Definition elliptischer Bahnen

Eine elliptische Umlaufbahn ist die Drehung eines Objekts um ein anderes in einer ovalen Bahn, die als Ellipse bezeichnet wird. Die Planeten des Sonnensystems umkreisen die Sonne auf elliptischen Bahnen. Viele Satelliten umkreisen die Erde auf elliptischen Bahnen, ebenso wie der Mond. Tatsächlich bewegen sich die meisten Objekte im Weltraum auf einer elliptischen Umlaufbahn.

Eine Ellipse ist wie ein langgestreckter Kreis, als wäre er an den Enden gestreckt. Da die Größe eines Kreises durch den Durchmesser gemessen wird, wird die Größe einer Ellipse durch die Haupt- und Nebenachse gemessen. Die Hauptachse misst den längsten Abstand über die Ellipse, während die Nebenachse den kürzesten misst. Mathematiker definieren eine Ellipse durch die Brennpunkte, im Wesentlichen die beiden „Zentren“ der Form oder im Fall einer elliptischen Bahn die beiden Punkte, um die das Objekt kreist.

Jedes Objekt mit Masse übt auf jedes andere Objekt eine Anziehungskraft aus. Die Schwerkraft nimmt mit der Masse zu. Je massiver ein Objekt ist, desto stärker ist die Schwerkraft. Daher ist die Schwerkraft im planetarischen Maßstab enorm. Wenn sich ein Planet wie die Erde durch den Weltraum bewegt, wird er von allen anderen Körpern um ihn herum beeinflusst und der massivste Körper im Sonnensystem ist die Sonne. Wenn die Erde von der Anziehungskraft der Sonne erfasst wird, wird ihre Bahn umgelenkt, wodurch sie sich dem massereicheren Objekt zuwendet. Wenn die Schwerkraft des massereicheren Objekts ausreicht, dreht sich die Erde auf einer Bahn, die als Umlaufbahn bezeichnet wird.

Johannes Kepler war der erste Wissenschaftler, der 1605 mit seinem ersten Planetenbewegungsgesetz die elliptischen Bahnen von Planeten genau beschrieb. Vor Kepler dachte man, dass sich Planeten in perfekten Kreisen um die Sonne bewegen, wie es 1543 von Kopernikus beschrieben wurde. Kepler entwickelte insgesamt drei Gesetze und inspirierte sogar Sir Isaac Newton, das Gesetz der Schwerkraft zu entwickeln.

Die elliptischen Bahnen der Planeten im Sonnensystem haben eine sehr geringe „Exzentrizität“ oder Abweichung vom Kreis. Einige Objekte, wie Kometen, weisen jedoch eine viel größere Exzentrizität auf ihrer Umlaufbahn auf. Diese Umlaufbahnen werden als „hochelliptische Umlaufbahnen“ oder HEOs bezeichnet. Ein Komet in einem HEO schwingt mit sehr hoher Geschwindigkeit nahe der Sonne, bevor er wieder ins All rast. Am sonnenfernsten Punkt bewegt sich der Komet sehr langsam und verweilt lange. Wissenschaftler haben das Konzept von HEO verwendet, um Satelliten in den Weltraum zu bringen, die lange Zeit über einem Teil der Erde verweilen. Diese Satelliten rasen dann im engen Vorbeiflug um die andere Seite der Erde. GPS-Satelliten verwenden stark elliptische Umlaufbahnen, um jederzeit die vollständige Abdeckung der Erde aufrechtzuerhalten.

Es ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass die Erde im Sommer näher an der Sonne und im Winter weiter entfernt ist. Auf der Nordhalbkugel ist das Gegenteil der Fall. Die elliptische Umlaufbahn der Erde ist nahezu kreisförmig und der Abstand zur Sonne ändert sich nicht genug, um einen großen Einfluss auf die Jahreszeiten zu haben. Die Neigung der Erde um ihre Achse hat einen viel größeren Einfluss als die elliptische Umlaufbahn und ist die Ursache für die Jahreszeiten.