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Beim Betrachten von Astronauten im Weltall auf Fotos wirkt es, als gäbe es gar keine Gravitation.
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Nichts fällt herunter - es ist nicht einmal klar, wo "unten" oder "oben" überhaupt sein soll. Alles fliegt herum
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- und nichts deutet auf die Wirkung von Gravitation hin.
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Die Frage ist nur: Die Astronauten sind nicht zu weit von einem super-massiven Körper (der Erde) entfernt
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Tatsächlich sind Spaceshuttles nur ein paar hundert Meilen über der Erdoberfläche. Ungefähr hier.
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Und wir wissen, dass die Gravitationskraft gleich der Gravitationskonstante "groß G"
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mal der Masse des ersten Objekts mal der Masse des zweiten Objekts geteilt durch den Abstand zwischen
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den beiden Objekten zum Quadrat ist. Und wenn das Spaceshuttle hier ist - nur ein paar hundert Meilen
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über der Erdoberfläche - dann ist dieses "r" nicht so unterschiedlich. Es ist ein klein bisschen größer
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als wenn du auf der Erdoberfläche wärst. Denk dran: das r wird gemessen, von wo immer du bist bis zum
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Zentrum der Erde. Genauer gesagt: Vom Zentrum des Objekts bis zum Zentrum der Erde. Und die Erde nimmt
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den größten Teil des Abstandes ein. Also wenn ich auf der Erdoberfläche bin oder ein paar hundert Meilen
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darüber - das verändert unser r nicht wirklich, wenn man es relativ (in Prozent) betrachtet.
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Wenn man es so sieht, scheint es ziemlich klar zu sein, dass die Gravitationskraft für jemanden im Spaceshuttle
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nicht so unterschliedich zu der Gravitationskraft auf der Erdoberfläche sein kann.
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Meine Frage an Dich ist nun: Wenn es wirklich diese Gravitationskraft im Weltall gibt, wie kommt es dann,
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dass wir all diese Fotos von schwerelosen Astronauten sehen?
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Und die Antwort ist, dass dort tatsächlich diese Schwerkraft herrscht und das diese Menschen in diesem
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Moment fallen! Sie bewegen sich nur schnell genug relativ zur Erde, dass sie sie ständig verpassen. Lasst
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mich euch zeigen wovon ich rede: Wenn ich jetzt hier in Afrika wäre und ich würde irgendwas hinaufschießen.
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Nehmen wir an, ich hätte eine ziemlich gute Schleuder. Und ich könnte etwas superschnell 45° hinaufschleudern.
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Es würde ein bisschen nach oben fliegen und dann an einem anderen Punkt wieder landen.
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Das wäre dann wirklich ein ziemlich guter Wurf - ich würde das Projektil auf eine Reise über 1000 Meilen
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schicken.
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Wenn ich es noch ein bisschen schneller schleudern könnte, würde das Projektil ein bisschen weiter fliegen,
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aber es würde vermutlich wieder zurück auf die Erde fliegen. Lass uns das Projektil noch ein bisschen
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schneller als das fliegen. Dann würde es immernoch zurück aufdie Erde fallen. Lass es uns sogar noch
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schneller als das schleudern. Dann würde es noch weiter fliegen. Ich denke, du siehst schon wohin das
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führt. Wenn es noch schneller fliegt .. fällt es viellicht immernoch auf die Erde. Und noch schneller:
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dann fliegt es noch viel weiter. Ich denke, Du siehst schon was hier passiert: Jedes Mal, wenn du schneller
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und schneller wirst, fliegt das Projektil weiter und weiter. Bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit.
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Wenndas Projektil da versucht zur Erde zurückzufallen, ist es so schnell, dass es sie
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immer verfehlt und immer weiter um die Erde herumfliegt.
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Und ein Projektil wie dieses ist sozusagen "im Orbit".
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Wenn hier keine Gravitation für das Projektil vorhanden wäre, würde es einfach geradeaus ins Weltall
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fliegen. Aber da dort Gravitation ist, fliegt es konstant um die Erde herum. Oder besser: das Zentrum
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des Projektils und das Zentrum der Erde ziehen einander an - die Gravitationskraft ist dafür verantwortlich.
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Und so zieht es seine Kurve. Nur wenn das Projektil schnell genug ist, wird es immer rund um die
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Erde herum fliegen. Und da dort oben auf Höhe der Spaceshuttles so gut wie keine Luft ist, gibt es auch
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kaum Widerstand von Luftteilchen. So kann das Projektil im Prinzip immer weiterfliegen.
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Allerdings ist da noch ein bisschen Widerstand, weshalb die Satelliten mit der Zeit langsamer werden.
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Da ist eben noch ein kleines bisschen Luftwiderstand.
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Die Antwort zu diesem kleinen Rätsel ist also, dass da tatsächlich Gravitation vorhanden ist!
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Es ist kein gravitationsfreier Raum. Das Spaceshuttle, die Astronauten, das alles fällt nach
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unten. Aber sie sind schnell genug, sodass sie nie nach unten fallen. Sie verfehlen permanent die Erde,
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aber sie sind völlig unter dem Einfluss der Gravitation. Wenn sie bremsen und langsamer werden würden -
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relativ zur Erde - dann würden sie einfach auf die Erde runterfallen. Da ist nichts Besonderes dran
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drei- oder vierhundert Meilen nach oben ins Weltall zu fliegen. Die Gravitation wird dort nicht verschwinden
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sie ist immernoch da. Sie wird irgendwann mal nicht mehr zu bemerken sein, wenn man weit genug wegfliegt.
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Aber ein paar hundert Meilen über der Erde ist sie definitiv noch da.
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Wenn man Gravitation simulieren will - und die NASA tut das tatsächlich so - sie stecken einen in die
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"vomit rocket" (Brech-Rakete), ein Flugzeug, das so heißt, weil einem darin schlecht wird. Und sie bringen
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es in diese Projektil-Bewegung. Das hier ist die Erde. Und das der parabolische Projektil-Pfad. Also
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fliegt das Flugzeug los und es beschreibt im Flug einen Pfad genauso, wie etwas im freien Fall. Und
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jeder in dem Flugzeug wird freien Fall erleben. Wenn du schon mal Bungee-Jumping oder Skydiving gemacht
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hast und dabei aus großer Höhe heruntergesprungen bist. Oder auch bei der Achterbahn, wenn man genau
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über die Spitze fährt - das ist genau das gleiche Gefühl, das die Astronauten die ganze Zeit haben, denn
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sie sind in einem permanenten Zustand des freien Falls. Aber das ist ein Gefühl, das man nicht unterscheiden kann
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von dem Gefühl, wenn man im Weltall schwebt und keine größere Masse in der Nähe ist.
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Ich hoffe, das klärt die Sache ein bisschen. Wenn einer im Spaceshuttle sitzt und keine Fenster hat,
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kann er nicht herausfinden, ob er nahe eines massiven Objekts ist und bloß im freien Fall -
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oder wirklich im Weltall weit weg von massiven Objekten und mit nur ganz wenig Gravitation
