Sonntag, 27. Oktober 2013

Ist unser Planetensystem stabil?

So lautete die erste Vorlesung unter dem Thema des Wintersemesters Physik im Umbruch - sieben Rätsel der modernen Physik. Es begann mit einem Schnelldurchlauf durch die Geschichte der Physik, vom antiken Aristoteles über den Tüftler Archimedes, er erkannte z.B. das Prinzip des Auftriebs und die Möglichkeiten der Bündelung des Sonnenlichts durch Spiegel: man konnte etwas in der Ferne in Brand setzen. Die moderne Physik begann mit Galilei, der Physik durch Mathematik beschrieb. Johannes Kepler erkannte durch Beobachtung die nach ihm benannten Gesetze, er wusste jedoch nicht, warum das so war. Isaac Newton schließlich konnte die Keplerschen Gesetze beweisen.
Damit wären wir bei unserem Planetensystem gelandet und der Frage nach seiner Stabilität. Die neun Planeten umkreisen bekanntlich die Sonne, die Bahnen sind nicht kreisförmig, sondern bilden eine Ellipse. Die Physik kann seit Newton recht gut beschreiben, welche gegenseitigen Kräfte auf zwei Körper, z.B. Planet Erde und Planet Mars, wirken. Leider ist die Wirklichkeit komplexer. Alle Planeten beeinflussen sich gegenseitig, und das ist mathematisch nicht lösbar. Vereinfacht man das Problem auf 3 Körper (Planeten) ist es beschränkt lösbar, für N-Körper jedoch nicht.
Jacques Laskar (*1955) führte umfangreiche himmelsmechanische Berechnungen und Simulationen durch. Daraus ergab sich, dass die äußeren Planeten recht stabile Bahnen haben, Merkur, der innerste Planet ist am wenigsten stabil, die Bahnen von Venus und Erde sind stabiler als Merkur, so dass es unwahrscheinlich ist, dass Planeten kollidieren oder in die Sonne stürzen. Wie beruhigend!
Allerdings ist unser Planetensystem sehr voll, so dass es durchaus möglich ist, dass es vor Milliarden Jahren bereits einmal Verluste gab.

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