Die Umlaufgeschwindigkeit des Mondes ist viel niedriger als die erste kosmische Geschwindigkeit. Warum fällt er also nicht vom Himmel?

Dies ist die Antwort auf eine Frage eines Internetnutzers. Er sagte: Die Umlaufgeschwindigkeit des Mondes beträgt 1,02 Kilometer pro Sekunde, was viel niedriger ist als die erste kosmische Geschwindigkeit von 7,9 Kilometern pro Sekunde. Es soll nicht die Erde umkreisen, warum stürzt es also nicht herunter? Ich komme nicht dahinter.

Lassen Sie uns jetzt über dieses Problem sprechen.

Die sogenannte erste kosmische Geschwindigkeit, zweite kosmische Geschwindigkeit und dritte kosmische Geschwindigkeit werden ausgehend von der Erdoberfläche mithilfe der Gravitationsgleichung, also Newtons Gesetz der universellen Gravitation, berechnet. Dieses Gesetz wird wie folgt ausgedrückt: F=MmG/r^2, was bedeutet, dass die Stärke der Gravitationskraft direkt proportional zur Masse des Objekts und umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung zwischen Objekten ist.

Das heißt, je größer die Masse eines Himmelskörpers ist, desto größer ist seine Schwerkraft. aber je größer die Entfernung zwischen zwei Himmelskörpern ist, desto exponentieller nimmt die Schwerkraft ab. Auf diese Weise können wir leichter verstehen, dass sich die erste kosmische Geschwindigkeit, die zweite kosmische Geschwindigkeit und die dritte kosmische Geschwindigkeit auf der Erdoberfläche ständig ändern und mit zunehmender Entfernung von der Erdoberfläche abnehmen. Je größer die Entfernung, desto geringer sind diese Geschwindigkeitsanforderungen.

Sprechen wir nun über die erste kosmische Geschwindigkeit, die auf der Erdoberfläche 7,9 Kilometer pro Sekunde beträgt. Das heißt, ein von der Erde abhebendes Objekt muss 7,9 Kilometer pro Sekunde erreichen, um der Schwerkraft der Erde entgegenzuwirken. Doch dieser Geschwindigkeit kann man der Schwerkraft der Erde nicht entgehen. Es kann nur ein Gleichgewicht mit der Schwerkraft der Erde hergestellt werden. Es wird weder von der Schwerkraft der Erde nach unten gezogen, noch entgeht es der Einschränkung durch die Schwerkraft der Erde. Es kann sich nur um die Erde drehen.

Daher wird die erste kosmische Geschwindigkeit auch als Orbitalgeschwindigkeit bezeichnet. Die folgende Formel leitet sich aus Newtons Gravitationsgesetz ab und wird als v²=GM/r ausgedrückt. Dabei stellt v die für die Umlaufbahn erforderliche Geschwindigkeit dar, die sogenannte erste kosmische Geschwindigkeit; G ist die Gravitationskonstante, M ist die Masse des Himmelskörpers, dem man entkommen muss, also die Masse der Erde; r ist der Abstand zwischen dem aus der Erdmasse zu entfernenden Objekt und dem Erdschwerpunkt, also dem Erdmittelpunkt.

Der Radius der Erde beträgt etwa 6371 Kilometer, was als Entfernung vom Erdmittelpunkt zur Oberfläche angesehen werden kann. Nach dieser Formel können wir die erste kosmische Geschwindigkeit auf der Erdoberfläche berechnen. Die Berechnungsformel lautet: v^2=（6,67*10^-11）*（5,965*10^24）/6371000≈62449458, v≈7902 m/s.

Dies ist die Quelle der sogenannten ersten kosmischen Geschwindigkeit. Fliegt ein Objekt 20.000 Kilometer über der Erdoberfläche, beträgt die sogenannte erste kosmische Geschwindigkeit nur etwa 3.844 Meter pro Sekunde. Die durchschnittliche Entfernung des Mondes von der Erde beträgt 384.000 Kilometer, daher ist die Schwerkraft der Erde auf ihm viel schwächer. Gemäß der Bahnformel muss seine Bahngeschwindigkeit lediglich 1018 Meter pro Sekunde betragen, um die Orbitalgeschwindigkeit zu erreichen. Aus diesem Grund beträgt die Umlaufgeschwindigkeit des Mondes nur etwa 1,2 Kilometer, er wird jedoch nicht von der Schwerkraft der Erde nach unten gezogen.

Tatsächlich entfernt sich der Mond mit einer Geschwindigkeit von 3,8 Zentimetern pro Jahr von der Erde, und über die Gründe hierfür gibt es viele unterschiedliche Meinungen. Es gibt eine Theorie, dass dieses Phänomen hauptsächlich durch den periodischen Gezeiteneffekt zwischen Erde und Mond verursacht wird. Das heißt, die Schwerkraft des Mondes verursacht das Auf und Ab des Meerwassers auf der Erde, was die Energie der Erdrotation verbraucht. Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde nimmt immer weiter ab, wodurch sich der Mond allmählich entfernt.

Eine andere Theorie besagt jedoch, dass die Schwerkraft nur mit Masse und Entfernung zusammenhängt und nichts mit der Rotationsgeschwindigkeit zu tun hat. Die Gründe für die allmähliche Entfernung des Mondes sind sehr kompliziert und liegen nicht an einer Verlangsamung der Erdrotation, wie manche behaupten. Dies ist ein anderes Thema und eine lange Geschichte, deshalb werde ich heute nicht näher darauf eingehen.

Dies ist das ursprüngliche Copyright von Space-Time Communication. Bitte kopieren Sie nicht und verletzen Sie das Urheberrecht nicht. Vielen Dank für Ihr Verständnis und Ihre Unterstützung.