der Raffinesse erhöhen, indem wir die Auswirkungen anderer Planeten im Sonnensystem einbeziehen. Die anderen Planeten werden den Schwerpunkt des Sonnensystems verschieben. Sie werden auch zusätzliche Gravitationskräfte auf die Erde ausüben. Die Berücksichtigung dieser kleinen Effekte war eine der ersten Anwendungen der Störungstheorie in der Physik.
Heute verlassen wir uns auf Präzisionsmessungen und Computermodelle, um die bestmögliche Beschreibung der Umlaufbahnen im Sonnensystem zu erhalten.
Jedenfalls war das eine Tangente. Um auf zwei spezifische Punkte zurückzukommen, die Sie angesprochen haben:
Ist der Schwerpunkt in diesem Fall ein fester, stationärer Punkt oder hängt seine Position von der Position ab, hängt von den Positionen der Planeten ab (ohne Berücksichtigung äußerer Faktoren: Vorausgesetzt, es handelt sich um ein geschlossenes System).
Im Bezugssystem des Sonnensystems ist das Baryzentrum ein fester Punkt (vorausgesetzt, es wirken keine äußeren Kräfte auf das Sonnensystem).
Wenn die Umlaufbahn der Erde eine Ellipse ist, was bewirkt außerdem, dass die Erde beschleunigt, wenn sie das Aphel passiert, und verlangsamt, wenn sie das Perihel passiert?
Keplers drittes Gesetz bestimmt die Bewegungsgeschwindigkeit der Erde auf ihrer (annähernd) elliptischen Umlaufbahn. Modern ausgedrückt würden wir dies als Drehimpulserhaltung bezeichnen. Kurz gesagt, die Gravitationskraft skaliert als Abstand zwischen Erde und Sonne mit minus 2 Potenzen, und so spürt die Erde eine stärkere Kraft (und eine größere Beschleunigung), wenn sie nahe an der Sonne ist, und eine kleinere Kraft (kleinere Beschleunigung), wenn sie sich befindet es ist weit von der Sonne entfernt. Am Periheilion befindet sich die Erde definitionsgemäß am Punkt ihrer nächsten Annäherung an die Sonne, sodass ihre Kraft (und Beschleunigung) maximal ist. Wenn sich die Erde vom Perihel wegbewegt, nimmt daher die Kraft auf die Erde (und damit ihre Beschleunigung) ab. Dasselbe Argument (im umgekehrten Sinne) gilt für das Aphel.
JEB