Völlig losgelöst...

Ein Brite ist heute den London-Marathon mitgelaufen…was ja nicht weiter aufregend wäre…aber er ist nicht in London gestartet, sondern im Weltall, denn er ist zur Zeit auf der ISS.

Der perfekte Anlass, um das mit der Schwerelosigkeit nochmal zu wiederholen :-)

Wenn ich den Begriff Schwerelosigkeit höre, denke ich immer zuerst an Astronauten z.B. auf der ISS, wenn sie „schwerelos“ im Raum zu schweben scheinen. Aber sind sie wirklich schwerelos?

Bei unserem Ausflug auf den Mount Everest vom letzen Mal haben wir ja gelernt, dass die Erde (und jeder andere Körper) ein Schwerefeld besitzt, das schwächer wird, je weiter man sich von ihr entfernt.

Heißt das jetzt, dass die Astronauten so weit von der Erde entfernt sind, dass sie das Schwerefeld der Erde verlassen haben?

Wäre erstmal eine einfache Erklärung, aber da wir ja wissen, dass der Mond mit seinem Schwerefeld für Ebbe und Flut verantwortlich ist, kann das wohl nicht des Rätsels Lösung sein.

Kommen wir wieder zu unserer Waage vom letzten Mal, nur steht sie heute nicht auf  dem Mount Everest, sondern im Schwimmbad und zwar auf einer der Rutschen, bei denen man auf einer Klappe steht, die irgendwann aufgeht und man erstmal eine Weile fällt, bevor man auf der eigentliche Rutsche ankommt.

Wenn wir jetzt schwungvoll auf die Waage springen, wird sie nicht die angenommenen 61,3kg, sondern durch die Beschleunigung, die abrupt abgebremst wird, kurzzeitig einen höheren Wert anzeigen, bevor sie sich auf 61,3kg einpendelt.

Nun wird die Klappe geöffnet und die Waage und ich befinden sich im "freien Fall".

Die Waage wird 0kg anzeigen, da wir beide gleich stark beschleunigt werden und mit der gleichen Geschwindigkeit fallen. Es besteht zwar immer noch Kontakt zwischen meinen Füßen und der Waage, ich kann aber keine Kraft mehr auf die Oberfläche ausüben. Die Feder der Waage, deren Längenänderung die Gewichtsanzeige ändert, wird nicht gedehnt und mein angezeigtes Gewicht ist null…so einfach geht Schwerelosigkeit… :-)

…aber eben nur so lange, bis die Rutsche erreicht ist und es in der Röhre weiter abwärts geht…oder eben, bis die Erdoberfläche den freien Fall abrupt beendet: dann bekommt man das Gewicht auf einmal wieder zu spüren.

Die Frage ist nun, wieso schweben die Astronauten auf der ISS, sind also quasi schwerelos...denn die ISS ist doch wohl nicht im "freien Fall": seit über 15 Jahren ist sie dort oben in ca. 400km Höhe und bisher noch nicht abgestürzt.

Stellen wir uns vor, wir springen von einem Zug auf den Bahnsteig, fallen also quasi wieder:

Solange der Zug steht, wird Angelo, der am Bahnsteig auf mich wartet, sehen, dass ich abspringe und mich in einer senkrechten Linie nach unten bewege, also genau unter meinem Absprungpunkt zum Stehen komme.

Wenn der Zug aber noch fährt, während ich abspringe, dann werde ich etwas weiter in Fahrtrichtung den Boden berühren.

Je schneller der Zug fährt, desto weiter werden Absprung- und Auftreffpunkt voneinander entfernt sein und bei genauerer Betrachtung ist auch erkennbar, dass die Bewegung keine gerade Linie mehr ist, sondern eine Kurve (wieso das so ist, dazu vielleicht ein andermal).

Und genau dieses Prinzip sorgt auch dafür, dass die ISS nicht auf die Erde stürzt: sie fällt zwar immerzu "auf die Erde", so wie ich beim Sprung aus dem Zug, bewegt sich dabei aber mit so hoher Geschwindigkeit, dass die Kurve, in der sie fällt, eine so große Krümmung hat, dass sie genau einmal um die Erde reicht…und sie somit „um die Erde“ fällt.

Jetzt wissen wir also, dass die ISS sich dauerhaft im freien Fall befindet und deswegen dort oben „Schwerelosigkeit“ herrscht.

Aber wie schnell muss sie eigentlich sein, dass das klappt? Und wovon ist diese Geschwindigkeit abhängig?

Das kommt beim nächsten Mal :-)