Haben Astronomen eine etablierte, systematische Möglichkeit zu sagen, was was umkreist oder nicht? (zB "Mars umkreist die Erde")

Ein aktueller Kommentar

Ein Objekt, das weit genug entfernt ist, kann sicherlich den Mond und die Erde (und die Sonne) umkreisen - der Mars zum Beispiel tut dies. Ein Objekt im Erdmond L2 umkreist auch die Erde und den Mond.

Ein aktueller Kommentar zu diesem Kommentar:

Entsprechend Ihrer Denkweise umkreisen alle Körper des Sonnensystems Merkur, mit Ausnahme der Sonne, die einfach nur albern ist. Oder umkreist die Sonne tatsächlich auch Merkur? Ich denke, Ihre Verwendung des Wortes Orbit ist weder praktikabel noch wird es von fast jedem anderen geteilt.

Daher möchte ich fragen, ob Astronomen eine etablierte, systematische Methode haben, um zu sagen, was was im Sonnensystem umkreist oder nicht, und wenn ja, wäre ein Link, auf den in Zukunft verwiesen werden kann, sehr willkommen!

Es ist möglich, dass es nichts "offizielles" gibt, es gibt nur den technischen Gebrauch der Sprache. Zum Beispiel bemerkt Phil Plait, dass er das Wort "Orbit" fälschlicherweise für die Bewegung der Hayabusa-Sonde verwendet hat , die den Asteroiden Ryugu nicht umkreist. Aber schwebt über der Oberfläche.

Was bedeutet Phil, wenn er über das Umkreisen spricht? Ich fasse die Bedeutung folgendermaßen zusammen: Objekt A befindet sich in der Umlaufbahn um Objekt B, wenn sich A hauptsächlich aufgrund des Gravitationsfeldes von B um B bewegt (dh die wahre Anomalie von A steigt ziemlich regelmäßig von 0 auf 360 Grad an).

Obwohl sich der Mars um die Erde bewegt, ist seine Bewegung nicht hauptsächlich auf das Gravitationsfeld der Erde zurückzuführen, sodass er sich nicht in der Umlaufbahn befindet. Die Bewegung des Mondes ist jedoch hauptsächlich auf das Gravitationsfeld der Erde zurückzuführen. Es befindet sich in einer Umlaufbahn um die Erde.

Der Mond befindet sich ebenfalls in einer Umlaufbahn um die Sonne: Er bewegt sich um die Sonne und der Grund für diese Bewegung ist hauptsächlich das Gravitationsfeld der Sonne.

Ein Körper am L2-Punkt der Erdsonne befindet sich nicht in der Umlaufbahn um die Erde (er ist relativ zur Erde fixiert). Er befindet sich in der Umlaufbahn um die Sonne. Ein Körper im L2-Punkt des Erdmondes (der wahrscheinlich sehr instabil ist) umkreist die Erde und die Sonne. Seine Bewegung relativ zur Erde ist hauptsächlich auf die Erde (und sekundär auf den Mond) zurückzuführen. Seine Bewegung relativ zur Sonne ist auf die Schwerkraft der Sonne zurückzuführen.

Cruithne befindet sich in einer 1: 1-Resonanz mit der Erde, aber seine Position ist nicht primär auf die Schwerkraft der Erde zurückzuführen. Es befindet sich in einer Umlaufbahn um die Sonne, nicht um die Erde.

Hayabusa befindet sich nicht im Orbit um einen Asteroiden, sondern behält seine Position durch Triebwerke bei. In ähnlicher Weise fliegt ein Jumbo-Jet nicht umkreist, seine Bewegung ist nicht hauptsächlich auf die Schwerkraft zurückzuführen.

Diese Idee kann durch die Vorstellung einer Hügelkugel geschärft werden . Innerhalb der Hill-Kugel wird ein Körper umkreisen. Draußen wird der Körper nicht umkreisen.

Dies ist insofern eine nette Frage, als ich tiefer über das Wort "Orbit" nachdenken musste. Die Antwort, die Barycenter erwähnt, hat einen Punkt, aber am Ende geht es ein bisschen um Referenzrahmen.

Nehmen wir eine relativ unumstrittene Aussage und machen sie kontrovers.

"Der Mond umkreist die Erde".

Ich hätte diese Aussage niemals in Frage gestellt, außer dass ich, als ich den Weg des Mondes und der Erde relativ zum SSB zusammen zeichnete, feststellte, dass der Mond tatsächlich die Sonne umkreist (SSB) und nur stark gestört wird, weil es passiert in unmittelbarer Nähe des Gravitationseinflusses der Erde sein.

Wenn wir herauszoomen, würden wir als nächstes sagen, dass wir alle nur den galaktischen Kern umkreisen und einfach weil wir uns in der Nähe der Sonne befinden, wird unsere galaktische Umlaufbahn stark von der Sonne gestört.

Abhängig von der relativen Größe der Einflüsse können wir jedoch praktische (sinnvolle) Schlussfolgerungen ziehen.

Umkreist "Mars die Erde"?

Nein, denn wenn wir einen Referenzrahmen auf dem Mars platzieren und versuchen, die Bewegung der Erde und der Sonne zu erklären, erhalten wir unsinnige Ergebnisse.

Wenn wir einen Referenzrahmen auf die Sonne oder auf die SSB setzen und dann versuchen, die Bewegung von Erde und Sonne zu erklären, wird dies viel klarer.

Umkreist "der Mond die Erde"?

Ja, wenn wir eine Referenz auf die Erde setzen, können wir die Bewegung des Mondes ziemlich vernünftig erklären.

Und so weiter.

Hier ist ein Artikel, der anständig über solche Rahmen von Referenzfragen geschrieben ist: https://www.wired.com/2012/12/does-the-moon-orbit-the-sun-or-the-earth/

Hier ist das von @uhoh vorgeschlagene Video:
https://www.youtube.com/watch?v=z52WWLE8bBo

Nehmen Sie als Beispiel binäre Sternensysteme.

Zirkumbinär umkreist der Planet zwei Sterne , oder man könnte sagen, er umkreist ihren Massenschwerpunkt oder Schwerpunkt.

Wir können uns auch einen Stern mit einem braunen Zwerg / schwerem Jupiter vorstellen, der ihn umkreist, und einen Planeten, der etwas weiter draußen umkreist. Es gibt keinen genauen Punkt, an dem der Braune Zwerg / schwere Jupiter aufhört, ein binäres System zu sein und ein anderer Planet wird, der den Stern umkreist. Da es keinen genauen Ort gibt, an dem sich das System ändert, wäre ich sehr überrascht, wenn es eine überprüfbare, offizielle Antwort gibt. Ich würde wetten, dass es kein Geld gibt.

Die Astronomie ist voll von solchen Situationen. Manchmal können Definitionen festgelegt werden, wie zum Beispiel die Qualifikation, ein Planet zu sein. Manchmal ist es schwieriger, eine genaue Definition zu erstellen. Was ist beispielsweise die kleinste Größe, die ein Mond haben kann?

Es gibt keinen genauen Schaltpunkt, an dem ein Planet, der zwei Sterne umkreist, zu zwei Planeten wird, die einen Stern umkreisen, und es muss keinen geben. Es ist in Ordnung zu sagen, dass ein Brauner Zwerg mit ausreichend geringer Masse ein schwerer Jupiter sein könnte.

Es ist einfacher zu sagen, dass der Mars die Sonne umkreist, aber in gewissem Sinne umkreist der Mars den Schwerpunkt der Sonne + Venus + Erde & Mond (und all die kleinen Dinge dort auch). Beide Aussagen haben die Wahrheit.

Venus und Erde bilden zusammen ein Schwerpunkt, das nur etwa 70.000 km vom Sonnenzentrum entfernt ist, oder etwa 0,03% der Entfernung, die der Mars von der Sonne entfernt ist (etwas weniger als 1 Teil von 3.000).

Ich glaube (kann aber nicht rechnen), dass es genauer ist zu sagen, dass der Mars das Schwerpunktzentrum Venus / Erde / Sonne enger umkreist als die Sonne. Beide weichen wahrscheinlich bis zu einem gewissen Grad von einer perfekten Kepler-Umlaufbahn ab. Die Masse des Mars spielt auch eine Rolle bei der Abweichung von einer reinen Kepler-Umlaufbahn, zumindest was die Umlaufgeschwindigkeit betrifft, und es gibt Störungen durch die äußeren Planeten, hauptsächlich Jupiter und Saturn, und die relativistische Dilatation hat ebenfalls einen winzigen Effekt (was bei Merkur deutlicher wird).

Wenn die NASA ein Fahrzeug auf dem Mars landen will, müssen sie den Gravitationseinfluss mehrerer Planeten berücksichtigen, nicht nur des Mars, der die Sonne umkreist. Obwohl ich die frühen Mondlandungen sammle, konnten sie relativistische Effekte ignorieren. Beim Mars müssen sie wahrscheinlich die Relativitätstheorie berücksichtigen.

Es ist auch wichtig, sich daran zu erinnern, bei Bedarf auf das metrische System umzusteigen, aber ich schweife ab.

Eine Möglichkeit wäre, die Phase der Radialbewegung jedes Objekts zu betrachten, dh für jedes Objekt eine Radialgeschwindigkeitskurve zu erstellen. Dinge, die sich im Orbit befinden, haben ihre Bewegungen gegenphasig. Wenn sich ein Objekt in eine Richtung bewegt, muss sich das andere in die entgegengesetzte Richtung bewegen, wenn es seinen Schwerpunkt umkreist. Das Ausmaß der Bewegung hängt von den relativen Massen ab, aber das Vorzeichen der Bewegung muss für jedes Objekt entgegengesetzt sein.

Wenn Sie der Erdumlaufbahn relativ zur Marsbahn gefolgt sind, bewegen sie sich manchmal in entgegengesetzte Richtungen, manchmal aber auch in die gleiche Richtung. Somit können sie nicht miteinander im Orbit sein. Der Fall Erde / Mond ist der gleiche, aber Sie müssen zuerst den Effekt Erde / Sonne subtrahieren.

Was wäre, wenn ich Ihnen sagen würde, dass der Mond technisch gesehen die Erde nicht umkreist und die Erde die Sonne nicht umkreist und dass die Sonne etwas umkreist, das nichts ist? Willkommen in der Welt der Barycenter, die in der Grundschulwissenschaft aus gutem Grund übersprungen zu sein scheinen. Es wäre ein Mund voll für die Schüler zu lernen.

Im Erde-Mond-System umkreist die Erde den Mond nicht und der Mond umkreist die Erde nicht. Sie umkreisen vielmehr einen gemeinsamen Massenschwerpunkt, der als Erd-Mond-Schwerpunkt bezeichnet wird, oder nur als Schwerpunkt, wenn die Situation eindeutig ist (wie Sie später sehen werden, können Sie mehrere Schwerpunkt haben).

Der Mond zieht mit der gleichen Kraft auf der Erde wie die Erde am Mond. Daher sieht die Umlaufbahn eher so aus:

Der Mond hat ungefähr 1,2% der Masse der Erde. Daher sollte der Mond ungefähr 83x weiter umkreisen (es ist nur so$\frac{100}{1.2}$) vom Schwerpunkt als die Erde. Die Halbhauptachse des Mondes beträgt 385000 km. Daher beträgt die Halbhauptachse der Erde um das Erd-Mond-Zentrum (nicht die Sonne) ungefähr 4500 km. Und das ist der Fall, wie unten gezeigt. Das Diamantsymbol wird von Space Engine für Schwerpunktsymbole verwendet.

Wenn wir hineinzoomen, sehen wir die Erdumlaufbahn um das Schwerpunktzentrum:

Da der Mond im Vergleich zur Erde eine so geringe Masse hat, befindet sich das Schwerpunktzentrum tatsächlich innerhalb der Erde. Während sich der Mond in den nächsten paar hundert Millionen Jahren langsam von der Erde entfernt, verlässt der Schwerpunkt langsam die Erdoberfläche.

Kann sich das Schwerpunktzentrum außerhalb des Planeten befinden? Es kann sicher. Das Pluto-Charon-System sieht ungefähr so ​​aus:

In Space Engine sieht es so aus (die Helligkeit wurde erhöht, bis Sie sie tatsächlich sehen können):

Was ist mit dem Sonne-Erde-System? Das Problem ist, dass die Sonne auch von allen anderen Planeten im Sonnensystem beeinflusst wird. Die Summe all dieser Wechselwirkungen ist der Ort, an dem sich das Sonnensystem-Schwerpunkt befindet. Es bewegt sich zwar nicht in einem schönen Kreis, wird aber hauptsächlich von Jupiter beeinflusst, da Jupiter der massereichste Planet im Sonnensystem ist. Es sieht aus wie das:

Wie wäre es mit Doppelsternen? Nun, es ist so ziemlich das Gleiche. Hier ist$\alpha$ Centauri.

Ok, als letztes, wie wäre es mit Systemen mit 3 oder mehr Sternen? Nun, hier ist die Sache. Barycenter können andere Barycenter umkreisen. Das Castor-System ist ein Sextuple (6) -System. So sieht es aus:

Diese drei Lichtpunkte sind eigentlich zwei Sterne, die sehr nahe beieinander kreisen, so dass sie wie ein Stern aussehen. Um Ihre Frage zu beantworten: Nein, sie umkreisen nichts wirklich, sondern umkreisen stattdessen ein gemeinsames Schwerpunktzentrum. Wir bestimmen, was was umkreist, indem wir prüfen, ob es um dieses Schwerpunktzentrum herum verläuft.