Warum fällt der Mond nicht aus der Umlaufbahn?

Wir müssen die ISS neu starten, weil sie sich in einer niedrigen Erdumlaufbahn befindet. In einer durchschnittlichen Höhe von 400 km über der Erdoberfläche ist dort noch Luft. Obwohl es sich um sehr verdünnte Luft handelt, ist sie vorhanden. Der atmosphärische Luftwiderstand ist der einzige Grund, warum die ISS regelmäßig Haltungsmanöver durchführen muss.

Der ungefähr exponentielle Abfall der atmosphärischen Dichte mit zunehmender Höhe bedeutet, dass der atmosphärische Widerstand kein Faktor für Satelliten ist, die höher als einige tausend Kilometer über der Erdoberfläche kreisen. Zum Beispiel berücksichtigt niemand den atmosphärischen Luftwiderstand, wenn er die Umlaufbahnen geostationärer Satelliten modelliert, die in 35786 km Höhe über der Erdoberfläche kreisen. Der Mond umkreist noch zehnmal höher, etwa 380000 km über der Erdoberfläche. Luftwiderstand spielt in dieser Höhe einfach keine Rolle.

Was in dieser Höhe ein Faktor ist, sind die Wechselwirkungen zwischen dem Mond und den Ozeanen der Erde. Die meisten Wissenschaftler glauben, dass der Mond viel näher an der Erde entstanden ist als heute. Gezeitenwechselwirkungen haben dazu geführt, dass sich der Mond allmählich von der Erde entfernt. Diese Rezession ist dank Retroreflektoren messbar, die die USA und die UdSSR in den 1960er und 1970er Jahren auf der Mondoberfläche zurückgelassen haben.

Drei Gründe (mindestens!):

1. Der Mond ist 400.000 km entfernt, die ISS ist nur 400 km entfernt, also ist die Erdatmosphäre dort viel dicker, was den Luftwiderstand enorm erhöht. Tatsächlich gibt es aufgrund des Sonnenwinds bei 400.000 km keine Atmosphäre mehr .
2. Das Verhältnis von Fläche zu Masse des Mondes ist viel, viel kleiner als das der ISS. Die Widerstandskraft hängt von der Fläche ab, aber die resultierende Beschleunigung (F/m) wird viel geringer sein als die der ISS, die im Grunde eine leere Blechdose ist. Denken Sie daran, einen Tennisball und einen gleich großen Stein zu werfen, der schneller abbremst?
3. Es gibt derzeit viel stärkere Kräfte, die den Mond von uns wegdrücken, als jeder atmosphärische Widerstand in 400.000 km Entfernung von der Erde sein könnte, wenn noch eine Atmosphäre übrig wäre, die es nicht gibt.

Die Anziehungskraft der Mondgeschwindigkeit Erde-Mond-Schwerkraft macht das System ausgeglichen.

Von der Erde aus mag es so aussehen, als ob der Mond stationär wäre, was bedeutet, dass er sich nicht bewegt, aber in Wirklichkeit entfernt sich der Mond jedes Jahr einige Zentimeter von der Erde. Ohne die Gravitationskraft der Erde wäre der Mond einfach von uns weggeschwommen. Die Geschwindigkeit und Entfernung des Mondes von der Erde ermöglichen es ihm, ein perfektes Gleichgewicht zwischen Fall und Flucht herzustellen.

Berechnungen der Entwicklung des Erde/Mond-Systems sagen uns, dass der Mond bei dieser Trennungsrate in etwa 15 Milliarden Jahren aufhören wird, sich von der Erde zu entfernen.

Wäre die Rotationsgeschwindigkeit des Mondes etwas schneller gewesen, wäre er der Schwerkraft der Erde entgangen. Wenn es andererseits etwas langsamer wäre, wäre es auf die Erde gefallen. Deshalb fällt der Mond nicht auf die Erde.